一種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法及應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法和在過(guò)魚(yú)設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，步驟：（1）選擇目標(biāo)用魚(yú)；（2）選擇測(cè)試水槽；（3）測(cè)試魚(yú)類(lèi)的感應(yīng)流速：記錄魚(yú)的全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重指標(biāo)后，繼續(xù)暫養(yǎng)；（4）測(cè)試魚(yú)類(lèi)的臨界游泳速度；（5）測(cè)試魚(yú)類(lèi)的突進(jìn)游泳速度：記錄魚(yú)的全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重指標(biāo)，計(jì)算測(cè)試魚(yú)的突進(jìn)游泳速度；（6）重復(fù)測(cè)試；（7）統(tǒng)計(jì)游泳速度測(cè)試結(jié)果：分別求算重復(fù)測(cè)試目標(biāo)魚(yú)類(lèi)的感應(yīng)流速、臨界游泳速度和突進(jìn)游泳速度的中位數(shù)。（8）在較短時(shí)間內(nèi)得出持續(xù)游泳速度、耐久游泳速度、爆發(fā)游泳速度的范圍，對(duì)魚(yú)類(lèi)的游泳速度進(jìn)行全面的評(píng)估，確定過(guò)魚(yú)設(shè)施設(shè)計(jì)中主體結(jié)構(gòu)的最大流速、進(jìn)口的誘魚(yú)流速、出口流速范圍。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水利工程【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法，同時(shí)還涉及一種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法在過(guò)魚(yú)設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]魚(yú)類(lèi)游泳能力一直以來(lái)主要用于研究魚(yú)類(lèi)的行為習(xí)性、生理毒理反應(yīng)及對(duì)環(huán)境因素的響應(yīng)。近年來(lái)隨著中國(guó)水力開(kāi)發(fā)和水利工程建設(shè)的高速發(fā)展，造成了魚(yú)類(lèi)洄游通道阻隔和生境破碎化，過(guò)魚(yú)設(shè)施作為重要的緩解措施，建設(shè)需求越來(lái)越高，其中魚(yú)類(lèi)的游泳能力評(píng)估在過(guò)魚(yú)設(shè)施設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中必不可少，如何依托行為學(xué)的研究基礎(chǔ)快速準(zhǔn)確的評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力成為生態(tài)保護(hù)和水利工程建設(shè)中廣泛關(guān)注的新課題。
[0003]游泳能力依生物代謝模式和持續(xù)時(shí)間分為持續(xù)游泳速度(持續(xù)游泳時(shí)間>200min)、耐久游泳速度(20s〈持續(xù)游泳時(shí)間<200min)、爆發(fā)游泳速度(持續(xù)游泳時(shí)間<20s)，測(cè)量方法有多種，如:聲納探測(cè)、環(huán)形水槽旋轉(zhuǎn)黑白條紋測(cè)試、PIT標(biāo)記放流測(cè)量、室內(nèi)水槽試驗(yàn)、數(shù)學(xué)模擬等。對(duì)魚(yú)類(lèi)幾種游泳速度的測(cè)量用得較多的主要是水槽試驗(yàn)，測(cè)量方法主要有3種，即“固定流速(或疲勞)法”、“遞增流速法”和“距離測(cè)試法”。其中“固定流速法”可采用大樣本量測(cè)試出魚(yú)類(lèi)的幾種游泳能力指標(biāo)；“距離測(cè)試法”主要用于爆發(fā)游泳速度的測(cè)試遞增流速法”主要用于測(cè)試魚(yú)類(lèi)的臨界游泳速度，此速度指標(biāo)廣泛應(yīng)用于生理毒理指標(biāo)的研究。幾種主要的測(cè)試方法中，“固定流速法”需采用大量的相同尺寸和相同條件的魚(yú)，并且需要觀測(cè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間；耗時(shí)少、樣本小的“遞增流速法”的指標(biāo)不能直接應(yīng)用于過(guò)魚(yú)設(shè)施的設(shè)計(jì)；“距離測(cè)試法”測(cè)試指標(biāo)少且所需場(chǎng)地大，在野外測(cè)試中較難滿(mǎn)足條件。