一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽及试验方法技术

本发明专利技术提供了一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽及试验方法，试验水槽包括上端消能池、中间试验段、下端适应区、水输送管道；所述上端消能池、中间试验段、下端适应区、水输送管道依次连通固定成循环通道，中间试验段的侧壁上有多块阻流体将中间试验段内的通道空间分割为多级相间隔的池室和竖缝；中间试验段中水流方向为从上端消能池至下端适应区。本发明专利技术不但双重保证了结果数据的可靠性还考虑了池室本身水力因子分布不均匀的影响，确保得到的鱼类对水力因子偏好区间更加准确；除了提供鱼类水力因子偏好区间确定方法，还提供了鱼类水力因子偏好区间数据在过鱼设施池室结构和进口布置等方面的应用。

A Test Flume and Method for Determining Fish's Preference Range for Hydraulic Factors

The invention provides a test flume and a test method for determining the preference zone of fish for hydraulic factors. The test flume includes an upper end energy dissipation tank, a middle test section, a lower end adaptation zone and a water transportation pipeline; the upper end energy dissipation tank, a middle test section, a lower end adaptation zone and a water transportation pipeline are connected and fixed into a circulation channel in turn, and a plurality of blocking fluids are arranged on the side wall of the middle test section. The passage space in the test section is divided into multi-stage separated pool chambers and vertical joints, and the flow direction in the middle section is from the upper energy dissipation pool to the lower adaptive zone. The invention not only ensures the reliability of the result data, but also considers the influence of the uneven distribution of the hydraulic factors in the tank itself, so as to ensure that the obtained preference interval of the fish for the hydraulic factors is more accurate; besides providing a method for determining the preference interval of the fish for the hydraulic factors, it also provides the application of the preference interval data of the fish for the structure of the tank and the layout of the inlet of the fishing facilities.

