典型鱼类生存繁衍适宜水文条件与适应阈值实验研究

发布时间：2020-11-01 22:22

　　以生物学为基础,对河流湖泊进行生境模拟研究,是目前生态需水研究的主要方向;鱼类作为水生态系统中顶级物种,其对水环境的适应性往往反映水生态系统的健康水平,因此常作为生态需水研究的指示物种。鱼类的生殖繁衍包括洄游、产卵与孵化,其整个过程都需要满足基本的水文条件;另一方面溶解氧作为水体自净能力的重要指标,同样也是鱼类生存繁衍的基本条件,其在水体中含量的大小与水文要素也密切相关。但目前水利工程的建设改变了河流原有的水动力条件,造成鱼类无法完成生殖过程,鱼类资源大量减少;而河流水质的恶化,降低了水体中DO的含量,严重威胁水生生物的正常生存。因此研究鱼类生殖过程应满足的水文条件,确定溶解氧的物理影响机制,掌握溶解氧与水力要素的响应关系就显得十分必要。本文以典型鱼类作为研究对象,从满足鱼类生存繁衍的适宜水文条件出发,通过开展一系列实验,探讨满足典型鱼类洄游的适宜水文条件及阈值,研究满足典型漂流性鱼卵漂流孵化的最小水动力条件;并以DO浓度作为鱼类生存的代表性指标,探究水体中DO浓度与流速、水温、水深等指标之间的相关关系。通过实验研究,得到鱼类在河流生态需水计算的关键参数和阈值,支撑和发展具有物理机制的河流生态流量核算方法,支撑水利工程生态调度实践,并为河流生态的健康修复提供指导。其主要研究成果如下:(1)成年草鱼洄游的适宜流速范围是0.4-1.0m/s,而刺激成年草鱼洄游的最小流速阈值是0.2m/s,流速超过1.1m/s后,洄游成功率明显降低。(2)鱼卵漂浮流速的极限阈值与水深有着密切的关系;1m水深下限阈值为0.25m/s,而0.75与0.5m水深下流速阈值为0.275m/s;初步得出水深的降低一定程度上需要提高最低流速阈值来防止鱼卵沉底死亡。(3)维持水体中草鱼、鲤鱼、黄颡鱼正常生存的最小溶解氧阈值分别是2.26mg/L、2.35mg/l、1.87mg/l,窒息点分别为0.46mg/l、0.36mg/l、0.27mg/l。对于III类水体而言,流速达到0.05m/s,DO浓度相比于静止水体增加超过50%,饱和度达到90%左右。水温越高,DO浓度便越低,但水温并不影响DO饱和度的大小;当流速在0.05m/s以下,流速对于溶解氧浓度的影响占主导地位;流速超过0.05m/s,水温的影响占主导地位。
【学位单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S914
【部分图文】：

技术路线图,阈值,鱼类,溶解氧

华北水利水电大学硕士学位论文.2 技术路线本研究首先通过实验研究确定鱼类洄游的适宜流速范围及阈值、漂浮性鱼卵漂流所需的最低流速阈值、鱼类存活的最低溶解氧阈值及水流条件与溶解氧的响应关系。定量揭示水动力条件改变对鱼类生存繁殖过程的影响；并以此为基础，介绍了实验结果在河流水生态修复及生态需水方面的实际应用；本研究技术路线图如图 1 所示。

设计图,河道,设计图,消能池

中国水利水电科学研究院延庆实验基地；实验装置设计如图2-2、2-3 所示。图中 1 为实验装置外墙、2 为内墙、3 为仿真河道、4 为整流栅、5 为上游消能池、6 为下游消能池、7 为水泵、8 为拦截网、9 为输水管道、10 为可调闸门、11 为进水口。河道宽 0.8m，长 19m，两侧边墙高均为 2m。河道底板高度从左到右依次为 0.4m、0.3m、0.4m、0.2m、0.4m、0.1m、0.4m、0m、0.4m。底板高度不同的河道，主要进行同流速不同水深的对比实验；而底板高度相同的河道主要进行同水深不同流速的对比实验。实验 9 条河道下游各安有一套提水流量为 0.1m/s 的水泵

设计图,设计图,水文条件,实景