声电标记技术在鱼类保护研究中的应用进展

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作者 李敏讷 王妍 +7 位作者 包春鹏 郭志杰 徐勖 陈小龙 柯森繁 林晨宇 谭均军 石小涛 《湖泊科学》 北大核心 2025年第6期1883-1896,共14页

随着水资源开发、水体污染、过度捕捞等人类活动的加剧,鱼类多样性及数量呈现严重下降趋势,如何系统监测鱼类应对变化环境时的运动行为及内在生理响应,科学解析其行为响应与环境要素之间的关联,塑造以鱼类生态需求为核心的生境要素条件... 随着水资源开发、水体污染、过度捕捞等人类活动的加剧,鱼类多样性及数量呈现严重下降趋势,如何系统监测鱼类应对变化环境时的运动行为及内在生理响应,科学解析其行为响应与环境要素之间的关联,塑造以鱼类生态需求为核心的生境要素条件,对于鱼类资源可持续性保护至关重要。声电标记系统的发展为鱼类保护研究提供了科学的技术手段,不同功能的标记可通过植入鱼体内或附着于体表,实现对鱼类运动行为或生境信息的系统监测。本文系统梳理了目前应用于鱼类保护研究中常见的声电标记信息,按照其不同的功能分为短程编码识别计数、空间寻踪定位、生理状态测定及环境信息采集4类标记。首先介绍了不同功能标记的基本信息,然后分别阐述了不同功能声电标记在过鱼设施效果监测、鱼类运动追踪、生理状态测定及生境信息调查中的具体应用及其研究进展,最后基于目前的应用现状,对声电标记技术在鱼类保护中亟待解决的技术难题及未来发展方向进行了展望。本文旨在总结梳理声电标记技术在鱼类保护研究中的应用现状与发展趋势,以期为水生态系统保护提供科学技术指导。 展开更多

关键词 声电标记 过鱼效率 定位追踪 生理特性 环境信息

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河流鱼类诱驱理论及其在过鱼设施中的应用 被引量：2

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作者 谭均军 孙钧键 石小涛 《水生生物学报》 北大核心 2025年第1期178-197,共20页

过鱼设施作为恢复鱼类洄游通道的重要生态补偿措施,已广泛应用于水生态保护,然而其过鱼效果尚未达到预期。诱驱鱼技术是提升过鱼设施过鱼效果的关键手段之一。结合近十年的室内与野外实验研究,文章系统阐述了水流、声、光、电、气泡幕... 过鱼设施作为恢复鱼类洄游通道的重要生态补偿措施,已广泛应用于水生态保护,然而其过鱼效果尚未达到预期。诱驱鱼技术是提升过鱼设施过鱼效果的关键手段之一。结合近十年的室内与野外实验研究,文章系统阐述了水流、声、光、电、气泡幕及生物因子等对鱼类行为的影响机制及诱驱理论,总结了诱驱鱼技术在过鱼设施中的应用优势与不足,得出结论:(1)鱼类对诱驱鱼因素的行为响应研究逐渐深入,由二维平面发展到三维空间(如由流速到流场、由声强到声场等);(2)诱驱鱼因素对不同鱼类的诱驱效果呈现种属共性和特异性,且不同大小鱼类对诱驱鱼因素也存在行为响应差异;(3)诱驱鱼技术研究对象逐渐由海洋鱼类转向淡水经济鱼类和保护鱼种,研究方法趋向于考虑多因子交互作用对鱼类行为的影响;(4)诱驱鱼技术的效果受多种因素交互影响,包括物种差异、工程布置适应性、运行管理等。未来研究应进一步解析多因子交互作用下的鱼类行为响应机制,优化适应不同过鱼设施运行条件的诱驱鱼设计,推动水生态保护的发展。 展开更多

关键词 水电开发 鱼类行为 过鱼设施 诱驱鱼技术 渔业保护

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葛洲坝至胭脂坝长江干流段江豚活动规律

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作者 石小涛 朱梦娜 +8 位作者 王克雄 郝玉江 李冬晴 陈伟 王楠楠 季怀耀 庞凯文 俞晓伟 柯森繁 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1163-1172,共10页

