CN103858805B - 一种评估鱼类游泳能力的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种评估鱼类游泳能力的方法和在过鱼设施设计中的应用,步骤:(1)、选择目标用鱼;(2)、选择测试水槽;(3)、测试鱼类的感应流速:记录鱼的全长、体长、体重指标后,继续暂养;(4)、测试鱼类的临界游泳速度;(5)、测试鱼类的突进游泳速度:记录鱼的全长、体长、体重指标,计算测试鱼的突进游泳速度;(6)、重复测试;(7)、统计游泳速度测试结果:分别求算重复测试目标鱼类的感应流速、临界游泳速度和突进游泳速度的中位数。(8)在较短时间内得出持续游泳速度、耐久游泳速度、爆发游泳速度的范围,对鱼类的游泳速度进行全面的评估,确定过鱼设施设计中主体结构的最大流速、进口的诱鱼流速、出口流速范围。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域,更具体涉及一种评估鱼类游泳能力的方法,同时还涉及一种评估鱼类游泳能力的方法在过鱼设施设计中的应用。
背景技术
鱼类游泳能力一直以来主要用于研究鱼类的行为习性、生理毒理反应及对环境因素的响应。近年来随着中国水力开发和水利工程建设的高速发展,造成了鱼类洄游通道阻隔和生境破碎化,过鱼设施作为重要的缓解措施,建设需求越来越高,其中鱼类的游泳能力评估在过鱼设施设计和建设过程中必不可少,如何依托行为学的研究基础快速准确的评估鱼类游泳能力成为生态保护和水利工程建设中广泛关注的新课题。
游泳能力依生物代谢模式和持续时间分为持续游泳速度(持续游泳时间>200min)、耐久游泳速度(20s<持续游泳时间<200min)、爆发游泳速度(持续游泳时间<20s),测量方法有多种,如:声纳探测、环形水槽旋转黑白条纹测试、PIT标记放流测量、室内水槽试验、数学模拟等。对鱼类几种游泳速度的测量用得较多的主要是水槽试验,测量方法主要有3种,即“固定流速(或疲劳)法”、“递增流速法”和“距离测试法”。其中“固定流速法”可采用大样本量测试出鱼类的几种游泳能力指标;“距离测试法”主要用于爆发游泳速度的测试;“递增流速法”主要用于测试鱼类的临界游泳速度,此速度指标广泛应用于生理毒理指标的研究。几种主要的测试方法中,“固定流速法”需采用大量的相同尺寸和相同条件的鱼,并且需要观测相当长的时间;耗时少、样本小的“递增流速法”的指标不能直接应用于过鱼设施的设计;“距离测试法”测试指标少且所需场地大,在野外测试中较难满足条件。综上所述,除了耗时巨大的“固定流速法”,其余测试方法所得指标并不能直接划分出持续游泳速度、耐久游泳速度、爆发游泳速度的范围,无法为过鱼设施提供流速设计建议。而且过鱼设施目标鱼种往往是野生样本,难以长途运输和长时间的驯养,且由于试验环境和工期的限制,没有条件开展试验环境可控、耗时长、样本量大的“固定流速法”。亟需一种全面、便捷、准确的鱼类游泳能力评估方法。
发明内容
针对目前游泳能力测试方法不能满足过鱼设施参数设计需求的问题,本发明的目的是在于提供了一种评估鱼类游泳能力的方法,方法易行,操作简便,该方法能全面、便捷、准确的评估鱼类的游泳能力。
本发明的另一个目的是在于提供了一种评估鱼类游泳能力的方法在过鱼设施建设中的应用,为过鱼设施的流速设计提供有效的技术参数建议。作为过鱼设施目标鱼类的野生鱼难以长途运输,且原材料不稳定,运用本方法可以快速、准确的对野生鱼的游泳能力进行全面的评估,为过鱼设施的参数设计提供有效的技术支撑,在水利工程领域具有重要的应用价值。
为实现上述技术目的,本发明的技术方案为:
一种评估鱼类游泳能力的方法,其步骤是:
(1)、选择目标用鱼:
