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《三峡大学》 2014年
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几种鲤科鱼游泳能力研究及竖缝式鱼道模拟与评价

房敏  
【摘要】:水利工程的建设阻断了连通的河流,影响了洄游性和半洄游性鱼类生活史的顺利进行。这不仅会导致鱼类种群数量的减少,甚至导致部分鱼类种群的灭绝。合理而有效的鱼道设计可以提供一种上下游水生物种交流的生态廊道,从一定程度上缓解鱼类所面临的困境。只有以鱼类的不同特性为依据,才能设计出具有较好过鱼效果的鱼道。通过对鱼类游泳特性和鱼道水力特征的研究可为相关设计提供技术支撑。 本文利用课题组的专利装置(ZL201020136105.7和ZL201320093505.8)以及Fluent6.3进行了5种鲤科鱼的游泳特性以及3种竖缝式鱼道水力特征的研究。主要包括以下内容: 1.研究了在15℃、18℃、21℃、25℃条件下白鲢幼鱼的游泳能力及代谢水平。临界游泳速度(critical swimming speed,U crit)随着温度(T,℃)升高呈线性增加,拟合方程为: U crit3.0730.150T(R2=0.983,P0.005),说明白鲢的游泳能力随着温度升高而增强。四个温度下耗氧率与流速关系方程中速度指数c分别为:1.41、1.31、1.60、1.80,随着温度的升高速度指数增大,表明15-25℃范围温度越高能量的利用效率越低。 2.研究了在0°、3°、6°在三个坡度下青鱼和草鱼的游泳能力。结果表明:草鱼和青鱼的游泳能力都随坡度的升高而降低。比较发现,青鱼的临界游泳速度在6°为0°的86.55%,而草鱼只有79.40%。说明虽然草鱼具有较高的临界游泳速度,但是青鱼具有更好抵抗坡度的能力。 3.研究了在0.6U crit、0.8U crit、1.0U crit、1.2U crit的恒定流速下运动1h然后恢复1h后的草鱼幼鱼游泳能力。研究结果表明:运动消耗会导致草鱼的有氧运动效率降低,且随着运动消耗速度的增加有氧运动效率随之降低。研究结果认为在设计以草鱼为主要过鱼对象的过鱼设施设计时,鱼道内的流速不应大于0.8U crit,以使鱼类顺利通过。 4.研究了四大家鱼(青鱼、草鱼、白鲢、鳙鱼)在0.6Vk (Vk:克流速度)恒定流速下游泳1h后的游泳能力。测定的相对临界游泳速度(U crit)分别为:5.96±0.11、6.04±0.19、6.37±0.17、4.74±0.30BL/s。通过与四大家鱼未做运动消耗的游泳能力相比较:在0.6Vk条件下游泳1h的这种运动消耗程度对于大部分鲤科鱼的游泳能力影响较小。 5.研究了岩原鲤游泳能力情况。岩原鲤的日常耗氧量(routine oxygen consumption,RMR)为352.30±41.65mg/(kg.h),最大耗氧量(maximum oxygen consumption,MMR)可以达到560.24±20.84mg/(kg.h)。岩原鲤的临界游泳速度U crit为8.03±0.16BL/s。过度运动后耗氧量(excess post exercise oxygen consumption, EPOC)为115.22mg/kg。岩原鲤在两次间隔30min的U crit测定的恢复率(U crit-2/U crit-1)为0.89±0.03,岩原鲤具有较好的游泳能力以及恢复能力,与其洄游特性相适应。在测定U crit-1和U crit-2过程中的耗氧量与流速的关系的拟合方程分别为MO2320.1533.63U(R2=0.956),MO295.543223.44U(R=0.978)。高流速时,测定U crit-2时的耗氧量较高,运动疲劳会影响鱼类游泳呼吸的能力。 6.模拟了三种竖缝式鱼道池室内的水力特征。比较发现异侧竖缝式断面的流速分布虽然和同侧竖缝式和两侧竖缝式鱼道一样,左右两侧均存在相应的低流速区,异侧竖缝式鱼道流速区的存在更为丰富的流场分布,能够为幼鱼或游泳能力较弱的鱼类提供上溯通道。由此可知异侧竖缝式鱼道具有更好的过鱼效果。
【学位授予单位】:三峡大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:S965.116;S956.3

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【参考文献】
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1 刘东;竖缝式鱼道水力特性研究[D];长江科学院;2010年
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