紅河(元江)流域的典型魚類游泳能力探究及在過魚設施流速設計中的應用*

王永猛，柯森繁，林晨宇，張 奔，楊國黨，雷青松，鄧曉川，石小濤

(1:三峽大學水利與環(huán)境學院，宜昌 443002)(2:湖北省魚類過壩技術國際科技合作基地，宜昌 443002)(3:河海大學水利水電學院，南京 210098)(4:廣州市天河區(qū)水務設施建設中心，廣州 510655)(5:山東省水利勘測設計院，濟南 250000)

近年來，為大力開發(fā)水能資源，我國的水利工程建設數量逐年遞增. 尤其在西南流域已建和規(guī)劃了多個梯級電站，如金沙江流域已建或規(guī)劃的梯級電站達20余座[1]. 梯級電站的修建在促進國計民生發(fā)展的同時，對河流的生境也產生了不利影響，其中因河流連通性被阻斷引發(fā)的魚類過壩困難的問題備受關注[2]. 為幫助魚類洄游過壩，過魚設施(魚道、集運魚船、升魚機等)近年來被大量修建，據統(tǒng)計從1958-2017年，我國水利水電工程建設項目的已建和建設中的過魚設施從10座增加至150余座[3-5].

過魚設施的過魚效果是直接反映恢復上下游物種交流及生態(tài)修復的重要依據[6]. 影響過魚設施過魚效果的因素有很多，主要有生物因素和非生物因素，生物因素包括魚的體長、種類和體型等，非生物因素包括流速、光和溫度等[7]. 影響魚類游泳能力與行為的因素多為非生物因素，非生物因素中的流場為關鍵因素，具體有速度、矢量方向(水流方向)、渦旋和紊動等，其中流速是魚類游泳能力可量化的關鍵指標[8-10]. 目前過魚設施的流速設計主要參考過魚對象的游泳能力閾值. 魚類游泳能力通常包括感應流速、臨界游泳速度和突進游泳速度[11]. 在過魚設施設計中，感應流速主要作為過魚設施進口的最小設計流速(吸引目標魚的水流速度)參考值[12]；突進游泳速度是魚類可達到的最大游泳速度，主要用于過魚設施高流速區(qū)(豎縫)的流速設計[13]；臨界游泳速度是魚類最大可持續(xù)有氧運動能力指標[13-14]，主要用于過魚設施內部低流速區(qū)域的流速設計. 目前與魚道設計相關的魚類游泳能力研究大多聚集于單目標魚種[14-15]，針對多目標魚種的過魚設施設計參數選取的研究甚少. 本研究在過魚設施設計參數選取過程中，通過對游泳能力累積疲勞率與流速的關系分析，克服以往過魚設施參數選取研究中的多目標和多參數的交互難度.

在進行過魚設施流速設計時，所參考的過魚對象往往不止一種，不同種的過魚對象由于形態(tài)、生活習性、棲息環(huán)境等不同，游泳能力會有明顯差異(比如上溯距離)，同一科不同種屬的過魚對象游泳能力也會有差別. 比如，同為鰍科的擬鰻副鰍(Paracobitsanguillioides)和長薄鰍(Leptobotiaelongata)突進游泳速度有顯著差異，分別為(10.23±1.77)和(6.10～18.50) BL/s[16]；同為裂腹魚亞科的灰裂腹魚(Schizothoraxgriseus)和光唇裂腹魚(Schizothoraxlissolabiatus)突進游泳速度分別為(6.36±1.12)和(9.59±2.36) BL/s[17]. 基于不同過魚對象的游泳能力差異性，魚道進行流速設計時，通常需要考慮弱游泳能力過魚對象的過障需求. 因此，針對不同大小和不同種類的過魚對象開展現場游泳能力測試十分必要. 目前，我國部分過魚設施的流速設計，并沒有對過魚目標進行現場游泳能力測試，尤其針對具有過壩需求的珍稀保護性洄游魚類，往往通過同科不同種或者人工繁殖的相同魚種的游泳能力進行替代. 然而，用此方法所獲取的游泳能力數據并不能真實反映過魚對象的速度過障能力，如Rouleau等發(fā)現同一種類的野生美洲紅點鮭比人工養(yǎng)殖的美洲紅點鮭游泳能力更強，并有顯著的差異性[18].

