金志軍，馬衛(wèi)忠，張袁寧，陳明曦，譚均軍，石小濤

（1.三峽大學(xué) 三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部工程研究中心，湖北 宜昌 443002；2.中國電建集團(tuán) 貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081；3.中國電建集團(tuán) 成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072）

1 研究背景

魚道等工程措施有效運行是保持河流縱向連通性的重要技術(shù)手段之一［1］，魚類游泳能力科學(xué)定量是魚道設(shè)計關(guān)鍵問題［2-3］。魚道設(shè)計流速根據(jù)魚類游泳能力而定，設(shè)計流速過小，建設(shè)成本增加，魚道吸引流不夠；設(shè)計流速過大，魚類無法通過魚道流速障礙。魚道長度、坡度，休息室大小、擋板、過魚口等都應(yīng)基于水流流態(tài)以及魚類上溯能力進(jìn)行設(shè)計［4］。因此魚類通過流速障礙能力是魚道設(shè)計中具有指導(dǎo)意義的主要生態(tài)指標(biāo)［5-6］。

魚類通過流速障礙能力及行為研究有助于理解魚類能否通過以及如何通過魚道內(nèi)部流速障礙。目前，評價魚類通過流速障礙能力多定量分析封閉水體（如Loligo Systems游泳能力測試水槽）中均勻流場下魚類被迫游泳（Forced swimming）時的游泳能力、行為和耗氧［7-8］。對于魚類游泳能力如何應(yīng)用于過魚設(shè)施設(shè)計，也主要集中于游泳能力測試水槽獲得的魚類各種游泳速度指標(biāo)值。如涂志英［9］對細(xì)麟裂腹魚（體長BL：9.50～13.20cm）和巨須裂腹魚（BL：19.50～28.00 cm）進(jìn)行爆發(fā)游泳速度測試，得到在25℃條件下細(xì)麟裂腹魚平均爆發(fā)游泳速度為110cm/s，6℃條件下巨須裂腹魚平均爆發(fā)游泳速度為125cm/s；葉超等［10］對異齒裂腹魚進(jìn)行臨界游泳速度和突進(jìn)游泳速度測試，得到在16℃時異齒裂腹魚臨界游泳速度為79.70～144.00cm/s（BL：26.60±11.00 cm），突進(jìn)游泳速度和體長回歸擬合關(guān)系式為：y=112.106+3.156x（BL：23.60±9.60 cm）。傅菁菁等［11］對齊口裂腹魚（BL：29.00±0.10 cm）進(jìn)行突進(jìn)游泳速度測試，得到在17.2～21.6℃條件下，齊口裂腹魚突進(jìn)游泳速度為85～153 cm/s，平均值為122 cm/s。張沙龍等［12］對短須裂腹魚（BL：23.83±2.47 cm）進(jìn)行臨界游泳速度測試，得到在12.1～16.1℃條件下，短須裂腹魚臨界游泳速度為75.04±7.60 cm/s。

眾多學(xué)者指出，管道均勻流中魚類被迫游泳測定方法不僅在生理上缺乏依據(jù)，而且缺乏實踐意義，不能有效地應(yīng)用于魚類生態(tài)學(xué)定量，如其測試環(huán)境為自然界幾乎不存在的管道均勻流，魚類無法采用各種自主游泳行為，不能反映魚類在特征流場（如射流和渦流）下通過流速障礙的能力［13-14］。而在自然界中，魚類游泳行為是一種較不穩(wěn)定的運動狀態(tài)，階段性的持續(xù)式游泳運動、靜止及偶發(fā)的爆發(fā)游泳運動常常相互穿插發(fā)生。以生殖洄游為例，爆發(fā)游泳為魚類越過流速障礙到達(dá)產(chǎn)卵場提供保障，持續(xù)式和耐久式游泳狀態(tài)則在魚類長距離洄游中發(fā)揮重要作用［15］。少量學(xué)者嘗試了接近自然流態(tài)水體中的魚類通過流速障礙能力測試，但未形成受到普遍認(rèn)可的定量評價方法［16］。在應(yīng)用領(lǐng)域，人們對魚類上溯通過流速障礙能力的認(rèn)識局限，已影響到生境流場設(shè)計，如魚道流速設(shè)計和棲息地修復(fù)等工程實踐［17-18］。盡管在封閉游泳能力測試水槽進(jìn)行魚類各種游泳速度指標(biāo)的研究遭質(zhì)疑，但其因具備操作簡單和技術(shù)成熟的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用。封閉游泳水槽條件下測得的游泳能力在何種程度上能夠真實反映魚類通過復(fù)雜流場下流速障礙能力以及如何用更加精準(zhǔn)的指標(biāo)反映自然界中魚類游泳能力一直是學(xué)者們探討的問題。

