探究自然生境下生态鱼巢的仿生设计

生境是生物赖以生存的必要条件,是人类发展的基本保障,然而随着人类的生产生活活动,生境破坏也日益严重。其中,海洋河流生境破坏尤为严重,珊瑚礁被大量破坏,珊瑚覆盖率急速下降,大量鱼类栖息、繁衍、越冬地点被破坏甚至丧失,鱼类的生长规律遭到破坏,其数量开始急剧减少,大量鱼类面临生存危机。本文通过探究自然生境中各个环境因子之间的联系与变化规律,总结其在鱼巢设计中的意义,并对生态鱼巢仿生设计提出几点意见。

引汉济渭工程三河口水利枢纽鱼巢布设区生态环境状况调查

引汉济渭工程三河口水利枢纽的施工建设使得子午河段鱼类栖息、繁殖条件发生改变,对当地鱼类种类组成及种群数量产生深远影响。为保护子午河段鱼类种群多样性和丰富性,基于2021年~2022年在该区域以构建人工鱼巢的方式开展鱼类增殖研究,通过对人工鱼巢布设区的水生态环境情况进行调查,分析对人工鱼巢增殖效果产生的影响,从而对人工鱼巢选址、搭建环境进行优化。实验结果表明:人工鱼巢布设河段水质良好、有天然水草生长、流速较缓,河道浮游生物的平均数量为806800 ind./L,平均生物量为444 mg/L,人工鱼巢河道的浮游数量为2318 ind./L,浮游动物生物量为0.233 mg/L;硅藻门浮游植物较丰富,浮游动物种类较少、大多为桡足类,大型底栖动物种类和数量较丰富。总体而言布设河段生物多样性较高,饵料生物比较丰富,能够满足繁殖条件,适合适应于静水环境生活的鱼类如鲤、鲫、鲌类等鱼类栖息和产卵,就设置人工鱼巢而言水生境相对较好,可为其他水利枢纽鱼巢布设提供借鉴。

鱼巢砖渠道的水动力特性数值模拟

为阐明典型生态护岸鱼巢砖对直线型引水渠道水动力特性的影响,基于大涡模拟技术构建了含鱼巢砖渠道的三维水动力数值模型(LES),在流向上使用周期性边界使计算域内水流重复发展,通过水槽试验数据对该数值模型的可靠性进行了充分的验证,并在此基础上利用LES模型模拟了含鱼巢砖渠道的水动力特性。结果表明,鱼巢砖将渠道分为高速主流区和低速鱼巢腔,主流区的时均流向流速约为断面平均流速U0的1.8倍,且在全水深范围内存在连续的涡旋分布;而鱼巢腔内部的时均流速和紊动均处于较低水平,适宜鱼类的栖息及粘性卵的孵化;鱼巢腔口的混合层中存在相对强烈的涡旋结构,不仅显著提高了湍流强度,也是鱼巢腔内外动量交换的主要驱动力。

栖息地适宜度理论在生态航道护岸鱼巢结构设计中的应用研究

针对当前航道工程建设中存在的土地资源紧张和生态问题,在宿连航道护岸设计中采用直立式友好型鱼巢结构型式。本设计根据航道水文、地质情况和生态本底情况,对浮游植物、底栖动物、渔类三种优势水生生物的生存情况采用栖息地适宜度理论进行生态适宜度(HSI)分析,根据护岸的不同鱼巢高度和大小的方案进行栖息地适宜度的综合评价,优选出适合优势物种的设计方案。为生态护岸的设计提供了理论依据,同时也可为类似航道护岸的建设提供指导参考。

鱼巢组合挡墙在生态河道的应用

结合南通市通州区亭石河整治工程的实践,对生态鱼巢组合挡墙施工工艺进行探讨,根据工程实施的效果,生态鱼巢组合挡墙较好解决了生态与景观的有效融合,有利于在河道护岸建设中加以推广,打造生态优美水环境。