【技术实现步骤摘要】
一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽及试验方法
本专利技术涉及一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽及试验方法，属于水利工程背景下的鱼类保护领域。
技术介绍
过鱼设施等工程措施有效运行是保持河流纵向连通性的重要技术手段之一。然而过鱼设施常常被视为资本支出项目，往往没有进行精细化的事先测试。考虑到多种鱼类依靠河流进行自由运动来完成生命周期，从而有不同的过鱼设施类型或者组合型式，一些定量的、精心设计的过鱼设施只适应少数物种。比如，过去欧美国家在非鲑鱼群落中使用适合于鲑鱼的鱼道设计的错误普遍存在。这主要是因为对鱼道设计解决方案的研究通常缺乏严格的测试，缺少基础数据支撑。而加强目标鱼类生态习性、行为特点等方面的基础研究是避免上述错误，科学决策的关键。过鱼设施设计和实施的目的是为鱼类提供安全、及时、有效的通道。进口吸引效果和鱼道内部这两个关键因素决定了过鱼设施的效率。进口位置是否科学决定了进口吸引效果。鱼道内部池室结构和最大流速决定了鱼道内部通过效果。目前研究集中于鱼类通过流速障碍能力研究，即判断鱼类能否通过鱼道内部流速障碍，这主要集中于游泳能力测试水槽获得的鱼类各种游泳速度指标值，比如测量鱼类临界游泳速度和爆发游泳速度。单纯的进行鱼类游泳能力定量不能有效地应将鱼类行为用于过鱼设施设计中，因为我们只能获取鱼类游泳能力阈值，而无法获取鱼类偏好值或者适应值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽及试验方法，该确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽配合对应的试验方法能全面、准确的评估鱼类对各水力因子的偏好区间，为过鱼设施池室结构、进口位置的科学决策提供数据支撑。本专利技术通过以下技术方案得以实现。本专利技术提供的一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，包括上端消能池、中间试验段、下端适应区、水输送管道；所述上端消能池、中间试验段、下端适应区、水输送管道依次连通固定成循环通道，中间试验段的侧壁上有多块阻流体将中间试验段内的通道空间分割为多级相间隔的池室和竖缝；中间试验段中水流方向为从上端消能池至下端适应区。所述中间试验段中的其中一个池室内底面位置设置有扰流板。所述扰流板设置在第三级池室中。所述阻流体对称设置在中间试验段的两侧壁。所述下端适应区高于上端消能池。一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验方法，包括如下步骤：(1)选择目标鱼类：选定并网捕目标鱼类，并将目标鱼类进行饥饿暂养；(2)设计试验水槽：根据目标鱼类对试验水槽的尺寸进行计算，确保竖缝处过水宽度不低于3倍目标鱼类的鱼体宽度、上端消能池尺寸能够消能充分；(3)进行预试验：将水槽试验段坡度固定，改变水槽流量，使得在不同流量情况下制造池室不同水深情况。进行放鱼试验，观察试验鱼在不同水深情况下选择的水层；(4)绘制流速数值云图：通过调节中间试验段水槽坡度和泵的转数来确定流量和竖缝平均流速，以确保竖缝流速为目标鱼类临界游泳速度、爆发游泳速度，将竖缝流速绘制为流速数值云图；(5)绘制湍动能数值云图：基于步骤(4)的方法，获取在不同竖缝流速下的湍动能，将湍动能绘制为湍动能数值云图；(6)绘制池室水力因子分布曲线：将各测点流速值进行从小到大排列，将流速等间距划分为若干个区间，计算出每个区间占的比例，进一步根据各区间所占比例绘制出池室流速分布频率曲线；(7)获取目标鱼类上溯轨迹：首先通过水槽上方的高清摄像头对鱼类通过池室的上溯过程进行录像；试验后，截取试验鱼通过池室的上溯游泳视频，将试验视屏导入鱼类运动行为分析软件，通过软件提取试验鱼通过池室的随时间变化的上溯轨迹坐标；(8)目标鱼类上溯轨迹与水力因子数值云图叠加：将每尾目标鱼类上溯轨迹导入到绘制好的流速数值云图和湍动能数值云图文件中；(9)目标鱼类上溯过程中选择的流速、湍动能数值提取：在目标鱼类上溯轨迹与水力因子数值云图叠加文件中，基于数值提取功能，提取出每条轨迹各轨迹点对应的水力因子数值；(10)绘制鱼类上溯水力因子选择分布曲线：首先跟提取出每条轨迹各轨迹点对应的水力因子数值，然后将数值进行从小到大排列，接着将鱼类选择的流速和湍动能等间距划分为若干个区间，计算出每个区间占的比例，进一步根据各区间所占比例绘制出鱼类上溯流速选择分布频率曲线和鱼类上溯湍动能选择分布频率曲线；(11)确定鱼类对水力因子偏好区间：通过对比分析池室流速分布频率曲线和鱼类上溯流速选择分布频率曲线，消除池室流速分布不均匀对结果的影响，通过对比分析池室湍动能分布频率曲线和鱼类上溯湍动能选择分布频率曲线，消除池室湍动能分布不均匀对结果的影响；(12)综合评估鱼类水力因子偏好区间：综合得到的鱼类对水力因子偏好区间，将结果的交集定为鱼类对水力因子的最终偏好区间；(13)结果应用：将目标鱼类对流速和湍动能偏好应用于过鱼设施的系统设计中。在所述步骤(4)中，区分两种工况进行，第一种是竖缝流速为目标鱼类临界游泳速度，第二种竖缝流速为目标鱼类爆发游泳速度。所述步骤(4)中，将竖缝流速绘制为流速数值云图具体为测量被监控的池室流速，将测量得到的数值通过插值法绘制成流速数值云图。本专利技术的有益效果在于：不但双重保证了结果数据的可靠性还考虑了池室本身水力因子分布不均匀的影响，确保得到的鱼类对水力因子偏好区间更加准确；除了提供鱼类水力因子偏好区间确定方法，还提供了鱼类水力因子偏好区间数据在过鱼设施池室结构和进口布置等方面的应用附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的流程示意图。图中：1-上端消能池，2-中间试验段，3-下端适应区，4-水输送管道，21-竖缝，22-池室，23-上溯轨迹监测录像区间，24-扰流板，25-阻流体。具体实施方式下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。如图1所示的一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，包括上端消能池1、中间试验段2、下端适应区3、水输送管道4；所述上端消能池1、中间试验段2、下端适应区3、水输送管道4依次连通固定成循环通道，中间试验段2的侧壁上有多块阻流体25将中间试验段2内的通道空间分割为多级相间隔的池室22和竖缝21；中间试验段2中水流方向为从上端消能池1至下端适应区3。所述中间试验段2中的其中一个池室22内底面位置设置有扰流板24。所述扰流板24设置在第三级池室22中。所述阻流体25对称设置在中间试验段2的两侧壁。所述下端适应区3高于上端消能池1。如图2所示的一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验方法，包括如下步骤：(1)选择目标鱼类：选定并网捕目标鱼类，并将目标鱼类进行饥饿暂养；(2)设计试验水槽：根据目标鱼类对试验水槽的尺寸进行计算，确保竖缝21处过水宽度不低于3倍目标鱼类的鱼体宽度、上端消能池1尺寸能够消能充分；(3)进行预试验：将水槽试验段坡度固定，改变水槽流量，使得在不同流量情况下制造池室不同水深情况。进行放鱼试验，观察试验鱼在不同水深情况下选择的水层；(4)绘制流速数值云图：通过调节中间试验段水槽坡度和泵的转数来确定流量和竖缝平均流速，以确保竖缝流速为目标鱼类临界游泳速度、爆发游泳速度，将竖缝流速绘制为流速数值云图；(5)绘制湍动能数值云图：基于步骤(4)的方法，获取在不同竖缝流速下的湍动能，将湍动能绘制为湍动能数值云图；(6)绘制池室水力因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，包括上端消能池(1)、中间试验段(2)、下端适应区(3)、水输送管道(4)，其特征在于：所述上端消能池(1)、中间试验段(2)、下端适应区(3)、水输送管道(4)依次连通固定成循环通道，中间试验段(2)的侧壁上有多块阻流体(25)将中间试验段(2)内的通道空间分割为多级相间隔的池室(22)和竖缝(21)；中间试验段(2)中水流方向为从上端消能池(1)至下端适应区(3)。