基于游泳能力的單因子（封閉水體中均勻流場下流速值）魚道設(shè)計趨勢導(dǎo)致了我們一直缺乏考慮魚類對水力條件的行為反應(yīng)，這可能降低過魚設(shè)施過魚效果。在影響魚類行為的各種環(huán)境因子中，水力因子被普遍認(rèn)為是影響魚類游泳行為的主要因素［19-20］。針對水力因子對魚類游泳能力及行為影響的研究已有較多報道，主要從流速和水流紊動等方面來探討。在不同流速下，各種魚表現(xiàn)出來的游泳行為不盡相同，如魚類在不同流速下通過改變擺尾頻率與幅度或者采用爆發(fā)-滑行游泳方式來應(yīng)對流度障礙［21-22］。而紊動水流對魚類游泳能力和行為影響主要在于研究紊動強度、紊動能、雷諾剪切力、渦徑等，如譚均軍等［23］通過將魚在魚道中的上溯軌跡與各水力因子進(jìn)行疊加，研究了鳙魚和草魚上溯過程中的運動特性、水力偏好以及魚類運動軌跡與特定水力因子的相關(guān)程度。

目前還未形成被廣泛認(rèn)可用于定量評價魚類通過流速障礙能力的指標(biāo)和方法。結(jié)合魚類游泳速度指標(biāo)來探索魚類自主游泳能力和有關(guān)魚類游泳行為和水力學(xué)的交叉研究提供了部分研究思路［21］。魚類通過魚道流速障礙能力測試應(yīng)基于魚類自主游泳，允許魚類使用各種游泳行為上溯或休息；其次，魚類在非均勻流場中如何利用流場將是影響魚類上溯的核心要素。為此，本文以野生異齒裂腹魚為研究對象，首先在游泳能力測試水槽中測得試驗魚臨界游泳速度和突進(jìn)游泳速度；再以臨界游泳速度和藏木水電站魚道豎縫設(shè)計流速為參考，通過統(tǒng)計不同流態(tài)下試驗魚通過流速障礙成功率、相對成功率、通過效率和持續(xù)爆發(fā)游泳時間，來定量試驗魚通過流速障礙能力；同時通過將試驗魚上溯軌跡與速度場進(jìn)行疊加，來探討分析試驗魚如何利用流場達(dá)到上溯的目的。本文研究方法及研究結(jié)論可為魚道設(shè)計、改造、評價提供依據(jù)。

2 試驗設(shè)計及試驗方法

2.1 試驗水槽

2.1.1 游泳能力測試水槽 異齒裂腹魚臨界游泳速度、突進(jìn)游泳速度均在封閉游泳能力測試水槽（游泳水槽SW10150，Loligo System；丹麥）中完成［10］。