长江江豚是我国一级保护野生动物,也是长江生态系统的指示性物种,其种群数量恢复情况及活动规律一直备受关注。本文选择长江宜昌段江豚活动频繁的葛洲坝下游至胭脂坝江段为研究区域,于2021年6月2022年5月采用定点目测、水上流动监测与... 长江江豚是我国一级保护野生动物,也是长江生态系统的指示性物种,其种群数量恢复情况及活动规律一直备受关注。本文选择长江宜昌段江豚活动频繁的葛洲坝下游至胭脂坝江段为研究区域,于2021年6月2022年5月采用定点目测、水上流动监测与无人机监测相结合的方法分区监测长江江豚的游泳行为,分析长江江豚的活动规律,构建了长江江豚出水头次的零膨胀泊松回归模型,识别影响长江江豚出水头次的关键因素,建立长江江豚出水头次与各因素间的相关关系。结果表明:(1)葛洲坝至胭脂坝长江干流段监测到最大江豚出水头次为19头次,长江江豚集群规模以2~3头最为常见,占比达58.1%;长江江豚主要表现出4种行为特征,各行为占比从大到小依次为:玩耍>休息>摄食>抚幼。(2)长江江豚在葛洲坝下游近坝区(A区,葛洲坝至至喜长江大桥)出水头次最多,且在秋冬季节累计出水头次多于春夏季节,冬季累计出水头次最高,达252头次。(3)长江江豚出水头次与电站下泄流量呈显著负相关;浊度增大,长江江豚出水的概率减小。本文研究结果对长江江豚生态保护策略及长江十年禁渔效果评估具有重要参考价值。 展开更多

关键词 长江江豚 活动规律 电站下泄流量 葛洲坝

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基于关键点检测的鱼类游动轨迹提取

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作者 石小涛 马欣 +2 位作者 黄志勇 胡晓 威力斯 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第3期30-36,53,共8页

针对现有的鱼类游动轨迹提取方法不能兼顾轨迹提取效率和准确率的局限性,提出了一种基于鱼类关键点识别与定位的鱼类游动轨迹提取方法。该方法在RetinaFace算法的基础上,通过改进网络结构和损失函数、优化锚框的尺寸设计、编解码鱼类关... 针对现有的鱼类游动轨迹提取方法不能兼顾轨迹提取效率和准确率的局限性,提出了一种基于鱼类关键点识别与定位的鱼类游动轨迹提取方法。该方法在RetinaFace算法的基础上,通过改进网络结构和损失函数、优化锚框的尺寸设计、编解码鱼类关键点(头部点和形心点)、为鱼类目标的关键点添加额外的标注并制作成鱼类关键点数据集等改进策略,构建了基于关键点识别的鱼类轨迹提取模型。研究结果表明,本研究方法对鱼体关键点识别的精度很高,准确率、召回率、平均精度均值3项精度评价指标分别为97.12%、95.72%、96.42%;所提取的轨迹坐标平均相对偏差为MRE x(0.065%,0.092%)、MRE y(0.112%,0.011%),与鱼类的实际游动轨迹基本吻合;鱼类目标关键点的识别速度可达32帧/s,能够满足实时提取鱼类轨迹的需求。 展开更多

关键词 鱼类 鱼道监测 鱼类关键点检测 鱼类游动轨迹提取 RetinaFace模型

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鱼类行为生态水力学模型研究现状与发展趋势 被引量：1

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作者 李敏讷 王妍 +5 位作者 王新源 李晓兵 林晨宇 陈小龙 陈求稳 石小涛 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1323-1335,共13页

水利工程运行与鱼类资源保护如何协同发展,是我国水电开发与水生态环境保护需要重点开展的研究,其中基于鱼类行为学、生态水力学及计算机科学等多学科交叉融合的鱼类行为生态水力学模型为水电开发背景下鱼类行为响应及其生境质量演变提... 水利工程运行与鱼类资源保护如何协同发展,是我国水电开发与水生态环境保护需要重点开展的研究,其中基于鱼类行为学、生态水力学及计算机科学等多学科交叉融合的鱼类行为生态水力学模型为水电开发背景下鱼类行为响应及其生境质量演变提供了研究技术及评估新方法。鱼类运动模型的基本原理为以水动力环境为基础,通过融合鱼类行为规律实现鱼类运动过程的模拟。本研究系统调研和梳理总结了近20年来国内外鱼类行为生态水力学模型的相关研究,重点聚焦模型如何准确构建及合理运用。首先介绍了模型的基本结构及主要组成要素,重点阐述了不同生境尺度中鱼类行为规则设置时考虑的因素,包括过鱼设施微生境、坝区水环境及河流生态系统;然后详细剖析了鱼类运动模型科学构建及运用过程中的难点,包括鱼类行为规则的复杂多样性、行为模型与水动力模型的融合以及模型的有效和合理运用;最后从人工智能算法、多尺度与多维度信息融合以及模型对生境要素的预测运用3个方面对未来运动模型研究进行展望,为开展符合我国坝情、水情及鱼情的鱼类行为生态水力学模型研究工作提供一定的科学依据。 展开更多

