动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法和装置，该装置包括圆柱状容腔、搅拌桨、驱动搅拌桨转动的电机、鱼类游泳室，圆柱状容腔垂直于水平面设置且开口端向上，搅拌桨安装于圆柱状容腔内，搅拌桨的桨轴位于圆柱状容腔的轴线上，搅拌桨的桨轴的下端穿过圆柱状容腔的封闭端的端面与受变频控制器控制的电机连接，通过电机驱动搅拌桨转动带动圆柱状容腔内的水体做旋转运动。本发明专利技术还提供了动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法。本发明专利技术可深入研究和了解鱼类对过饱和TDG的垂向回避规律，可为缓解高坝泄洪导致下游河道长时间过饱和TDG对鱼类的不利影响提供科学的指导，有利于更好地保护河流生态。

Research methods and devices for fish detection and vertical avoidance of supersaturated TDG behavior under hydrodynamic conditions

【技术实现步骤摘要】
动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法和装置
本专利技术属于水利工程溶解气体过饱和
，涉及动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法和装置。
技术介绍
近年来，随着众多高坝的修建，因高坝泄洪时下泄流量大、下泄水头高，高速水流强烈的掺气作用将空气带入下游水体，在静水压力的作用下，下游水体中总溶解气体(TotalDissolvedGas，TDG)产生过饱和。关于过饱和TDG对鱼类影响的研究表明，在TDG过饱和度较低的环境中，可能出现鱼苗病变率增加、身体机能发育迟缓、生长受到抑制、游泳能力减弱、鱼卵孵化率降低等问题，随着TDG饱和度的增高以及暴露时间的增加，鱼类受影响的危害程度会加重，鱼类会患上气泡病，威胁到其生存，甚至可能出现死亡。目前，有研究者开展了以胭脂鱼、岩原鲤、齐口裂腹鱼等为代表的长江上游特有鱼类受过饱和TDG的影响研究，总结出了在过饱和TDG胁迫下长江上游鱼类的响应规律。研究表明，鱼类具有一定探知和垂直回避过饱和TDG的能力，若能对这一能力进行合理有效的利用，可使过饱和TDG对鱼类的不利影响得到一定程度的减缓。根据四川大学的研究表明，淡水水深每增加1m，其对气体的溶解度就增大9.6％。即在溶解气压总和一定情况下，水深每增加1m，相对于该处水体对气体的溶解度，TDG饱和度就减小9.6％。高坝泄洪时，下游河道断面的TDG饱和度会随深度的增加而降低。因此，对于任一水平的过饱和TDG，均存在一对应水深，在这个深度上，鱼类所能感受到的过饱和程度为0％，因而可以躲避TDG过饱和的影响，这一水深即为鱼类补偿深度。对于TDG过饱和的水体，如果水深大于鱼类补偿深度要求，且鱼类能够潜入到补偿深度以下的水域生活，就可以躲避TDG过饱和的影响。高坝泄洪时，下游河道流速增加，流量增大，下游鱼类游泳强度增加，体内耗氧量增加，由于过饱和TDG水体中溶解氧浓度更大，下游鱼类更趋向于向低浓度过饱和TDG水体中进行回避。同时，下游鱼类除了会受到过饱和TDG的影响，还会受到河流流速的影响。但是，目前尚无关于不同种类的鱼在不同的流速下对过饱和TDG垂向回避规律的研究，也未见相关研究装置的报道。因此，若能开发出相关的实验方法和装置对动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG的行为进行研究，对于缓解高坝泄洪导致的过饱和TDG对鱼类的不利影响将起到有益的指导作用。
技术实现思路
针对现有技术暂无一定流速下鱼类对过饱和TDG垂向回避规律相关研究装置和方法的问题，本专利技术的目的之一是提供一种动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置，本专利技术的目的之二是以所述研究装置为基础，提供一种动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法，以深入研究和了解鱼类对过饱和TDG的垂向回避规律，为缓解高坝泄洪导致的下游河道长时间过饱和TDG对鱼类的不利影响提供科学的指导，更好地保护河流生态。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置，该研究装置包括圆柱状容腔、搅拌桨、驱动搅拌桨转动的电机、鱼类游泳室，所述圆柱状容腔的一端开口、一端封闭，圆柱状容腔的封闭端设有水流混合室，水流混合室的进水端设有两个进水口，两个进水口分别用于连接用于通入过饱和TDG水体和TDG饱和度为100％的清水的管道，水流混合室的出水端设有孔板，孔板将水流混合室与圆柱状容腔连通；所述鱼类游泳室是由圆柱状容腔的内侧壁、弧形导流墙、设置于导流墙与圆柱状容腔内侧壁之间的整流网和拦网，以及盖板围成的圆环柱的一部分，导流墙为与圆柱状容腔的侧壁同轴的圆筒体的一部分，导流墙的下端固定于圆柱状容腔的封闭端，整流网位于鱼类游泳室的进水端、拦网位于鱼类游泳室的出水端；所述搅拌桨由桨轴和沿桨轴长度方向布置的桨叶组成；所述圆柱状容腔垂直于水平面设置且开口端向上，搅拌桨安装于圆柱状容腔内，搅拌桨的桨轴位于圆柱状容腔的轴线上，搅拌桨的桨轴的下端穿过圆柱状容腔的封闭端的端面与受变频控制器控制的电机连接，通过电机驱动搅拌桨转动带动圆柱状容腔内的水体做旋转运动，通过控制搅拌桨的转速可调整圆柱状容腔中水体做旋转运动的速度。