Page 140 - 《水产学报》2026年第01期
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1 期                    石小涛，等：复杂变化水力环境下的草鱼稳定偏好水流速度                                        50 卷


                       3.5                                        15
                                               Ⅰ (高-低-中)                                Ⅰ (高-低-中)
                                                                                        Ⅰ (high-low-medium)
                                               Ⅰ (high-low-medium)
                       3.0
                                                                                        Ⅱ (低-高-中)
                                               Ⅱ (低-高-中)
                       2.5
                    概率密度值/%  probability density value  2.0  Ⅱ (low-high-medium) 概率密度值/%  probability density value  10  Ⅱ (low-high-medium)
                                               Ⅲ (低-中-高)
                                                                                        Ⅲ (低-中-高)
                                                                                        Ⅲ (low-medium-high)
                                               Ⅲ (low-medium-high)
                       1.5
                                                                   5
                       1.0
                       0.5
                         0                                         0
                         −0.4−0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6  0  0.2  0.4  0.6  0.8  1.0  1.2  1.4
                                 ADV 实测背景流速/(m/s)                         鱼类轨迹点对应流速/(m/s)
                          background flow velocity measured by ADV  flow velocity corresponding to fish trajectory points
                                         (a)                                       (b)
                                                  图 5    流速概率密度分布图
                                       Fig. 5 Probability density distribution of flow velocity
              速概率密度分布，流速范围主要集中于                       0.10~    的偏好流速范围。
              1.20 m/s。其中，工况Ⅰ与工况Ⅱ背景流场分布特                           工况Ⅰ下草鱼表现出          2  个偏好流速区间，分
              征较为接近，二者在           0.40~0.60 m/s 均存在一个峰         别为  0.40~0.45 m/s 与  0.60~0.67 m/s；工况Ⅱ下偏
              值，概率密度峰值分别为             2.9%  与  3.2%，说明两        好流速集中于       0.41~0.50 m/s；工况Ⅲ下偏好流速
              种工况下流速区域位置虽然改变，但其流场中的                            范围为   0.18~0.31 m/s (图  6)。工况Ⅲ下草鱼的偏好
              流速组成范围保持相对稳定，且流场中大部分流                            流速范围最低，在工况Ⅰ与工况Ⅱ下草鱼有相同
              速集中于     0.40~0.60 m/s。相比之下，工况Ⅲ背景                的偏好流速范围为        0.41~0.45 m/s。
              流 场 分 布 特 征 差 异 较 大 ， 在       0.20~0.40  m/s 与
                                                                3    讨论
              0.70~0.90 m/s 两个流速范围内均出现概率密度峰
              值分别为     2.3%  与  1.9%。说明该工况下流速区域                    本研究通过对比分析          3  种工况下草鱼的自主
              位置发生改变后，该工况的流速组成不再与工况                            上溯行为，定量分析了其在不同工况下的偏好流
              Ⅰ和Ⅱ保持一致，其主要流速集中于上述两个区                            速范围。Li 等    [15]  以齐口裂腹鱼为研究对象，实验
              间内。图     5-b  展示了实验中提取的鱼类轨迹点所                    工况与本实验工况Ⅲ的高-中-低流速组合特征流
              对应的流速概率密度分布，呈现出更明显的离散                            场类似，通过观察齐口裂腹鱼在特征流场下的轨
              特征。工况Ⅰ条件下，草鱼轨迹点主要集中于                             迹分布规律，进行了偏好流速研究，结果显示，
              0.38~0.50 m/s 与  0.60~0.70 m/s 两个区间，对应的          实验鱼具有趋向靠近边壁低流速区                (0.25~0.50 m/s)
              概率密度峰值分别为           3.8%  与  6.8%。工况Ⅱ条件          且避开高流速区域          (1.50~2.50 m/s) 的行为特征。
              下，草鱼轨迹点在          0.40~0.57 m/s 出现多个局部峰          石小涛等    [20]  以短须裂腹鱼   (S. wangchiachii) 为对象
              值，尽管分布略有波动，但整体较为集中，最大                            进行竖缝式鱼道内上溯研究，也发现实验鱼运动
              概率密度值为        12.3%。工况Ⅲ条件下，草鱼的轨                  轨迹明显避开高流速区域的规律，大多数鱼选择
              迹点密度主要集中于           0.18~0.40 m/s，仅出现    1  个    0.05~0.30 m/s 的流速区域。在多种流速共存的复
              显著峰值，概率密度值为            9.2%。                     杂流场中，鱼类在自主上溯的过程中依靠其敏感
                   为量化研究草鱼在不同工况下的偏好流速，                         的侧线系统感知周围水流中的细微变化，侧线感
              提取   3  种工况下草鱼轨迹点流速数据，绘制轨迹                       受器能够检测水流的速度            [21-22] ，选择合适的上溯
              点对应流速概率密度分布图               (图  5-b)，结合  ADV      路径，鱼类趋向于选择低流速区而避开高流速区，
              实测背景流场的流速概率密度分布图                  (图  5-a)，结     可能的原因是低流速区可以帮助鱼类减少鱼体能
              合二者概率密度函数布尔运算，分别对其进行差                            耗 。这与本实验草鱼在            3  种特征流场中的停留
                                                                 [23]
              值处理，得到各工况下的流速偏好曲线图                     (图  6)。   时间随流速增加而降低，且偏好低、中流速区而
              图中在    Y = 0  参考线以上的区域均为该工况下草鱼                   避开高流速区的结果一致。

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