一种鱼类集群效应与鱼类上溯轨迹模型的试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种鱼类集群效应与鱼类上溯轨迹模型的试验系统。包括水槽，进水管，渐变管道，三个弧形板，补水区，长直隔板，集鱼通道，四个拦鱼网，蓄水池，喷泉潜水泵，网格线和排水管等部件。采用本发明专利技术的试验系统能清晰观测鱼类的运动轨迹；以及对鱼类在不同流速梯度变化下集群效应和上溯轨迹的认识；并通过流场测量及鱼类运动图片和记录数据可探究鱼类洄游和集群行为对水力学特征因子的响应规律，为进一步深入地挖掘水流速度和鱼类洄游及集群行为之间的响应关系提供实验数据和理论依据；同时克服了现有技术中对流速梯度研究的匮乏和试验中的不稳定性。本系统结构简单，操作方便；且循环利用水资源，节约水资源的同时减小洄游区。

【技术实现步骤摘要】
一种鱼类集群效应与鱼类上溯轨迹模型的试验系统
本专利技术涉及一种水利工程中的过鱼设施，特别涉及一种适用于室内的探究鱼类集群效应与鱼类上溯轨迹模型的试验系统，属于水利工程生态环境领域。
技术介绍
水利水电工程的建设破坏了河流的连通性，造成了河流的片段化，进而阻断了鱼类基因交流和洄游的通道；过鱼设施作为恢复河流连通性的重要手段，通过帮助鱼类过坝促进鱼类的迁移交流行为，而集群行为是鱼类的重要行为之一，鱼类因群居习性等原因，在产卵、索饵和洄游时将形成群体进行有序而同一的运动，这种群体性行为被定义为集群效应。鱼类的集群行为表现在鱼群中的个体具有相近的游泳速度和相同的方向，水流会对鱼类洄游行为产生最原始和最有效的影响；在鱼类的整个生命史中，都需要某种特定的水动力学条件，水动力学条件不仅是鱼类对外部环境变化的长期适应结果，水力学特征也是对鱼类的行为规律有着密切的响应关系。许多研究表明，可以利用流速梯度的指标描述河流生存环境，高的流速梯度值通常意味着高的生存环境多样性，从而具有高的物种多样性。而具有相同流速的区域不一定具有相同的流速梯度，因此研究流速梯度对于描述水流的水动力学特征是很有必要的。在鱼类的洄游路线中，偏好沿着一定的流速梯度上溯，因此流速梯度过小，不能吸引大量鱼类；而过大的流速梯度则会形成较大的剪切应力，导致鱼类受到剪切应力伤害。此外，流速梯度在鱼类繁殖过程中也具有重要作用。经查阅文献，在实际工程中对于某个江段的现场流速测量中，仅利用了声学多普勒测速仪进行流速测量及流速梯度指标计算。在我国，由于部分理论研究缺乏详尽现场实测资料，大多数研究者仅从理论角度分析，不能反映实际中鱼类在天然水流中的行为运动模式，因此过鱼设施的水流条件并不能满足特定目标鱼类的生理生态行为需求，从而影响过鱼设施的有效实施和运行。鱼类的集群行为是鱼类行为学研究的重要内容，在现有的研究和设计中，研究者大多数只是单纯地用流速指标来表征水流条件对鱼类洄游和集群行为的影响，并没有深入地挖掘水流速度和鱼类洄游及集群行为之间的响应关系，也忽略了其他水力学特征因子(如漩涡、紊动能和水深等)对鱼类洄游和集群行为的多因素作用结果。因此，对鱼类在特定流场下的上溯轨迹和集群效应的观测成为了鱼道工程设计的关键技术之一，鱼类的集群效应与水力学特征因子的相关关系探究也是亟需解决的难题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的正是针对鱼类集群效应与上溯轨迹研究现有技术中所存在的缺陷和不足，提出一种鱼类集群效应与鱼类上溯轨迹模型的试验系统，该试验系统结构简单，操作方便；通过该试验系统弥补了以往传统流速梯度试验中的不稳定性，并成功地实现了水的循环利用，节约大量的水资源，提高了对鱼类在不同流速梯度下的集群效应和上溯轨迹的认识。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。