2.1.2 魚類自主游泳能力及行為測試水槽 魚類自主游泳能力及行為測試在長900 cm、寬40 cm、深30 cm的上端開敞式可變坡水槽（圖1（a））中進(jìn)行，該水槽主體由上下回水池、中間實驗水槽、水循環(huán)動力系統(tǒng)組成。試驗用水由1臺流量為100 m3/h潛水泵供給，水流經(jīng)消能整流后進(jìn)入槽體實驗段，最后經(jīng)由尾門排入下游水池循環(huán)。選取水槽水流流態(tài)平順的中間段作為試驗測試段，水槽末端放有百葉柵式尾門和攔魚網(wǎng)。試驗區(qū)正上方架設(shè)3臺攝像頭（紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭，焦距8 mm、幀率25 Hz；?？低暎?，攝像頭與試驗水槽平行架設(shè)，記錄魚類整個上溯過程。通過在水槽放置規(guī)則障礙物束窄水槽過水?dāng)嗝嬷圃旒绷鲄^(qū)和緩流區(qū)，以便研究復(fù)雜流態(tài)下試驗魚通過流速障礙能力和行為。試驗分3種工況，其中工況1水槽坡度為1.10%，工況2和工況3水槽坡度為2.00%。魚類通過多級流速障礙試驗（工況1、工況2）中，試驗區(qū)固定4個障礙物（見圖1（b）），其中第1、第2和第3障礙物剖面為上底長40 cm、下底長100 cm、高27 cm的等腰梯形，第4個障礙物（靠近上游回水池）剖面為上底長40 cm、下底長125 cm、高27 cm的梯形，形成長40 cm、寬22 cm的4級豎縫；魚類通過單級流速障礙試驗（工況3）障礙物剖面為上底長160 cm、下底長245 cm、高27 cm的梯形，形成了長160 cm、寬22 cm的單級豎縫（見圖19（c））。

圖1 試驗水槽正視圖以及各試驗工況障礙物布置俯視圖（單位：cm）

2.2 試驗用魚 試驗魚為異齒裂腹魚，電捕于雅魯藏布江藏木水電站壩下河段（29.8oN，92.3oW），捕獲的試驗魚分批在直徑為2.9 m的鋼化玻璃缸中暫養(yǎng)，試驗前進(jìn)行饑餓暫養(yǎng)48 h。暫養(yǎng)水取自雅魯藏布江，水溫為14.6±1.1℃，全天不間斷充氧，溶解氧大于6.0 mg/L。從大量漁獲物中挑選出未受傷、體質(zhì)健康的樣本用于試驗，共147尾。其中18尾（BL=19.41±2.33 cm、濕重Wg=96.87±39.81 g）用于突進(jìn)游泳速度測試，21尾（BL=20.96±2.66 cm、Wg=137.96±45.16 g）用于臨界游泳速度測試，39尾（BL=20.02±1.86 cm，Wg=116.45±32.48 g）用于工況1通過4級流速障礙能力和行為試驗，39尾（BL=21.38±2.71cm，Wg=139.05±51.17 g）用于工況2通過4級流速障礙能力和行為試驗，30尾（BL=22.61±2.09 cm，Wg=154.73±43.85 g）用于工況3通過單級流速障礙持續(xù)爆發(fā)游泳能力試驗。

2.3 試驗方法

2.3.1 魚類臨界、突進(jìn)游泳能力測試 通過流速遞增法測試異齒裂腹魚臨界游泳速度和突進(jìn)游泳速度［10，24］。臨界游泳速度測試：試驗前估計試驗魚體長，試驗魚在流速為1 BL/s條件下適應(yīng)60 min，適應(yīng)結(jié)束后流速增加1 BL/s，此后，流速每隔20 min增加1 BL/s，直到試驗魚疲勞貼網(wǎng)超過10 s后結(jié)束試驗。突進(jìn)游泳速度測試：試驗方法類似于臨界游泳速度測試，區(qū)別在于時間增量t為20 s［8，10］。臨界游泳速度和突進(jìn)游泳速度由下面公式得到：

式中：Ui為第i尾實驗魚疲勞時前一流速，cm/s；▽v為速度增幅，1 BL/s；t為時間增量，臨界游泳能力測試為20 min、突進(jìn)游泳能力測試為20 s；ti為實驗魚在最高流速下游泳時間，s；分別表示第i尾實驗魚臨界游泳速度和突進(jìn)游泳速度。

