Page 166 - 《水产学报》2025年第7期

杨梓静，等 水产学报, 2025, 49(7): 079513
60
沿 y 轴方向网格划分顺序编号 sequential numbering of grids along the y-axis direction 50

40
30
20
10
1
40
20
60
80
100
140
1
120
沿 x 轴方向网格划分顺序编号 160 180 197
sequential numbering of grids along the x-axis direction
图 3 实验区域单元格划分图
Fig. 3 Grid division in test area
引域 。相关研究显示，鲢幼鱼 3 个域的半径 鱼在不同工况下上溯效率的差异显著性。采用
[34]
范围分别为 0~0.11、0.11~0.15 和 0.15~0.38 m 。 无量纲化的流速、湍动能和集群状态为自变量，
[35]
超出吸引域以外区域的邻居鱼无法发挥交互作 鱼 类 分 布 频 次 为 因 变 量 ， 利 用 协 方 差 分 析
用，不再对焦点鱼产生影响。基于鱼群所有个 (ANCOVA) 获取各因素对鱼类上溯运动分布规
体在每一时刻的位置坐标点，按下式计算每尾 律的影响。利用方差膨胀系数 (VIF) 对各因素
鱼 作 为 焦 点 鱼 与 其 最 近 邻 居 鱼 的 距 离 D： 间的共线性进行检验。VIF 值接近于 1，表示没
有多重共线性问题；1<VIF<5
 √  表示存在轻度多
 ( ) 2 ( ) 
 2
 
D j = min  x i −x j + y i −y j  (6) 重共线性；VIF>5 表示存在严重共线性。根据
 
 
影响显著性，对各因素与分布频次进行一维或
式中，x 、x 、和 y 、y 分别为焦点鱼和最近邻 二维拟合，反映鱼类上溯运动分布受流速、湍
j
i
i
j
居鱼在同一时刻的横、纵坐标点。根据距离 D 动、集群三因素及其协同效应的影响。所有数
判定集群状态。若落在排斥域内，判定为密集 据均通过 Matlab R2022b 自编译程序进行处理，
集群；在吸引域内，判定为松散集群；在引导 使用商业软件 Origin 2021b 完成统计分析与绘
域内，则判定为适宜集群；若超过 0.38 m，则 图，输出结果用平均值±标准误 (mean±SE) 表示。
判定为无集群。以群体组各自作为焦点鱼在实 各统计方法均采用 P<0.05 表示差异或影响显著。
验全过程中的集群状态为基础，统计所有单元
格内各集群状态出现频次并计算均值，绘制实 2 结果
验测试区内的集群状态分布热点图，反映群体
组工况实验鱼的个体交互效应，为后续水力刺 2.1 流场模拟结果分析
激与集群行为综合影响的分析提供数据源。 通过数值模拟得到实验测试区中流速与湍

流速、湍动能与集群对鱼类分布规律的综 动能的分布情况 (图 4)。在无障碍流场中，流速
合影响 为消除流速、湍动能与集群状态间 从上游整流区到曲线渐变段逐渐增加，从直线
的量纲差异，对各因素以概率积分的方式进行 渐变段到下游适应区逐渐减小。曲线渐变段、
无量纲处理，使水力要素、集群状态以及分布
曲线段和直线渐变段中流速的横断面分布大体
频次具有可比较性。对模拟所得流场信息按照
服从“中间高两边低”的规律，流速值在 0.30~
在所划分单元格尺度上形成热点分布，并将其
0.65 m/s 范围内。其中曲线渐变段和曲线段的
与实验鱼位置分布及鱼类集群状态分布数据放 凸岸流速较大，为 0.60~0.65 m/s，凹岸流速较
入统一坐标系，通过对三者进行叠加与多维拟
小，约为 0.30 m/s。局部障碍流场的流速分布在
合，分析目标水流条件下流速、湍动能与集群
整体趋势上与无障碍流场大体一致，区别在于
状态对鲢幼鱼溯流运动分布规律的综合影响。

阻流体周围及其下游 1.00~2.00 m 范围内存在流
1.6 统计分析
速分布差异。沿水流方向，1 号阻流体处流速
本研究采用方差分析 (ANOVA) 检验实验 最高达到 0.86 m/s，2 号阻流体流速最高约为

https://www.china-fishery.cn 中国水产学会主办 sponsored by China Society of Fisheries
6