CN107326858A - 一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置，包括外墙、内墙、仿真河道、整流栅、上游消能池、下游消能池、水泵、拦截网、输水管道、可调闸门、进水口和河道底板。本发明在先期野外实验的基础上，重点针对鱼类洄游习性进行相关水文要素适宜范围和阈值分析，按照单一变量原则，控制其他要素条件一致的情况下，分别对比不同的水深、流速、底质、溶解氧等因子的影响，记录各条河流鱼类样本上溯洄游的通过情况，探究各项水文要素的变化对于鱼类洄游的影响。

Description

一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置

技术领域

本发明涉及河流生态需水研究技术领域，具体地说，涉及一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置。

背景技术

随着生态恢复和物种多样性保护的认知逐渐深入，基于生物需求的生态需水研究得到广泛关注。鱼类洄游习性解析是河流生态需水研究的关键性基础工作，但目前在我国尚处于起步阶段，现有研究基本集中于野外观测，室内试验设计主要针对鱼类游泳能力测试，即对比不同流速下的鱼类上溯能力。一般室内试验设置多采用单条鱼道的形式，通过调节水槽模型的进水流量和底板坡度，营造不同的流速条件，对鱼类的游泳能力及其行为进行研究。而在鱼类行为特性的影响因素中，水深、溶解氧、底质条件等等也是洄游、栖息偏好选择的重要影响因素，若能结合鱼类洄游室内试验，开展可控条件下鱼类洄游与各水文要素相关性的室内实验，判别目标物种洄游极限承受阈值以及适宜范围，并依此绘制适宜度曲线，为开展河流生态水力学模拟和生态需水过程研究提供重要数据支撑。

现阶段针对鱼类洄游特性的研究主要集中在面向鱼道设计的鱼类游泳能力测试，尤其是国内，缺少基于鱼类自然繁殖需求的针对性研究，对于水深、流速、溶解氧、底质条件等适宜范围的全面分析偏弱。同时单水槽模型实验缺乏直观对比参照，无法严格做到单因子变量研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置。为研究鱼类上溯洄游的适宜水文条件，为河流生态水力学模拟和生态需水过程研究提供基础数据，本发明构建鱼类洄游仿真物理模型，开展可控条件下鱼类洄游与水文要素相关性的室内实验。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，

其技术方案具体为：

一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置，包括外墙1、内墙2、仿真河道3、整流栅4、上游消能池5、下游消能池6、水泵7、拦截网8、输水管道9、可调闸门10、进水口11和河道底板12，所述内墙2位于外墙1的内部，所述外墙1的内部设有仿真河道3，所述仿真河道3上游设置整流栅4，所述仿真河道3两端设有上游消能池5、下游消能池6，所述仿真河道3下部设有河道底板12，所述外墙1的下游外侧设有水泵7，所述水泵7和进水口11之间输水管道9连接，所述下游消能池6上设有拦截网8，所述上游消能池5内部设有可调闸门10。

进一步，所述仿真河道3的尺寸为：宽0.8m，长19m，两侧外墙1高均为2m。

进一步，所述河道底板12的高度不同，其中有五条高0.4m，其余四条0～0.3m。

进一步，所述上游消能池5、下游消能池6的宽均为1.5m。

进一步，所述水泵7的数量为10台。

本发明具有以下有益效果：

本发明在先期野外实验的基础上，针对国内外相关室内实验存在的不足，重点针对鱼类洄游习性进行相关水文要素适宜范围和阈值分析，按照单一变量原则，控制其他要素条件一致的情况下，分别对比不同的水深、流速、底质、溶解氧等因子的影响，记录各条河流鱼类样本上溯洄游的通过情况，探究各项水文要素的变化对于鱼类洄游的影响。

附图说明

图1为本发明研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置的平面图；

图2为本发明研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置的仿真河道三维图；

图3为本发明研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置的各河道底板高程。

在图中，1为外墙、2为内墙、3为仿真河道、4为整流栅、5为上游消能池、6为下游消能池、7为水泵、8为拦截网、9为输水管道、10为可调闸门、11为进水口、12为河道底板，从左到右依次为0.4m、0.3m、0.4m、0.2m、0.4m、0.1m、0.4m、0m、0.4m。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1-图3所示，一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置，包括外墙1、内墙2、仿真河道3、整流栅4、上游消能池5、下游消能池6、水泵7、拦截网8、输水管道9、可调闸门10、进水口11和河道底板12，所述内墙2位于外墙1的内部，所述外墙1的内部设有仿真河道3，所述仿真河道3上游设置整流栅4，所述仿真河道3两端设有上游消能池5、下游消能池6，所述仿真河道3下部设有河道底板12，所述外墙1的下游外侧设有水泵7，所述水泵7和进水口11之间输水管道9连接，所述下游消能池6上设有拦截网8，所述上游消能池5内部设有可调闸门10。

