齐口裂腹鱼上溯过程中“冲刺-滑行”行为对水动力的响应

李沁芝 邓月曦 唐锡良 严忠銮 王小明 卢晶莹 李 嘉 安瑞冬

(1.四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都 610065;2.中国三峡建工(集团)有限公司,成都 610041;3.中国长江三峡集团有限公司,武汉 430010)

大坝等拦河建筑物在带来巨大经济效益的同时,也破坏了河流的连通性,阻断了鱼类的洄游通道,导致鱼类资源大幅度减少。修建鱼道是缓解水利工程开发不利影响和水资源保护的有效措施,有效的过鱼设施设计需要结合鱼类行为学。鱼类的运动行为具有多样性,包括游泳和滑行等[1]。其中鱼的游泳是一种复杂的、综合的运动,具有对各种环境变化做出可塑性响应的能力[2]。随着机电一体化技术、计算机技术、流体力学和仿生学等相关学科的发展,研究人员研制出了多种仿生机器鱼,其游动机理将是未来仿生机器鱼研究的关键[3]。不同的鱼表现出来的游泳行为也不尽相同,但除了在鱼道进出口等高流速区采用冲刺游泳行为外,一般情况下都采用“冲刺-滑行”游泳行为[4]。“冲刺-滑行”游泳行为反映了鱼类在极短时间内逃避敌害和越过水流障碍的能力,是鱼类生活史中重要的游泳行为之一[5]。量化鱼类在复杂流场中的游泳行为显得尤为重要[6]。冲刺阶段鱼通过摆尾来获取前进的动力,滑行阶段鱼的身体接近直线状态[7]。表征该行为的指标很多,比如游泳动力学、游泳能力和游泳模式[8]。通过分析鱼类游泳动力学指标,例如摆尾角度与摆尾频率等重要的基础参数,有助于理解目标鱼类的游泳姿态转换过程及运动的能量消耗[9]。……