关键词 鱼类行为 生态水力学 运动模型 不同生境 模型构建 模型运用

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不同补水方式下鱼道进口诱鱼效果分析 被引量：1

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作者 谭均军 王德辰 +7 位作者 王渊洋 孙钧键 成必新 朱冬舟 严鑫 柯森繁 李新宇 石小涛 《湖泊科学》 北大核心 2025年第2期555-565,I0010,共12页

设计合理的鱼道进口补水角度及补水流量,营造适宜目标鱼类的水流条件是提高鱼道进口诱鱼效果的重要方式。本研究以短须裂腹鱼(Schizothorax wangchiachii)为实验对象,在2021-2023年开展不同补水方式(补水角度、补水流量)下黑水河松新鱼... 设计合理的鱼道进口补水角度及补水流量,营造适宜目标鱼类的水流条件是提高鱼道进口诱鱼效果的重要方式。本研究以短须裂腹鱼(Schizothorax wangchiachii)为实验对象,在2021-2023年开展不同补水方式(补水角度、补水流量)下黑水河松新鱼道进口诱鱼效果评估。结果表明:(1)在所有运行工况下,平行补水时鱼道进口平均吸引效率为26.47%,鱼道进口效率达58.89%;垂直补水时,鱼道吸引效率和进口效率分别为13.11%和56.25%;平行补水的诱鱼效果要略优于垂直补水的效果。(2)两种补水方式下58.50%的实验鱼在夜间到达鱼道进口,高于白天鱼道进口诱鱼效果。(3)为识别影响鱼类吸引时间和鱼道进口效率的关键因素,构建了多因素(昼夜节律、竖缝式鱼道流量、补水流量、实验鱼全长、水温、补水角度)的Cox比例风险回归模型和逻辑回归模型,结果表明:补水流量、补水角度和昼夜节律是影响鱼道进口鱼类吸引时间的主要因素。(4)结合短须裂腹鱼上溯时流量情况,当竖缝式鱼道进水口流量范围为0.16~0.58 m^(3)/s、补水通道进水口流量为0.94~2.42 m^(3)/s时鱼道进口诱鱼效果最佳。本研究结果有助于为引水式水电站过鱼设施的修建以及补水设施设置提供科学支撑。 展开更多

关键词 鱼道进口 补水方式 诱鱼效果 吸引效率 黑水河

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一种单视图江豚三维模型重建方法

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作者 黄志勇 杨晨龙 +5 位作者 石小涛 华喜锋 涂法宪 丁妥君 佘雅丽 向梦丽 《水生生物学报》 北大核心 2025年第4期88-98,共11页

在江豚三维重建领域,存在水下图像色偏失真、江豚数据集不足、获取江豚多视角图像困难等问题,而新兴方法尚未出现针对江豚的应用研究。为了解决这些难题,文章提出了一种结合扩散模型和神经辐射场的单视图江豚三维模型重建方法。首先,改... 在江豚三维重建领域,存在水下图像色偏失真、江豚数据集不足、获取江豚多视角图像困难等问题,而新兴方法尚未出现针对江豚的应用研究。为了解决这些难题,文章提出了一种结合扩散模型和神经辐射场的单视图江豚三维模型重建方法。首先,改进水下图像增强方法,有效地解决水下图像色偏失真的问题。其次,自制江豚多视角图像数据集,微调视角条件扩散模型,实现由单视图合成多视角图像,为单张图像重建江豚提供了新思路。最后,由神经辐射场进行重建,得到江豚三维模型。对江豚三维重建的结果使用平均倒角距离和法向量一致性进行了对比评估,平均倒角距离低于现有方法,法向量一致性高于现有方法,表明文章方法能够有效重建出符合江豚体色及形态的三维模型,合成新视角图像PSNR、SSIM、LPIPS值分别为38.968、0.972和0.294,效果优于现有方法,经过水下图像增强的重建结果的平均倒角距离值最低为0.428,法向量一致性最高达到0.882。 展开更多

关键词 扩散模型 新视角合成 神经辐射场 三维重建 长江江豚

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水下泄洪声对草鱼幼鱼应激反应及生理损伤的影响 被引量：1

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作者 王瑄 李晓兵 +7 位作者 熊亚洲 尼玛旦增 罗布次仁 达瓦 王艳 何晨睿 石小涛 刘国勇 《湖泊科学》 北大核心 2025年第3期976-988,共13页

