基于智能体和元胞自动机的鱼道内鱼类行为模拟

为建立基于智能体和元胞自动机(Agent-CA)的鱼道内鱼类行为模型,该研究以计算流体力学软件得到的水流流场数据为基础,根据过鱼试验研究认识到的鱼上溯行为特征和规律,定义了不同场景下鱼的避开障碍、寻找主流、逆流向前、逆流后退、冲刺、随机6种行为和行为规则,将鱼道划分成多个二维元胞空间,将元胞空间中元胞状态为"鱼"的网格看作是一个智能体(Agent)。在3种体型的竖缝式鱼道中应用该模型对草鱼幼鱼的上溯行为进行模拟,并将模拟结果与实际过鱼轨迹进行对比。结果表明:该研究构建的模型能够较好地描述实际过鱼的主要上溯轨迹,针对3种体型竖缝式鱼道的模拟特征轨迹范围相对误差分别为23.5%、7.7%和2.3%。本研究提出的基于智能体和元胞自动机的鱼道内鱼类行为模型具有较好的适用性,可为鱼类行为模拟研究提供重要基础数据。     

枢纽鱼道建筑物数值模拟试验研究

鱼道能够帮助恢复鱼类和其它水生生物物种在河流中自由洄游,能够减缓大坝阻隔的影响。鱼道的设计可以使用数学模拟的方法进行研究,基于仿真软件A NSYS强大的计算功能和前后处理能力,基于A NSYS软件FLUENT模块综合三维紊流数学模型,对长沙鱼道推荐方案鱼道池室进行计算,鱼道最大流量为1.21 m~3/s,满足鱼类洄游条件;进鱼口流速大于0.2 m/s,达到鱼类的感应流速,集鱼渠内流向明确,稳定,无倒流,满足设计要求。     

Fishway effect of Cuijiaying navigation-power junction project

崔家营航电枢纽工程位于长江中游支流汉江上,是一个以航运为主,兼有发电、灌溉等综合开发功能的项目。为了减免工程对鱼类资源的不利影响,崔家营航电枢纽工程采取了修建鱼道的保护措施。为了解崔家营航电枢纽工程鱼道的过鱼效果,2012年9月19－26日,采用网具回捕和水声学监测结合的方法,对通过鱼道鱼类的种类、规格、数量和生物学性状进行了调查。结果表明,采用三层流刺网在鱼道内共捕获到11种鱼通过鱼道上溯,包括瓦氏黄颡鱼、吻鮈、鳊鱼、蛇鮈、马口鱼、圆吻鲴、犁头鳅、铜鱼、鳜鱼、鲢、,其中数量较多的为瓦氏黄颡鱼、和圆吻鲴;水声学监测了1267 min,共获得658个目标信号,平均每分钟获得0.5个目标,总体体长均值为33.50 cm,95%置信区间为30.43～36.55 cm。崔家营航电枢纽工程鱼道的建成和运行,为大坝上下游鱼类的交流和完成生活史提供了渠道,对保护汉江的渔业资源具有重要意义。     

过鱼设施与鱼类资源的关系

近几年来各地结合水利工程修建了不少过鱼设施,对保护鱼类资源,发展水产生产起了积极作用。经过不断地摸索和总结,为我国今后搞好过鱼建筑物提供了丰富的经验。本文扼要地叙述有关过鱼设施与鱼类资源的若干问题。     

重视鱼道建设 保护渔业资源

随着近代科学技术的飞速发展，人类发现了滔滔江水蕴藏着极为丰富的水力资源。这些资源的开发利用，无疑将为社会增加巨大的财富。然而人们在开始修建拦河大坝时，并不曾想到这种水利设施将给水域生态平衡和鱼类的生存环境带来何种影响。这个问题，只是在近两个世纪才逐渐为人类所认识。大家知道，在天然水域中，许多鱼类都不是固定生长在某一个地方的。     