不同开孔数量对鱼巢砌块水力特性的影响研究

为研究开孔数量对鱼巢砌块水力特性的影响,以鱼巢砌块为研究对象,以鱼巢砌块水力特性为研究内容,调研了影响鱼类习性的水力学特征量,提出了五种不同开孔数量的鱼巢砌块体型,通过物理模型试验测定了鱼巢砌块(模型)空腔和外部的流场,利用计算流体动力学软件模拟了五种不同开孔数量的鱼巢砌块(原型)的水力特性,验证并分析了数值模拟结果。结果表明:鱼巢砌块内部的流速分布情况、漩涡数量及总面积、紊动能分布情况均与开孔数量有关;2孔鱼巢砌块适合作为各种体形的鱼类的休憩场所;3孔鱼巢砌块和4孔鱼巢砌块不适合作为小体形鱼类的休憩场所;5孔鱼巢砌块和6孔鱼巢砌块适合作为小体形鱼类的休憩场所。研究结论对于鱼巢砌块的体型设计和结构优化具有重要的实际意义与参考价值。

三河口大坝子午河段人工鱼巢增殖效果研究

基于2021年~2022年在该区域以构建人工鱼巢的方式开展鱼类增殖研究,通过对比不同材料、水温环境等因素对人工鱼巢增殖效果的影响,不断优化人工鱼巢搭建方式。实验结果显示,2021年度实施期间共监测到2批次鱼类产卵现象,总计产卵约169万粒,其中棕榈片受精率为90%、PP绳受精率为80%,孵化率为40%,出苗约61万尾;2022年度取消了PP产卵绳,统一设置棕榈片为产卵基质,实施期间共监测到9批次鱼类产卵现象,总计产卵约297440粒,棕榈片受精率为77.32%,孵化率为53.71%,出苗约123520尾。研究结果表明,产卵基质材料棕榈片附着黏性卵效果优于PP绳,且当水温稳定处于23℃时鱼巢河道附近的鱼类产卵效果最佳。研究效果能够为人工鱼巢的研究和应用提供一定的参考和启示,促进人工鱼巢的广泛应用和推广。

长江航道整治工程中鱼巢砖抛设施工工艺研究

本文结合长江航道整治工程,阐述了鱼巢砖抛设施工工艺流程和施工要点,分析了基床平整困难、鱼巢砖抛设效率低、水下定位困难等技术难点,采用了专用平整耙、改进传统吊架、GPS定点安装等方式,形成了完善的解决方案,取得了较好的施工效果。

生态型鱼巢砖水力特性研究

生态型鱼巢砖是一种新型的河道护岸构件,本文以它的水力特性为研究对象,根据几种常见鱼类的水流习性提出了鱼巢砖的基本结构尺寸,然后通过模型试验和数值计算分析了鱼巢砖的三种连接形式在不同主槽流速下的流场分布以及它们各自不同的适用性。两种研究方法的成果基本一致,从水力特性方面说明这种鱼巢砖能够为鱼类提供一个安全的避难场所,有助于河道生物多样性的保护,也为鱼巢砖以后进一步的体型优化和推广应用提供了理论基础。

人工鱼巢材料选择及实施效果影响因素分析

为找出最适合的人工鱼巢材料,形成产黏性卵鱼类产卵场修复技术,该研究于2019年3—5月在西江肇庆江段利用芦竹(Arundo donax)、芒草(Miscanthus sp.)、象草(Pennisetum purpureum)、蒲葵(Livistona chinensis)、仿真水草、尼龙网布共6种材料制作人工鱼巢,分析了材料及环境因素对鱼巢实施效果的影响。结果表明,鲤(Cyprinus carpio)鱼卵对黏附介质具有较强的偏好性,芦竹制作的鱼巢有卵黏附的比例和单件鱼巢黏附鱼卵数量均显著高于其他材料制作的鱼巢(P<0.05),可知芦竹是制作鱼巢的最佳材料。有卵黏附的比例和鱼卵数量均随着入水天数的延长而下降,主成分分析表明鱼巢入水天数是影响实施效果的最主要因素,径流量和水位的上涨可促使鲤到鱼巢产卵,而天气状况对鱼巢效果影响不大。此外,还讨论了鱼巢投放时间、地点对实施效果的影响。