2.3.2 魚類自主游泳能力及行為測試 每次試驗將一尾試驗魚放入水槽下游攔網(wǎng)后適應(yīng)10 min，適應(yīng)結(jié)束后開始正式試驗。試驗魚通過第4級豎縫和通過長160 cm的單級豎縫則試驗結(jié)束，且每次試驗時間不超過60 min。試驗水槽底部貼有與魚體色有較大差異的白色反光膜，以便對魚類運動軌跡進(jìn)行視頻追蹤定位。試驗后，截取試驗魚通過豎縫的游泳視頻，并通過Logger Pro 3.12軟件提取試驗魚上溯軌跡坐標(biāo)和通過豎縫所需時間（精確到0.04 s）。

通過多級流速障礙能力及行為試驗過程中記錄試驗魚通過每級豎縫的時間、成功通過豎縫次數(shù)、嘗試通過（魚頭部進(jìn)入豎縫，但未通過的情況）次數(shù)以及計算通過多級流速障礙成功率（通過每級豎縫試驗魚尾數(shù)占總試驗魚尾數(shù)百分比）、相對成功率（成功通過每級豎縫試驗魚尾數(shù)占成功通過上一級豎縫試驗魚尾數(shù)百分比）和通過效率（每尾試驗魚成功通過豎縫總次數(shù)占嘗試通過總次數(shù)和成功通過總次數(shù)之和的百分比）。為對比研究不同豎縫流速、不同豎縫長度下魚類游泳速度，將長度為160 cm單級豎縫劃分為4個等級，即豎縫長度為40、80、120、160 cm這4個等級，同樣記錄試驗魚成功通過豎縫和嘗試通過的時間。

2.4 水力特性分析 試驗水力條件通過聲學(xué)多普勒點式流速儀（小威龍Vectrino；Nortek）進(jìn)行測量，試驗區(qū)水槽水深在14～22 cm之間，測點斷面距離槽底6 cm，各測點測量頻率為30 Hz，測量時間在90～120 s之間。通過多級流速障礙能力及行為試驗中各樣本點相距3～5 cm，共112個橫向測量斷面、9個縱向測量斷面，765個樣本點。通過單級流速障礙試驗中各樣本點相距3～10 cm，共42個橫向測量斷面、9個縱向測量斷面，242個樣本點。通過Win ADV軟件對測點的u、v、w三方向流速數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，剔除信噪比小于15、相關(guān)度小于70的數(shù)據(jù)后再進(jìn)行流場分析。

瞬時速度與時間平均流速的差值為脈動流速（Win ADV），公式表示為：

式中：uk為瞬時速度，cm/s；為時間平均速度，cm/s；u′k為脈動速度，cm/s。

測點速度大小表示為：

豎縫平均流速U為豎縫處各測點流速均值：

試驗魚通過豎縫游泳速度：

式中：D為豎縫長度，cm；T為通過豎縫所需持續(xù)游泳時間，s。

曹娜等［25］對國內(nèi)2000—2014年經(jīng)過環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評估中心技術(shù)評估的35個水利水電建設(shè)項目設(shè)計或已建魚道工程進(jìn)行統(tǒng)計分析，表明35座魚道除老龍口水利樞紐工程魚道和西牛航運樞紐魚道的設(shè)計流速大于1.2 m/s外，其余均不大于1.2 m/s；同時根據(jù)藏木水電站魚道豎縫設(shè)計流速（110 cm/s）［26］，試驗設(shè)計了小、中、大3種不同流態(tài)試驗工況（見圖2）。工況1豎縫流速為101.55±14.87 cm/s（58.58～ 128.25 cm/s），工況2豎縫速度為114.63± 24.28 cm/s（52.19～ 156.94 cm/s），工況3豎縫流速為137.45±17.63 cm/s（84.72～159.90 cm/s）。試驗工況、試驗水溫以及各豎縫平均流速如表1。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 通過流速障礙能力

3.1.1 臨界、突進(jìn)游泳速度 魚類有氧運動能力評價指標(biāo)主要由Ucrit來表示，而在較短時間內(nèi)的最大游泳速度即Ubrust是評價無氧運動主要指標(biāo)，這兩個指標(biāo)是魚道設(shè)計的重要參數(shù)。試驗結(jié)果表明：在水溫為14.79±1.72℃下試驗魚臨界游泳速度為101.01±20.86 cm/s（69.00～148.00 cm/s）（見圖3）；在水溫為15.95±0.62℃下突進(jìn)游泳速度為196.94±21.80 cm/s（145.00～237.00 cm/s）（見圖3）。臨界、突進(jìn)游泳速度測試結(jié)果與葉超等［10］研究結(jié)果相當(dāng)。