綜上所述，除了耗時(shí)巨 大的“固定流速法”，其余測(cè)試方法所得指標(biāo)并不能直接劃分出持續(xù)游泳速度、耐久游泳速度、爆發(fā)游泳速度的范圍，無(wú)法為過(guò)魚(yú)設(shè)施提供流速設(shè)計(jì)建議。而且過(guò)魚(yú)設(shè)施目標(biāo)魚(yú)種往往是野生樣本，難以長(zhǎng)途運(yùn)輸和長(zhǎng)時(shí)間的馴養(yǎng)，且由于試驗(yàn)環(huán)境和工期的限制，沒(méi)有條件開(kāi)展試驗(yàn)環(huán)境可控、耗時(shí)長(zhǎng)、樣本量大的“固定流速法”。亟需一種全面、便捷、準(zhǔn)確的魚(yú)類(lèi)游泳能力評(píng)估方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)目前游泳能力測(cè)試方法不能滿(mǎn)足過(guò)魚(yú)設(shè)施參數(shù)設(shè)計(jì)需求的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是在于提供了一種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法，方法易行，操作簡(jiǎn)便，該方法能全面、便捷、準(zhǔn)確的評(píng)估魚(yú)類(lèi)的游泳能力。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的是在于提供了一種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法在過(guò)魚(yú)設(shè)施建設(shè)中的應(yīng)用，為過(guò)魚(yú)設(shè)施的流速設(shè)計(jì)提供有效的技術(shù)參數(shù)建議。作為過(guò)魚(yú)設(shè)施目標(biāo)魚(yú)類(lèi)的野生魚(yú)難以長(zhǎng)途運(yùn)輸，且原材料不穩(wěn)定，運(yùn)用本方法可以快速、準(zhǔn)確的對(duì)野生魚(yú)的游泳能力進(jìn)行全面的評(píng)估，為過(guò)魚(yú)設(shè)施的參數(shù)設(shè)計(jì)提供有效的技術(shù)支撐，在水利工程領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:[0007]—種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法，其步驟是:
[0008](I)、選擇目標(biāo)用魚(yú):
[0009]全長(zhǎng)10~40cm紡錘形魚(yú)種29~90尾，外觀沒(méi)有明顯損傷、暫養(yǎng)時(shí)間為12h~72h、暫養(yǎng)后活動(dòng)性較強(qiáng)，目標(biāo)用魚(yú)為相同種類(lèi)且采自同一水域，最大個(gè)體體長(zhǎng)和最小個(gè)體體長(zhǎng)差值不超過(guò)最小個(gè)體體長(zhǎng)的20%。
[0010](2)、選擇測(cè)試水槽:
[0011]選擇可調(diào)節(jié)流速的均勻封閉水槽，水槽包括長(zhǎng)度50~140cm、寬14~40cm、高14~40cm四方形管狀水槽1，水槽上蓋可打開(kāi)，四方形管狀水槽的兩端分別為進(jìn)水口和出水口，水槽調(diào)節(jié)流速范圍為0.lm/s~2m/s,每次流速調(diào)節(jié)最小值不大于0.lm/s,運(yùn)行時(shí)槽內(nèi)充滿(mǎn)水，水槽流速可控制，流速均勻，水體溶氧>5mg/L。
[0012]所述的四方形管狀水槽的進(jìn)水口和出水口安裝格柵，進(jìn)水口格柵2為厚度6~12cm,孔徑0.6~Icm的聚碳酸酯蜂窩網(wǎng)，出水口格柵3為孔徑Icm的鋼絲網(wǎng)。
[0013]運(yùn)用步驟2所述的均勻封閉水槽測(cè)試步驟I所述10~40cm全長(zhǎng)的目標(biāo)用魚(yú)，可保證測(cè)試魚(yú)游動(dòng)不受到槽體邊壁效應(yīng)的影響，測(cè)試結(jié)果較為準(zhǔn)確。步驟I所述的紡錘形魚(yú)類(lèi)用于該游泳能力測(cè)試的可取得較好的試驗(yàn)結(jié)果，若選用鰻鱺等S型游泳魚(yú)類(lèi)或石爬跳等附貼性質(zhì)的魚(yú)類(lèi)則不適用于此方法。
