摘要：通过理论推导和数值模拟验证,对基于变折射率光学透镜原理设计特殊变密度流体域来控导水面波的机理开展了研究。研究结果表明,依据让光线转向的Eaton透镜设计的变密度流体域可以让平行入射的水面波转向传播,使得下游区域的波浪强度明显减弱,从而减轻涉水工程受到波浪影响;而依据让光线聚焦的Luneburg透镜设计的变密度流体域可以让平行入射的水面波聚焦于一点,使得该点波浪强度显著增强,进而利于波浪能的收集利用。进一步分析表明,根据具体工程需求和现场条件,设计和布置不同大小和功能的变密度流体区域,从而实现对水面波的调控是具可行性的。该理论和方法可为水利和海洋工程中制定波浪的防范和利用措施提供新的思路。

摘要：梯级小水电的开发一定程度上破坏了河流连通性并阻碍了鱼类洄游通道。黑水河流域松新坝址为了满足鱼类上行产卵修建了松新鱼道,然而作为洄游物种生命周期中的关键行为,鱼类下行洄游的需求也同等重要。为了寻求一种可行、高效、低损伤的下行过鱼方式,了解河流中不同环境因素对鱼类下行效率的影响,本研究在金沙江下游支流黑水河松新水电站补水通道开展鱼类下行过坝效果评估研究。针对两种鲤科鱼类(棒花鱼Abbottina rivularis和短须裂腹鱼Schizothorax wangchiachii)幼鱼和两种鳅科鱼类(短体副鳅Paracobitis potanini和红尾副鳅Paracobitis variegatus)幼鱼各放鱼90尾,定量分析鱼种、水体透明度、放鱼位置、流量、水温、水位等因素对鱼类下行效率的影响。结果表明:棒花鱼、短须裂腹鱼、短体副鳅、红尾副鳅的下行率依次为22.22%(20尾)、28.89%(26尾)、8.89%(8尾)、15.56%(14尾);幼鱼下行成功率与上游河道水温呈正相关趋势,且放鱼位置、鱼种、上游河道水温和流量均对鱼类下行成功率有显著影响。通过构建二元Logistic回归模型识别出影响鱼类下行效率的关键因子,并基于AIC准则筛选出最优模型,以放鱼位置、鱼种、上游河道水温和上游河道流量为自变量的模型最优。本研究可为梯级小水电背景下的河流连通性修复、水库调度方案和下行过鱼设施优化设计提供理论依据。

摘要：松新鱼道建设是恢复金沙江白鹤滩库区鱼类生境替代支流——黑水河连通性的重要工程措施之一,其过鱼效果备受关注。本研究以黑水河松新鱼道为研究对象,通过网捕法和射频识别遥测技术(RFID)开展松新鱼道过鱼效果监测与评估研究。结果表明:(1)黑水河松新坝址下游共监测到19种鱼类,其中12种鱼类可以顺利通过鱼道抵达上游河道;(2)鱼道进出口鱼类多样性受到鱼类洄游动机影响呈现季节性规律,非洄游期(12月)鱼道进出口鱼类Shannon-Wiener多样性指数显著低于洄游期(次年3、5月);(3)松新鱼道主要过鱼对象短须裂腹鱼的进口吸引率为31.50%,通过率可达44.44%。利用张网监测数据发现:当水温超过20℃时,过鱼种类和数量随着水温的升高呈递减趋势;当鱼道内流量超过0.50 m^(3)/s时,过鱼种类和数量随着鱼道内流量的增大而呈递减趋势。为识别影响鱼道过鱼效果的关键因素,选取短须裂腹鱼为研究对象,构建了基于多因素(鱼道内流量、水温、昼夜节律、pH、湿重、体长等)的Cox风险比例回归模型,研究发现:鱼道内流量、水温和昼夜节律是影响短须裂腹鱼上溯效果的关键因素;当水温变化范围为14.0~20.0℃时,短须裂腹鱼的通过率随水温的升高而呈递增趋势;当鱼道内流量变化范围为0.01~0.50 m^(3)/s时,短须裂腹鱼的通过率随鱼道内流量的增大而呈递增趋势;昼夜节律对短须裂腹鱼的上溯有显著影响,短须裂腹鱼更偏好于夜晚上溯。本研究结果有助于黑水河开展鱼类栖息地修复及鱼类资源保护措施等工作,为黑水河梯级小水电及西南地区山区河流低水头闸坝修建鱼道提供理论依据。

