流速和水温对四大家鱼洄游行为影响的实验装置

本发明涉及鱼类行为学，尤其涉及流速和水温对四大家鱼洄游行为影响的实验装置及方法。背景技术：1、四大家鱼(草鱼、鲢、青鱼和鳙鱼)是中国重要经济鱼类。对于四大家鱼等江湖洄游性鱼类而言，繁殖季节集中于4-7月，当水温达18℃以上，在江水涨落的洪水过程刺激下，可触发四大家鱼从长江漫滩湖泊逆水洄游。通常在长距离洄游过程中四大家鱼性腺也随之发育，这将加速性腺成熟，从而在到达产卵场时亲鱼才可能产卵繁殖。然而，长江上梯级水电工程的建设和运行不仅切断了鱼类洄游通道，还改变了坝下河流的天然水文情势和水温节律，进而影响了鱼类的生殖洄游路径，最终造成四大家鱼亲鱼产卵时间推迟、繁殖窗口期缩短等问题。2、洄游作为鱼类适应环境的一种行为特征，其洄游过程可能受到诸多环境因素的影响，包括水温、水流、光周期、溶解氧、浊度、盐度等。在这些环境因素中，温度和水流状态通常被认为是影响四大家鱼等洄游性鱼类洄游策略的两个关键性因素。但目前研究结果阈值范围较大，触发四大家鱼生殖洄游的水流条件尚不完全清晰，且现有研究侧重于水温和流速对鱼类上溯行为的单独影响。例如现有技术为了探究流速条件对鱼类洄游上溯行为的影响，通过搭建鱼类洄游仿真河道，观察不同流速工况下草鱼鱼群上溯洄游情况，并对草鱼上溯洄游率、平均上溯时间及上溯持续性等实验参数进行综合分析，但缺乏水温因子对鱼类洄游行为驱动机理的揭示。中国专利申请cn 116084334a公开了一种基于虹吸的水温引流诱鱼装置及方法，该装置由虹吸单元、控制单元以及测温单元组成，该方法基于水温诱鱼装置，通过虹吸引流、调整取水口高程等步骤，鱼类可顺利进入洄游通道上溯游动，然而无法实现在同一高程下，研究不同水温和流速对鱼类自主上溯行为影响的目的。3、为了探索四大家鱼洄游的适宜流速及水温范围，进一步优化大型水利工程生态调度方案，亟需通过室内大型水槽试验，建立水温和流速变化与四大家鱼洄游行为的定量响应关系。技术实现思路1、本发明的目的在于提出流速和水温对四大家鱼洄游行为影响的实验装置及方法以解决背景技术中所提出的问题：2、如何在同一高程及复杂流场下探索四大家鱼洄游的适宜流速及水温范围。3、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：4、流速和水温对四大家鱼洄游行为影响的实验装置，包括：环形水槽，所述环形水槽包括水槽框架、钢化玻璃槽体、不锈钢槽体、造流组件、温控系统、拦鱼网、地脚螺栓；所述水槽框架的横梁及立柱内侧设置有钢化玻璃槽体，所述钢化玻璃槽体的接缝处居中安装u型卡扣进行固定，所述钢化玻璃槽体的钢化玻璃缝隙间通过胶粘剂进行粘接，其中，所述水槽框架的水槽造流段还设置有折弯的不锈钢槽体，所述不锈钢槽体上安装有造流组件，所述不锈钢槽体底端还连接温控系统，用于控制环形水槽中水体的水温，所述不锈钢槽体的结束区后端还设置有可移动的拦鱼网，所述水槽框架的每一个立柱底部都安装有一个地脚螺栓。5、优选地，所述水槽框架的直段边壁的钢化玻璃槽体2采用12mm钢化超白玻璃，所述水槽框架的弯段尾端内弧的钢化玻璃槽体2采用定制弧形玻璃。6、优选地，所述造流组件中，通过推进器调节环形水槽内水体流速，所述推进器排列安装在推进器安装座上，所述推进器安装座的底面、侧面及螺栓安装面均粘贴有硅胶条；所述推进器的前端和后端分别安装导流板，所述导流板通过螺栓安装，设置在所述不锈钢槽体的结束区的推进器的后端还设置有导流格栅，所述不锈钢槽体的进水口与出水口均设置有拦鱼网。7、优选地，所述导流板采用pvc材质匹配不锈钢槽体分别制作成扇形导流板和矩形导流板。