仿自然鱼道水力及过鱼性能物理模型试验

仿自然鱼道是具有一定自然特征的过鱼设施,适用于中低水头工程,是目前鱼道形式研究热点之一。为了获得一种具有综合生态功能的鱼道,该文提出了一种利用芦苇模块构建的植物型鱼道,并通过物理模型试验对其水力特性和过鱼性能进行了研究。结果表明:选取芦苇为基本单元构建植物型鱼道是合适的。植物模块交错布置的植物鱼道内可形成蜿蜒的水流,流态丰富,过鱼通道内流速均小于1.1 m/s,满足过鱼要求。过鱼试验表明,过鱼对象可以在该鱼道内顺利上溯,植物模块下游侧可形成低流速的鱼类休息区,验证了鱼道体型的合理性。该文提出的植物型鱼道丰富了鱼道的形式,具有一定创新性,对今后类似鱼道的设计和建设具有一定的指导意义。     

鱼游泳能力对体长的响应及其在鱼道设计中的应用

为了探讨鱼类体长对游泳能力的影响并为鱼道水流的设计提供参考,该研究在封闭水槽中使用"递增流速法"测试了海南省某水利枢纽鱼道目标对象的游泳能力,并用Origin软件进行了数据统计分析,得到了试验鱼感应流速、临界游泳速度和爆发游泳速度的直线回归方程和Kaplan-Meier曲线。结果表明:1)随着试验鱼体长增大,相对感应流速、临界游泳速度和爆发游泳速度(体长/s)均减小,体长和鱼类速度的相关关系可用直线方程表示,且数据经过对数变换后的直线方程拟合效果比未经过对数变换的拟合效果更好,其中R2由0.664～0.725提高至0.907～0.933。2)根据鱼道设计规范、导则及文献,结合本工程目标过鱼对象的感应流速、临界游泳速度和爆发游泳速度(m/s),建议本工程鱼道进口诱鱼流速控制在0.35～0.47 m/s,池室流速控制在0.21～0.59 m/s,竖缝流速控制在0.57～0.74 m/s,出口断面至下一个池室之间的流速控制在0.21～0.50 m/s。鱼类体长对相对游泳速度(体长/s)产生了负面影响,鱼类游泳速度及其变化规律可对鱼道水流设计值提供参考。     

温度梯度对四大家鱼临界游泳速度的影响

在水利工程建设中,鱼道是一项重要的生态补偿措施,研究鱼类游泳能力可为鱼道等过鱼设施设计提供参考数据.本研究以四大家鱼为研究对象,分别测定其在不同温度(10℃、15℃、20℃、25℃和30℃)梯度下的临界游泳速度.结果显示,在10℃～30℃温度范围内,青鱼(Mylopharyngodon piceus)、草鱼(Cteno...     

长洲水利枢纽鱼道功能的初步研究

鱼道是解决水坝阻隔鱼类上溯的重要途径之一,过鱼效果的监测是其科学运行的重要环节。２011年和2012年４－６月对试运行阶段的长洲水利枢纽鱼道进行了监测采样;共计采集到鱼类３０种,主要优势种类为银飘鱼（Pseudolaubuca sinensis）、餐（Hemiculter leucisclus）、瓦氏黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）、赤眼鳟（Spualiobarbus curriculus）、鲮（Cirrhinus molitorella）、日本鳗鲡（Anguill japonica）,青鱼（Mylopharyngodon piceus）、草鱼（Ctenopharyngodon idellus）、鲢（Hypophthalmichthys）、鳙（Aristichthys mobilis）也有出现;体长6０～870ｍｍ的个体可以通过鱼道上溯;鱼道中鲢体重达1.５ｋｇ,鲤（Cyprinus carpio）、鲶（Schilbe intermedius）体重达到2.８ｋｇ,采集到最大规格的种类为鳡（Elopichthys bambusa）,体长达870ｍｍ,体重7061ｇ。监测数据表明,长洲水利枢纽鱼道具有较好的过鱼功能,但监测中未采集到西江重要的洄游性鱼类广东鲂（Megalobrama hoffmanni）。从不同批次监测到的鱼类种类组成及规格上分析,鱼道运行效果明显受水文变化的影响,其运行及效果监测需要充分考虑水文状况及西江鱼类的生态习性。