水下泄洪声属于水利工程产生的高强度噪音,对鱼类生态具有潜在影响。为探究水下泄洪声对鱼类应激反应及生理损伤的影响,本研究以草鱼(Ctenopharyngodon idellus)幼鱼为实验对象,通过在室内和葛洲坝下游1.0~2.2 km处暴露不同时长(15和30 ... 水下泄洪声属于水利工程产生的高强度噪音,对鱼类生态具有潜在影响。为探究水下泄洪声对鱼类应激反应及生理损伤的影响,本研究以草鱼(Ctenopharyngodon idellus)幼鱼为实验对象,通过在室内和葛洲坝下游1.0~2.2 km处暴露不同时长(15和30 min)和4种声压级(110、120、130和140 dB)的水下泄洪声,对比草鱼幼鱼的应激反应及生理损伤。结果显示:(1)室内播音实验中,在持续暴露15 min的水下泄洪声条件下,草鱼幼鱼的鳃盖搏动率和胸鳍搏动率随声压级的增大先升后降,实验组中皮质醇浓度与对照组有显著差异,但130与140 dB实验组下无显著差异;在30 min暴露时长下,鳃盖搏动率与声压级呈正相关性,胸鳍搏动率随声压级的增大先升后降,皮质醇浓度在对照组与实验组中有显著差异。响应加权值(RWI)与声压级呈现正相关性,但同声压级下不同暴露时长对RWI值无显著差异。(2)野外实验组中草鱼幼鱼鳃盖搏动率和胸鳍搏动率、皮质醇浓度均显著高于对照组;RWI值与暴露时长、声压级呈显著正相关,且野外条件下草鱼幼鱼的RWI值显著高于室内实验。暴露时长为15 min时重度损伤占比达到19.92%,30 min暴露时长下重度损伤占比提升至28.76%。随着暴露时长的增加,重度损伤占比上升,中度损伤占比下降,轻度损伤上升幅度较小。研究表明:与对照组相比,水下泄洪声增强了草鱼幼鱼的应激反应,高强度水下泄洪声会对鱼类造成生理损伤。本研究结果有助于评估水利工程建设对鱼类的生态影响,为水生生物保护提供科学依据和管理建议。 展开更多

关键词 草鱼 幼鱼 水下泄洪声 应激反应 生理损伤

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金沙江支流黑水河松新电站短须裂腹鱼(Schizothorax wangchiachii)过坝后上溯行为 被引量：5

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作者 焦易林 石小涛 +7 位作者 许家炜 李冬晴 白天翔 陶宇 王永猛 孙干 朱冬舟 柯森繁 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期622-631,共10页

鱼类过坝后的上溯行为对鱼类寻找适宜的产卵、索饵等功能性栖息地至关重要。现阶段我国大多数研究聚焦于鱼类上溯通过鱼道的游泳行为量化,而过坝后的上溯行为分析鲜有报道。本研究在金沙江下游支流黑水河松新坝址处利用PIT(passive inte... 鱼类过坝后的上溯行为对鱼类寻找适宜的产卵、索饵等功能性栖息地至关重要。现阶段我国大多数研究聚焦于鱼类上溯通过鱼道的游泳行为量化,而过坝后的上溯行为分析鲜有报道。本研究在金沙江下游支流黑水河松新坝址处利用PIT(passive integrated transponder)遥测技术对松新电站过鱼对象短须裂腹鱼(Schizothorax wangchiachii)过坝后的上溯行为开展监测,考虑监测过程中水文情势变化对过坝后上溯行为的影响,采用生存分析方法,构建了耦合多因素(流量、水温、河道涨落水率、昼夜节律、肥满度等)的Cox风险比例回归模型,利用AIC模型准则筛选出最优模型参数,识别了影响鱼类过坝后上溯成功率的关键因素。结果表明:(1)短须裂腹鱼在松新鱼道的上溯效果显著优于河道;(2)水温及河道涨落率是影响短须裂腹鱼过坝后上溯效果的关键因素;(3)水温与短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率呈负相关,当水温超过短须裂腹鱼最适温度后,河道上溯成功率随着温度的上升呈递减趋势;河道涨落水率与短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率呈正相关,其中涨水情势下短须裂腹鱼河道成功上溯的概率高于落水,河道上溯成功率随着涨水率增大呈递增趋势;(4)尽管昼夜节律对短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率无显著影响,但从数据结果发现有61%的短须裂腹鱼选择在夜间上溯。本研究旨在为恢复鱼类栖息地和优化小水电生态调度提供科学依据及参考价值。 展开更多