本专利技术所述一种鱼类集群效应与鱼类上溯轨迹模型的试验系统，按照本专利技术，包括水槽，进水管连接的渐变管道上截面，渐变管道下截面连接与水槽垂直的一号拦鱼网，一号拦鱼网顶部连接一号弧形板尾端，一号弧形板顶端连接水槽左下侧内壁，二号弧形板顶端连接与水槽平行的二号拦鱼网，三号弧形板沿着水槽左上角内边壁布置；补水区位于水槽平面前方，长直隔板位于补水区下面，其左端连接二号拦鱼网，右端连接四号拦鱼网，而三号拦鱼网位于四号拦鱼网上游且两者平行，它们之间形成一个鱼类适应区；集鱼通道位于水槽下面部分，在水槽底部外面布置有网格线，喷泉潜水泵连接的补水管道置于补水区内而在长直隔板上面，喷泉潜水泵垂直安装于蓄水池中；蓄水池底部连接排水管，在集鱼通道上方布置摄像头；还在鱼类适应区和蓄水池旁边设置一黑暗水箱；水流由进水管流向渐变管道，再由渐变管道流向集鱼通道，然后经排水管流出。上述技术方案中，所述进水管为带有阀门的进水管。上述技术方案中，所述渐变管道上截面为渐变管道圆形上截面，渐变管道下截面由渐变管道圆形上截面逐渐变为圆变方的渐变管道矩形下截面；所述渐变管道用有机玻璃制作；所述进水管与渐变管道圆形上截面连接处用钢管焊接固定。上述技术方案中，所述一号弧形板、二号弧形板和三号弧形板均固定在水槽底部，其固定位置是：一号弧形板顶端与水槽左下侧内壁相接触，其凹面向着水槽内将其固定在水槽底部，两边分别与水槽内壁相切；二号弧形板顶端与水槽平行的二号拦鱼网下游连接，其凹面向着水槽内将其固定在水槽底部，一边与拦鱼网相接触，另一边起到分隔水流，避免引起水流洄流的作用；而三号弧形板为上端厚度宽而下端厚度薄的弧形弯曲面板，将其固定在沿着水槽左上角内壁，其两边分别与水槽直角边壁相切；所有弧形板均用有机玻璃制作。上述技术方案中，所述位于补水区下方的长直隔板，将水槽内的水流分隔为方向相反的两部分，使在水流较宽一侧形成稳定的流速梯度；所述长直隔板用有机玻璃制作，并采用粘接专用胶水嵌于水槽底板上。述技术方案中，所述喷泉潜水泵连接的补水管道由四段水管组合而成，第一段水管与水槽底板平行，第一段水管连接的第二段水管为90°弯头，第二段水管连接的第三段水管与地面垂直，第三段水管连接的第四段水管为90°弯头。上述技术方案中，所述补水管道的第三段水管中部套在一空心钢板中并固定好，该空心钢板紧贴喷泉潜水泵出口截面，所述补水管道的第四段水管嵌入空心钢板内，通过空心钢板与喷泉潜水泵间接连接。上述技术方案中，所述空心钢板具有1cm～5cm的厚度，为防止因喷泉潜水泵振动引起空心钢板与喷泉潜水泵产生的缝隙或是脱离现象，采用螺丝固定在空心钢板四角处将钢板镶嵌在喷泉潜水泵出口截面处。上述技术方案中，所述水槽底部为木板制作，四周边壁为透明有机玻璃制作，在所述木板水槽底部外面交错布置网格线。上述技术方案中，所述在水槽底部外面布置的网格线，是在整个水槽底部外面横向方向和纵向方向分别间隔有距离，交错布置的横向网格线和纵向网格线，为清晰定位鱼类运动轨迹，其间隔距离在0.05～0.15m之间。上述技术方案中，在所述水槽底部木板四周嵌入铁钉，将布置的横向网格线和纵向网格线从水槽底部拉伸出系于铁钉上以固定每根网格线的位置，每根横向网格线和纵向网格线的间隔距离相等；所有网格线形成一个由若干网格组成的矩形网格，其数量是横向网格多于纵向网格。本专利技术所述的鱼类集群效应与鱼类上溯轨迹模型的试验系统中，由于所述渐变管道为圆变方的渐变管道，其结构是由渐变管道圆形上截面和由其圆形上截面逐渐变为渐变管道矩形下截面，由于形状涉及多方向和尺寸变化，采用粘合剂及机器挤压以形成渐变结构并将其定型，以增强结构的稳定性。所述渐变管道可控制在水流出流充满断面时，流速恰好为2m/s，因此，便于探究目标鱼类在控制流速及流速梯度下的运动轨迹。