摘要：近几年我国水电站过鱼设施设计已将过鱼对象游泳能力作为重要参考.以我国8个水电站主要过鱼对象为研究目标,在野外实验设施条件下测试了15种鱼(四大家鱼组、裂腹鱼组和鳅组)的感应流速和爆发游泳速度.采用多元线性回归法分别分析了各组鱼体长及水温对游泳能力的影响,并构建了优化的游泳能力预测模型.结果表明,四大家鱼组、裂腹鱼组和鳅组的感应流速和爆发游速皆与体长呈负相关,感应流速与水温也皆呈负相关关系.水温升高使四大家鱼组和裂腹鱼组的爆发游速能力增强,而水温对鳅组鱼的爆发游速影响不大,可能与鳅科鱼类特殊的腹部吸附行为有关.利用绘制的鱼感应水流和爆发未疲劳的数量百分比的生存曲线进行上行及下行过鱼设施流速设计.结果表明:当鱼感应水流的数量百分比为90%时,四大家鱼、裂腹鱼和鳅组幼鱼感应流速分别为3.00、1.67和3.22 BL/s,裂腹鱼和鳅组成鱼感应流速分别为1.27和2.09 BL/s;当鱼爆发未疲劳的数量百分比为90%时,四大家鱼、裂腹鱼和鳅组幼鱼爆发游泳速度分别为8.13、9.27和9.61 BL/s,裂腹鱼和鳅组成鱼爆发游泳速度分别为7.64和7.77 BL/s.当以裂腹鱼或鳅成鱼为主要过鱼对象时,上行过鱼设施内流速范围建议为1.27~7.64和2.09~7.77 BL/s.当以四大家鱼、裂腹鱼或鳅幼鱼为主要过鱼对象时,下行过鱼设施入口流速建议小于8.13、9.27和9.61 BL/s.本研究结果可为我国水电站主要过鱼对象的过鱼设施设计提供参考依据.

摘要：鱼类过坝后的上溯行为对鱼类寻找适宜的产卵、索饵等功能性栖息地至关重要。现阶段我国大多数研究聚焦于鱼类上溯通过鱼道的游泳行为量化,而过坝后的上溯行为分析鲜有报道。本研究在金沙江下游支流黑水河松新坝址处利用PIT(passive integrated transponder)遥测技术对松新电站过鱼对象短须裂腹鱼(Schizothorax wangchiachii)过坝后的上溯行为开展监测,考虑监测过程中水文情势变化对过坝后上溯行为的影响,采用生存分析方法,构建了耦合多因素(流量、水温、河道涨落水率、昼夜节律、肥满度等)的Cox风险比例回归模型,利用AIC模型准则筛选出最优模型参数,识别了影响鱼类过坝后上溯成功率的关键因素。结果表明:(1)短须裂腹鱼在松新鱼道的上溯效果显著优于河道;(2)水温及河道涨落率是影响短须裂腹鱼过坝后上溯效果的关键因素;(3)水温与短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率呈负相关,当水温超过短须裂腹鱼最适温度后,河道上溯成功率随着温度的上升呈递减趋势;河道涨落水率与短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率呈正相关,其中涨水情势下短须裂腹鱼河道成功上溯的概率高于落水,河道上溯成功率随着涨水率增大呈递增趋势;(4)尽管昼夜节律对短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率无显著影响,但从数据结果发现有61%的短须裂腹鱼选择在夜间上溯。本研究旨在为恢复鱼类栖息地和优化小水电生态调度提供科学依据及参考价值。

摘要：为研究幼鱼在常规转弯过程中的推、阻力形成过程,本文以草鱼幼鱼(Ctenopharyngodon idella)为研究对象,利用PIV(Particle Image Velocimetry)对转弯过程中“C”形弯曲阶段和回摆阶段幼鱼鱼体周身的压力分布,以及分别由流体正、负压形成的推、阻力和侧向力变化规律进行分析。结果表明:草鱼幼鱼在整个转弯过程中平均能产生118.05μN的推力,其中53.99%来源于尾部,鱼体受到的平均阻力达到99.16μN,鱼体中部产生的阻力占比高达54.70%。在“C”形弯曲阶段,幼鱼周身分布的流体负压产生的推力占比达61.56%,是主要的推力形成来源,此时侧向力增大为幼鱼鱼体转弯提供必要的向心力以完成大部分的转弯动作,草鱼幼鱼做加速运动;在回摆阶段,草鱼幼鱼周身流体正压产生的推力占比高达73.80%,此时侧向力迅速减小为0,然后上升以阻止鱼体的继续转动,幼鱼做减速运动。