上述动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置的技术方案中，为收集柱状容腔旋涡运动溢出的水体，该装置还包括溢流箱，溢流箱设置在圆柱状容腔的顶部，用于收集从圆柱状容腔开口端溢出的水体，溢流箱上设有溢出口。所述溢出口优选设置在溢流箱的底部，溢出的水体通过溢流箱底部溢出口流出。上述动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置的技术方案中，在设置搅拌桨的基础上，通过鱼类游泳室的导流墙与整流网的配合，可使整个鱼类游泳室的水流全断面均匀流入，有利于确保整个鱼类游泳室的水流流速基本一致。为了进一步稳定水流流态，优选的导流墙的设置方式为：导流墙位于鱼类游泳室的进水端的端面超出整流网与导流墙的连接处，导流墙位于鱼类游泳室的出水端的端面超出拦网与导流墙的连接处。上述动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置的技术方案中，整流网与导流墙一起，用于稳定水流流态，使水流全断面均匀流入鱼类游泳室，整流网的网孔结构优选为蜂窝状网孔结构。鱼类游泳室的拦网用于限制鱼类的活动范围，拦网的材质可以是不锈钢或其它本领域常用材料，拦网的网孔尺寸根据实验鱼的尺寸进行确定。盖板可用于防止实验过程中实验鱼受惊而跳出鱼类游泳室。上述动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置的技术方案中，所述鱼类游泳室为1/4圆环柱～1/3圆环柱，鱼类游泳室的宽度，可根据实验鱼的尺寸等因素进行确定，但受限于圆柱尺寸，鱼类游泳室的宽度与圆柱状容腔的直径之比不超过0.15:1，优选为(0.1～0.15):1。例如，圆柱状容腔直径为1m，实验鱼类体长小于10cm时，可行的鱼类游泳室宽度可以为10～15cm，鱼类游泳室的宽度是指鱼类游泳室的导流墙与圆柱状容腔的内侧壁之间在圆柱状容腔的半径方向上的距离。上述动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置，搅拌桨的桨叶的长度优选为与圆柱状容腔的高度相等。上述动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置，圆柱状容腔的高度优选为3～5m，一般情况下，当圆柱状容腔的高度约为3m时，即可满足对常见的水利枢纽的模拟，当圆柱状容腔的高度约为4m时，即可满足对大中型水利枢纽的模拟。圆柱状容腔的直径至少为1m，通常1m直径可满足体长小于10cm的实验鱼，更大的直径适用于体型更大的实验鱼，但圆柱状容腔的直径同时受制作材料和成本的限制。进一步地，圆柱状容腔的高度与直径之比不超过3:1，优选为3:(1～2)。上述动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置的技术方案中，圆柱状容腔的封闭端设有带控制阀的排空管，以便于放空试验后圆柱状容腔内的水体。用于通入过饱和TDG水体的管道和用于通入TDG饱和度为100％的清水的管道上均设有控制阀。通过调节控制阀的开度可获得所需TDG饱和度的水体，水体在柱状容腔底部的水流混合室混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置，其特征在于，该研究装置包括圆柱状容腔(1)、搅拌桨、驱动搅拌桨转动的电机(3)、鱼类游泳室(4)，/n所述圆柱状容腔(1)的一端开口、一端封闭，圆柱状容腔(1)的封闭端设有水流混合室(5)，水流混合室(5)的进水端设有两个进水口，两个进水口分别用于连接用于通入过饱和TDG水体和TDG饱和度为100％的清水的管道，水流混合室(5)的出水端设有孔板(6)，孔板(6)将水流混合室(5)与圆柱状容腔(1)连通；/n所述鱼类游泳室(4)是由圆柱状容腔(1)的内侧壁、弧形导流墙(7)、设置于导流墙(7)与圆柱状容腔(1)内侧壁之间的整流网(8)和拦网(9)，以及盖板(10)围成的圆环柱的一部分，导流墙(7)为与圆柱状容腔(1)的侧壁同轴的圆筒体的一部分，导流墙(7)的下端固定于圆柱状容腔(1)的封闭端，整流网(8)位于鱼类游泳室(4)的进水端、拦网(9)位于鱼类游泳室(4)的出水端；所述搅拌桨由桨轴(2-1)和沿桨轴长度方向布置的桨叶(2-2)组成；/n所述圆柱状容腔(1)垂直于水平面设置且开口端向上，搅拌桨安装于圆柱状容腔(1)内，搅拌桨的桨轴(2-1)位于圆柱状容腔(1)的轴线上，搅拌桨的桨轴的下端穿过圆柱状容腔(1)的封闭端的端面与受变频控制器(11)控制的电机(3)连接，通过电机驱动搅拌桨转动带动圆柱状容腔(1)内的水体做旋转运动，通过控制搅拌桨的转速可调整圆柱状容腔(1)中水体做旋转运动的速度。/n...