本专利技术所述的鱼类集群效应与鱼类上溯轨迹模型的试验系统中，所述的一号弧形板和二号弧形板均固定于试验系统中水槽的底板上，而三号弧形板是沿着实验系统中水槽左上角内壁固定的便于减小不必要的洄游区，形成稳定的流态；三块有机玻璃弧形板固定的位置各自起着不同的作用，一号有机玻璃弧形板的设置可以避免在试验系统水槽中靠近渐变管道圆变方有机玻璃管道直角弯处形成不必要的洄游，形成流态稳定并具有一定速度的水流；二号有机玻璃弧形板的设置可利用补水区减小长直有机玻璃隔板后部洄游区；三号有机玻璃弧形板的设置可以减小水槽左上角边壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鱼类集群效应与鱼类上溯轨迹模型的试验系统，其特征在于包括水槽，进水管连接的渐变管道上截面，渐变管道下截面连接与水槽垂直的一号拦鱼网，一号拦鱼网顶部连接一号弧形板尾端，一号弧形板顶端连接水槽左下侧内壁，二号弧形板顶端连接与水槽平行的二号拦鱼网，三号弧形板沿着水槽左上角内边壁布置；补水区位于水槽平面前方，长直隔板位于补水区下面，其左端连接二号拦鱼网，右端连接四号拦鱼网，而三号拦鱼网位于四号拦鱼网上游且两者平行，它们之间形成一个鱼类适应区；集鱼通道位于水槽下面部分，在水槽底部外面布置网格线，喷泉潜水泵连接的补水管道置于补水区内而在长直隔板上面，喷泉潜水泵垂直安装于蓄水池中；蓄水池底部连接排水管，在集鱼通道上方布置摄像头；还在鱼类适应区和蓄水池旁边设置一黑暗水箱；水流由进水管流向渐变管道，再由渐变管道流向集鱼通道，然后经排水管流出。

【技术特征摘要】
1.一种鱼类集群效应与鱼类上溯轨迹模型的试验系统，其特征在于包括水槽，进水管连接的渐变管道上截面，渐变管道下截面连接与水槽垂直的一号拦鱼网，一号拦鱼网顶部连接一号弧形板尾端，一号弧形板顶端连接水槽左下侧内壁，二号弧形板顶端连接与水槽平行的二号拦鱼网，三号弧形板沿着水槽左上角内边壁布置；补水区位于水槽平面前方，长直隔板位于补水区下面，其左端连接二号拦鱼网，右端连接四号拦鱼网，而三号拦鱼网位于四号拦鱼网上游且两者平行，它们之间形成一个鱼类适应区；集鱼通道位于水槽下面部分，在水槽底部外面布置网格线，喷泉潜水泵连接的补水管道置于补水区内而在长直隔板上面，喷泉潜水泵垂直安装于蓄水池中；蓄水池底部连接排水管，在集鱼通道上方布置摄像头；还在鱼类适应区和蓄水池旁边设置一黑暗水箱；水流由进水管流向渐变管道，再由渐变管道流向集鱼通道，然后经排水管流出。2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于所述进水管为带有阀门的进水管。3.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于所述渐变管道上截面为渐变管道圆形上截面，其渐变管道下截面由渐变管道圆形上截面逐渐变为圆变方的渐变管道矩形下截面；所述渐变管道用有机玻璃制作；所述进水管与渐变管道圆形上截面连接处用钢管焊接固定。4.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于所述一号弧形板、二号弧形板和三号弧形板均固定在水槽底部，其固定位置是：一号弧形板顶端与水槽左下侧内壁相接触，其凹面向着水槽内将其固定在水槽底部，两边分别与水槽内壁相切；二号弧形板顶端与水槽平行的二号拦鱼网下游连接，其凹面向着水槽内将其固定在水槽底部，一边与拦鱼网相接触，另一边起到分隔水流，而三号弧形板为上端厚度宽而下端厚度薄的弧形弯曲面板，将其固定在沿着水槽左上角内壁，其两边分...

【专利技术属性】
技术研发人员：安瑞冬，李嘉，易文敏，林宁亚，李芳，廖伯文，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51