[发明专利]一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽及试验方法

权利要求书

1.一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，包括上端消能池(1)、中间试验段(2)、下端适应区(3)、水输送管道(4)，其特征在于：所述上端消能池(1)、中间试验段(2)、下端适应区(3)、水输送管道(4)依次连通固定成循环通道，中间试验段(2)的侧壁上有多块阻流体(25)将中间试验段(2)内的通道空间分割为多级相间隔的池室(22)和竖缝(21)；中间试验段(2)中水流方向为从上端消能池(1)至下端适应区(3)。

2.如权利要求1所述的确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，其特征在于：所述中间试验段(2)中的其中一个池室(22)内底面位置设置有扰流板(24)。

3.如权利要求2所述的确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，其特征在于：所述扰流板(24)设置在第三级池室(22)中。

4.如权利要求1所述的确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，其特征在于：所述阻流体(25)对称设置在中间试验段(2)的两侧壁。

5.如权利要求1所述的确定鱼类对水力因子偏好区间的试验水槽，其特征在于：所述下端适应区(3)高于上端消能池(1)。

6.一种确定鱼类对水力因子偏好区间的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)选择目标鱼类：选定并网捕目标鱼类，并将目标鱼类进行饥饿暂养；

(2)设计试验水槽：根据目标鱼类对试验水槽的尺寸进行计算，确保竖缝(21)处过水宽度不低于3倍目标鱼类的鱼体宽度、上端消能池(1)尺寸能够消能充分；

(3)进行预试验：将水槽试验段坡度固定，改变水槽流量，使得在不同流量情况下制造池室不同水深情况。进行放鱼试验，观察试验鱼在不同水深情况下选择的水层；

(4)绘制流速数值云图：通过调节中间试验段水槽坡度和泵的转数来确定流量和竖缝平均流速，以确保竖缝流速为目标鱼类临界游泳速度、爆发游泳速度，将竖缝流速绘制为流速数值云图；

(5)绘制湍动能数值云图：基于步骤(4)的方法，获取在不同竖缝流速下的湍动能，将湍动能绘制为湍动能数值云图；

(6)绘制池室水力因子分布曲线：将各测点流速值进行从小到大排列，将流速等间距划分为若干个区间，计算出每个区间占的比例，进一步根据各区间所占比例绘制出池室流速分布频率曲线；

(7)获取目标鱼类上溯轨迹：首先通过水槽上方的高清摄像头对鱼类通过池室的上溯过程进行录像；试验后，截取试验鱼通过池室的上溯游泳视频，将试验视屏导入鱼类运动行为分析软件，通过软件提取试验鱼通过池室的随时间变化的上溯轨迹坐标；

(8)目标鱼类上溯轨迹与水力因子数值云图叠加：将每尾目标鱼类上溯轨迹导入到绘制好的流速数值云图和湍动能数值云图文件中；

(9)目标鱼类上溯过程中选择的流速、湍动能数值提取：在目标鱼类上溯轨迹与水力因子数值云图叠加文件中，基于数值提取功能，提取出每条轨迹各轨迹点对应的水力因子数值；

(10)绘制鱼类上溯水力因子选择分布曲线：首先跟提取出每条轨迹各轨迹点对应的水力因子数值，然后将数值进行从小到大排列，接着将鱼类选择的流速和湍动能等间距划分为若干个区间，计算出每个区间占的比例，进一步根据各区间所占比例绘制出鱼类上溯流速选择分布频率曲线和鱼类上溯湍动能选择分布频率曲线；

(11)确定鱼类对水力因子偏好区间：通过对比分析池室流速分布频率曲线和鱼类上溯流速选择分布频率曲线，消除池室流速分布不均匀对结果的影响，通过对比分析池室湍动能分布频率曲线和鱼类上溯湍动能选择分布频率曲线，消除池室湍动能分布不均匀对结果的影响；

(12)综合评估鱼类水力因子偏好区间：综合得到的鱼类对水力因子偏好区间，将结果的交集定为鱼类对水力因子的最终偏好区间；

(13)结果应用：将目标鱼类对流速和湍动能偏好应用于过鱼设施的系统设计中。

7.如权利要求6所述的确定鱼类对水力因子偏好区间的试验方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，区分两种工况进行，第一种是竖缝流速为目标鱼类临界游泳速度，第二种竖缝流速为目标鱼类爆发游泳速度。

8.如权利要求6所述的确定鱼类对水力因子偏好区间的试验方法，其特征在于：所述步骤(4)中，将竖缝流速绘制为流速数值云图具体为测量被监控的池室流速，将测量得到的数值通过插值法绘制成流速数值云图。