全长10~40cm纺锤形鱼种29~90尾,外观没有明显损伤、暂养时间为12h~72h、暂养后活动性较强,目标用鱼为相同种类且采自同一水域,最大个体体长和最小个体体长差值不超过最小个体体长的20%。
(2)、选择测试水槽:
选择可调节流速的均匀封闭水槽,水槽包括长度50~140cm、宽14~40cm、高14~40cm四方形管状水槽1,水槽上盖可打开,四方形管状水槽的两端分别为进水口和出水口,水槽调节流速范围为0.1m/s~2m/s,每次流速调节最小值不大于0.1m/s,运行时槽内充满水,水槽流速可控制,流速均匀,水体溶氧>5mg/L。
所述的四方形管状水槽的进水口和出水口安装格栅,进水口格栅2为厚度6~12cm,孔径0.6~1cm的聚碳酸酯蜂窝网,出水口格栅3为孔径1cm的钢丝网。
运用步骤2所述的均匀封闭水槽测试步骤1所述10~40cm全长的目标用鱼,可保证测试鱼游动不受到槽体边壁效应的影响,测试结果较为准确。步骤1所述的纺锤形鱼类用于该游泳能力测试的可取得较好的试验结果,若选用鳗鲡等S型游泳鱼类或石爬鮡等附贴性质的鱼类则不适用于此方法。
(3)、测试鱼类的感应流速:
随机取一尾目标鱼,将鱼顺水流流动方向放入测试水槽中,封闭水槽,水槽内水流速度从0开始,以每2分钟增加0.02~0.10m/s的速度增加水槽鱼类游泳区流速,直至鱼掉头且稳定溯流游动为止,此时的水流速度记录为测试鱼的感应流速,记录鱼的全长、体长、体重指标后,继续暂养。
(4)、测试鱼类的临界游泳速度:
A、随机取一尾目标鱼或是做过感应流速测试的鱼,使鱼在0.08-0.20m/s流速的水槽水流中适应60min;
B、根据本领域的常规数值和范围,以1m/s为预估临界游泳速度,或者以体型相似鱼类的临界游速速度进行预估。
C、调节流速,调至45%预估临界游泳速度,逐步调大水流流速,调节时间步长为10~30min,调节流速步长为10~20%预估临界游泳速度,优选地为15%预估临界游泳速度,直至鱼力竭状况为止,记录鱼的全长、体长、体重指标,计算鱼的临界游泳速度,鱼的临界游泳速度计算公式为:
其中:Ucrit为鱼的临界游泳速度,Vi是流速步长,Vp是鱼力竭的前一个水流速度,tf是调节到的最后一次时间步长内到达力竭的时间,ti是时间步长。
所述的时间步长是根据大量实验的测试结果得出:运用固定流速法对流线型鱼类鳙的游泳速度——持续时间进行测试,结果发现鱼的游动时间呈明显的两极化,主要分布在10min以内和200min以上,即若鱼可持续游动10min,基本可证明鱼能持续游动200min以上,本测试为逐步逼近鱼类的持续游泳时间的临界值,因此鱼持续游泳10min后即可调节到下一个流速档,由此得出的临界游泳速度测试选用10~30min作为时间步长。
(5)、测试鱼类的突进游泳速度:
随机取一尾目标鱼或是做过感应流速测试的鱼,待鱼在0.08-0.20m/s流速的水槽水流中适应60min后,调至45%预估临界游泳速度,逐步调大水流流速,调节时间步长为20s,调节流速步长为5~20%预估临界游泳速度,优选地为15%预估临界游泳速度,直至鱼力竭状况为止,记录鱼的全长、体长、体重指标,计算测试鱼的突进游泳速度,鱼的突进游泳速度计算公式为:
其中:Umax为鱼的突进游泳速度,Vi是流速步长,Vp是鱼力竭的前一个水流速度,tf是调节到的最后一次时间步长内到达力竭的时间,ti是时间步长。
(6)、重复测试:
重复测试鱼类的感应流速、临界游泳速度和突进游泳速度,每个指标的测试鱼尾数大于等于10尾小于90尾,重复测鱼的临界游泳速度时,第2-3尾的测试同第1尾一样,从第4尾鱼开始采用前3尾鱼测试的临界游泳速度结果的平均值为预估临界游泳速度,重复测试所有鱼的突进游泳速度时预估临界游泳速度采用前3尾鱼测试的临界游泳速度结果的平均值。
感应流速指标测试过的鱼还可进行一次临界游泳速度或突进游泳速度指标的测试,临界游泳速度和突进游泳速度的测试用鱼则不能再进行其它测试。
