鱼类对水动力空间结构的感知域研究

本研究拟选择急需保护的中华鲟幼鱼作为目标种。利用鱼类水动力学空间试验系统，模拟多种水动力空间结构。通过对目标种行为的观察，建立影响目标种行为的水动力学指标体系，分析目标种对各指标的的感知域。建立目标种的个体行为模型并耦合流场模型，最终建立目标种的行为预测模型。本研究如能开展并取得预期成果，对揭示鱼类行为的水动力学诱因有重要意义，填补国内对鱼类对水动力空间的感知域的研究空白。本研究的研究结果将为过鱼设施的设计和修建、鱼类栖息地的恢复与重建奠定理论基础。

在水利工程建设中，为保护现有鱼类自然资源采取的主要工程措施是建设过鱼设施。目前过鱼设施设计的难点在于如何让鱼类发现鱼道入口。探索鱼类对水动力空间域的感知正是为进一步创造鱼道入口的水动力条件进行基础研究。.本研究发明了鱼类水动力学空间试验系统，系统包括流场产生和调整子系统，鱼类行为观察和分析子系统，流场测试与分析子系统。利用该系统模拟多种水动力空间结构，将目标种即中华鲟幼鱼置入该系统中进行实验。在实验中构造特定的水动力空间结构，并对空间结构进行量测和模拟，对试验鱼行为进行观察和记录。进一步建立流场的数学模型，将目标种行为记录与实测及计算的流场整合，分析得到影响目标种行为的水动力学参数，得出目标种对水流的感知域，获取了目标种的个体行为偏好特征。.研究结果表明：当流场呈现低流速大范围回流特征时，试验鱼主动靠近流速较大的水流入口区域，并在这些区域长时间停留，这些区域内流速区间为0.03m/s～0.39m/s, 流速梯度区间为0.18～1.17s-1；当流场呈现低流速顺直流线特征时，试验鱼没有明显喜好位置，往往在水流相对不均匀的下游活动。.进一步对葛洲坝下中华鲟产卵场中华鲟产卵期流场进行了数值模拟，并结合未着床中华鲟鱼卵漂移路径采样结果对中华鲟鱼卵的漂移特征进行了数值模拟，得出葛洲坝下游中华鲟产卵场交配区的具体位置。其位置基本满足实验中获得的大范围回流特征，但其流速区间高于实验测得值，其原因在于幼鱼与成鱼的偏好流速区间不同。