游泳速度

基于过鱼设施设计的鱼类游泳能力研究

综述

摘要：过鱼设施是恢复河湖纵向连通性的重要工程措施，鱼类游泳能力作为

过鱼设施设计中必须考虑的关键因子，本文通过对国数学七年级下册 内外鱼类游泳能力研究进行

介绍，总结了目前鱼类游泳能力测试的一些方法，以期为鱼类游泳能力研究提供

方法和理论依据，为过鱼设施研究提供参考。

关键词：过鱼设施；鱼类游泳能力测试；水利工程

水利工程建设在促进社会经济发展的同时，也阻断了河流的天然连通性，造

成鱼类洄游通道阻隔。为缓解水利工程建设对生态环境的影响，需修建过鱼工作要点 设施

（如鱼道等）来保护河流生态环境，恢复河流纵向连通性[1]。而在过鱼设施设计

中，需要考虑过鱼对象游泳能力。鱼类游泳能力是过鱼设施设计中的关键因子，

鱼道进出口位置、鱼道休息池设计等都需根据过鱼对象的游泳能力来决定。本文

介绍了国内外鱼类游泳能力研究进展和鱼类游泳能力一些方法，以期为鱼类游泳

能力测试研究和过鱼设施设计提供理论依据。

一、鱼类游泳能力研究进展

国外鱼类游泳能力研究时间较早，1893年由Regnard等人首次提出，随后科

研工作者采用各种方法开展大量研究工作，在20世纪初期至20世纪中叶，有关

鱼类游泳能力研究比一万造句 较少，直到20世纪60年代，由于捕捞产业兴起，大量生物

学家、物理学家加入后得到发展，研究者开始考虑鱼类校规英语 游泳速度、环境条件等因

素对鱼类游泳能力影响。1948年Fry和Hart等人对鱼类游泳运动做了定性描述。

1964年Brett首次提出临界游泳速度这一指标来评价鱼类最大有氧可持续游泳速

度，并得到了广泛应用。1978年Beamish首次提出将游泳能力分成持续游泳速度、

耐久游泳速度、爆发游泳速度这三种主要形式来描述。2002年SabatonC将水动

力方程引入基于鱼类游泳信息后优化设计的鱼道，并取得很好的效果。近年来

Katopodis等人将生态水力学原理引勇气名言 入，将鱼类游泳速度和水力学相结合进行归

纳分析。

鱼类游泳类型依据生物代谢模式和不同流速下持续时间的不同，可以分为持

续式游泳、耐久式游泳和爆发式游泳。对应速度为持续游泳速度、耐久游泳速度、

爆发游泳速度。根据Beamish观点，持续游泳速度是指鱼类游泳时间大于240min

以上不会产生疲劳，而Brett认为该鱼类持续游泳时间大于200min即可，目前

国内外研究学者就鱼类持续游泳时间普遍已达成共识，认为持续游泳运动时间为

200m祝福语生日长辈 in。持续游泳速度是鱼类在洄游期间和日常活动最常用速度。耐久式游泳是

运动至疲劳的游泳类型，处于爆发游泳速度和持续游泳速度之间，鱼类游泳时间

小于200min大于20s。爆发游泳速度一般持续时间短于20s，爆发游泳速度大约

为10BL/s，告别的话 最高可达到20BL/s。除按照游泳时间来划分游泳速度，桂福坤等提

出另一种区分鱼类游泳速度的方法，根据鱼的游泳状态来区分鱼的游泳速度，并

提出了一种新的游泳速度概念，即最大探顶游泳速度，根据新的分类方法，鱼类

游泳速度主要分为5大类：最优巡航速度、最大续航速度、临界游泳速度、最大

探顶游泳速度、爆发游泳速度[2]。

除了上述的爆发游速速度、持续游泳速度、耐久游泳速度外，在鱼道设计中

临界游泳速度和感应流速也是两个重要的流速指标。临界游泳速度是鱼类最大可

持续有氧运动能力指标，自Brett提出这种速度，由于所需样本量少、测试时间

短这两个优点被广大研究者接受并广泛使用。感应流速又称起点流速，是鱼能够

刚好产生趋流反应的流代茶饮配方 速值，在鱼道设计时，水流速度应大于鱼类感应流速，否

则鱼类会在鱼道内迷失方向。