【技术特征摘要】
1.一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，包括上端消能池(1)、中间试验段(2)、下端适应区(3)、水输送管道(4)，其特征在于：所述上端消能池(1)、中间试验段(2)、下端适应区(3)、水输送管道(4)依次连通固定成循环通道，中间试验段(2)的侧壁上有多块阻流体(25)将中间试验段(2)内的通道空间分割为多级相间隔的池室(22)和竖缝(21)；中间试验段(2)中水流方向为从上端消能池(1)至下端适应区(3)。2.如权利要求1所述的确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，其特征在于：所述中间试验段(2)中的其中一个池室(22)内底面位置设置有扰流板(24)。3.如权利要求2所述的确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，其特征在于：所述扰流板(24)设置在第三级池室(22)中。4.如权利要求1所述的确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，其特征在于：所述阻流体(25)对称设置在中间试验段(2)的两侧壁。5.如权利要求1所述的确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，其特征在于：所述下端适应区(3)高于上端消能池(1)。6.一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)选择目标鱼类：选定并网捕目标鱼类，并将目标鱼类进行饥饿暂养；(2)设计试验水槽：根据目标鱼类对试验水槽的尺寸进行计算，确保竖缝(21)处过水宽度不低于3倍目标鱼类的鱼体宽度、上端消能池(1)尺寸能够消能充分；(3)进行预试验：将水槽试验段坡度固定，改变水槽流量，使得在不同流量情况下制造池室不同水深情况。进行放鱼试验，观察试验鱼在不同水深情况下选择的水层；(4)绘制流速数值云图：通过调节中间试验段水槽坡度和泵的转数来确定流量和竖缝平均流速，以确保竖缝流速为目标鱼类临界游泳速度、爆发游泳速度，将竖缝流速绘制为流速数值云图；(5)绘制湍动能数值云图：基于步骤(4)的方法，获取在不同竖缝流速下的湍动能，将湍动能绘制为湍动能数值云图；(6)绘制池室水力因子分布曲线：将各测点流速值进行从小到大排列，将流...

【专利技术属性】
技术研发人员：金志军，单承康，魏浪，张庆，陈凡，陈国柱，
申请(专利权)人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52