圖2 各試驗工況流速等值線云圖

表1 試驗工況、豎縫平均流速情況

圖3 異齒裂腹魚臨界、突進(jìn)游泳速度

3.1.2 自主上溯游泳能力 對于成功通過四級豎縫的試驗魚，統(tǒng)計其通過每級豎縫所需持續(xù)游泳時間。通過工況1、工況2各級豎縫持續(xù)游泳時間如表2。兩種工況下通過豎縫持續(xù)游泳時間具有顯著差異（Mann-WhitneyU=285，P＜0.01），其中工況1每尾試驗魚通過各級豎縫持續(xù)游泳時間為0.62±0.28 s，工況2為1.08±0.68 s。試驗魚通過流速大于其臨界游泳速度（101.01 cm/s）的豎縫所需持續(xù)游泳時間為0.52±0.34 s。

表2 工況1、工況2試驗魚通過每級豎縫持續(xù)游泳時間

通過單級流速障礙能力試驗中有28尾試驗魚通過豎縫，1尾嘗試通過。通過不同長度豎縫，對應(yīng)持續(xù)游泳時間、平均游泳速度如表3。試驗魚通過不同長度豎縫游泳速度為215.18±18.39 cm/s，且無顯著性差異（one-way ANOVA，P＞0.05）。通過不同豎縫長度與對應(yīng)可通過的流速的關(guān)系可擬合為：y=158.30-0.11x（R2=0.59，P＜0.01），通過不同豎縫長度與所需持續(xù)爆發(fā)游泳時間的關(guān)系可擬合為：y=0.06+0.01x（R2=0.61，P＜0.01），見圖4。

表3 通過不同豎縫長度對應(yīng)可通過流速以及持續(xù)爆發(fā)游泳能力

圖4 通過不同障礙長度所需持續(xù)游泳時間和可通過流速

試驗魚通過流速為106.05～152.81cm/s的豎縫時，游泳速度無顯著性差異（one-way ANOVA，P＞0.05）（見圖5），值為214.01±30.64cm/s，且與突進(jìn)游泳速度（196.94cm/s）無顯著性差異（one-way ANO?VA，P＞0.05）。圖5中不同字母表示通過不同流速豎縫時游泳速度具有顯著性差異（P＜0.05）；虛線分別表示豎縫流速為臨界游泳速度和游泳速度為突進(jìn)游泳速度?？梢娫诒驹囼灄l件下，試驗魚通過流速大于其臨界游泳速度的豎縫時，以與突進(jìn)游泳速度無顯著性差異的恒定游泳速度上溯。

圖5 3種工況下試驗魚通過不同流速豎縫時游泳速度

目前，我國絕大多數(shù)垂直豎縫式魚道過魚口流速低于1.2m/s［1，25］。本試驗結(jié)果表明，93.33%試驗魚以209.43±21.76 cm/s游泳速度成功通過長度為160 cm、流速為137.45±17.63 cm/s的豎縫。綜合3種工況，110 cm/s的魚道豎縫流速對異齒裂腹魚上溯不構(gòu)成流速障礙。

3.2 通過多級流速障礙上溯行為

3.2.1 通過多級流速障礙成功率和通過效率 成功率和相對成功率是魚道過魚效果整體評價和問題池室監(jiān)測的主要指標(biāo)。工況1試驗魚通過豎縫成功率從第1級的87.18%降到第4級82.05%，工況2從第1級92.31%降到第4級84.62%（見圖6），兩種工況下成功率無顯著差異性（one-way ANOVA，P＞0.05）。工況1和工況2相對成功率分別為95.30±5.60%、95.59±3.32%，兩種工況通過豎縫相對成功率無顯著差異性（one-way ANOVA，P＞0.05）。兩種工況通過第1級豎縫相對成功率低于通過第2級、第3級、第4級豎縫相對成功率；工況1第3級豎縫和第4級豎縫流速大于第1級和第2級豎縫流速，通過第3級豎縫的試驗魚全通過第4級豎縫；工況2第2級豎縫和第3級豎縫流速大于第1級和第4級豎縫流速，通過第2級豎縫的試驗魚全通過第3級豎縫（見圖6）。

