CN108040961A - 一种测试鱼类对溶解气体耐受程度的游泳管 - Google Patents
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Abstract
本发明一种测试鱼类对溶解气体耐受程度的游泳管，属于鱼类试验领域。包括：动力装置和主管道。本发明优点在于1、能够控制不同流速，单独进行鱼类的游泳能力试验；2、也能将其布置在封闭水槽中，测量在特定流速时鱼类对过饱和溶解气体水体的耐受性；3、能过较好的观察试验鱼的活动情况；4、由于进水整流栅格和出水整流栅格以及分流孔、均分板的作用本装置能削减螺旋桨造成的旋转流。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于鱼类游泳管道，尤其是在鱼类游泳的同时可以测试其游泳能力和溶解气体耐受等特性的试验管道，属于鱼类试验领域。
背景技术
鱼类气泡病是一种由于物理原因造成鱼类生理伤害的疾病。主要是由于水中气体分压总和和超过大气压即气体过饱和造成的鱼类损伤或死亡的疾病。
水利工程在为人类做出巨大贡献的同时，也带来了环境破坏、物种多样性改变、生态恶化等一系列问题。尤其对鱼类的生存形成了巨大的威胁，为生态环境保护制造了很大的难题。保坝下游总溶解气体过饱和是河流中气泡并的主要诱因。以哥伦比亚河流域为代表，随着水坝的增多，鱼类气泡病从早期的小规模、短时间发生，逐渐转变为长时间、大面积、多种鱼类致病而死亡。进而引起下游鱼类大量减少，甚至渔业群落结构及多样性都会发生改变。
在我国，根据2005年公布的水力资源复查结果，仅在长江的干支流上已建各类水坝4.8万座。一批高坝仍在建设或即将建设，如溪洛渡、向家坝、锦屏、白鹤滩等。高坝的巨大挡水作用，大大改变了原有河道的地形地貌和水力特性，进而改变了水生生物的固有环境。因此，对大坝下游总溶解气体过饱和的相关问题的研究具有重要的现实意义。
大坝泄洪造成的下游气体过饱和问题，是水生生物环境评价的重要内容之一。对于水电站建设而言，关注的中心点在于水中溶解的过饱和气体对于鱼类的影响，过饱和溶解气体本身不会对环境造成危害，考虑到对水电站泄洪环境评价的实用性，对鱼类的对溶解过饱和气体的水体的耐受性进行深入研究是十分必要的。
现有的测试鱼类对溶解气体耐受性的装置缺乏促使鱼类游泳的必要措施。鱼类在无流速的水体内活动，基本不游泳，其测试结果与天然状态下鱼类在流动水体中的游泳状态有很大不同。
常见的鱼类游泳装置试验装置的截面一般是矩形的，但是矩形截面存在以下问题：1)矩形边角处流速较低，不能在全断面上均匀分布；
2)在进行有压游泳实验时，矩形断面应力不均匀，容易造成装置损坏，难以在高压状态下试验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测试鱼类对溶解气体耐受程度的游泳管，以模拟在天然流水状态下溶解过饱和气体的水体，并通过此装置获取流水状态的过饱和水体对鱼类的影响。
本发明采用的技术方案如下：
一种测试鱼类对溶解气体耐受程度的游泳管包括：动力装置和主管道，
所述的动力装置包括：控制器、电机、电机主轴、主轴支架、螺旋桨；
所述的电机为水下电机，其与控制器通过信号电缆和电力电缆相互连接，控制器为电机提供动力和控制信号；
电机主轴通过轴承固定在主轴支架上，螺旋桨固定在电机主轴上；
所述的主管道包括：端板、主管道分流口、均分板、进水整流格栅、流速测量孔、置鱼孔、出水整流格栅；
所述的电机固定在端板上；