(7)、统计游泳速度测试结果:分别求算重复测试目标鱼类的感应流速、临界游泳速度和突进游泳速度的中位数,即统计出了目标鱼的感应流速、临界游泳速度和突进游泳速度。
所述的鱼力竭状况为鱼尾部停靠在出水口格栅上时,轻拍下游壁面20s,鱼仍不重新游动,视为力竭。
所述的感应流速又称起点流速,是指鱼类刚刚能够产生反应的流速值。感应流速反应的是鱼类对水流速度的敏感程度。
所述的临界游泳速度,是指鱼类被迫在流速逐渐递增的水槽中运动,直至其疲劳。流速递增量一定,递增间隔时间也一定。本方法中为鱼在每次10~30min的时间增幅和10~20%预估临界游泳速度的流速增幅规律下,所能达到的最大游泳速度,有学者认为其是耐久速度的最大值,经过测试,本方法认为临界游泳速度值为测试鱼类的80%耐久游泳速度。
所述的突进游泳速度,本方法中为鱼在每次20s的时间增幅和10~20%预估临界游泳速度的流速增幅规律下,所能达到的最大游泳速度。学者一般认为突进游泳速度是测试鱼爆发游泳速度的下限值。
一种评估鱼类游泳能力的方法在过鱼设施设计中的应用,包括以下步骤:
步骤a、划分持续游泳速度、耐久游泳速度、爆发游泳速度:
根据测试结果,持续游泳速度的范围为:感应流速至80%临界游泳速度;耐久游泳速度的范围为:80%临界游泳速度至突进游泳速度;爆发速度的范围为:突进游泳速度至10×体长/秒。
游泳能力依生物代谢模式和持续时间分为持续游泳速度(持续游泳时间>200min)、耐久游泳速度(20s<持续游泳时间<200min)、爆发游泳速度(持续游泳时间<20s)。其中,突进游泳速度选取20s作为时间步长,因此该测试结果作为耐久游泳速度和爆发游泳速度的划分值。200min作为时间步长的测试耗时过长,步骤4选用10~30min作为时间步长,但是由于时间步长较短,当流速档调节到持续游泳速度以上鱼会产生无氧运动奋力冲刺一段时间,因此测试结果会略大于只发生有氧运动的持续游泳速度上限值。根据大量试验结果得出,几种测试鱼类在80%临界游泳速度时既有个体的持续时间在200min以上,也有个体的持续时间在20s到200min的范围内,因此80%临界游泳速度可作为持续游泳速度和耐久游泳速度的划分值。
步骤b、在过鱼设施设计中,主体结构内最大流速应控制在爆发速度范围内,即最大流速设计值应小于突进游泳速度测试值;
进口的诱鱼流速范围为:持续速度至爆发速度,速度越大吸引效果越好,即进口流速设计值在感应流速至突进游泳速度的范围内,(优选80%临界游泳速度至突进速度);
出口流速建议大于鱼的感应流速,且在持续游泳速度范围内,即在出口流速设计值在感应流速至80%临界游泳速度的范围内。
所述的步骤a中所述的10×体长/秒,单位为m/s,所述的体长为所有突进游泳速度测试用鱼体长的中位数,单位为m。
游泳能力依生物代谢模式和持续时间分为持续游泳速度(持续游泳时间>200min)、耐久游泳速度(20s<持续游泳时间<200min)、爆发游泳速度(持续游泳时间<20s);
所述的持续游泳速度:又称为巡游速度(cruisingspeed),被认为是鱼类实行“马拉松”式的有氧代谢的游动,是指鱼类游动相当长的时间而不感到疲劳的游泳速度,通常以持续时间>200min来进行划分;
所述的耐久游泳速度:是处于持续游泳速度和爆发游泳速度之间的一类,为鱼类的有氧和无氧代谢运动相结合下的游动,通常能够维持20s~200min,并以疲劳结束;
所述的爆发游泳速度:是鱼类所能达到的最大速度,为鱼类的无氧代谢游动,维持时间很短,通常<20s。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:
1、可在较短时间内得出持续游泳速度、耐久游泳速度、爆发游泳速度的范围,对鱼类的游泳速度进行全面的评估。
