CN106251055A - 一种鱼道过鱼效果的声学评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鱼道过鱼效果的声学评估方法，包括以下步骤：S1、根据鱼道的实际环境，确定声学换能器的安装位置；S2、将换能器水平/垂直固定，通过数据采集软件保存声学映像；S3、在声学数据采集前一天采用张网法或堵截法对鱼道鱼类进行采样，获得渔获物信息；S4、通过分析上述声学数据获得调查时段鱼道过鱼数量Nd和单位时间单位面积鱼道过鱼数量并判断鱼类方向；S5、结合水声学数据和渔获物数据，得出鱼道中可以通过的鱼类种类和数量，最终评估鱼道总过鱼量。本发明采用声学技术，与传统渔获物调查相结合,在不损害鱼类资源的前提下可提供精确的过鱼信息，解决了鱼道监测中数据持续性、结果量化等问题。

Description

一种鱼道过鱼效果的声学评估方法

技术领域

本发明涉及过鱼效果监测技术领域，尤其涉及一种鱼道过鱼效果的声学评估方法。

背景技术

水利水电工程对河流的阻隔导致河流生态系统受到严重的影响，其中工程对鱼类的影响尤其为人们所关注。对于洄游性鱼类，大坝阻隔了其洄游通道，使其不能顺利地通过洄游来完成生活史。为缓减大坝对鱼类种群的影响，往往通过在水坝上修建过鱼没施来改善河流的连通性，使鱼类能顺利上行或下行过坝。然而，在我国，关于鱼道过鱼的研究起步较晚，对于鱼道的过鱼效果尚无评估规范及标准，鱼道监测及评价工作滞后，没有形成一个合理的评价标准。常规方法诸如堵截法、网具回捕法等耗时费力、对鱼体损害较大、效率较低且影响鱼道正常运行。因此需要一种准确快捷的鱼道过鱼效果评估方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种鱼道过鱼效果的声学评估方法，该法采用声学技术，在不损害鱼类资源、可提供自然状态下鱼类行为特征的前提下，与传统渔获物调查相结合可提供精确的过鱼信息，解决了鱼道监测中数据持续性、结果量化等问题。能够为鱼道过鱼效果评估和渔业管理提供准确、有效的数据支撑。

为实现上述目的，本发明提供了一种鱼道过鱼效果的声学评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据鱼道的实际环境，确定声学换能器的安装位置；

S2、声学数据采集及处理，将换能器水平/垂直固定，通过数据采集软件保存声学映像；

S3、渔获物数据采集，在声学数据采集前一天采用张网法或堵截法对鱼道鱼类进行采样，获得渔获物不限于种类、体长、体重、数量和比例的信息；

S4、通过分析上述声学数据获得调查时段鱼道过鱼数量Nd和单位时间单 位面积鱼道过鱼数量并判断鱼类游泳方向；

S5、过鱼效果综合评估，结合水声学数据和渔获物数据，得出鱼道中可以通过的鱼类种类和数量，最终评估鱼道总过鱼量。

进一步地，所述步骤S1中声学换能器的安装位置近场效应距离内的数据不可用，其中近场距离Rb的计算公式为：

$R_b=\frac{a^2}{\mathrm{\λ}}$

式中，a为换能器直径(m)，λ为波长(m)。

进一步地，所述步骤S2数据采集软件通过回波计数法输出回波图中鱼类的各种信息。

进一步地，所述步骤S4中鱼道过鱼数量Nd等于游入鱼道的鱼类数量Ni减游出鱼道入口的鱼类数量No，单位时间单位面积鱼道过鱼数量计算公式为：

为鱼类密度，单位为尾/平方米小时(ind．m^-2·h^-1)；Sd为换能器探测区域面积，单位为平方米(m²)；td为探测时间，单位为小时(h)。

进一步地，所述步骤S5中鱼道中可以通过的鱼类种类和数量以及最终评估鱼道总过鱼量计算公式为：

N_j＝N·P_j

式中，N为总过鱼量，单位为尾(ind)；S为鱼道截面积，单位为平方米(m²)；t为时间，单位为小时(h)；Nj为第j种鱼类通过数量，单位为尾(ind)；Pj为第j种鱼在渔获物中所占比例(％)。

本发明的有益效果是：

本发明采用声学技术，其具有不损害鱼类资源、可提供长期持续数据等优点。与传统渔获物调查相结合可提供精确的过鱼信息，该方法解决了鱼道监测中数据持续性、结果量化等问题。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种鱼道过鱼效果评估的方法，该方法采用声学技术，具有不损害鱼类资源，可提供长期持续数据等优点。与传统渔获物调查相结合可提供精确的过鱼信息，该方法解决了鱼道监测中数据持续性、结果量化等问题，包括以下步骤：

1、声学换能器安装位置的选择：根据鱼道的实际环境，如水深、水流等，确定声学换能器的安装位置。若水流速度太快，水中含有大量气泡、悬浮物等，会产生很大噪声，对结果会有较大影响，流速V≤0.3m/s；由于声学换能器的近场效应，近场效应距离内的声学数据是不可用的，近场距离R_b：

$R_b=\frac{a^2}{\mathrm{\λ}}$

式中，a为换能器直径(m)，λ为波长(m)，不同频率换能器的近场距离不同，水深h≥2m。

2、声学数据采集及处理：将换能器水平/垂直固定，吃水约0.3m。通过数据采集软件保存声学映像，使用声学数据处理软件分析处理数据，通过回波计数法输出回波图中鱼类的各种信息。由于鱼类在通过鱼道时存在昼夜差异，监测时间时长需大于一天，t≥24h。