所述的主管道为直径不小于20cm，壁厚2cm的有机玻璃圆管；
所述的主管道分流口是主管道上靠近端板侧开的四个孔；
其在主管道上的布置方式为：1)在主管道上，在距离端板2cm处设置为开孔靠近端板侧的边界；2)以主管道截面圆心为中心，将周长均分为4份，均匀设置四个开孔；3)开孔另一侧边界距主轴支架2cm，以减少电机主轴的长度，并减小对主轴支架的流激振动影响；4)其总开孔面积为主管道截面面积的2倍，其开孔形状为圆形或圆角矩形，以保证其较好流态和较低流速。
所述的均分板为两块矩形有机玻璃板相互垂直咬合而成，咬合后截面成为十字型，十字中心处于主管道的轴心；所述的两块矩形有机玻璃板厚1cm，长等于主管道内径，宽为12cm，其相互咬合的位置均为长边的中心；两有机玻璃板长边侧均设置30度斜尖角；均分板的作用一方面是使得流过水体均匀分配为4份，另一方面减弱由于螺旋桨产生螺旋流的螺旋态。
所述的进水整流栅格和出水整流栅格装置结构相同，均分为三层，每层形状也相同，其制作方法如下：
M1)取厚度为2cm，直径等于主管道内径的圆形有机玻璃板；
M2)在有机玻璃板上均匀布置边长为2cm的正六边型孔，孔与孔之间的边距为2mm；
M3)每层依次旋转60度组合为一个进水整流栅格。
同样以上方法制成一个出水整流栅格。
本装置使用时包括流速率定过程和工作过程，具体而言：
本装置的流速率定包括以下步骤：
L1)将电机和整个主管道浸入水中，控制器保持在水面以上；
L2)将流速仪安装在流速测量孔上，使得流速仪的测点分别布置在主管道中心线上即中部，主管道半径的上一半位置即上部，以及主管道半径的下一半位置即下部，分别测得流速；
L3)调整控制器，获得上部、中部、下部流速与控制电压关系。
其工作时包括以下步骤：
W1)将电机和整个管道浸入水中，控制器在水面以上；
W2)打开置鱼孔将鱼放入主管道中，鱼在管道的进水整流栅格和出水整流栅格之间活动；
W3)打开控制器，调整电机转速和游泳管内流速可以开始测量鱼类的游泳能力。
具体而言，本发明的效益如下：
1、能够控制不同流速，单独进行鱼类的游泳能力试验；
2、也能将其布置在封闭水槽中，测量在特定流速时鱼类对过饱和溶解气体水体的耐受性；
3、能过较好的观察试验鱼的活动情况；
4、由于进水整流栅格和出水整流栅格以及分流孔、均分板的作用本装置能削减螺旋桨造成的旋转流。
附图说明
图1为本发明主体结构示意图；
图2为本发明主轴支架及螺旋桨正视示意图；
图3为本发明均分板正视示意图；
图4为分发明均分板立体示意图；
图5为本发明整流装置正视示意图；
图6为本发明流速仪测点布置示意图；
图7为本发明流速与电压关系示意图。
具体实施方式
下面具体结合说明书附图对本发明作进一步描述，但不用来限制本发明的保护范围。
一种测试鱼类对溶解气体耐受程度的游泳管包括：动力装置和主管道1，
所述的动力装置包括：控制器11-1、电机11-2、电机主轴11-3、主轴支架11-4、螺旋桨11-5；
电机主轴11-3通过轴承固定在主轴支架11-4上，螺旋桨11-5固定在电机主轴11-3上；
所述的主管道1包括：端板12-1、主管道分流口12-2、均分板12-3、进水整流格栅12-4、流速测量孔12-5、置鱼孔12-6、出水整流格栅12-7；
所述的电机11-2固定在端板12-1上；
所述的主管道1为直径不小于20cm，壁厚2cm的有机玻璃圆管；
所述的主管道分流口12-2是主管道1上靠近端板侧开的四个孔；
