一種測(cè)試魚類水流速度偏好的試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)試魚類行為的裝置，特別涉及測(cè)試魚類水流速度偏好的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]魚類行為學(xué)是研宄魚類對(duì)內(nèi)部或外部環(huán)境變化外在反應(yīng)的學(xué)科，對(duì)漁業(yè)生產(chǎn)、魚類資源保護(hù)等方面具有重要的指導(dǎo)意義。在流水環(huán)境中，魚類為了保持位置需要不斷的游泳。自然界中水流速度隨時(shí)間和空間變化巨大，而水流速度的變化也伴隨著種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)壓力、捕食壓力和食物資源的改變，因此魚類對(duì)特定水流速度的偏好和選擇對(duì)其生存和繁衍至關(guān)重要，相關(guān)研宄具有十分重要的生態(tài)學(xué)意義。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外對(duì)魚類水流速度偏好的研宄一般在循環(huán)水道中進(jìn)行，水道采用設(shè)置障礙物或單純改變水道橫截面積來改變水流速度，用以產(chǎn)生不同的水流速度區(qū)域。但此類裝置產(chǎn)生的水流速度變化并不均勻和連續(xù)，很難人為控制，且往往摻雜其他生態(tài)因子的干擾，例如基底質(zhì)、水深、泳道寬度等。這些實(shí)驗(yàn)裝置的限制很容易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性和穩(wěn)定性降低，其他研宄者很難重復(fù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種單獨(dú)測(cè)定魚類水流速度偏好的試驗(yàn)裝置。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種測(cè)試魚類水流速度偏好的試驗(yàn)裝置，所述裝置包括水槽，其特征在于:所述水槽內(nèi)依次順序設(shè)置有整流板、透明的過渡水道、放射狀篩板和梯度水道，在整流板的前部還設(shè)置有變頻造浪器，在梯度水道的后部設(shè)置有回流裝置；其中整流板的截面被兩個(gè)以上的隔板分隔為多個(gè)均勻區(qū)域；放射狀篩板內(nèi)設(shè)置有發(fā)散狀的薄壁細(xì)管，梯度水道的形狀為一端小、一端大的喇叭狀，薄壁細(xì)管的發(fā)散幅度與梯度水道的放散幅度一致；在梯度水道的末端封閉有導(dǎo)流篩板，其中導(dǎo)流篩板的中部具有開口，開口部位設(shè)置有活動(dòng)篩板；在放射狀篩板和開口之間設(shè)置有由螺旋狀環(huán)繞的細(xì)鋼絲和加固鋼絲構(gòu)成的泳道，回流裝置朝向梯度水道的側(cè)面設(shè)置有凹球面。
[0007]所述梯度水道的前部還設(shè)置有具有蓋子的投餌管。
[0008]梯度水道等距離的橫截面半徑與其對(duì)應(yīng)水流速度的關(guān)系具體滿足如下條件:
[0009]vn+1 =Vn-1O
[0010]rn+1/rn= (v n/vn+1)α 5
[0011]η = a、b、c......vn為在n點(diǎn)的截面處的水流速度，10為參數(shù)，代表水流速度在截面均勻變化量為lOcm/s，rn為梯度水道中η點(diǎn)截面處梯度水道的半徑。
[0012]本發(fā)明的積極效果為:
[0013]1.該裝置可以排除測(cè)定過程中基底質(zhì)、水深以及泳道寬度等生態(tài)因子的影響，較為精確的測(cè)定魚類的水流速度偏好行為；
[0014]2.該裝置能實(shí)現(xiàn)梯度水道中的水流速度橫向均一穩(wěn)定，縱向均勻變化，進(jìn)一步提高測(cè)量的精度和穩(wěn)定性；
[0015]3.該裝置水流速度范圍可根據(jù)試驗(yàn)需求進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，能夠滿足不同大小和游泳能力試驗(yàn)魚的測(cè)定要求；
[0016]4.該裝置安裝了投餌管，可根據(jù)試驗(yàn)需求極為方便地向水道中的試驗(yàn)魚投入餌料或信號(hào)物質(zhì)等。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1中整流板的截面圖；
