CN109287531A - 一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法，步骤如下；a、选取实验样品；b、制作实验模型；c、选取实验设备；d、调节主槽的溶解气体过饱和水箱至指定溶解气体过饱和浓度；e、用水泵将溶解气体过饱和水箱中的水导入主槽中调至确定流速；f、用水泵将清水水箱导入支槽调至与主槽一致的流速；g、将鱼类放置主槽下游末端网板处，观察鱼类的回避情况。该测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法通过简单的实验装置，和专业的仪器设备，得到了较为准确的测量结果，这样有助于躲避空间营造工程设计提供基础参数，有助于为躲避空间营造工程设计提供基础参数。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程溶解气体过饱和技术领域，具体为一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法。
背景技术
水电开发在带来巨大社会效益和经济效益的同时，对生态环境也造成了深远影响，特别是现阶段梯级高坝成规模地出现，对区域性的环境影响更大。其中，高坝泄水会造成下游水体中的气体溶解度超过当地大气压下的饱和度，使得水中总溶解气体(TotalDissolved Gas，简称TDG)溶解气体过饱和。溶解气体过饱和会造成下游鱼类的不可逆转的伤害甚至大量死亡。
如果实际坝下河流存在支流的汇入的情况，在泄洪过程中鱼类能否通过支流回避溶解气体过饱和的伤害，即支流作为回避空间是否具有有效性，因此本发明根据实际工程中溶解气体过饱和(TDG)水体的生成特点，结合鱼类溶解气体过饱和(TDG)回避效应实验，设计鱼类溶解气体过饱和(TDG)躲避场水工模型，通过科学试验，研究修建山区河流鱼类溶解气体过饱和(TDG)躲避区间的可行性。研究成果可为我国科学制定高坝工程TDG饱和度水环境质量标准，准确评价高坝工程对水生生态系统的影响，以及保护高坝下游水生生态环境提供基础数据和参考依据。
发明内容
本发明的目的正是针对判断高坝泄洪期间支流作为回避空间是否具有有效性这一现实需要，提出一种测量溶解气体过饱和水体中中支流作为鱼群的回避空间的有效性的方法。该方法通过在主槽通入不同浓度溶解气体过饱和水支槽通入清水让鱼类进行选择来实现。通过此方法，能计算主流在这样的溶解气体过饱和浓度条件下，支流相应作为回避空间的有效性及多长时间引起鱼类回避现象，有助于为判定支流作为躲避空的有效性，丰富溶解气体过饱和TDG对下游实际对下游水生态环境造成的不良影响程度的认识。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法，步骤如下；a、选取实验样品；b、制作实验模型；c、选取实验设备；d、调节主槽的溶解气体过饱和水箱至指定溶解气体过饱和浓度；e、用水泵将溶解气体过饱和水箱中的水导入主槽中调至确定流速；f、用水泵将清水水箱导入支槽调至与主槽一致的流速；g、将鱼类放置主槽下游末端网板处，观察鱼类的回避情况。
优选的，所述步骤a中的实验样品为齐口裂腹鱼.实验前放入浓度为0.1％的生理盐水中浸泡3～5分钟消毒，并在实验室内暂养3天左右。
优选的，所述步骤b中的实验模型包括清水阀门(1)、溶解气体过饱和水阀门(2)、溶解气体过饱和浓度调节水箱(3)、清水水箱(4)、清水支流槽(5)、溶解气体过饱和干流水槽(6)、挡鱼网板(7)、溢流板(8)和出水管道(9)，所述溶解气体过饱和浓度调节水箱(3)的一侧设置有清水阀门(1)和溶解气体过饱和水阀门(2)、并且清水阀门(1)设置在溶解气体过饱和水阀门(2)的一侧，所述溶解气体过饱和干流水槽(6)设置在溶解气体过饱和浓度调节水箱(3)的正前方，所述清水支流槽(5)设置在溶解气体过饱和干流水槽(6)的一侧、并且清水支流槽(5)和溶解气体过饱和干流水槽(6)连通，所述挡鱼网板(7)设置在溶解气体过饱和干流水槽(6)的末端，且挡鱼网板(7)的一侧设置有溢流板(8)和，所述出水管道(9)设置在溶解气体过饱和干流水槽(6)的一侧。
优选的，所述的步骤c中选取的实验设备为，0.25-8皮带式空压机、ZDR自动温度记录仪、TGP测定仪和PHBJ-260型便携式PH计。
优选的，所述NKY02-1C旋桨测速仪(流速测量量程为1.00～300.00cm/s，精度为0.01cm/s)、流速测定仪器和TDG测量仪器对水槽流速进行测定，所述TGP测定仪和流速仪应置于实验水箱内液面以下0.1米深处。
优选的，所述ZDR自动温度记录仪和PHBJ-260型便携式PH计测量水槽中温度和PH。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法；通过简单的实验装置，和专业的仪器设备，得到了较为准确的测量结果，这样有助于躲避空间营造工程设计提供基础参数，有助于为躲避空间营造工程设计提供基础参数，丰富溶解气体过饱和TDG不利影响减缓措施的研究内容，实验成果可为我国科学制定高坝工程TDG饱和度水环境质量标准，准确评价高坝工程对水生生态系统的影响，以及保护高坝下游水生生态环境提供基础数据和参考依据。
附图说明