[0014](3)、測(cè)試魚(yú)類(lèi)的感應(yīng)流速:
[0015]隨機(jī)取一尾目標(biāo)魚(yú)，將魚(yú)順?biāo)髁鲃?dòng)方向放入測(cè)試水槽中，封閉水槽，水槽內(nèi)水流速度從O開(kāi)始，以每2分鐘增加0.02~0.10m/s的速度增加水槽魚(yú)類(lèi)游泳區(qū)流速，直至魚(yú)掉頭且穩(wěn)定溯流游動(dòng)為止，此時(shí)的水流速度記錄為測(cè)試魚(yú)的感應(yīng)流速，記錄魚(yú)的全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重指標(biāo)后，繼續(xù)暫養(yǎng)。
[0016](4)、測(cè)試魚(yú)類(lèi)的臨界游泳速度:
[0017]A、隨機(jī)取一尾目標(biāo)魚(yú)或是做過(guò)感應(yīng)流速測(cè)試的魚(yú)，使魚(yú)在0.08-0.20m/s流速的水槽水流中適應(yīng)60min ；
[0018]B、根據(jù)本領(lǐng)域的常規(guī)數(shù)值和范圍，以lm/s為預(yù)估臨界游泳速度，或者以體型相似魚(yú)類(lèi)的臨界游速速度進(jìn)行預(yù)估。
[0019]C、調(diào)節(jié)流速，調(diào)至45%預(yù)估臨界游泳速度，逐步調(diào)大水流流速，調(diào)節(jié)時(shí)間步長(zhǎng)為10~30min，調(diào)節(jié)流速步長(zhǎng)為10~20%預(yù)估臨界游泳速度，優(yōu)選地為15%預(yù)估臨界游泳速度，直至魚(yú)力竭狀況為止，記錄魚(yú)的全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重指標(biāo)，計(jì)算魚(yú)的臨界游泳速度，魚(yú)的臨界游泳速度計(jì)算公式為:
[0020]Ucrit= vp+（tf/ti）vi公式 1
[0021]其中:Urait為魚(yú)的臨界游泳速度，Vi是流速步長(zhǎng)，Vp是魚(yú)力竭的前一個(gè)水流速度，tf是調(diào)節(jié)到的最后一次時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)到達(dá)力竭的時(shí)間，\是時(shí)間步長(zhǎng)。
[0022]所述的時(shí)間步長(zhǎng)是根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果得出:運(yùn)用固定流速法對(duì)流線型魚(yú)類(lèi)鳙的游泳速度一持續(xù)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)魚(yú)的游動(dòng)時(shí)間呈明顯的兩極化，主要分布在IOmin以?xún)?nèi)和200min以上，即若魚(yú)可持續(xù)游動(dòng)IOmin,基本可證明魚(yú)能持續(xù)游動(dòng)200min以上，本測(cè)試為逐步逼近魚(yú)類(lèi)的持續(xù)游泳時(shí)間的臨界值，因此魚(yú)持續(xù)游泳IOmin后即可調(diào)節(jié)到下一個(gè)流速檔，由此得出的臨界游泳速度測(cè)試選用10~30min作為時(shí)間步長(zhǎng)。[0023](5)、測(cè)試魚(yú)類(lèi)的突進(jìn)游泳速度:
[0024]隨機(jī)取一尾目標(biāo)魚(yú)或是做過(guò)感應(yīng)流速測(cè)試的魚(yú)，待魚(yú)在0.08-0.20m/s流速的水槽水流中適應(yīng)60min后，調(diào)至45%預(yù)估臨界游泳速度，逐步調(diào)大水流流速，調(diào)節(jié)時(shí)間步長(zhǎng)為20s，調(diào)節(jié)流速步長(zhǎng)為5~20%預(yù)估臨界游泳速度，優(yōu)選地為15%預(yù)估臨界游泳速度，直至魚(yú)力竭狀況為止，記錄魚(yú)的全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重指標(biāo)，計(jì)算測(cè)試魚(yú)的突進(jìn)游泳速度，魚(yú)的突進(jìn)游泳速度計(jì)算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法，其步驟是: (1)、選擇目標(biāo)用魚(yú): 