[发明专利]动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法和装置

说明书

本发明公开了动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法和装置，该装置包括圆柱状容腔、搅拌桨、驱动搅拌桨转动的电机、鱼类游泳室，圆柱状容腔垂直于水平面设置且开口端向上，搅拌桨安装于圆柱状容腔内，搅拌桨的桨轴位于圆柱状容腔的轴线上，搅拌桨的桨轴的下端穿过圆柱状容腔的封闭端的端面与受变频控制器控制的电机连接，通过电机驱动搅拌桨转动带动圆柱状容腔内的水体做旋转运动。本发明还提供了动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法。本发明可深入研究和了解鱼类对过饱和TDG的垂向回避规律，可为缓解高坝泄洪导致下游河道长时间过饱和TDG对鱼类的不利影响提供科学的指导，有利于更好地保护河流生态。

技术领域

本发明属于水利工程溶解气体过饱和技术领域，涉及动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法和装置。

背景技术

近年来，随着众多高坝的修建，因高坝泄洪时下泄流量大、下泄水头高，高速水流强烈的掺气作用将空气带入下游水体，在静水压力的作用下，下游水体中总溶解气体(Total Dissolved Gas，TDG)产生过饱和。关于过饱和TDG对鱼类影响的研究表明，在TDG过饱和度较低的环境中，可能出现鱼苗病变率增加、身体机能发育迟缓、生长受到抑制、游泳能力减弱、鱼卵孵化率降低等问题，随着TDG饱和度的增高以及暴露时间的增加，鱼类受影响的危害程度会加重，鱼类会患上气泡病，威胁到其生存，甚至可能出现死亡。

目前，有研究者开展了以胭脂鱼、岩原鲤、齐口裂腹鱼等为代表的长江上游特有鱼类受过饱和TDG的影响研究，总结出了在过饱和TDG胁迫下长江上游鱼类的响应规律。研究表明，鱼类具有一定探知和垂直回避过饱和TDG的能力，若能对这一能力进行合理有效的利用，可使过饱和TDG对鱼类的不利影响得到一定程度的减缓。

根据四川大学的研究表明，淡水水深每增加1m，其对气体的溶解度就增大9.6％。即在溶解气压总和一定情况下，水深每增加1m，相对于该处水体对气体的溶解度，TDG饱和度就减小9.6％。高坝泄洪时，下游河道断面的TDG饱和度会随深度的增加而降低。因此，对于任一水平的过饱和TDG，均存在一对应水深，在这个深度上，鱼类所能感受到的过饱和程度为0％，因而可以躲避TDG过饱和的影响，这一水深即为鱼类补偿深度。对于TDG过饱和的水体，如果水深大于鱼类补偿深度要求，且鱼类能够潜入到补偿深度以下的水域生活，就可以躲避TDG过饱和的影响。

高坝泄洪时，下游河道流速增加，流量增大，下游鱼类游泳强度增加，体内耗氧量增加，由于过饱和TDG水体中溶解氧浓度更大，下游鱼类更趋向于向低浓度过饱和TDG水体中进行回避。同时，下游鱼类除了会受到过饱和TDG的影响，还会受到河流流速的影响。但是，目前尚无关于不同种类的鱼在不同的流速下对过饱和TDG垂向回避规律的研究，也未见相关研究装置的报道。因此，若能开发出相关的实验方法和装置对动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG的行为进行研究，对于缓解高坝泄洪导致的过饱和TDG对鱼类的不利影响将起到有益的指导作用。

发明内容

针对现有技术暂无一定流速下鱼类对过饱和TDG垂向回避规律相关研究装置和方法的问题，本发明的目的之一是提供一种动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置，本发明的目的之二是以所述研究装置为基础，提供一种动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究方法，以深入研究和了解鱼类对过饱和TDG的垂向回避规律，为缓解高坝泄洪导致的下游河道长时间过饱和TDG对鱼类的不利影响提供科学的指导，更好地保护河流生态。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

动水条件下鱼类探知和垂向回避过饱和TDG行为研究装置，该研究装置包括圆柱状容腔、搅拌桨、驱动搅拌桨转动的电机、鱼类游泳室，

所述圆柱状容腔的一端开口、一端封闭，圆柱状容腔的封闭端设有水流混合室，水流混合室的进水端设有两个进水口，两个进水口分别用于连接用于通入过饱和TDG水体和TDG饱和度为100％的清水的管道，水流混合室的出水端设有孔板，孔板将水流混合室与圆柱状容腔连通；