关键词 小水电 短须裂腹鱼 上溯行为 河道流量涨落水率 水温 金沙江 黑水河

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金沙江下游支流黑水河松新电站幼鱼下行过坝研究 被引量：2

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作者 李冬晴 柯森繁 +7 位作者 许家炜 焦易林 白天翔 成必新 陶宇 王永猛 石小涛 孙干 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期985-997,共13页

梯级小水电的开发一定程度上破坏了河流连通性并阻碍了鱼类洄游通道。黑水河流域松新坝址为了满足鱼类上行产卵修建了松新鱼道,然而作为洄游物种生命周期中的关键行为,鱼类下行洄游的需求也同等重要。为了寻求一种可行、高效、低损伤的... 梯级小水电的开发一定程度上破坏了河流连通性并阻碍了鱼类洄游通道。黑水河流域松新坝址为了满足鱼类上行产卵修建了松新鱼道,然而作为洄游物种生命周期中的关键行为,鱼类下行洄游的需求也同等重要。为了寻求一种可行、高效、低损伤的下行过鱼方式,了解河流中不同环境因素对鱼类下行效率的影响,本研究在金沙江下游支流黑水河松新水电站补水通道开展鱼类下行过坝效果评估研究。针对两种鲤科鱼类(棒花鱼Abbottina rivularis和短须裂腹鱼Schizothorax wangchiachii)幼鱼和两种鳅科鱼类(短体副鳅Paracobitis potanini和红尾副鳅Paracobitis variegatus)幼鱼各放鱼90尾,定量分析鱼种、水体透明度、放鱼位置、流量、水温、水位等因素对鱼类下行效率的影响。结果表明:棒花鱼、短须裂腹鱼、短体副鳅、红尾副鳅的下行率依次为22.22%(20尾)、28.89%(26尾)、8.89%(8尾)、15.56%(14尾);幼鱼下行成功率与上游河道水温呈正相关趋势,且放鱼位置、鱼种、上游河道水温和流量均对鱼类下行成功率有显著影响。通过构建二元Logistic回归模型识别出影响鱼类下行效率的关键因子,并基于AIC准则筛选出最优模型,以放鱼位置、鱼种、上游河道水温和上游河道流量为自变量的模型最优。本研究可为梯级小水电背景下的河流连通性修复、水库调度方案和下行过鱼设施优化设计提供理论依据。 展开更多

关键词 补水通道过鱼 水体透明度 LOGISTIC回归模型 AIC准则 金沙江 黑水河

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繁殖洄游期青海湖裸鲤雌雄个体及群体对栖息地底质偏好选择的差异 被引量：1

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作者 石小涛 卢建雨 +7 位作者 柯森繁 李冬晴 季怀耀 焦易林 王渊洋 祁洪芳 高生辉 涂志英 《水生生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1780-1788,共9页

为明晰青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)对栖息地底质的偏好,研究通过青海湖裸鲤栖息地调查筛选出5种典型栖息地底质类型,在青海湖支流沙柳河刚北干渠搭建配置有5种底质类型的青海湖裸鲤生境模拟池,采用偏好指数量化法,确定了雌雄... 为明晰青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)对栖息地底质的偏好,研究通过青海湖裸鲤栖息地调查筛选出5种典型栖息地底质类型,在青海湖支流沙柳河刚北干渠搭建配置有5种底质类型的青海湖裸鲤生境模拟池,采用偏好指数量化法,确定了雌雄个体偏好底质类型及偏好强度,分析了影响青海湖裸鲤底质选择的内外因素。结果表明:(1)单尾青海湖裸鲤雌鱼个体沙砾底质访问时间最长(2540s),雄鱼个体中小卵石底质访问时间最长(1960s);(2)青海湖裸鲤雌鱼只偏好沙砾底质(PI=6595.8),雄鱼偏好3种底质类型,其中中小卵石偏好程度最高(PR=10.3);(3)青海湖裸鲤雄鱼在群体底质选择中会跟随雌鱼的选择偏好,沙砾底质访问时间最长(2051s)。研究旨在为青海湖裸鲤河道底质改造、“自然”栖息地的营造提供理论依据。 展开更多

关键词 性别 群体 栖息地 底质偏好 偏好指数 青海湖裸鲤

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静水环境下草鱼幼鱼摆尾-滑行动力学研究

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作者 胡晓 陈伟 +4 位作者 黄慧玲 张奔 杨国党 石小涛 龙泽宇 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第8期82-89,共8页