圖6 工況1、工況2下試驗魚通過每級豎縫成功率、相對成功率

工況1有31尾試驗魚通過效率為100%，工況2下有21尾試驗魚通過效率為100%。工況1、工況2通過效率分別為97.62±8.23%、84.99±21.38%（見圖7）。兩種工況通過效率（工況2通過效率小于工況1）具有顯著差異（Mann-WhitneyU=407.5，P＜0.05）的主要原因可能是工況2試驗魚嘗試通過豎縫次數(shù)高于工況1的嘗試次數(shù)。

對試驗魚連續(xù)通過4級豎縫所需游泳時間進(jìn)行統(tǒng)計。工況1連續(xù)通過4級豎縫所需時間為9.08±4.77 s，工況2為11.73±7.31 s（見圖8）。兩種工況下試驗魚從進(jìn)入第1級豎縫到通過第4級豎縫所需時間無顯著性差異（F1，63=2.98；P＞0.05）。第1級豎縫進(jìn)口到第4級豎縫出口直線距離為460 cm，工況1通過所需最短時間為1.96 s，工況2為4.52s。部分試驗魚以極高速度通過多級豎縫，可能與上溯過程中利用流場加快對地游泳速度，減少上溯時間有關(guān)。

圖7 工況1、工況2試驗魚通過多級豎縫通過效率

圖8 工況1、工況2試驗魚通過豎縫所需游泳時間

若游泳能力是魚類是否通過魚道流速障礙決定性因素，則在低流速工況下成功率應(yīng)更高，而實際并非如此［27-28］。魚類必須還愿意且積極地嘗試通過，這受包括生理條件、嗅覺信號和魚對水流反應(yīng)在內(nèi)的多因素影響［29］。工況1和工況2豎縫流速均接近藏木魚道豎縫設(shè)計流速，兩種工況通過豎縫成功率、相對成功率以及通過4級豎縫所需時間無顯著性差異。后期研究中，應(yīng)設(shè)置更廣的豎縫流速范圍，以確定魚類上溯效果最佳的流速工況。

3.2.2 不同運動路徑對上溯效率的影響 從工況2下33尾成功通過4級豎縫的上溯軌跡中提取31條（剔除非連續(xù)上溯軌跡）從第2級豎縫出口進(jìn)入第3級豎縫進(jìn)口的上溯軌跡進(jìn)行分析。將上溯軌跡分為3類：通過低流速區(qū)（回流區(qū)）進(jìn)入下一級豎縫，記為第1類軌跡，共13條（見圖9（a））；從主流（高流速區(qū)）進(jìn)入下一級豎縫，記為第2類軌跡，共10條（見圖9（b））；其他上溯軌跡記為第3類，共8條（見圖9（c））。統(tǒng)計各類軌跡通過池室所需時間以及各軌跡上溯路徑長度。結(jié)果表明：第1類軌跡上溯所需時間小于第2、第3類且具有顯著差異性，第1類上溯路徑長度小于第2類、第3類軌跡且具有顯著性差異，如表4。

表4 不同類型上溯軌跡上溯時間以及上溯路徑長度

圖9 工況2下上溯軌跡與第2級池室水流速度耦合

相比第2類、第3類上溯軌跡，第1類軌跡處于低流速區(qū)且試驗魚運動方向與水流方向相同（見圖10）。試驗魚借助自身初始速度以及回流區(qū)水流推動，無需擺動尾鰭亦可通過池室，進(jìn)入下一級豎縫。選擇第1類軌跡上溯的試驗魚不僅上溯效率高于其他上溯路徑，游泳耗能也會降低。

