[发明专利]一种基于鱼类游泳能力的过鱼设施水流速度的设计方法

说明书

本发明提供一种基于鱼类游泳能力的过鱼设施水流速度的设计方法，具体包括选择目标用鱼，利用自制的水槽装置，测试鱼类游泳能力，即鱼类的感应游泳速度和爆发游泳速度；将每一尾鱼的感应游泳速度或爆发游泳速度测试结果值按照从小到大进行排序，以每一尾鱼的(SP_x，n/N)为坐标做散点图，然后进行线性方程y%=f(SP_x)拟合，函数f可为直线方程或曲线方程，SP_x为横坐标，y%为纵坐标；纵坐标感应游泳速度测试值y%对应的SP_x值作为游泳能力特征值，纵坐标爆发游泳速度测试值(1‑y%)对应的SP_x值作为游泳能力特征值。本过鱼设施水流速度设计方法精细化指导设计过鱼设施水流速度。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，更具体涉及基于鱼类游泳能力的过鱼设施水流速度设计方法。

背景技术

中国近年来大力发展的水利工程破坏了河流的连通性，阻隔了鱼类洄游通道。过鱼设施作为重要的工程补偿和减缓措施，其设计、建设的水平需求越来越高，如何合理科学的设计过鱼设施水流流速是实现过鱼设施高效运行的关键环节之一。如何利用鱼类生态学和生态统计学原理来设计过鱼设施水流速度是生态保护和水利工程中广泛关注的新问题。

发明内容

目前通常以鱼类游泳能力测试结果的算术平均值作为过鱼设施水流速度设计值，该水流速度设计方法和设计值不能显示出符合设计值的鱼类比例。本发明的目的在于提供了一种过鱼设施水流速度设计的方法，方法可行，且能够显示出符合设计值的鱼类比例，可为过鱼设施水流速度设计环节提供技术支撑，在水利工程领域具有重要的应用价值。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

1.选择目标用鱼

所选目标用鱼外观没有明显损伤。目标用鱼规格范围与过鱼设施中过鱼对象的规格范围(10cm～40cm)保持一致。鱼类游泳能力(如感应游泳速度和爆发游泳速度测试指标)的每一个指标测试的用鱼量为10～100尾。

2.测试鱼类游泳能力

利用特定的水槽装置，测试鱼类游泳能力，即鱼类的感应游泳速度和爆发游泳速度。

测定鱼类的感应游泳速度。用摄像机对测试过程全程录像。将测试用鱼全部置于一个环形水槽中(图1)，鱼类可运动空间体积应为所有测试用鱼总体积的10倍或10倍以上。利用电机和螺旋桨使水槽可产生双向水流。开启电机，螺旋桨开始转动并产生水流速度(电机转速与水流速度之间的对应关系需提前通过水流测试仪进行测定)，将流速逐步调大直至所有鱼类头部均朝着水槽一侧(即逆流运动)，然后水流速度调至0。然后即将产生与上述水流速度方向相反的水流速度，以0.01m/s的速度增量每5s增加一次流速，直至所有鱼类头部均朝着水槽另一侧(即逆流运动)。利用录像，分析每一尾鱼类掉头的时间，即可得知每一尾鱼类掉头时的游泳速度，即为每一尾鱼类的感应游泳速度。

测定鱼类的爆发游泳速度。用摄像机对测试过程全程录像。对测试用鱼逐尾进行分别测试。将鱼放置于矩形水槽的一端，鱼类可运动水平横向空间距离应为该鱼体长的5倍或5倍以上体长，且不低于2m。用细棒(木条、塑料棒、金属棒等)触碰鱼尾，此时鱼类会进行爆发运动。对录像进行视频分析，截取鱼类在上述运动过程中运动距离最远的1s时间片段，该片段下的鱼类运动的平均速度即为测试鱼爆发游泳速度。重复上述操作，即可得到每一尾鱼的爆发游泳速度。

3.制作鱼类游泳能力数据分析图