2、通过大量实验,得到了临界游泳速度测试的最佳时间步长选用10~30min。
3、通过大量实验,得到了80%临界游泳速度可作为持续游泳速度和耐久游泳速度的划分值。
4、在过鱼设施设计中,可以提出主体结构最大流速、进口流速、出口流速等流速的设计参数,在野生鱼难以运输、难以驯养和试验场地限制的条件下为过鱼设施提供一种全面、便捷、准确的鱼类游泳能力的评估及应用方法。
附图说明
图1为一种评估鱼类游泳能力的方法的流程示意图;
图2为一种评估鱼类游泳能力的方法的可调节流速的均匀封闭水槽示意图;
图3为一种鳙的游泳速度——持续时间测试结果。
具体实施方式
下面以实施例来对本发明进行详细说明,以下实施例只用来说明发明的特点,并不用来限制本发明的保护范围。
实施例1:
临界游泳速度测试的最佳时间步长选用试验
采用固定流速法测试鱼在固定水流速度下的持续游动时间,测试目标鱼为134尾全长14.3±1.3cm、20.3±1.6cm、26.1±1.9cm的鳙,测试结果如图3所示,持续游动时间在10-200min范围内的值很少(只有两个值,一个为32.05min,另外一个为30.12min),大多分布在10min以内或200min以上(两者占总个体数量的98.5%),能够持续到200min则停止试验,认为鱼能持续到200min以上。由此可得出步骤4中临界游泳速度测试时间步长选用10~30min。
实施例2:
一种评估鱼类游泳能力的方法,其步骤是:(2013年在四川省巴塘县金沙江沿江段,对当地野生鱼类的游泳能力进行了测试评估)
(1)、选择目标用鱼:
选择全长为22.4~26.3cm、体长为18.0~21.5cm的长丝裂腹鱼为目标种,共30尾,暂养72h。外观没有明显损伤,暂养后活动性较强,目标用鱼为相同种类且采自同一水域,最大个体体长和最小个体体长差值不超过最小个体体长的20%。
(2)、选择测试水槽:
选择可调节流速的均匀封闭水槽,如图2所示水槽完全淹没于一个充水环境中,包括长度70cm、宽20cm、高20cm四方形管状水槽1,厚度8cm,孔径0.6cm的聚碳酸酯蜂窝网的进水口格栅2,孔径1cm的钢丝网出水口格栅3,封闭水槽上盖可开启用于放鱼和取鱼,运行时水槽内需充满水,没有气泡,流态均匀,水体溶氧始终大于5mg/L。槽内流速可通过外界动力进行控制,流速变化范围为0.1m/s~2m/s。
试验开始前对槽内流速和调速器频率的对应关系进行测试,流速采用粒子成像测速装置进行量测,绘制关系曲线,水流流速-频率线性关系为V=0.033f(V为水流流速,单位m/s;f为频率,单位HZ)。
(3)、测试鱼类的感应流速:
随机取一尾目标鱼,将鱼顺水流流动方向放入水槽中,封闭水槽,水槽内水流速度从0开始,以每2分钟增加0.04m/s的速度增加水槽鱼类游泳区流速,直至鱼掉头且稳定溯流游动为止,此时的水流速度记录为测试鱼的感应流速,记录鱼的全长、体长、体重指标(见表1)后,继续暂养1h后再进行临界游泳速度或突进游泳速度的测试。
表1:长丝裂腹鱼感应流速测试的记录值
(4)、测试鱼类的临界游泳速度:
A、随机取一尾目标鱼或是做过感应流速测试的鱼,使鱼在0.15m/s流速的水槽水流中适应60min;
B、以1m/s作为测试鱼的预估临界游泳速度;
C、调节流速,调至45%预估临界游泳速度,逐步调大水流流速,调节时间步长为10分钟,调节流速步长为15%预估临界游泳速度,直至鱼力竭状况为止,计算鱼的临界游泳速度,记录鱼的全长、体长、体重指标,数据记录在表2中。
所述的临界游泳速度用Ucrit表示,计算公式为:
其中:Vi是流速步长,Vp是鱼力竭的前一个水流速度,tf是调节到的最后一次时间步长内到达力竭的时间,ti是时间步长。
表2:长丝裂腹鱼临界游泳速度测试的记录值