4 結(jié)論

圖10 工況2下第1類上溯軌跡與第2級池室速度矢量耦合

本文以臨界游泳速度（101.01 cm/s）和藏木水電站魚道豎縫流速（設(shè)計值為110.00 cm/s）為參考，通過在開放游泳水槽內(nèi)加不同束窄梯形體，開展兩種底坡條件下4級短豎縫（工況1和工況2豎縫流度為101.55±14.87 cm/s、114.63±24.28 cm/s，豎縫順?biāo)鏖L度均為40 cm）和單級長豎縫（工況3豎縫流速為137.45±17.63 cm/s、豎縫順?biāo)鏖L度為160 cm）下異齒裂腹魚通過流速障礙能力和行為研究。通過統(tǒng)計不同流態(tài)下通過流速障礙成功率、相對成功率、通過效率和持續(xù)爆發(fā)游泳時間，定量了試驗魚通過流速障礙能力。同時通過將試驗魚上溯軌跡與速度場進(jìn)行耦合，分析了試驗魚利用流場達(dá)到上溯目的的行為。具體結(jié)論如下：

（1）工況1異齒裂腹魚通過豎縫成功率從第1級的87.18%降到第4級的82.05%，工況2成功率從第1級92.31%降到第4級的84.62%。兩種工況成功率無顯著差異性（one-way ANOVA，P＞0.05）。工況1和工況2相對成功率分別為95.30±5.60%、95.59±3.32%，無顯著差異性（one-way ANOVA，P＞0.05）。通過第1級豎縫相對成功率低于第2級、第3級、第4級。

（2）工況1和工況2通過效率分別為97.62±8.23%、84.99±21.38%，具有顯著性差異（Mann-Whit?neyU=407.5，P＜0.01）。工況1試驗魚通過每級豎縫時間為0.62±0.28 s，工況2為1.08±0.68 s，具有顯著差異性（Mann-WhitneyU=285，P＜0.01）。工況1和工況2試驗魚從第1級豎縫進(jìn)口上溯到第4級豎縫出口所需游泳時間分別為9.08±4.77 s、11.73±7.31s，且無顯著性差異（F1，63=2.98；P＞0.05）；工況1從第1級豎縫進(jìn)口到第4級豎縫出口（直線距離為420 cm）所需最短時間為1.96s，工況2為4.52 s。兩種工況下，試驗魚通過流速大于其臨界游泳速度（101.01 cm/s）的豎縫所需持續(xù)游泳時間為0.52±0.34s。

（3）試驗魚通過平均流速為106.05～152.81 cm/s的豎縫時，游泳速度無顯著性差異（one-way ANOVA，P＞0.05），值為214.01± 30.64 cm/s，且與突進(jìn)游泳速度（196.94 cm/s）無顯著性差異（oneway ANOVA，P＞0.05）。93.33%試驗魚以209.43±21.76 cm/s游泳速度成功通過長度為160 cm、流速為137.45±17.63 cm/s的單級流速障礙。

（4）設(shè)計流速為110.00 cm/s的藏木水電站魚道豎縫流速對異齒裂腹魚上溯不構(gòu)成流速障礙，但綜合上溯效率和魚道建設(shè)成本，還須設(shè)置覆蓋面更廣的豎縫流速范圍，進(jìn)一步確定魚類上溯效率最佳的水力條件。

（5）魚類游泳軌跡與流場耦合分析表明：不同運動路徑選擇對上溯游泳效率具有顯著的影響（one-way ANOVA，P＜0.01）。試驗魚通過借助同向水流的推動，減少上溯所需時間和上溯路徑長度，從而增加上溯效率。在復(fù)雜流態(tài)中，除了流速，紊動能、紊動強度、雷諾剪切力和渦徑等水力因子也可能影響魚類游泳行為。在未來研究中應(yīng)著重于分析復(fù)雜流場下魚類游泳行為和游泳耗能，以及通過定量魚類游泳姿態(tài)失穩(wěn)處或能量消耗突增處的紊流閾值來修訂魚道水力設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值。

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