QQ客服 官方微博 反馈留言

题名	基于生态行为学的鱼类动态模拟
作者	韩瑞
学位类别	博士
答辩日期	2013-05
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	陈求稳
关键词	鱼类生态行为 数值模拟 水环境适应性评价 基于个体模式 鱼类运动规则 fish ecological behavior numerical simulation adaptive water environmental assessment individual based module fish movement rule
其他题名	The Simulation of Fish Dynamics Based on Ecological Behavior
学位专业	生态学
中文摘要	河流开发利用建设的水工设施可能阻隔鱼类的洄游通道，其运行导致的水文水环境变化可能破坏鱼类生境，对河道中鱼类的生长、洄游、繁殖等造成不利的影响。因此，河流开发中鱼类资源的保护和鱼类栖息地的修复一直是研究的重点。       本论文首先研究了鱼类生态行为，根据实验目的并结合野外调查，确定研究目标鱼种，从鱼类游泳行为和对水环境适应性两个方面开展生态行为学实验，获得鱼类的游泳能力和对各水环境因子变化的响应关系，并系统地总结了研究鱼类生态行为的实验方法。其次，在生态行为学实验的基础上开发和优化了基于个体模式的鱼类动态模型，假设鱼类为运动的质点，考虑水环境变化对鱼类的单向影响，以最适宜环境为鱼类运动的最终目标，模拟鱼类个体在水环境中的生长和分布动态。最后，应用验证后的鱼类动态模型模拟鱼道过鱼过程和水库调节对鱼类生长和栖息地的影响。本论文的主要结论有： 1）建立了目标鱼类对水环境因子变化的响应关系。鱼类的行为通常采用经验公式进行描述，使对鱼类行为学的研究一度停留在定性的认知水平，缺乏定量的表征，也没有统一的实验方法。本研究从影响鱼类生态行为的主要环境因子入手，采用原位观测、水槽实验和比尺物理模型实验的方法研究了鱼类生态行为，建立了鱼类对流速、底质、溶解氧、温度等重要环境因子的适应曲线。同时，利用封闭式水槽和开放式水槽进行鱼类游泳能力的实验，测定了鱼类在胁迫运动和主动运动下的几种特征游泳速度指标，为鱼类游泳行为的研究提供了新的思路。通过本研究，初步建立了一套较为完整的鱼类生态水力学实验方法。 2）开发并优化了基于个体模式的鱼类动态模型。鱼类个体的差异性和空间异质性是影响鱼类行为的关键要素，传统的空间集总式鱼类模型在模拟鱼类动态时，通常采用静态变量来描述种群中的个体，使得模型模拟对象各项同性。同性。本研究采用基于个体模式的模拟方法，根据鱼类生态行为实验获得的鱼类对水环境因子的响应关系，建立了鱼类动态模型，优化了鱼类个体在生长过程中的运动、游动目标选择等过程。优化后的模型从运动机理方面改进了鱼类的运动模式，提高了模型的模拟精度；同时扩大了模型的适用范围，可以满足不同尺度的模拟精度和计算效率的要求。 3）实现鱼道过鱼过程的数值模拟。针对鱼道在设计阶段无法预测过鱼效果，而在修建后过鱼效果又通常无法保证的缺陷，应用鱼类动态模型模拟鱼道过鱼效果。研究中，通过水环境模型模拟并分析了典型鱼道内的水流特征，结合鱼类游泳能力的实验结果，模拟了鱼类群体和个体通过鱼道的过程，并以实验室鱼道物理模型放鱼实验的结果和鱼类模型结果进行对比验证，为进一步分析鱼道的过鱼效果，设计和改进过鱼设施提供理论支持。 4）实现鱼类栖息地演变的数值模拟。在研究中，引入多准则决策分析方法，评价了鱼类对水环境的综合适应性，将基于个体鱼类动态模型应用在漓江流域，研究青狮潭水库调节对下游河道内目标鱼类个体及生境的影响，得出鱼类生物量年际变化曲线和鱼类栖息地变化结果，定量评价了水利工程设施对河流生态系统的影响，并为鱼类生境的修复重建提供技术支持。 5）实现了鱼类动态模型在不同尺度下的应用，提升了基于个体模型在水生态学领域中的工程价值。本研究将所建立的鱼类动态模型成功地应用于小尺度的鱼道模拟和大尺度的自然河流生境模拟之中，对鱼类模型中运动规则、游动能力和游动目标选择进行了相应的调整，满足了不同尺度的模拟精度和计算效率的要求。
公开日期	2014-07-16
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7589]
专题	生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	韩瑞. 基于生态行为学的鱼类动态模拟[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013.

个性服务

查看访问统计

相关权益政策

暂无数据

收藏/分享

除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。