图1为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的实验工况表示意图；
图2为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的主槽上游120％实验结果示意图；
图3为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的主槽上游130％实验结果示意图；
图4为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的主槽上游140％实验结果示意图；
图5为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的主槽上游150％实验结果示意图。
图6为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的主槽上游160％实验结果示意图。
图7为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的主槽上游170％实验结果示意图。
图8为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的开展15min时鱼苗在模型中的躲避率结果示意图。
图9为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的开展30min时鱼苗在模型中的躲避率结果示意图。
图10为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的开展45min时鱼苗在模型中的躲避率结果示意图。
图11为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的回避模型结构示意图。
图12为本发明一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法的实验鱼随观察时间的躲避率比较结果示意图。
图中：1、清水阀门，2、溶解气体过饱和水阀门，3、溶解气体过饱和浓度调节水箱，4、清水水箱，5、清水支流槽，6、溶解气体过饱和干流水槽，7、挡鱼网板，8、溢流板，9、出水管道
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法，步骤如下；a、选取实验样品；b、制作实验模型；c、选取实验设备；d、调节主槽的溶解气体过饱和水箱至指定溶解气体过饱和浓度；e、用水泵将溶解气体过饱和水箱中的水导入主槽中调至确定流速；f、用水泵将清水水箱导入支槽调至与主槽一致的流速；g、将鱼类放置主槽下游末端网板处，观察鱼类的回避情况。
进一步的，所述步骤a中的实验样品为齐口裂腹鱼。实验前放入浓度为0.1％的生理盐水中浸泡3～5分钟消毒，并在实验室内暂养3天左右。
具体的，设置6个工况，各工况组溶解气体过饱和(TDG)水箱中水体的TDG饱和度分别为120％、130％、140％、150％、160％、170％，清水箱中水体不变，TDG饱和度为100％，每个工况设2个平行样，
(1)首先随意打开阀门，使水体充满水箱，并让主、支槽中水位升至壅水坎顶高程。
(2)调节阀门1、2，使溶解气体过饱和(TDG)水箱中水体的TDG饱和度达到预设值，并使用Oxyguard精确测量出主槽上游、下游及支槽中水流的TDG饱和度，同时保证主槽中水流流速在0.2m/s以内。
(3)调节阀门3，使清水箱中的进水流量与溶解气体过饱和(TDG)水箱中的进水流量相当，并保证支槽中水流流速在0.2m/s以内。
(4)待主、支槽中TDG饱和度及流速稳定后，从主槽上游放入随机选取的20尾鱼苗。
(5)每组实验持续45分钟，中途每隔15min观察一次鱼苗在模型中的分布情况，并做好记录。
(6)根据记录数据计算出躲避率，每个工况重复2次，每个工况中鱼苗对溶解气体过饱和(TDG)的躲避率取2次实验结果的平均值。
(7)实验中的变量主要为主槽上、下游及支槽中水流的TDG饱和度，各工况主要参数值见表4 2，各区域监测点位置见图2-8。实验过程中保持水流流速、水温及PH值恒定，主、支槽流速均在0.2m/s以内，水温为16±0.5℃，PH值为7.5。
进一步的，所述步骤b中的实验模型包括清水阀门(1)、溶解气体过饱和水阀门(2)、溶解气体过饱和浓度调节水箱(3)、清水水箱(4)、清水支流槽(5)、溶解气体过饱和干流水槽(6)、挡鱼网板(7)、溢流板(8)和出水管道(9)，所述溶解气体过饱和浓度调节水箱(3)的一侧设置有清水阀门(1)和溶解气体过饱和水阀门(2)、并且清水阀门(1)设置在溶解气体过饱和水阀门(2)的一侧，所述溶解气体过饱和干流水槽(6)设置在溶解气体过饱和浓度调节水箱(3)的正前方，所述清水支流槽(5)设置在溶解气体过饱和干流水槽(6)的一侧、并且清水支流槽(5)和溶解气体过饱和干流水槽(6)连通，所述挡鱼网板(7)设置在溶解气体过饱和干流水槽(6)的末端，且挡鱼网板(7)的一侧设置有溢流板(8)和，所述出水管道(9)设置在溶解气体过饱和干流水槽(6)的一侧。