3、渔获物数据采集：在声学采样前一天采用张网法或堵截法对鱼道鱼类进行采样，张网法即在鱼道的出口设置张网陷阱，张网后有集鱼箱；堵截法用张网或拦鱼栅堵住鱼道的入口，防止鱼从下游游出，然后将鱼道出口用水闸截断，将鱼道内水排干。将鱼道中的鱼全部统计分析，获得渔获物种类、体长、体重、数量和比例等信息。

4、通过分析上述声学数据获得调查时段鱼道过鱼数量N_d和单位时间单位面积鱼道过鱼数量若换能器安装位置为鱼道入口，则需考虑鱼类游入鱼道并无通过而是又游出入口，那么鱼道过鱼数量N_d等于游入鱼道的鱼类数量N_i减游出鱼道入口的鱼类数量N_o，而判断鱼类游泳方向需要根据换能器的安装方向和鱼类在波束中的角位置，换能器安装在鱼道出口亦如此。

N_d＝N_i-N_o

式中，N_d为鱼类通过数量，为鱼类密度，单位为尾/平方米·小时(ind·m^-2·h^-1)；s_d为换能器探测区域面积，单位为平方米(m²)；t_d为探测时间，单位为小时(h)。

5、过鱼效果综合评估：结合水声学数据和渔获物数据，得出鱼道中可以通过的种类和数量及其他信息，最终评估鱼道过鱼量。

N_j＝N·P_j

式中，N为总过鱼量，单位为尾(ind)：S为鱼道截面积，单位为平方米(m²)；t为时间，单位为小时(h)；N_j为第j种鱼类通过数量，单位为尾(ind)：P_j为第j种鱼在渔获物中所占比例(％)。

具体实施方式：

2012年4月28日至5月1日使用分裂波束鱼探仪EY60对西江长洲鱼道进行声学探测并进行渔获物采样。由于长洲鱼道出口处水深浅，水流急，且人员无法下去，而鱼道入口则水深达到声学要求，水深约4m，宽5m，鱼道截面约为20m²，流速V≈0.25m/s，故换能器安装在鱼道入口处。

换能器垂直向下安装，入水约0.5m，使用数据采集软件ER60进行声学数据采集，波束探测截面S_d＝0.96m²。由于波束具有指向性，因此可以监测到鱼类上行或下行。探测时间约为4天。

使用Echoview软件将获得的声学映像进行处理，由于鱼类通过鱼道时分散分布，因此采用回波计数法进行处理，目标强度阈值设置为-60dB以排除其他噪声干扰。

鱼道过鱼量N_d＝N_d-N_o＝16038-4034＝12004ind，鱼道鱼类密度＝413.9ind·m^-2·h^-1，且鱼类通过鱼道的时间主要是白天，在夜间鱼类进入鱼道但并未通过。鱼道日过鱼量结合不同种类鱼类在渔获物中所占比例，可得出每种鱼每日可通过鱼道的数量，鱼道中主要优势种日通过量如表1所示。

表1鱼道中主要优势种日通过量

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种鱼道过鱼效果的声学评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据鱼道的实际环境，确定声学换能器的安装位置；

S2、声学数据采集及处理，将换能器水平/垂直固定，通过数据采集软件保存声学映像；

S3、渔获物数据采集，在声学数据采集前一天采用张网法或堵截法对鱼道鱼类进行采样，获得渔获物不限于种类、体长、体重、数量和比例的信息；

S4、通过分析上述声学数据获得调查时段鱼道过鱼数量Nd和单位时间单位面积鱼道过鱼数量并判断鱼类方向；

S5、过鱼效果综合评估，结合水声学数据和渔获物数据，得出鱼道中可以通过的鱼类种类和数量，最终评估鱼道总过鱼量。

2.如权利要求1所述的一种鱼道过鱼效果的声学评估方法，其特征在于：所述步骤S1中声学换能器的安装位置近场效应距离内的数据不可用，其中近场距离Rb的计算公式为：

式中，a为换能器直径(m)，λ为波长(m)。

3.如权利要求1所述的一种鱼道过鱼效果的声学评估方法，其特征在于：所述步骤S2数据采集软件通过回波计数法输出回波图中鱼类的各种信息。

4.如权利要求1所述的一种鱼道过鱼效果的声学评估方法，其特征在于：所述步骤S4中鱼道过鱼数量Nd等于游入鱼道的鱼类数量Ni减游出鱼道入口的鱼类数量No，单位时间单位面积鱼道过鱼数量计算公式为：

为鱼类密度，单位为尾/平方米·小时(ind·m^-2·h^-1)：Sd为换能器探测区域面积，单位为平方米(m²)；td为探测时间，单位为小时(h)。

5.如权利要求1所述的一种鱼道过鱼效果的声学评估方法，其特征在于：所述步骤S5中鱼道中可以通过的鱼类种类和数量以及最终评估鱼道总过 鱼量计算公式为：

N_j＝N·P_j

式中，N为总过鱼量，单位为尾(ind)；S为鱼道截面积，单位为平方米(m²)：t为时间，单位为小时(h)；Nj为第j种鱼类通过数量，单位为尾(ind)；Pj为第j种鱼在渔获物中所占比例(％)。