为研究静水环境下幼鱼摆尾-滑行时的推、阻力形成过程和鱼体周身流体作用机理,以草鱼幼鱼(Ctenopharyngodon idella)为研究对象,利用粒子图像测速技术(PIV)测量了草鱼幼鱼周身流场,计算了草鱼幼鱼周身由流体正压和流体负压产生的作用力... 为研究静水环境下幼鱼摆尾-滑行时的推、阻力形成过程和鱼体周身流体作用机理,以草鱼幼鱼(Ctenopharyngodon idella)为研究对象,利用粒子图像测速技术(PIV)测量了草鱼幼鱼周身流场,计算了草鱼幼鱼周身由流体正压和流体负压产生的作用力,比较了草鱼幼鱼头、中、尾部产生的推、阻力占比和游泳效率。结果表明:摆尾阶段的幼鱼推力主要来源于流体负压;滑行阶段的幼鱼则主要依靠鱼体周身流体正压形成的推力推动自身前进。整个摆尾-滑行周期内,草鱼幼鱼尾部流体形成的推力占总推力的48.81%,是推力的主要产生部位,且尾部的平均游泳效率(77.28%±16.87%)要明显高于头部和中部;草鱼幼鱼中部集中的阻力最多,占总阻力的67.82%,是幼鱼的主要阻力形成部位。 展开更多

关键词 草鱼幼鱼 摆尾-滑行 推力 阻力 粒子图像测速技术(PIV) 流体压力 游泳效率

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应用于鱼道设计的玉曲河流域裸腹叶须鱼游泳能力探究 被引量：3

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作者 蒲进 王永猛 +3 位作者 石小涛 金志军 刘大庆 罗佳 《水生态学杂志》 CSCD 北大核心 2024年第5期124-132,共9页

探究西藏玉曲河流域裸腹叶须鱼(Ptychobarbus kaznakovi)的游泳能力,可为珍稀鱼类资源保护及鱼道设计提供理论参考。以体长(BL)18~27 cm的裸腹叶须鱼为研究目标,在野外场景下分别测试其感应流速、临界游泳速度、突进游泳速度和持久游泳... 探究西藏玉曲河流域裸腹叶须鱼(Ptychobarbus kaznakovi)的游泳能力,可为珍稀鱼类资源保护及鱼道设计提供理论参考。以体长(BL)18~27 cm的裸腹叶须鱼为研究目标,在野外场景下分别测试其感应流速、临界游泳速度、突进游泳速度和持久游泳速度。结果表明:(1)裸腹叶须鱼的感应流速为(0.17±0.01)m/s,平均相对感应游泳速度为(0.78±0.07)BL/s;临界游泳速度为(0.92±0.16)m/s,平均相对临界游泳速度为(4.33±1.20)BL/s;平均突进游泳速度为(1.28±0.39)m/s,平均相对突进游泳速度为(5.81±1.81)BL/s;(2)流速(V)对裸腹叶须鱼的持续游泳时间(T)有显著性影响,持续游泳时间均随设定流速的递增而明显下降,耐力关系可拟合为:lgT=-5.30V+6.39,游泳速度(V_(s))、鱼道总长度(d)和鱼道内最大流速(V_(f))关系式为:V_(f)=V_(s)-d×10^((5.3Vs-6.39));(3)裸腹叶须鱼的趋流率(P_(re))与流速(V)拟合关系式为:P_(re)=14.23V-2.51,得出95%裸腹叶须鱼的趋流速度为0.18 m/s;(4)以裸腹叶须鱼为主要过鱼目标时,建议鱼道进口的设计流速为0.9~1.3 m/s,进口的主流长度为2~4 m,鱼道出口流速不低于0.2 m/s,鱼道池室主流流速为0.2~0.8 m/s。结合鱼类在竖缝处的不同上溯模式和持久游泳速度,推荐池室主流长度最大应为5.5 m,竖缝处最大平均流速为1.1 m/s,鱼道长短隔板沿水流方向的最大间隔为0.4 m。研究结果可为玉曲河鱼道关键部位的长度设计和流速要求提供基础数据支撑。 展开更多

关键词 裸腹叶须鱼 上溯模式 最大流速 游泳速度 鱼道设计 玉曲河

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D形柱对摆动水翼水动力性能影响分析

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作者 舒蒋鹏 石小涛 +4 位作者 陈小龙 周柳青 王思莹 胡晓 张立胜 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期69-77,共9页