西江人工鱼巢增殖鲤鱼效果评估

2015-2016年在西江郁南、云安和高要江段开展了人工鱼巢增殖鲤鱼的实验工作,通过实施期间鱼巢粘附鱼卵数量以及同期鲤鱼资源状况调查对其增殖效果进行了评价。结果表明：两年人工鱼巢分别粘附鱼卵量达4.78亿粒和4.66亿粒,粘附鱼卵孵化出膜后统计全部为鲤鱼,按照自然水体鲤鱼苗的成活率5%计算,两年分别可增殖鲤鱼苗2 120万尾和2 020万尾,实现渔业捕捞经济效益增长达1 272万元和1 212万元。实践证明：选择好适宜的鱼巢投放位置和下水时间,保持鱼巢材料的新鲜能使人工鱼巢达到更好的效果,人工鱼巢是一种简单可行且易推广的鱼类增殖方法。

两种人工鱼巢对泥鳅的无土静水养殖效果

研究了泥鳅无土静水养殖技术中人工鱼巢的选材与设置问题。试验结果表明:以废旧自行车外胎作鱼巢,成活率为87%,单位产量3.85kg/m2,效益59.9元/m2,投入与产出比为1.0∶1.10。以PVC塑料管作鱼巢,成活率78.1%,单位产量3.45kg/m2,单位效益49.0元/m2,投入与产出比为1.0∶1.12。两种人工鱼巢的选材与设置均比较合理,能为泥鳅提供良好的栖息隐蔽场所。综合比较,以废旧自行车外胎作为泥鳅无土静水养殖的人工鱼巢,生产效果更好。

人工鱼巢及孵化暂养槽在三峡水库产粘性卵鱼类资源保护中的应用

采用人工鱼巢及孵化暂养槽对产粘性卵鱼类的早期资源进行监测,为制定降低三峡水库消落过程对消落带产粘性卵鱼类繁殖的影响的保护措施提供支持。2016-2017年,在三峡水库重庆木洞江段桃花岛内河中段设置人工鱼巢（采用水生植物作为粘性卵附着物）和孵化暂养槽,对产粘性卵鱼类的早期资源及同步水温、水文状况进行103d监测。结果表明,鱼巢当天有新增卵（1-5级）的天数为52d（占监测天数的50.5%）,其中产卵量较多（3-5级）的天数有19d（占监测天数的18.5%）,主要集中在4月上旬至5月上旬。产卵时水温范围为13-30℃,产卵盛期水温范围为16-29℃。选取的29批卵孵化、成活率高达90%以上,苗体健壮。平均孵化水温在14.28-29.5℃时,孵化时间为1-8d。初步鉴定出在鱼巢上产卵的鱼有10余种。人工鱼巢和孵化暂养槽可直接作为产粘性卵鱼类资源恢复的技术手段,同时也可以作为鱼类产卵规律研究及资源调查的科研工具。

嘉陵江北碚江段人工鱼巢增殖效果调查

为探索人工鱼巢的增殖效果,于2014年2月15日—4月20日,在嘉陵江北碚江段郭家沱和三圣庙产卵场投放人工鱼巢对该区域产黏性卵鱼类进行增殖。结果显示:在两水域人工鱼巢上产卵的为鲤(67.2%)和鲫(32.8%),产卵集中在3月中旬-4月上旬,产卵均有4次峰值,分别粘附鱼卵814.6万和2 194.6万粒;推算本研究投放的人工鱼巢至少可为200组鲤、520组鲫亲鱼提供繁殖场所,增殖鲤58.0万尾、鲫28.4万尾,增加鲤400.4 t、鲫8.7 t,经济价值达491万元。

人工鱼巢渔业资源增殖效应研究进展

受自然和人为因素的干扰,淡水鱼类的产卵场及栖息地遭到严重破坏,渔业资源日益衰退。近年来,人工鱼巢被广泛应用于淡水流域及河口渔业资源及其生境的修复和管理,为保护淡水流域生物多样性和制定渔业管理措施等方面提供了一条有效途径。本文对国内外人工鱼巢的类型、构造、材质进行了总结归纳,阐述了人工鱼巢的效应、布设方式及管理应用,重点介绍了不同类型人工鱼巢在渔业资源增殖效应方面的研究实例,并对今后人工鱼巢的构造和材质选择提出了改进建议。