[0019]圖3為梯度水道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中，I為攝像機(jī)，2為計(jì)算機(jī)，3為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，4為變頻造浪器，5為整流板，6為過渡水道，7為放射狀篩板，8為梯度水道，9為泳道，10為導(dǎo)流篩板，11為活動(dòng)篩板，12為投餌管，13為蓋子，14為梯度水道支架，15為回流裝置，16為加固鋼絲，17為細(xì)鋼絲，18為外部水槽，19為內(nèi)置薄板。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1至圖3所示，試驗(yàn)時(shí)，向水槽中注水至沒過回流裝置15約10cm。運(yùn)行時(shí)，開啟計(jì)算機(jī)2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3和變頻造浪器4。在計(jì)算機(jī)上操作事先設(shè)計(jì)好的程序，向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3發(fā)出特定電脈沖數(shù)，控制造浪器4螺旋槳的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制初始水流速度(大于80cm/s)，即圖3中a處的水流速度。由于電脈沖數(shù)可自由、精確設(shè)定，使得梯度水道8的初始水流速度可自由調(diào)控。造浪器4產(chǎn)生的水流為旋轉(zhuǎn)水流，旋轉(zhuǎn)水流向前經(jīng)過整流板5，整流板5由4塊內(nèi)置薄板19將整個(gè)截面均分，在盡可能不降低水流的前提下削減水體旋轉(zhuǎn)，水流經(jīng)過整流板5之后基本為平流，繼續(xù)向前經(jīng)過透明過渡水道6進(jìn)入放射狀篩板7。篩板7由呈發(fā)散狀的薄壁細(xì)管構(gòu)成，其發(fā)散幅度與梯度水道8保持一致，使得從篩板7流出的水流均一、穩(wěn)定，呈發(fā)散狀，避免了死角的產(chǎn)生，保證梯度水道8中水流的均勻。梯度水道8由透明、硬質(zhì)薄膜構(gòu)成，利于試驗(yàn)魚的觀察的拍攝。水流進(jìn)入梯度水道8后，通過水道橫截面積的增大，實(shí)現(xiàn)水流速度持續(xù)降低。本發(fā)明通過設(shè)置水道橫截面積不均勻但有規(guī)律的增大，實(shí)現(xiàn)水道中水流速度的均勻降低。水道中等距離的橫截面半徑與其對(duì)應(yīng)水流速度的關(guān)系具體滿足如下條件:
[0022]Iab — I bc — I cd — I de — I ef — I fg — I gh — I hi
[0023]vb=va-10
[0024]Vc= V b-10
[0025]…
[0026]rb/ra= (va/vb)0.5
[0027]rc/rb= (vb/vc)0.5
[0028]…
[0029]其中l(wèi)ab、lb。、1。<1等為a截面與b截面，b截面與c截面，c截面與d截面等之間的距離；ra、vb、r。等為梯度水道中a，b, c等截面處梯度水道的半徑；v a、vb、V。等為對(duì)應(yīng)a，b,C等截面處的水流速度；10為參數(shù)，代表水流速度在截面a，b，c等的均勻變化量為lOcm/s。試驗(yàn)時(shí)可根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)所的大小和試驗(yàn)魚大小來決定梯度水道8的長(zhǎng)度，梯度水道8越長(zhǎng)，其半徑的變化就越為緩慢，水道內(nèi)的水流速度變化也更為緩和，使得測(cè)定結(jié)果更為精確。
[0030]梯度水道中水流速度的標(biāo)定方法為:在梯度水道8的正下方平行于水道中軸線放置一把長(zhǎng)直尺，打開投餌管12的蓋子13，用注射器注入約一滴紅色墨水，用高速相機(jī)拍攝紅色墨水在梯度水道中的前進(jìn)過程。然后通過記錄紅墨水相對(duì)直尺的移動(dòng)距離，計(jì)算梯度水道各截面的水流速度。所測(cè)梯度水道8各截面的水流速度最后可通過水流速度與對(duì)應(yīng)橫截面積的關(guān)系(二者成反比)進(jìn)行矯正。
[0031]梯度水道8中心安裝環(huán)狀鋼絲網(wǎng)構(gòu)成的泳道9，泳道9前后直徑保持一致，由螺旋狀環(huán)繞的細(xì)鋼絲17和兩條加固鋼絲16構(gòu)成，鋼絲足夠細(xì)且排列較為稀疏，避免產(chǎn)生較大的阻力和遮擋視線。泳道9用于限定試驗(yàn)魚的游泳空間，保證試驗(yàn)魚在測(cè)定過程中周圍空間恒定，避免了泳道橫截面大小(游泳空間)對(duì)其流速偏好的影響。梯度水道末端連接導(dǎo)流篩板10和活動(dòng)篩板11，具有導(dǎo)流和防止試驗(yàn)魚逃逸的作用，其中活動(dòng)篩板11安裝于導(dǎo)流篩板10中部，可從導(dǎo)流篩板10中拆卸，利于取出和放入試驗(yàn)魚?；亓餮b置15固定位于篩板10前方20cm處，面對(duì)篩板10的方向有一個(gè)凹球面，利于水的回流。