其在主管道1上的布置方式为：1)在主管道1上，在距离端板2cm处设置为开孔靠近端板12-1侧的边界；2)以主管道1截面圆心为中心，将周长均分为4份，均匀设置四个开孔；3)开孔另一侧边界距主轴支架2cm，以减少电机主轴11-3的长度，并减小对主轴支架11-4的流激振动影响；4)其总开孔面积为主管道截面面积的2倍，其开孔形状为圆形或圆角矩形，以保证其较好流态和较低流速。
所述的均分板12-3为两块矩形有机玻璃板相互垂直咬合而成，咬合后截面成为十字型，十字中心处于主管道的轴心；所述的两块矩形有机玻璃板厚1cm，长等于主管道内径，宽为12cm，其相互咬合的位置均为长边的中心；两有机玻璃板长边侧均设置30度斜尖角；均分板12-3的作用一方面是使得流过水体均匀分配为4份，另一方面减弱由于螺旋桨11-5产生螺旋流的螺旋态。
所述的进水整流栅格12-4和出水整流栅格装置12-7结构相同，均分为三层，每层形状也相同，其制作方法如下：
1)取厚度为2cm，直径等于主管道内径的圆形有机玻璃板；
2)在有机玻璃板上均匀布置边长为2cm的正六边型孔，孔与孔之间的边距为2mm；
3)每层依次旋转60度组合为一个进水整流栅格12-4。
本装置使用时包括流速率定过程和工作过程，具体而言：
本装置的流速率定包括以下步骤：
L1)将电机11-2和整个主管道1浸入水中，控制器11-1保持在水面以上；
L2)将流速仪安装在流速测量孔12-5上，使得流速仪的测点分别布置在主管道1中心线上即中部，主管道1半径的上一半位置即上部，以及主管道1半径的下一半位置即下部，分别测得流速；
L3)调整控制器11-1，获得上部、中部、下部流速与控制电压关系。
其工作时包括以下步骤：
W1)将电机11-2和整个主管道1浸入水中，控制器11-1在水面以上；
W2)打开置鱼孔12-6将鱼放入主管道1中，鱼在管道的进水整流栅格12-4和出水整流栅格12-7之间活动；
W3)打开控制器11-1，调整电机11-2转速和主管道1内流速可以开始测量鱼类的游泳能力。
Claims (3)
1.一种测试鱼类对溶解气体耐受程度的游泳管，其特征在于：包括：动力装置和主管道，
所述的动力装置包括：控制器、电机、电机主轴、主轴支架、螺旋桨；
所述的电机为水下电机，其与控制器通过信号电缆和电力电缆相互连接，控制器为电机提供动力和控制信号；
电机主轴通过轴承固定在主轴支架上，螺旋桨固定在电机主轴上；
所述的主管道包括：端板、主管道分流口、均分板、进水整流格栅、流速测量孔、置鱼孔、出水整流格栅；
所述的电机固定在端板上；
所述的主管道为直径不小于20cm，壁厚2cm的有机玻璃圆管。
2.根据权利要求1所述的一种测试鱼类对溶解气体耐受程度的游泳管，其特征在于：所述的主管道分流口是主管道上靠近端板侧开的四个孔；
其在主管道上的布置方式为：1)在主管道上，在距离端板2cm处设置为开孔靠近端板侧的边界；2)以主管道截面圆心为中心，将周长均分为4份，均匀设置四个开孔；3)开孔另一侧边界距主轴支架2cm，以减少电机主轴的长度，并减小对主轴支架的流激振动影响；4)其总开孔面积为主管道截面面积的2倍，其开孔形状为圆角矩形。
3.根据权利要求1所述的一种测试鱼类对溶解气体耐受程度的游泳管，其特征在于：所述的均分板为两块矩形有机玻璃板相互垂直咬合而成，咬合后截面成为十字型，十字中心处于主管道的轴心；所述的两块矩形有机玻璃板厚1cm，长等于主管道内径，宽为12cm，其相互咬合的位置均为长边的中心；两有机玻璃板长边侧均设置30度斜尖角。
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