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水 利 学 报 2018年4月 SHUILI XUEBAO 第49卷 第4期 文章编号：0559-9350（2018）04-0512-11 异齿裂腹鱼通过鱼道内流速障碍能力及行为 1 2 1 3 1 1 金志军 ，马卫忠 ，张袁宁 ，陈明曦 ，谭均军 ，石小涛 （1. 三峡大学 三峡库区生态环境教育部工程研究中心，湖北 宜昌 443002； 2. 中国电建集团 贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081； 3. 中国电建集团 成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072） 摘要：鱼类通过流速障碍能力是鱼道设计的主要生态指标，目前国内外主要使用封闭游泳水槽进行鱼类各种游泳 速度指标及游泳行为研究，其水流流态及鱼类游泳行为与鱼类通过鱼道的实际状态有较大的差距，有必要结合鱼 类游泳速度指标来探索能够更加准确量化鱼类通过鱼道流场的游泳能力测试方法。首先，在封闭游泳水槽中通过 速度递增法测得异齿裂腹鱼临界游泳速度（101.01±20.86cm/s）和突进游泳速度（196.94±21.80cm/s）；然后，以临 界游泳速度和藏木水电站鱼道竖缝流速（110.00cm/s）为参考，通过在开放游泳水槽内加不同束窄梯形体，形成类 竖缝式鱼道的鱼类自主游泳能力测试水槽，开展两种底坡条件下4级短竖缝（工况1和工况2竖缝流速为101.55± 14.87cm/s、114.63±24.28cm/s，竖缝顺水流长度均为40 cm）和单级长竖缝（工况3竖缝流速为137.45±17.63cm/s、 竖缝顺水流长度为160cm）下试验鱼通过流速障碍能力和行为研究。试验结果表明：工况1、工况2下试验鱼通过4 级竖缝成功率分别为82.05 %、84.62 %，通过流速大于临界游泳速度的竖缝时，持续爆发游泳时间为0.52±0.34s；工 况3下93.33%试验鱼以209.43±21.76cm/s游泳速度成功通过单级长竖缝；3种工况下试验鱼通过流速大于临界游 泳速度的竖缝时，以与突进游泳速度无显著性差异（P 0.05）的恒定游泳速度（214.01±30.64cm/s）上溯。鱼类游泳 轨迹与流场耦合分析表明：鱼类上溯所需时间及路径长度与其选择的游泳路径密切相关，试验鱼通过借助回流区 同向水流推动，增加上溯效率。本文研究方法及研究结论可为鱼道设计、改造、评价提供依据。 关键词：异齿裂腹鱼；鱼道；通过流速障碍能力；自主上溯游泳行为；游泳轨迹；速度矢量 中图分类号：TV131.6 文献标识码：A doi ：10.13243/ki.slxb 1 研究背景 ［1］ 鱼道等工程措施有效运行是保持河流纵向连通性的重要技术手段之一 ，鱼类游泳能力科学定量 ［2-3］ 是鱼道设计关键问题 。鱼道设计流速根据鱼类游泳能力而定，设计流速过小，建设成本增加，鱼 道吸引流不够；设计流速过大，鱼类无法通过鱼道流速障碍。鱼道长度、坡度，休息室大小、挡 ［4］ 板、过鱼口等都应基于水流流态以及鱼类上溯能力进行设计 。因此鱼类通过流速障碍能力是鱼道设 ［5-6］ 计中具有指导意义的主要生态指标 。 鱼类通过流速障碍能力及行为研究有助于理解鱼类能否通过以及如何通过鱼道内部流速障碍。 目前，评价鱼类通过流速障碍能力多定量分析封闭水体（如LoligoSystems游泳能力测试水槽）中均匀 ［7-8］ 流场下鱼类被迫游泳（Forcedswimm