为了研究D形柱对摆动水翼的水动力性能影响机制,基于计算流体力学(CFD)方法,利用Fluent的动网格技术,计算均匀流场和D形柱尾流场中摆动水翼的水动力性能。通过改变摆动水翼的摆动频率和升沉振幅,计算摆动水翼在均匀流场下以及D形柱尾流... 为了研究D形柱对摆动水翼的水动力性能影响机制,基于计算流体力学(CFD)方法,利用Fluent的动网格技术,计算均匀流场和D形柱尾流场中摆动水翼的水动力性能。通过改变摆动水翼的摆动频率和升沉振幅,计算摆动水翼在均匀流场下以及D形柱尾流场中的推进性能,并结合流场的压力分布云图和涡结构进行分析。结果表明:摆动频率和升沉振幅的增加均可以提升摆动水翼的平均推力;D形柱尾流场中摆动水翼的平均推力始终大于均匀流场中摆动水翼的平均推力;D形柱脱落的涡与摆动水翼前缘涡发生挤压作用,使摆动水翼的尾涡区域增大,脱落的涡耗散得更快,涡对之间诱导作用更强,产生更大的推力。 展开更多

关键词 摆动水翼 水动力性能 动网格 D形柱 涡结构

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组合隔板式鱼道水力特性数值模拟研究 被引量：10

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作者 陈磊 谭均军 +3 位作者 石小涛 柯森繁 谭红林 李鸿 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2021年第9期86-91,共6页

鱼道是为鱼类提供洄游通道的一种重要的工程措施。基于Flow-3D采用标准RNG k-ε紊流模型和Tru-VOF追踪自由液面方法,对鱼道池室内流场进行三维紊流数值模拟,研究池室内水流流速、流态空间分布,分析鱼道的水力特性对目标鱼类洄游上溯的... 鱼道是为鱼类提供洄游通道的一种重要的工程措施。基于Flow-3D采用标准RNG k-ε紊流模型和Tru-VOF追踪自由液面方法,对鱼道池室内流场进行三维紊流数值模拟,研究池室内水流流速、流态空间分布,分析鱼道的水力特性对目标鱼类洄游上溯的影响。结果表明:溢流堰与竖缝组合隔板式鱼道在设计流速v=0.75 m/s条件下,竖缝处平均流速为0.83 m/s,竖缝处流速分布范围为0.76~0.89 m/s;堰上流速为0.90~1.12 m/s,回流区流速分布范围为0.09~0.25 m/s,流速大小在鱼类的克流能力范围之内,但靠竖缝隔板处存在明显的主流贴壁现象。为此开展了池室优化方案设计,使鱼道池室流态满足鱼类上溯要求。 展开更多

关键词 鱼道 组合隔板式 数值模拟 水力特性 流场

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竖缝式鱼道180°转弯段水力特性与结构优化研究 被引量：3

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作者 杨超 谭均军 +2 位作者 刘振彪 王渊洋 石小涛 《水电能源科学》 北大核心 2023年第7期141-145,共5页

针对目前鱼道180°转弯段存在水流条件差、影响鱼类上溯的问题,通过延长转弯段上下游长度并增设整流导板来改善水流条件。结合国内某竖缝式鱼道工程设计,采用数值模拟的方法研究了四种转弯段结构水流流态、流速、紊动能和紊动耗散... 针对目前鱼道180°转弯段存在水流条件差、影响鱼类上溯的问题,通过延长转弯段上下游长度并增设整流导板来改善水流条件。结合国内某竖缝式鱼道工程设计,采用数值模拟的方法研究了四种转弯段结构水流流态、流速、紊动能和紊动耗散率分布问题。结果表明,延长转弯段上下游长度的同时增设整流导板可有效引导主流居中,维持主流稳定,避免转弯段内产生大尺度回流区,具有良好的上溯条件。研究结果可为鱼道工程改造和设计提供参考。 展开更多

关键词 竖缝式鱼道 180°转弯段 数值模拟 水力特性 结构优化

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金沙江下游支流黑水河松新电站鱼道过鱼效果监测与评估 被引量：14

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作者 石小涛 白天翔 +9 位作者 许家炜 朱冬舟 李冬晴 焦易林 陶宇 王永猛 姜泽文 张健 孙干 柯森繁 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期972-984,共13页