连环湖(铁哈拉泡)人工鱼巢增殖效果研究

2021年5—7月在连环湖的铁哈拉泡产卵场示范区,布设棕榈片和柳树须根两种材料的人工鱼巢,评价人工鱼巢的增殖效果,并分析材料及环境因素对鱼巢增殖效果的影响。将5~7片棕榈片或3~5束柳树须根用铁丝固定在150 cm的竹竿上,展开直径约30 cm,竹竿间隔20 cm,两端系在打入泥中的钢管上固定,20个单元连接成一组长度为10 m的人工鱼巢。研究期间共监测到铁哈拉泡亲鱼产卵14个批次,3次高峰均在6月,人工鱼巢共附着鱼卵122万余粒,分子鉴定为鲤(Cyprinus carpio)、银鲫(Carassius auratus gibelio)、红鳍原鲌(Culterichthys ergthropterus)和麦穗鱼(Pseudorasbora parva)4种鱼类,根据受精卵孵化率推算,可孵化鱼苗87万尾。按照鱼苗在自然水体5%的成活率估算,可增殖4.35万尾鱼类,初步估算每个鱼巢单元平均可实现年产值96元,利润率高达860%。单因素方差分析表明,人工鱼巢的附卵均数及有卵比例在不同材料产卵基间存在显著性差异(P<0.05),用棕榈片制作鱼巢更适用于连环湖水域。人工鱼巢增殖效果与环境因子的Pearson相关性分析表明,附卵数量与总磷、水温呈负相关,与总氮、氨氮、高锰酸钾指数、碱度呈正相关,但相关性不显著(P>0.05)。

加州鲈亲鱼对不同材料和不同深度的人工鱼巢的适应性试验

加州鲈亲鱼对用５种不同材料制作的人工鱼巢适应性程度为：粗河砂和黑色小石子片＞柳树须根＞绿色聚乙烯网布＞麻袋片。对鱼巢设置在水面下４０—８０厘米的不同深度都适应，无明显差异。

桃花河人工鱼巢增殖效果研究

探索产粘性卵鱼类产卵场重建的可行性,为保护渔业资源多样性和制定重要生境的修复措施提供理论基础和科学依据。2019年4-5月在重庆市长寿区桃花河开展了人工鱼巢试验,探讨人工鱼巢的增殖效果及其影响因素。研究结果显示,监测期间6个投放点人工鱼巢共采集到鱼卵11批次,出现3次产卵高峰。1、2、3、4、5、6号投放点人工鱼巢粘附鱼卵总数分别为12074、74207、360563、187472、131026和210854粒,其中,鲤占28.69%、鲫占31.96%、红鳍原鲌占39.35%。按照鱼苗的野外成活率5%估算,人工鱼巢可增殖10843尾鲤、12079尾鲫、14873尾红鳍原鲌。单因素方差分析表明,人工鱼巢的附卵均数在不同投放点间不存在显著性差异,在不同产卵批次间则存在显著性差异。Pearson相关性分析表明不同投放点人工鱼巢粘附的鱼卵数与水温、溶解氧相关。研究结果可为鱼类多样性保护和重要生境修复措施的制定提供科学依据。

人工鱼巢及其在渔业资源增殖中的作用

为了进一步促进人工鱼巢技术研究的深入开展和渔业资源增殖技术的推广应用,笔者综述了国内外人工鱼巢养殖技术的发展概况,并系统汇总了国内外不同类型人工鱼巢在渔业资源增殖中的研究实例,阐明了人工鱼巢养殖技术的增产增效作用,并对国内外人工鱼巢的类型、构造、材质进行了总结归纳,提出了人工鱼巢的选址、建设、管理等要求,展望了人工鱼巢的发展前景并指出了人工鱼巢技术的重点研究方向。