8、优选地，所述不锈钢槽体的出水口后端还安装有可移动拦鱼网，所述可移动拦鱼网通过老虎卡将渔网架固定在水槽框架的横梁上，所述渔网架底部与两侧均粘贴有硅胶条。9、优选地，所述温控系统通过自吸泵将不锈钢槽体中的水抽到冷暖温控机的内置水箱中，通过冷暖温控机控制水箱中的水体温度，所述冷暖温控机通过温控机进水管和由排水口球阀控制的温控机排水管连接控制不锈钢槽体内的水体温度。10、优选地，所述环形水槽中空区域地面设置有安装架，所述安装架上固定安装有监控设备，所述监控设备用以采集环形水槽内鱼类上溯行为图像及视频数据。11、流速和水温对四大家鱼洄游行为影响的实验方法，包括如下步骤：12、s1：确定满足实验需求的若干种工况，每种工况下选取若干尾实验用的鱼类；13、s2：向环形水槽内注水，直至水深达到预设实验要求水平；14、s3：按照实验目标工况调节冷暖温控机和推进器，为环形水槽提供预设的水流速度及水温；15、s4：正式实验前，将s1中选取的健康活泼的鱼类放入环形水槽实验区，并适应10-20min；16、s5：待适应结束后，将鱼类驱赶至起始区，抬起起始区可移动拦鱼网，同时开启监控设备记录鱼类在水槽内的自主上溯行为；17、s6：若鱼类在5min内能上溯至终点可移动拦鱼网1m范围内，并且停留至少15s，则记为“上溯成功”，上溯成功率按下式计算：18、19、其中，n为每种工况下的重复实验次数，fi为第i次实验中成功上溯的鱼类数量；n为每次实验的鱼类样本数；20、s7：每隔15s记录一段5min的测试视频，获取每尾鱼个体的位置；统计每尾鱼所处点位与起始区拦鱼网的距离，计算每种工况下鱼类平均上溯距离：21、22、23、其中，mud为每种工况下鱼类的平均上溯距离；udi为第i次实验所有鱼类的平均上溯距离；udi,r为每次实验所有鱼类的平均上溯距离；dr为第r尾鱼类上溯距离之和；n为每次实验的鱼类样本数；24、s8：每组工况实验结束后，测量该批次实验鱼类的体长和体重数据，记录并分析鱼类在水槽内的上溯洄游行为。25、优选地，所述s5中监控设备基于智能检测算法进行鱼类上溯行为的智能检测，所述智能检测算法具体如下：26、s5.1：基于卷积网络对监控设备采集输入的水槽内鱼类图像或视频进行目标检测，得到鱼类的位置信息和类别信息；27、s5.2：针对检测到的鱼类，利用one-stage算法提取的特征信息，结合目标的外观、运动等特征，构建目标的特征表示；28、s5.3：将one-stage目标检测算法检测到的鱼类信息输入deepsort算法进行目标跟踪，在跟踪过程中，由神经网络根据鱼类历史轨迹信息和鱼类特征进行鱼类轨迹的预测；29、s5.4：根据one-stage目标检测算法的检测结果和神经网络与deepsort算法协同跟踪结果对鱼类状态进行更新和整合。30、优选地，同一所述工况下两次实验之间的时间间隔不少于1h，且相邻两次工况实验中所选取的鱼类不重复实验。31、与现有技术相比，本发明提供了流速和水温对四大家鱼洄游行为影响的实验装置及方法，具备以下有益效果：32、本发明通过推进器和冷暖温控机来实现不同水流速度和水温梯度，将四大家鱼通过拦鱼网控制在实验区内活动，利用监控设备对实验区的四大家鱼进行监控，同时基于智能检测算法提高监控设备对于鱼类的追踪能力，可以准确地观察和记录四大家鱼的上溯洄游行为。本实验装置及方法不仅能应用于所有四大家鱼成鱼的上溯洄游行为测定，亦适合开展其他中大型个体鱼类的行为学实验；既可单独测定鱼类对于水温或流速的洄游行为，也可测定水温和流速的组合情况下鱼类的上溯洄游行为。建立水温和水流变化与鱼类洄游行为的定量响应关系，既能为鱼道设计提供技术支持，又能为优化大型水利工程生态调度方案提供科学依据。