测试鱼 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Vp(m/s) | 0.75 | 0.75 | 0.60 | 0.72 | 0.72 | 0.72 | 0.72 | 0.72 | 0.72 | 0.72 |
tf(min) | 14 | 1 | 10 | 10 | 5 | 11.25 | 2.5 | 0 | 13.75 | 2.5 |
ti(min) | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
vi(m/s) | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 |
Ucrit(m/s) | 0.89 | 0.76 | 0.70 | 0.80 | 0.76 | 0.81 | 0.74 | 0.72 | 0.83 | 0.74 |
全长TL(cm) | 24.9 | 24.2 | 23.9 | 23.3 | 23.2 | 22.4 | 25.1 | 24.0 | 22.8 | 23.6 |
体长BL(cm) | 20.0 | 20.1 | 19.3 | 19.1 | 19.3 | 18.0 | 21.2 | 19.3 | 18.3 | 18.9 |
体重(g) | 99.8 | 111.2 | 101.6 | 80.6 | 76.2 | 75.1 | 127.4 | 107.2 | 88.4 | 90.8 |
(5)、测试鱼类的突进游泳速度:
随机取一尾目标鱼或是做过感应流速测试的鱼,待鱼在0.15m/s流速的水槽水流中适应60min后,调至45%预估临界游泳速度,逐步调大水流流速,调节时间步长为20秒,调节流速步长为15%预估临界游泳速度,直至鱼力竭状况为止,计算测试鱼的突进游泳速度,记录鱼的全长、体长、体重指标,数据记录在表3中。
所述的突进游泳速度用Umax表示,计算公式为:
其中:Vi是流速步长,Vp是鱼力竭的前一个水流速度,tf是调节到的最后一次时间步长内到达力竭的时间,ti是时间步长。
表3:长丝裂腹鱼突进游泳速度测试的记录值
测试鱼 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Vp(m/s) | 1.2 | 1.2 | 0.96 | 1.08 | 1.44 | 1.2 | 1.08 | 1.2 | 1.2 | 1.08 |
tf(s) | 8 | 10 | 15 | 8 | 3 | 8 | 12 | 7 | 0 | 7 |
ti(s) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
vi(m/s) | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.12 |
Umax(m/s) | 1.25 | 1.26 | 1.05 | 1.13 | 1.46 | 1.25 | 1.15 | 1.24 | 1.2 | 1.12 |
全长TL(cm) | 23.6 | 23.2 | 24.8 | 26.1 | 26.1 | 26.3 | 24 | 24.8 | 26.1 | 26.1 |
体长BL(cm) | 18.8 | 19 | 20.6 | 20.9 | 21.4 | 21.5 | 19.5 | 20.7 | 21.4 | 20.9 |
体重(g) | 90.1 | 80.6 | 118.4 | 119.9 | 129.1 | 129.5 | 110.2 | 120 | 129.1 | 127.6 |