[0032]投餌管12可根據(jù)研宄需求，開蓋后投入餌料、顏色標(biāo)記物以及氣味物質(zhì)等，可豐富該發(fā)明裝置的研宄內(nèi)容，平時(shí)上蓋為閉合狀態(tài)。
[0033]具體試驗(yàn)操作為:該發(fā)明裝置使用前，首先需要運(yùn)用上文提到的方法對(duì)梯度水道8的水流布局進(jìn)行標(biāo)定，然后根據(jù)水流速度的均勻遞減，將水道8區(qū)分為若干個(gè)流速區(qū)域。試驗(yàn)時(shí)，在計(jì)算機(jī)端將初始速度調(diào)至預(yù)設(shè)值，打開活動(dòng)篩板11，放入試驗(yàn)魚后再關(guān)閉活動(dòng)篩板11，將試驗(yàn)魚進(jìn)行I小時(shí)的馴化，使其適應(yīng)泳道9內(nèi)的環(huán)境及水流速度的變化。I小時(shí)后開啟攝像機(jī)1，對(duì)試驗(yàn)魚在泳道內(nèi)的游泳行為進(jìn)行為時(shí)I小時(shí)的拍攝，拍攝結(jié)束后打開活動(dòng)篩板11，取出試驗(yàn)魚。拍攝的視頻采用專用行為學(xué)軟件EthoVis1nXT9 (Nodus公司)進(jìn)行分析，計(jì)算的指標(biāo)為試驗(yàn)魚在每個(gè)流速區(qū)域的停留時(shí)間、出現(xiàn)頻率等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)試魚類水流速度偏好的試驗(yàn)裝置，所述裝置包括水槽，其特征在于:所述水槽內(nèi)依次順序設(shè)置有整流板(5)、透明的過渡水道(6)、放射狀篩板(7)和梯度水道(8)，在整流板(5)的前部還設(shè)置有變頻造浪器(4)，在梯度水道(8)的后部設(shè)置有回流裝置(15);其中整流板(5)的截面被兩個(gè)以上的隔板分隔為多個(gè)均勻區(qū)域；放射狀篩板(7)內(nèi)設(shè)置有發(fā)散狀的薄壁細(xì)管，梯度水道(8)的形狀為一端小、一端大的喇叭狀，薄壁細(xì)管的發(fā)散幅度與梯度水道(8)的放散幅度一致；在梯度水道(8)的末端封閉有導(dǎo)流篩板，其中導(dǎo)流篩板的中部具有開口，開口部位設(shè)置有活動(dòng)篩板；在放射狀篩板(X)和開口之間設(shè)置有由螺旋狀環(huán)繞的細(xì)鋼絲(17)和加固鋼絲(16)構(gòu)成的泳道(9)，回流裝置(15)朝向梯度水道(8)的側(cè)面設(shè)置有凹球面。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)試魚類水流速度偏好的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述梯度水道(8)的前部還設(shè)置有具有蓋子(13)的投餌管(12)。
3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)試魚類水流速度偏好的試驗(yàn)裝置，其特征在于:梯度水道(8)等距離的橫截面半徑與其對(duì)應(yīng)水流速度的關(guān)系具體滿足如下條件:vn+1= Vn-1Orn+1/rn= (vn/vn+1)0.5 η = a、b、c......vn為在n點(diǎn)的截面處的水流速度，10為參數(shù)，代表水流速度在截面均勻變化量為lOcm/s，rn為梯度水道中η點(diǎn)截面處梯度水道的半徑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測(cè)試魚類水流速度偏好的試驗(yàn)裝置，包括水槽，其特征在于：所述水槽內(nèi)依次順序設(shè)置有整流板、透明的過渡水道、放射狀篩板和梯度水道，在整流板的前部還設(shè)置有變頻造浪器，在梯度水道的后部設(shè)置有回流裝置；其中整流板的截面被兩個(gè)以上的隔板分隔為多個(gè)均勻區(qū)域；放射狀篩板內(nèi)設(shè)置有發(fā)散狀的薄壁細(xì)管，梯度水道的形狀為一端小、一端大的喇叭狀，薄壁細(xì)管的發(fā)散幅度與梯度水道的放散幅度一致；在梯度水道的末端封閉有導(dǎo)流篩板，其中導(dǎo)流篩板的中部具有開口，開口部位設(shè)置有活動(dòng)篩板；該裝置可以排除測(cè)定過程中基底質(zhì)、水深以及泳道寬度等生態(tài)因子的影響，較為精確的測(cè)定魚類的水流速度偏好行為。
【IPC分類】A01K63-04, A01K63-00
【公開號(hào)】CN104813977
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510259108
【發(fā)明人】付世建, 付成, 曹振東, 彭姜嵐, 李秀明, 吳青怡
【申請(qǐng)人】重慶師范大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月20日