进一步的，所述的步骤c中选取的实验设备为，0.25-8皮带式空压机、ZDR自动温度记录仪、TGP测定仪和PHBJ-260型便携式PH计。
进一步的，所述NKY02-1C旋桨测速仪(流速测量量程为1.00～300.00cm/s，精度为0.01cm/s)、流速测定仪器和TDG测量仪器对水槽流速进行测定，所述TGP测定仪和流速仪应置于实验水箱内液面以下0.1米深处。
进一步的，所述ZDR自动温度记录仪和PHBJ-260型便携式PH计测量水槽中温度和PH，确保其他的水环境因子稳定。
进一步的，放入实验鱼后，鱼苗随机快速无规律地游觅于水槽各个位置。2分钟后，鱼苗开始抱团集群，并就近集结在水槽的各个角落处或边壁旁。当主槽通入低溶解气体过饱和(TDG)水体(120％、130％)时，实验鱼受到的伤害较小，没有明显寻找躲避场的现象。随着实验的进行，实验鱼随水流流动的影响逐渐增大，到45min时大部分鱼苗居于主槽下游的角落处，不再继续逆流而上；当主槽通入TDG饱和度为140％的水体时，实验鱼开始出现寻找躲避场的趋势，实验开展45min时支槽与主槽中鱼苗的数量相当。当主槽通入高浓度溶解气体过饱和(TDG)水体(150％、160％、170％)时，鱼苗在短时间内即明显地表现出寻找躲避场的趋势。实验刚开始的前15min，进入支槽中的鱼苗还处于惊慌状态，时而游进主槽，时而游回支槽，但游入主槽时，鱼苗有意识地靠着与支槽较近的右岸游动，同时，随着主槽水流TDG饱和度的增高，鱼苗的躲避率也逐渐变大，当主槽通入TDG饱和度为170％的水流时，鱼苗几乎全部集中于支槽躲避场中；通过显著性差异分析可知，主槽通入TDG饱和度160％以上水流的各工况组中，鱼苗的躲避率显著性在实验过程中均不存在差异；主槽通入TDG饱和度150％以下水流的各工况组中，45min时鱼苗的躲避率显著性均存在差异，且TDG饱和度为150％及以上各工况组的躲避率极显著高于TDG饱和度为140％及以下的各工况组。实验开展45min时，主槽通入TDG饱和度为150％的工况组与160％的工况组没有显著性差异，但显著低于TDG饱和度170％的工况组；TDG饱和度130％工况组的躲避率极显著高于120％的工况组。可以看出，随着主槽通入水流的TDG饱和度逐渐提高，模型的躲避效果也会相应提升。
通过记录实验过程中，主槽和支槽中鱼苗的数量，计算出躲避场模型的躲避率，其计算公式如下：
式中：
W——躲避率；
E——支槽中实验鱼的数量；
A——主槽中实验鱼的数量；
N——实验鱼的总数，即E+A，本次实验为20尾。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种测量溶解气体过饱和胁迫下鱼类利用支流回避能力的实验方法，其特征在于：步骤如下；a、选取实验样品；b、制作实验模型；c、选取实验设备；d、调节主槽的溶解气体过饱和水箱至指定溶解气体过饱和浓度；e、用水泵将溶解气体过饱和水箱中的水导入主槽中调至确定流速；f、用水泵将清水水箱导入支槽调至与主槽一致的流速；g、将鱼类放置主槽下游末端网板处，观察鱼类的回避情况。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤a中的实验样品为齐口裂腹鱼实验前放入浓度为0.1％的生理盐水中浸泡3～5分钟消毒，并在实验室内暂养3天左右。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤b中的实验模型包括清水阀门(1)、溶解气体过饱和水阀门(2)、溶解气体过饱和浓度调节水箱(3)、清水水箱(4)、清水支流槽(5)、溶解气体过饱和干流水槽(6)、挡鱼网板(7)、溢流板(8)和出水管道(9)，所述溶解气体过饱和浓度调节水箱(3)的一侧设置有清水阀门(1)和溶解气体过饱和水阀门(2)、并且清水阀门(1)设置在溶解气体过饱和水阀门(2)的一侧，所述溶解气体过饱和干流水槽(6)设置在溶解气体过饱和浓度调节水箱(3)的正前方，所述清水支流槽(5)设置在溶解气体过饱和干流水槽(6)的一侧、并且清水支流槽(5)和溶解气体过饱和干流水槽(6)连通，所述挡鱼网板(7)设置在溶解气体过饱和干流水槽(6)的末端，且挡鱼网板(7)的一侧设置有溢流板(8)和，所述出水管道(9)设置在溶解气体过饱和干流水槽(6)的一侧。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤c中选取的实验设备为，0.25-8皮带式空压机、ZDR自动温度记录仪、TGP测定仪和PHBJ-260型便携式PH计。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述NKY02-1C旋桨测速仪(流速测量量程为1.00～300.00cm/s，精度为0.01cm/s)、流速测定仪器和TDG测量仪器对水槽流速进行测定，所述TGP测定仪和流速仪应置于实验水箱内液面以下0.1米深处。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述ZDR自动温度记录仪和PHBJ-260型便携式PH计测量水槽中温度和PH。
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