(6)重复测试长丝裂腹鱼的感应流速、临界游泳速度和突进游泳速度,每个指标重复测试10个样本,重复测鱼的临界游泳速度时,第2-3尾的测试同第1尾一样,从第4尾鱼开始采用前3尾鱼测试的临界游泳速度结果的平均值为预估临界游泳速度,重复测试所有鱼的突进游泳速度时预估临界游泳速度采用前3尾鱼测试的临界游泳速度结果的平均值。
用于感应流速的测试鱼经过1h的暂养后进行一次临界游泳速度或突进游泳速度指标的测试;临界游泳速度和突进游泳速度测试过的鱼则不再进行其它测试,第2至10个样本的测试记录值见表1、表2、表3。
(7)根据表1、表2、表3的记录值及公式1、公式2得到出每个样本的感应流速、临界游泳速度及突进游泳速度,见表4。统计游泳速度测试结果:运用中位数综合统计目标鱼类的感应流速、临界游泳速度和突进游泳速度,长丝裂腹鱼的感应流速为0.07m/s,临界游泳速度为0.76m/s,突进游泳速度为1.22m/s。
表4:所有样本的感应流速、临界游泳速度及突进游泳速度值
样本 | 感应流速(m/s) | 临界游泳速度Ucrit(m/s) | 突进游泳速度Umax(m/s) |
1 | 0.07 | 0.89 | 1.25 |
2 | 0.06 | 0.76 | 1.26 |
3 | 0.06 | 0.70 | 1.05 |
4 | 0.05 | 0.80 | 1.13 |
5 | 0.08 | 0.76 | 1.46 |
6 | 0.07 | 0.81 | 1.25 |
7 | 0.07 | 0.74 | 1.15 |
8 | 0.06 | 0.72 | 1.24 |
9 | 0.08 | 0.83 | 1.20 |
10 | 0.07 | 0.74 | 1.12 |
中位数 | 0.07 | 0.76 | 1.22 |
一种评估鱼类游泳能力的方法在过鱼设施设计中的应用:
划分鱼类游泳能力范围:鱼类的游泳能力依生物代谢模式和持续时间的不同主要分为三类:持续游泳速度(sustainedswimmingspeed)、耐久游泳速度(prolongedswimmingspeed)和爆发速度(burstspeed)。根据测试结果,全长为22.4~26.3cm、体长为18.0~21.5cm的长丝裂腹鱼持续游泳速度的范围为0.07~0.61m/s;耐久游泳速度的范围为0.61~1.22m/s;爆发速度的范围为1.22~1.97m/s。
过鱼设施参数建议:在以全长为22.4~26.3cm的长丝裂腹鱼为过鱼对象的过鱼设施设计中,最大流速应控制在爆发速度范围内,即小于1.22m/s;进口的最佳诱鱼流速范围为持续速度以上、爆发速度以下,即0.61~1.22m/s;出口流速建议在持续游泳速度范围内,即0.07~0.61m/s。
实施例3:
一种评估鱼类游泳能力的方法在过鱼设施设计中的应用,持续游泳速度和耐久游泳速度划分值设定试验
2012年在四川省乐山市区大渡河沿江江段,运用固定流速法测试了鱼类在80%临界游泳速度下的持续游动时间。以全长11.0~12.5cm的唇[鱼骨]、全长11.0~11.8cm的异鳔鳅鮀、全长17.6~18.0cm的长薄鳅、全长16.5~17.7cm的长鳍吻鮈为目标种类。
由表5可以看出鱼类在80%临界游泳速度既有个体的持续时间在200min以上,也有个体的持续时间在20s到200min的范围内,因此80%临界游泳速度逼近持续游泳速度和耐久游泳速度的交界值,可作为步骤a的持续游泳速度和耐久游泳速度的划分值。
表5:鱼类在80%临界游泳速度下的持续游动时间记录
Claims (3)
1.一种评估鱼类游泳能力的方法,其步骤是:
(1)、选择目标用鱼:
全长10~40cm纺锤形鱼种29~90尾,外观没有损伤、暂养时间为12h~72h,目标用鱼为相同种类且采自同一水域,最大个体体长和最小个体体长差值不超过最小个体体长的20%;
(2)、选择测试水槽:
