鱼道进口诱鱼水流作用机制研究

The attractive effect of the fishway entrance for fish is one of the key technical index to evaluate whether fishway successfully. Both in domestic and overseas, the fishway entrances are designed based on the rheotaxis of the fishes. But so far previous studies do not focus on the systematically study of the attraction flow, especially, lack of the related mechanism research. The method of fish test, numerical simulation and statistical analysis are going to adopted to study the mechanism, the main contents conclude as following: 1) built an experimental model and create some typical flow structures of attraction flow, to carry the comparison study on grass carps, record the fish behaviors, analyzes its fish behavior index ,such as agglomeration area and quantity, swim speed, through or residence time, etc. 2) systematically research and analysis of the impact on the attractive effect of the fishway entrance for fish by change the hydraulic parameters of the attraction flow, including the velocity of flow, the rate of flow , the velocity distribution and turbulent kinetic energy distribution around the fishway entrance, identify the key hydraulic factor and determine the optimal value range. 3) analysis the fish behavior index and the hydraulic parameters of the attraction flow further, establish relevant relations, thus ascertain the mechanism on the attraction flow of the fishway entrance.

鱼道进口的集诱鱼效果是评价鱼道是否成功与过鱼效率高低的关键技术指标之一，目前国内外鱼道工程大多利用鱼类的趋流性采用水流诱鱼方法设计鱼道进口，但迄今为止针对诱鱼水流的系统研究甚少，尤其缺乏相关的机制研究。本项目拟通过过鱼试验、数值模拟和统计分析相结合的方法，研究鱼道进口诱鱼水流对目标鱼类的集、诱鱼作用机制，主要内容有：1）构建鱼道进口诱鱼水流模型，以草鱼为过鱼对象，构造典型的集、诱鱼水流结构，记录过鱼对象对不同诱鱼水流结构的行为反应，分析其聚集区域与数量、泳速、通过或滞留时间等鱼类行为指标。2）系统研究并分析诱鱼水流特征水力参数的改变对鱼道进口集、诱鱼效果的影响，包括诱鱼水流流速、流量、环境流场流速、鱼道进口区域紊动能分布等，识别关键水力因子并确定其最优取值范围。3）进一步分析鱼类行为指标与诱鱼水流水力学特征指标之间的关联性，建立相关关系，从而探明诱鱼水流对上溯鱼类的作用机制。

鱼道进口的集诱鱼效果是评价鱼道是否成功与过鱼效率高低的关键技术指标之一。研究通过过鱼试验、数值模拟和统计分析相结合的方法，构建鱼道进口诱鱼水流模型，以实鱼为过鱼对象，构造典型的集、诱鱼水流结构，记录过鱼对象对不同诱鱼水流结构的行为反应，识别影响鱼类集诱鱼效果及上溯的关键水力因子，分析鱼类行为指标与诱鱼水流水力学特征指标之间的关联性，建立相关关系，为鱼道相关设计和建设提供理论依据。主要研究成果如下：.1）以草鱼实鱼试验为手段，系统考察了草鱼在一系列水流结构中的上溯路径，并与相应的水力因子进行相关分析。草鱼偏好从流速相对较小的隔板一侧加速冲刺通过竖缝。草鱼上溯轨迹与水池内紊动能TKE分布叠加，试验鱼道池室内，三种水流结构中轨迹分布和紊动能TKE分布没有明显的关系。.2）针对齐口裂腹鱼对诱鱼水流的反应进行系列研究，发现齐口裂腹鱼倾向于沿着边墙上溯，试验鱼通常会在竖缝下游处横向寻找低流速区，大部分试验鱼穿过主流，从靠近隔板侧的低流速处通过竖缝。对竖缝处齐口裂腹鱼通过路径与流速、紊动能的关系进行分析，发现竖缝内各部分的过鱼次数和竖缝内的流速分布、TKE分布存在显著的负相关关系。竖缝处齐口裂腹鱼更倾向于从低流速、低紊动能的一侧通过，试验鱼会选择较省力的路线通过。.3）揭示了水流诱鱼的作用机制，辨识出影响鱼类上溯的关键水利因子，进鱼口内的过鱼次数和竖缝内的流速分布、TKE分布存在显著的负相关关系，流速和TKE是影响鱼类聚集的关键水力因子。.4）鱼类侧线系统作为其感知系统的关键组成部分，但是目前侧线系统在鱼类行为中的具体作用尚不够明确。通过过鱼试验，获得草鱼的上溯行为数据，结合草鱼的侧线系统特点，对草鱼的上溯行为表现进行了初步解释。.5）提出提高集诱鱼效果的工程技术，已成功推广应用于苏洼龙水电站鱼道的集诱鱼设计和新疆库尔干鱼道的集诱鱼设计，该技术具有广阔的应用前景。