摘要：噪声会对鱼类行为和生理造成各种负面影响,研究噪声的影响在鱼类资源保护中具有重要意义。总结了噪声对鱼类听力、信息掩蔽、生理和行为等方面影响的研究现状,指出了目前的研究在实验声场场景、声波粒子运动、实验设置形式和试验周期监测等方面存在的不足,并针对当前的研究缺陷,提出了模拟真实声场场景、探测声波粒子运动对鱼类的影响、开展多样化形式的噪声暴露实验并进行周期性监测等建议,为噪声对鱼类影响的进一步研究提供思路。

摘要：鱼道是为鱼类提供洄游通道的一种重要的工程措施。基于Flow-3D采用标准RNG k-ε紊流模型和Tru-VOF追踪自由液面方法,对鱼道池室内流场进行三维紊流数值模拟,研究池室内水流流速、流态空间分布,分析鱼道的水力特性对目标鱼类洄游上溯的影响。结果表明:溢流堰与竖缝组合隔板式鱼道在设计流速v=0.75 m/s条件下,竖缝处平均流速为0.83 m/s,竖缝处流速分布范围为0.76~0.89 m/s;堰上流速为0.90~1.12 m/s,回流区流速分布范围为0.09~0.25 m/s,流速大小在鱼类的克流能力范围之内,但靠竖缝隔板处存在明显的主流贴壁现象。为此开展了池室优化方案设计,使鱼道池室流态满足鱼类上溯要求。

摘要：为探究雅砻江两种裂腹鱼的游泳能力,给过鱼设施设计和鱼类游泳行为学研究提供基础参数,本研究采用递增流速法对长丝裂腹鱼、齐口裂腹鱼的感应流速、临界游泳速度、突进游泳速度进行测试,采用固定流速法对长丝裂腹鱼的耐久游泳速度进行测试。结果表明:长丝裂腹鱼与齐口裂腹鱼的感应流速随着体长的增加均出现了先增加后平稳的趋势,但最大感应流速均小于0.2 m·s^-1;长丝裂腹鱼的临界游泳速度与突进游泳速度分别为(0.81±0.20)和(1.49±0.26)m·s^-1,相对临界游泳速度为(4.90±1.73)BL·s^-1,相对突进游泳速度为(9.77±1.72)BL·s^-1(BL为体长);齐口裂腹鱼的临界游泳速度与突进游泳速度分别为(0.73±0.24)和(1.17±0.39)m·s^-1,相对临界游泳速度为(6.88±2.82)BL·s^-1,相对突进游泳速度为(11.75±2.77)BL·s^-1。耐久测试发现,随着流速增加(0.7~1.5)m·s^-1,长丝裂腹鱼持续游泳时间与水流速度呈负相关,疲劳时间(T)与水流速度(V)的关系可以拟合为lgT=-2.52V+5.59,预测鱼道长度(d)与鱼道内可通过的最大平均水流速度(Vfmax)的关系式为Vf max=-0.17lnd+1.74。根据试验结果,当以长丝裂腹鱼和齐口裂腹鱼为主要过鱼对象时,建议鱼道内最小水流速度应大于0.2 m·s^-1,进口及竖缝处水流速度为0.73~1.67 m·s^-1,休息池主流水流速度为0.2~0.7 m·s^-1。

摘要：鱼道进口设置是否合理是鱼道设计和建设的关键。不同的环境条件会使鱼类产生不同的行为特征,合理利用影响鱼类游泳行为特征的水流、声、光、气泡幕等环境因子对提高鱼道进口诱鱼效果具有重要作用。本文聚焦水流、声、光、气泡幕诱鱼技术,归纳了影响各诱鱼技术的主要因素,从鱼类行为学方面总结了相关研究成果。目前诱鱼研究多以理论基础研究为主,在实际工程中应用较少,因此迫切需要加强各诱鱼技术的野外应用,构建集水流、声、光、气泡幕等诱鱼方法为一体化的集诱鱼技术,以达到更加高效的鱼道进口集诱鱼效果。