选择可调节流速的均匀封闭水槽,水槽包括长度50~140cm、宽14~40cm、高14~40cm四方形管状水槽(1),水槽上盖可打开,四方形管状水槽(1)的两端分别为进水口和出水口,水槽调节流速范围为0.1m/s~2m/s,运行时槽内充满水,水槽流速控制,流速均匀,水体溶氧>5mg/L;
所述的四方形管状水槽(1)的进水口和出水口安装格栅,进水口格栅(2)为厚度6~12cm,孔径0.6~1cm的聚碳酸酯蜂窝网,出水口格栅(3)为孔径1cm的钢丝网;
(3)、测试鱼类的感应流速:
随机取一尾目标鱼,将鱼顺水流流动方向放入水槽中,封闭水槽,水槽内水流速度从0开始,以每2分钟增加0.02~0.10m/s的速度增加水槽鱼类游泳区流速,直至鱼掉头且稳定溯流游动为止,水流速度记录为测试鱼的感应流速,记录鱼的全长、体长、体重指标后,继续暂养;
(4)、测试鱼类的临界游泳速度:
A、随机取一尾目标鱼或是做过感应流速测试的鱼,使鱼在0.08-0.20m/s流速的水槽水流中适应60min;
B、预估鱼的临界游泳速度,以1m/s为预估临界游泳速度;
C、调节流速,调至45%预估临界游泳速度,逐步调大水流流速,调节时间步长为10~30min,调节流速步长为10~20%预估临界游泳速度,直至鱼力竭状况为止,记录鱼的全长、体长、体重指标,计算鱼的临界游泳速度,鱼的临界游泳速度计算公式为:
其中:Ucrit为鱼的临界游泳速度,Vi是流速步长,Vp是鱼力竭的前一个水流速度,tf是调节到的最后一次时间步长内到达力竭的时间,ti是时间步长;
(5)、测试鱼类的突进游泳速度:
随机取一尾目标鱼或是做过感应流速测试的鱼,待鱼在大于感应流速的水槽水流中适应60min后,调至45%预估临界游泳速度,逐步调大水流流速,调节时间步长为20s,调节流速步长为5~20%预估临界游泳速度,直至鱼力竭状况为止,记录鱼的全长、体长、体重指标,计算测试鱼的突进游泳速度,鱼的突进游泳速度计算公式为:
其中:Umax为鱼的突进游泳速度,Vi是流速步长,Vp是鱼力竭的前一个水流速度,tf是调节到的最后一次时间步长内到达力竭的时间,ti是时间步长;
(6)、重复测试:
重复测试鱼类的感应流速、临界游泳速度和突进游泳速度,测试鱼尾数大于等于10尾小于90尾,重复测鱼的临界游泳速度时,第2-3尾的测试同第1尾一样,从第4尾鱼开始采用前3尾鱼测试的临界游泳速度结果的平均值为预估临界游泳速度,重复测试所有鱼的突进游泳速度时预估临界游泳速度采用前3尾鱼测试的临界游泳速度结果的平均值;
(7)、统计游泳速度测试结果:分别求算重复测试目标鱼类的感应流速、临界游泳速度和突进游泳速度的中位数,统计出了目标鱼的感应流速、临界游泳速度和突进游泳速度。
2.根据权利要求1所述的一种评估鱼类游泳能力的方法,其特征在于:所述的鱼力竭状况为鱼尾部停靠在出水口格栅上时,拍下游壁面20s,鱼仍不重新游动,视为力竭。
3.权利要求1所述的一种评估鱼类游泳能力的方法在过鱼设施设计中的应用,包括以下步骤:
步骤a、划分持续游泳速度、耐久游泳速度、爆发游泳速度:
持续游泳速度的范围为:感应流速至80%临界游泳速度;耐久游泳速度的范围为:80%临界游泳速度至突进游泳速度;爆发游泳速度的范围为:突进游泳速度至10×体长/秒;
步骤b、在过鱼设施设计中主体结构内最大流速、进口流速、出口流速范围的确定:
过鱼设施设计中主体结构内最大流速应小于爆发游泳速度,即过鱼设施设计中主体结构内最大流速设计值应小于突进游泳速度测试值;
进口流速范围为:大于等于持续游泳速度最小值,小于等于爆发游泳速度最小值,即进口流速值应在感应流速至突进游泳速度的范围内;
出口流速应在持续游泳速度范围内,即出口流速设计值在感应流速至80%临界游泳速度的范围内。
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