鱼类趋流行为的水动力触发机制研究

Restricted to being blind about hydrodynamic trigger mechanism of rheotaxis, regulation plan development of hydraulic engineering and fish facilities design in China ignored fish behavior-response to hydro-dynamic conditions, influencing fish physio-ecological adaptations seriously. In order to reveal the trigger mechanism of rheotaxis, we plan to use the method combining indoor experiment with theoretical analysis, distinguishing the key hydrodynamic factor, analyzing the relationship between key hydrodynamic factor and rheotaxis, establishing, mathematical expression of individual behavior, summarizing the rule of individual behavior when rheotaxis occurred. Through these studies, the scientific theoretical basis for quantification of fish behavior, enriching the research methods of eco-hydraulics in China. In the aspect of theory, In the aspect of practice, research achievement can help to seek eco-friendly regulation plan development for hydraulic engineering and fish facilities design, to provide the precise reference for hydraulic engineering, to protect and fix the aquatic ecosystem.

受到鱼类趋流行为的水动力触发机制不明的限制，目前国内水利工程运行调度方案制定和过鱼设施设计等无法考虑鱼类行为对水动力条件的响应，对鱼类正常的生理生态造成严重的影响。为揭示鱼类趋流行为的水动力触发机制，本研究拟通过室内试验结合理论分析的方法，识别触发鱼类趋流行为的关键水动力因子，分析鱼类趋流行为与关键水动力因子间的关系，建立鱼类个体趋流行为的数学表述，总结鱼类趋流行为触发后的个体运动规律。通过本项目的研究，在理论方面，可初步形成鱼类行为量化的科学理论依据，丰富我国河流生态水力学研究方法。在实践方面，寻求有利鱼类迁移溯游的工程运行调度方式和过鱼设施设计条件，为国内水利工程的生态调度及工程过鱼设施设计、改良提供较精确的参考，对保护和修复河流水生生态系统具有重要的指导意义。

鱼类趋流行为的水动力学条件响应关系不明，是目前我国过鱼设施研究中最为突出且亟待解决的问题，需要深入探究鱼类运动行为水动力学响应规律的量化表征方式。本研究利用室内水槽试验，设定均匀流、渐变流和复杂流等水动力学场景，获取各场景下水槽中不同水力要素的空间分布，通过摄像提取鱼类个体位置、停留时间和运动速度等方面的数据，综合水动力条件和鱼类趋流行为运动轨迹，归纳水动力学条件与鱼类个体趋流行为间的相关关系，揭示趋流行为触发后的鱼类个体运动规律。本研究阐明了不同水动力学条件下鱼类运动节律的一致性规律，量化了鱼类趋流行为水动力学触发拐点，分析论证了不同水动力学条件下鱼类趋流行为推进效率和运动轨迹模拟的有效性。在理论方面，初步形成了鱼类趋流行为量化的方法体系，丰富了我国河流生态水力学研究方法。在实践方面，为国内水利工程的生态调度及工程过鱼设施设计、改良提供较精确的参考依据，对保护和修复河流水生生态系统具有重要的指导意义。