全長(zhǎng)l(T40cm紡錘形魚(yú)種29、0尾，外觀沒(méi)有損傷、暫養(yǎng)時(shí)間為12tT72h，目標(biāo)用魚(yú)為相同種類(lèi)且采自同一水域，最大個(gè)體體長(zhǎng)和最小個(gè)體體長(zhǎng)差值不超過(guò)最小個(gè)體體長(zhǎng)的20% ； (2)、選擇測(cè)試水槽: 選擇可調(diào)節(jié)流速的均勻封閉水槽，水槽包括長(zhǎng)度5(Tl40cm、寬HlOcm、高HlOcm四方形管狀水槽(1)，水槽上蓋可打開(kāi)，四方形管狀水槽(I)的兩端分別為進(jìn)水口和出水口，水槽調(diào)節(jié)流速范圍為0.lm/s~2m/s，運(yùn)行時(shí)槽內(nèi)充滿(mǎn)水,水槽流速控制,流速均勻,水體溶氧>5mg/L ； 所述的四方形管狀水槽(I)的進(jìn)水口和出水口安裝格柵，進(jìn)水口格柵(2)為厚度6~12cm，孔徑0.6^1cm的聚碳酸酯蜂窩網(wǎng)，出水口格柵(3)為孔徑Icm的鋼絲網(wǎng)； (3)、測(cè)試魚(yú)類(lèi)的感應(yīng)流速: 隨機(jī)取一尾目標(biāo)魚(yú)，將魚(yú)順?biāo)髁鲃?dòng)方向放入水槽中，封閉水槽，水槽內(nèi)水流速度從O開(kāi)始，以每2分鐘增加0.02、.10m/s的速度增加水槽魚(yú)類(lèi)游泳區(qū)流速，直至魚(yú)掉頭且穩(wěn)定溯流游動(dòng)為止，水流速度記錄為測(cè)試魚(yú)的感應(yīng)流速，記錄魚(yú)的全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重指標(biāo)后，繼續(xù)暫養(yǎng); (4)、測(cè)試魚(yú)類(lèi)的臨界游泳速度: A、隨機(jī)取一尾目標(biāo)魚(yú)或是做過(guò)感應(yīng)流速測(cè)試的魚(yú)，使魚(yú)在0.08-0.20m/s流速的水槽水流中適應(yīng)60min ； B、預(yù)估魚(yú)的臨界游泳速度，以lm/s為預(yù)估臨界游泳速度； C、調(diào)節(jié)流速，調(diào)至45%預(yù)估臨界游泳速度，逐步調(diào)大水流流速，調(diào)節(jié)時(shí)間步長(zhǎng)為l(T30min，調(diào)節(jié)流速步長(zhǎng)為10~20%預(yù)估臨界游泳速度，直至魚(yú)力竭狀況為止，記錄魚(yú)的全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重指標(biāo)，計(jì)算魚(yú)的臨界游泳速度，魚(yú)的臨界游泳速度計(jì)算公式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法，其特征在于:所述的魚(yú)力竭狀況為魚(yú)尾部停靠在出水口格柵上時(shí)，拍下游壁面20s，魚(yú)仍不重新游動(dòng)，視為力竭。
3.權(quán)利要求1所述的一種評(píng)估魚(yú)類(lèi)游泳能力的方法在過(guò)魚(yú)設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，包括以下步驟: 步驟a、劃分持續(xù)游泳速度、耐久游泳速度、爆發(fā)游泳速度: 持續(xù)游泳速度的范圍為:感應(yīng)流速至80%臨界游泳速度；耐久游泳速度的范圍為:80%臨界游泳速度至突進(jìn)游泳速度；爆發(fā)速度的范圍為:突進(jìn)游泳速度至IOX體長(zhǎng)/秒； 步驟b、在過(guò)魚(yú)設(shè)施設(shè)計(jì)中主體結(jié)構(gòu)內(nèi)最大流速、進(jìn)口的誘魚(yú)流速、出口流速范圍的確定: 過(guò)魚(yú)設(shè)施主體結(jié)構(gòu)最大流速應(yīng)控制在爆發(fā)速度范圍內(nèi)，即最大流速設(shè)計(jì)值應(yīng)小于突進(jìn)游泳速度測(cè)試值； 進(jìn)口的誘魚(yú)流速范圍為:持續(xù)速度至爆發(fā)速度，即進(jìn)口流速設(shè)計(jì)值在感應(yīng)流速至突進(jìn)游泳速度的范圍內(nèi)； 出口流速大于魚(yú)的感應(yīng)流速，且在持續(xù)游泳速度范圍內(nèi)，即出口流速設(shè)計(jì)值在感應(yīng)流速至80%臨界游泳游泳速度的范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】A01K61/00GK103858805SQ201410123389
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】侯軼群, 王翔, 胡望斌, 喬曄 申請(qǐng)人:水利部中國(guó)科學(xué)院水工程生態(tài)研究所