所述仿真河道3的尺寸为：宽0.8m，长19m，两侧外墙1高均为2m。

所述河道底板12的高度不同，其中有五条高0.4m，其余四条0～0.3m。用于洄游水深偏好的相关性分析。

所述上游消能池5、下游消能池6的宽均为1.5m。

河道两端下方为上游各设有宽1.5m的消能池，下游边墙外侧设置10台水泵，通过水泵将下游消能池的水抽到上游消能池，河道上游设置整流栅，通过整流栅稳定水流、控制流量，河道下游布设拦截网，阻止实验用鱼进入消能池。各河道底板高度分布如图3所示，从左到右依次为0.4m、0.3m、0.4m、0.2m、0.4m、0.1m、0.4m、0m、0.4m。在每条河道的首尾两端与边墙之间设置闸门，九条河道需配置十台水泵，即最右侧0.4m高的河道需配2个水泵，水泵管道出入口分别对应每条河道。

将0.4m高的河道与其它河道交叉布设，主要是考虑到水管过粗不利于空间布置，单台水泵提水能力有限，无法满足高流速、高水位情景下的流量需求，采用该设计方式可以通过控制河道间的闸门开闭，实现多个水泵同时往一条河道提水。例如，在做流速对比实验时，只需用到五条0.4m底高的河道，其余河道整流栅关闭。通过间隔关闭闸门，能够使一条河道有两个水泵供水，满足实验河道内流量要求。研究不同水温、DO条件的适宜范围实验等，需将河道间闸门关闭、使每条河道独立分隔。

开展鱼类洄游实验时，利用水泵将“下游”河道右侧调蓄池的水抽至“上游”左侧调蓄池，在实验河道内形成可控的稳定流场，通过调节水泵流量，为实验河道生成不同的水深、流速条件。在各条河道的上游位置布设PIT射频监控与记录装置，将目标鱼类样本植入射频标记并适度驯化后，投放在河道下游位置，利用视频追踪系统自动记录鱼类上溯洄游的通过率与通过时间。为了避免鱼类样本随机性的干扰，单一实验条件至少采用不同样本重复3次。通过对比不同流速、水深条件下鱼类上溯洄游的成功率，得到目标物种洄游的适宜水动力条件与最小、最大极限阈值。类似地，通过对比不同底质、不同河道形态与深渊-浅滩结构、不同溶解氧含量利用氧气泵进行调节等条件下鱼类洄游情况，研究相应要素对于鱼类洄游的影响与机理。

本发明研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置在具体应用过程中，初始状态下，水泵关闭，打开整流栅，向实验装置内灌水，由于整个河道连通，稳定后均保持在同一水位。当河道内水位稳定在1m时，停止灌水，启动水泵，下游消能池中水抽入上游消能池，上下游形成水位差，促使水流循环流动。通过流速计监测各河道流速变化，分别调节各整流栅开度，使各河道流速保持一致，稳定后各河道形成水面相平、流速相同的水力条件。进行水深实验时，分别打开0.3m、0.2m、0.1m、0m、0.4m河道上游的整流栅，其余整流栅关闭，间隔关闭闸门，使一条河道有两个水泵供水。将培养后的成熟亲鱼等量投入各河道下游，观测鱼类生存及洄游的水深偏好，多次重复实验。类似地，对各条仿真河流在其他条件保持一致的情况下，分别设置不同的流速、底质、溶解氧等参数，记录各条河流鱼类样本上溯洄游的通过情况，探究各项水文要素的变化对于鱼类洄游的影响。基于多次重复试验结果，判别目标物种洄游对于各项水文要素的极限承受阈值以及适宜范围，绘制鱼类洄游对各项要素的适宜度曲线，为开展河流生态水力学模拟和生态需水过程研究提供重要数据支撑。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置，其特征在于，包括外墙(1)、内墙(2)、仿真河道(3)、整流栅(4)、上游消能池(5)、下游消能池(6)、水泵(7)、拦截网(8)、输水管道(9)、可调闸门(10)、进水口(11)和河道底板(12)，所述内墙(2)位于外墙(1)的内部，所述外墙(1)的内部设有仿真河道(3)，所述仿真河道(3)上游设置整流栅(4)，所述仿真河道(3)两端设有上游消能池(5)、下游消能池(6)，所述仿真河道(3)下部设有河道底板(12)，所述外墙(1)的下游外侧设有水泵(7)，所述水泵(7)和进水口(11)之间输水管道(9)连接，所述下游消能池(6)上设有拦截网(8)，所述上游消能池(5)内部设有可调闸门(10)。

2.如权利要求1所述的一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置，其特征在于：所述仿真河道(3)的尺寸为：宽0.8m，长19m，两侧外墙(1)高均为2m。

3.如权利要求1所述的一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置，其特征在于：所述河道底板(12)的高度不同，其中有五条高0.4m，其余四条0～0.3m。

4.如权利要求1所述的一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置，其特征在于：所述上游消能池(5)、下游消能池(6)的宽均为1.5m。

5.如权利要求1所述的一种研究鱼类洄游适宜水文条件的实验装置，其特征在于：所述水泵(7)的数量为10台。