二、鱼类游泳能力测试方法

（一）封闭水槽测试方法

为探究鱼类游泳能力，研究者提出许多测试鱼类游泳能力的方法。在19世

纪末，Regnard开发了第一个测量鱼妇炎舒胶囊 类游泳能力的装置—鱼轮，尽管现在很少使

用鱼轮，但鱼轮仍具有开创意义。为解决鱼轮水流产生的问题，游泳室被创造，

游泳室被设计成一个封闭的均匀实验区，通过马达控制水的流速，并驱动水流通

过矩形或圆柱形的测试段。通过挡板和整流栅创造均匀流条件，尽可能使水流接

近均匀流，鱼类游泳速度可以假设等于水流速度。在20世纪60年代，封闭水槽

引入两种测试方法，即固定流速法和递增流速法，固定流速法是保持水流的速度

是恒定不变的，测试鱼类在恒定水流速下疲劳所需的时间。持续游泳速度和耐久

游泳速度是在封闭水槽中通过固定流速法测得，通过设置不同的流速梯度，测试

实验鱼在设定流速下的游泳时间。递增流速法是在规定的时间间隔内逐渐增加水

的流速来测量鱼的游泳速度，直到鱼疲劳为止[3]。如鱼类的感应流速、爆发游泳

速度、临界游泳速度通常都是采用递增流速法进行测量。这两种方法已经被广泛

接受和应用。

（二）开放水槽自主游泳能力测试方法

与封闭水槽测试方法相比，开槽水槽可以创造更接近自然情况的水力条件，

通过在水槽中放入不同长度的阻流体和各种类型的障碍物，制造不同的复杂流态

和特征流场，更好的模拟鱼道水流条件。在20世纪50年代末，Weaver等人首先

使用开放水槽进行了一系列关于洄游鲑鱼的实验，他在4.1~4.8m/s水流速度下

测试鲑鱼可以上溯的最大距离。随着封闭水槽测试方法的兴起，开放水槽测试研

究逐渐被遗忘，直到最近几年才引起重视。Castro-Santos等人在开放水槽中研

究了6种鱼类在1.5~4.5m/s流速条件下自主上溯游泳能力，预测了鱼类上溯时

通过最大上溯距离的概率模型。随着技术的进步，促进了一些自动化方法的发展，

如在开放水槽中使用激光束、PIT标签技术等技术来评估游泳速度和移动距离。

（三）其它测试方法

除封闭水槽和开放水槽测试外，室内测试鱼类游泳方法还有环形水槽旋转黑

白条纹测试法。此外，鱼类游泳能力测试方法还有野外实地测试的方法，如船舶

跟踪法、卫星跟踪法、鱼类遥测法。目前广泛应用的是鱼类遥测法，鱼类遥测技

术是1956年首次报道的，从此被广泛应用。如EMG遥测方法、PIT标记系统测试

法。如Makiguchi等人利用EMG遥测方法研究在日本北海道丰平川三文鱼上游迁

移。PIT是目前一种比较先进的研究鱼类游泳能力的方法，通过在鱼道中放入线

圈，运用PIT技术可以实时监测鱼道过鱼对象的位置、速度等实际情况，如

Calles等人使用PIT标签发现鱼类以180～190m/h的平均速度通过鱼道。相比室

内测试，野外测试能真实反应鱼类自然状态，数据获取比较可靠，但测试成本高，

一些变量无法控制，数据采集周期比较长。

三、结语

鱼类游泳能力测试为过鱼设施设计提供关键因子，是确保过鱼设施发挥正常

功能的必备条件之一。我国由于游泳能力研究起步较晚，鱼类游泳能力资料相对

匮乏，有必要结合不同实验条件、实验对象选取合适的测奶油夹心饼干 试方法，继续开展鱼类

游泳能力研究，为鱼类游泳能力测试研究和过鱼设施设计提供理论依据。

参考文献

[1]陈凯麒,常仲农,曹晓红,etal.我国鱼道的建设现状与展望[J].水

利学报,2012,43(2):182-188.

[2]王萍,桂福坤,吴常文.鱼类游泳速度分类方法的探讨[J].中国水产科

学,2010,17(5):10.

[3]涂志英,袁喜,韩京成,等.鱼类游泳能力研究进展[J].长江流域资源

与环境,2011(S1):7.