鳙幼鱼4种典型游泳状态特性研究

在23±0.5℃水温条件下,利用游泳行为测试水槽分析早期发育阶段鳙幼鱼（Hypophthalmichthys nobilis）（5.0～9.0cm,2.5～11.5g）游泳行为特性与水流流速变化的响应关系。结果表明该体长范围鳙幼鱼的平均临界游泳速度为0.468±0.161m/s;平均突进游泳速度为0.672±0.154m/s,且绝对临界游泳速度和绝对突进游泳速度均随体长的增加而线性增加,相对突进游泳速度随体长的增加而线性减小;绝对突进游泳速度与绝对临界游泳速度存在如下关系： ;在测试突进游泳速度中鱼类游泳行为随水流流速变化存在4种游泳状态相互穿插（顶流前进、顶流后退、顶流静止、顺流而下）,根据鱼类运动过程中的四个阶段分别对应的4种游泳状态,得到以鳙幼鱼为过鱼对象的鱼道池室主流流速为16.0～46.5cm/s;对于鱼道高流速区的竖缝、孔口等最佳流速应为46.5～85.4cm/s。本研究成果补充了四大家鱼游泳特性指标,为四大家鱼资源保护、鱼类洄游通道建设提供参考依据。     

集群对草鱼、鲢幼鱼克流上溯行为的影响

为修复河湖中鱼类的洄游通道和栖息生境，国内外已建设各型护鱼措施并开展大量水力学与生态学相关研究。集群作为一种广泛存在的生物种群行为，解析其在鱼类洄游过程中的作用机制意义重大。本研究营造低湍动能、非均匀流场，针对我国重要淡水经济鱼种草鱼(Ctenopharyngodon idella)和鲢(Hypophthalmichthys molitrix)展开研究。本研究通过在3种流速工况(0.25~0.50 m/s、0.30~0.60 m/s、0.35~0.70 m/s)下，考察5尾处理组和单尾处理组的实验鱼持久上溯能力及上溯行为特征，量化集群对其克流能力的影响并解析原因。研究显示，集群对草鱼持久上溯能力的影响因流速而异，当流速为0.30~0.60 m/s和0.35~0.70 m/s时，5尾组持久上溯能力分别显著高于(P=0.030)和低于(P=0.048)单尾组；而集群能够普遍提高鲢的持久上溯能力，当流速为0.25~0.50 m/s (P=0.004)和0.35~0.70 m/s (P<0.001)时，5尾组持久上溯能力提升显著。集群多数情况会增加2种鱼的上溯耗时，只有当流速为0.35~0.70 m/s时，鲢的首次上溯时长在集群时显著下降(P<0.001)。集群能够帮助草鱼节能上溯，却会增加鲢的上溯累积耗能。综上所述，集群既可提高也可抑制鱼类上溯能力，其对上溯行为的影响主要体现在能耗、视觉反应及克流能力等方面，研究结果可为鱼类保护设施的设计、运行进一步提供可靠支持。     

障碍物对鲢幼鱼游泳动力学的影响

为了解鱼在复杂水流环境中的运动行为,提升鱼道过鱼效果,实验通过在水槽中放置障碍物,分析不同来流速度(1,3和5 BL/s)(BL/s即体长每秒)下鲢幼鱼顶流静止和顶流前进时的游泳动力学表现,提取的游泳动力学指标有摆尾频率、摆尾幅度、对地游泳速度、游泳加速度和运动步长。结果发现,半流速度1 BL/s下,与自由来流相比,鲢幼鱼在障碍物后方顶流静止时,摆尾频率降低,摆尾幅度增加;顶流前进时,摆尾频率、对地游泳速度、游泳加速度和运动步长降低,摆尾幅度增加。半流速度3 BL/s下,障碍物有助于节省鱼类运动能量的消耗。在有障碍物的水流中,顶流静止时的摆尾频率随流速的增加而增加;顶流前进时,摆尾频率、摆尾幅度和游泳加速度随流速增大而增大,而运动步长随流速增大而减小。位置偏好研究表明,当流速为3 BL/s时,鲢幼鱼明显集中在距离障碍物后方约5～30 cm处游动,停留时间占比达92.5%,可能采用了卡门步态的运动模式;当流速为1和5 BL/s时,鲢幼鱼没有表现出非常明显的位置偏好;在自由来流中,鲢常贴壁游泳,亦没有明显的位置偏好,表明障碍物和流速的结合可为鱼类提供水流藏匿场,研究结果为鱼道设计提供重要参考依据。     

不同电学参数和流速下的拦鱼电栅对草鱼幼鱼的拦导效率

为了探究不同电学参数的拦鱼电栅在静水条件下对草鱼幼鱼[体长(10.22±2.01)cm、体质量(34.25±3.62)g]趋避行为的影响,实验构建了一种双排式的拦鱼电栅,在静水条件下采用3因素4水平正交实验设计,测试了脉冲电压、脉冲频率、脉冲宽度等脉冲直流电参数对拦鱼效果的影响;为了探究静水下拦鱼效果最佳的拦鱼电栅电学...     

基于粒子图像测速技术(PIV)的自由游泳草鱼动力学特征分析

为研究草鱼Ctenopharyngodon idellus幼鱼在自由游泳状态下的动力形成过程与高效推进模式,利用粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)和涡量分析原理,在静水条件下对直线、转弯和后退3种游泳状态下的草鱼幼鱼(平均体长4～10 cm)周身受力特征及推进效率进行了分析.结果表明:直线和转弯游泳时,草鱼幼鱼主要依靠尾部聚集的正涡形成推力,该部位的推力转化率最高可达73％,而后退时的幼鱼则主要依靠中部负涡产生的反向力来推动鱼体;试验数据显示,当头部偏角为9°～10°时,直线游泳的草鱼幼鱼整体推进效率最高可达83％,其次为转弯和后退游泳状态,这两种状态下的幼鱼最高推进效率分别为74％和65％.研究表明,尾部聚集的正涡是幼鱼前进推力形成的主要来源,且较小的头部偏角更有利于草鱼幼鱼的高效推进.     

草鱼敏感的负趋音筛选

声学屏障是一种阻拦鱼类进入危险区域进而保护鱼类资源的重要手段,为筛选鱼类敏感的负趋音作为声学屏障,本研究采用6种单频音 (500~3 000 Hz)和1种宽频音 (扬子鳄吼叫声)作为实验用音对草鱼幼鱼进行负趋音的筛选研究,通过在水槽两端交替播音来对比草鱼幼鱼对不同声音的行为反应。结果显示,大多数实验鱼对声音有反应,扬子鳄吼叫声与其他声音组的差异显著。单频音实验组中播放500 Hz单频音时平均反应次数最大,为 (1.7±0.6)次,而播放扬子鳄吼叫声时平均反应次数高达 (5.0±0.9)次,显著高于其他实验音。在总平均速度中,宽频音组中草鱼的总平均速度显著高于其他组,表明草鱼对扬子鳄吼叫声敏感,产生逃窜行为。研究表明,草鱼对扬子鳄吼叫声具有负趋音性,扬子鳄吼叫声是一种对草鱼具有驱赶、威慑作用的声音。本研究可为过鱼设施中辅助诱驱鱼手段及水利结构中避免鱼类的夹带提供参考依据。