松新鱼道建设是恢复金沙江白鹤滩库区鱼类生境替代支流——黑水河连通性的重要工程措施之一,其过鱼效果备受关注。本研究以黑水河松新鱼道为研究对象,通过网捕法和射频识别遥测技术(RFID)开展松新鱼道过鱼效果监测与评估研究。结果表明:... 松新鱼道建设是恢复金沙江白鹤滩库区鱼类生境替代支流——黑水河连通性的重要工程措施之一,其过鱼效果备受关注。本研究以黑水河松新鱼道为研究对象,通过网捕法和射频识别遥测技术(RFID)开展松新鱼道过鱼效果监测与评估研究。结果表明:(1)黑水河松新坝址下游共监测到19种鱼类,其中12种鱼类可以顺利通过鱼道抵达上游河道;(2)鱼道进出口鱼类多样性受到鱼类洄游动机影响呈现季节性规律,非洄游期(12月)鱼道进出口鱼类Shannon-Wiener多样性指数显著低于洄游期(次年3、5月);(3)松新鱼道主要过鱼对象短须裂腹鱼的进口吸引率为31.50%,通过率可达44.44%。利用张网监测数据发现:当水温超过20℃时,过鱼种类和数量随着水温的升高呈递减趋势;当鱼道内流量超过0.50 m^(3)/s时,过鱼种类和数量随着鱼道内流量的增大而呈递减趋势。为识别影响鱼道过鱼效果的关键因素,选取短须裂腹鱼为研究对象,构建了基于多因素(鱼道内流量、水温、昼夜节律、pH、湿重、体长等)的Cox风险比例回归模型,研究发现:鱼道内流量、水温和昼夜节律是影响短须裂腹鱼上溯效果的关键因素;当水温变化范围为14.0~20.0℃时,短须裂腹鱼的通过率随水温的升高而呈递增趋势;当鱼道内流量变化范围为0.01~0.50 m^(3)/s时,短须裂腹鱼的通过率随鱼道内流量的增大而呈递增趋势;昼夜节律对短须裂腹鱼的上溯有显著影响,短须裂腹鱼更偏好于夜晚上溯。本研究结果有助于黑水河开展鱼类栖息地修复及鱼类资源保护措施等工作,为黑水河梯级小水电及西南地区山区河流低水头闸坝修建鱼道提供理论依据。 展开更多

关键词 黑水河松新鱼道 鱼类多样性 短须裂腹鱼 过鱼效果 环境因素

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基于变折射率透镜原理的水波控制方法

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作者 王思莹 丁宁 +1 位作者 宋志伟 石小涛 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第1期101-106,共6页

通过理论推导和数值模拟验证,对基于变折射率光学透镜原理设计特殊变密度流体域来控导水面波的机理开展了研究。研究结果表明,依据让光线转向的Eaton透镜设计的变密度流体域可以让平行入射的水面波转向传播,使得下游区域的波浪强度明显... 通过理论推导和数值模拟验证,对基于变折射率光学透镜原理设计特殊变密度流体域来控导水面波的机理开展了研究。研究结果表明,依据让光线转向的Eaton透镜设计的变密度流体域可以让平行入射的水面波转向传播,使得下游区域的波浪强度明显减弱,从而减轻涉水工程受到波浪影响;而依据让光线聚焦的Luneburg透镜设计的变密度流体域可以让平行入射的水面波聚焦于一点,使得该点波浪强度显著增强,进而利于波浪能的收集利用。进一步分析表明,根据具体工程需求和现场条件,设计和布置不同大小和功能的变密度流体区域,从而实现对水面波的调控是具可行性的。该理论和方法可为水利和海洋工程中制定波浪的防范和利用措施提供新的思路。 展开更多

关键词 波浪 变折射率透镜 变密度流体域 Luneburg透镜 Eaton透镜

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竖缝式鱼道180°转弯段隔板布置与水力特性 被引量：6

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作者 柳松涛 石小涛 +5 位作者 孙双科 李广宁 陈里 张立胜 谭均军 杨文俊 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第4期88-94,共7页

受枢纽布置与地形条件限制,很多鱼道工程都需要设置180°转弯段。前人研究发现180°转弯段容易出现较大的回流区并影响上溯效率,为改善转弯段水流结构,目前常用的做法是沿转弯段边墙增设垂向导板。与以往研究不同,本研究提出了... 受枢纽布置与地形条件限制,很多鱼道工程都需要设置180°转弯段。前人研究发现180°转弯段容易出现较大的回流区并影响上溯效率,为改善转弯段水流结构,目前常用的做法是沿转弯段边墙增设垂向导板。与以往研究不同,本研究提出了一种在转弯段内增设顺水流方向导鱼隔板的布置方案。采用数值模拟对转弯段水流流场进行计算研究,结果表明隔板布置可以使主流区基本居中,回流区减小,回流区长宽比增加,转弯段内形成不同流速量值的流区,是一种可供借鉴的优化布置方式。 展开更多

关键词 竖缝式鱼道 180°转弯段 数值模拟 水力学特性 水流流态

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