【技术特征摘要】
1.动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置，其特征在于，该研究装置包括圆柱状容腔(1)、搅拌桨、驱动搅拌桨转动的电机(3)、鱼类游泳室(4)，
所述圆柱状容腔(1)的一端开口、一端封闭，圆柱状容腔(1)的封闭端设有水流混合室(5)，水流混合室(5)的进水端设有两个进水口，两个进水口分别用于连接用于通入过饱和TDG水体和TDG饱和度为100％的清水的管道，水流混合室(5)的出水端设有孔板(6)，孔板(6)将水流混合室(5)与圆柱状容腔(1)连通；
所述鱼类游泳室(4)是由圆柱状容腔(1)的内侧壁、弧形导流墙(7)、设置于导流墙(7)与圆柱状容腔(1)内侧壁之间的整流网(8)和拦网(9)，以及盖板(10)围成的圆环柱的一部分，导流墙(7)为与圆柱状容腔(1)的侧壁同轴的圆筒体的一部分，导流墙(7)的下端固定于圆柱状容腔(1)的封闭端，整流网(8)位于鱼类游泳室(4)的进水端、拦网(9)位于鱼类游泳室(4)的出水端；所述搅拌桨由桨轴(2-1)和沿桨轴长度方向布置的桨叶(2-2)组成；
所述圆柱状容腔(1)垂直于水平面设置且开口端向上，搅拌桨安装于圆柱状容腔(1)内，搅拌桨的桨轴(2-1)位于圆柱状容腔(1)的轴线上，搅拌桨的桨轴的下端穿过圆柱状容腔(1)的封闭端的端面与受变频控制器(11)控制的电机(3)连接，通过电机驱动搅拌桨转动带动圆柱状容腔(1)内的水体做旋转运动，通过控制搅拌桨的转速可调整圆柱状容腔(1)中水体做旋转运动的速度。


2.根据权利要求1所述动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置，其特征在于，该装置还包括溢流箱(12)，溢流箱设置在圆柱状容腔(1)的顶部用于收集从圆柱状容腔(1)开口端溢出的水体，溢流箱(12)上设有溢出口(12-1)。


3.根据权利要求1所述动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置，其特征在于，导流墙(7)位于鱼类游泳室的进水端的端面超出整流网(8)与导流墙(7)的连接处，导流墙(7)位于鱼类游泳室的出水端的端面超出拦网(9)与导流墙(7)的连接处。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王远铭，唐琦，李克锋，梁瑞峰，李然，冯镜洁，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51