馬堵山水電站壩址位于西南地區(qū)紅河(元江)干流紅河哈尼族彝族自治州的個舊市和金平縣境內，是《云南省紅河(元江)干流綜梯級合規(guī)劃報告》的第10級開發(fā)電站，也是開發(fā)方案中經濟指標相對較好，列為先期開發(fā)建設的梯級之一. 馬堵山水電站控制流域面積31356 km2，多年平均流量299 m3/s，規(guī)劃正常蓄水位217 m，裝機容量300 MW，裝機年利用時間為4600 h，年發(fā)電量12.34億kW·h. 紅河(元江)干流梯級電站的逐步開發(fā)對紅河(元江)流域的破碎化、土著魚種洄游帶來嚴重影響[19]，并且有關元江馬堵山水電站至南沙水電站的上下游魚類游泳能力研究成果較少. 因此，本研究響應第41號環(huán)境評估報告要求(中華人民共和國環(huán)境保護部，2013年)，依據馬堵山水電站上下游的魚類洄游習性，棲息地的適應性，歷史地位等主要因素，確定了暗色唇鯪、華南鯉和紅魾三種為主要過魚對象，并在野外現場測試了感應流速、臨界游泳速度和突進游泳速度，為該流域的過魚設施流速設計提供重要的數據參考. 此研究對紅河(元江)流域土著魚類和珍稀魚類保護、棲息地修復和過魚設施具有重要作用.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與對象

通過漁民走訪調查和云南大學所承擔的《云南省紅河馬堵山水電站工程施工期魚類資源及陸生植被監(jiān)測報告》、珠江水資源保護科學研究所承擔的《云南省紅河馬堵山水電站工程環(huán)境影響報告書》，統(tǒng)計出馬堵山水電站上下游水域出現魚類24種. 過魚對象主要依靠5個標準(每種標準的等級是0、1、2)，分別為洄游習性、棲息地適應性、保護等級、經濟價值、歷史地位，每個等級具體評分見表1. 如果每種魚類的總等級大于(等于)7，那么此物種就被評為主要過魚對象[17]，如表2所示.

表1 過魚對象選擇標準[20]Tab.1 Criteria for target fish selection[20]

表2 過魚對象的確定Tab.2 Determination of target fish based on criteria

結合環(huán)評報告要求，過魚對象的選擇要優(yōu)先考慮本流域所特有的地方魚類，即應優(yōu)先國家級、省級保護魚類及瀕危珍稀物種. 根據要求，暗色唇鯪(Semilabeoobscurus)、華南鯉(Cyprinuscarpiorubrofuscus)和紅魾(Bagariusrutilus)被確定為主要過魚對象，并開展了游泳能力測試(本研究中收集到的袋唇魚(Paraspinibarbushekouensis)、斑鳠(Mystusguttatus)、越鳠(Mystuspluriradiatus)和翹嘴鲌(Culteralburnus)數量較少，無法滿足實驗統(tǒng)計分析要求)，每尾魚不重復測試使用.

3種測試魚于2019年8-9月分多次在云南省個舊市馬堵山水電站的紅河(元江流域)干流與支流鮮水河交匯處捕獲，總共捕獲110尾，其中暗色唇鯪35尾，體長范圍4.19～7.50 cm，華南鯉40尾，體長范圍18.88～25.06 cm，紅魾35尾，體長范圍33.95～38.02 cm，捕獲地點如圖1所示. 新捕獲的實驗魚在業(yè)主營地的實驗場地的便攜式水池中暫養(yǎng)5天，溶解氧不少于6.0 mg/L，實驗前一天停止喂食，暫養(yǎng)水取自紅河(元江流域)，每天早晚各換水一次，每次換水約50%，使用恒溫機維持暫養(yǎng)池中的水溫為23～25℃.

圖1 研究區(qū)域示意圖Fig.1 Sketch of the study area

1.2 實驗裝置

感應流速、臨界游泳速度、突進游泳速度測試均在游泳能力呼吸測試水槽(Loligo System SW10150)中進行(圖2). 變頻器控制電動機轉速，從而產生不同水流速度. 測試區(qū)上游的蜂窩狀穩(wěn)流裝置可保證測試區(qū)域流場均勻穩(wěn)定.

圖2 游泳能力測試水槽[15,17] (A: 變頻器; B: 電動機; C: 恒溫器; D: 整流器; E: 游泳槽; F: 攔網)Fig.2 Swimming ability test flume[15，17]

1.3 游泳能力測試

1.3.1 感應流速 感應游泳速度(Uind)的測定采用“遞增流速法”，將1尾實驗魚放置于游泳能力測試水槽中，靜水下適應1 h后，先將螺旋槳反轉，當實驗魚將頭擺向攔魚網一側均勻擺尾后，調整使螺旋槳正轉，當實驗魚隨著水流速度緩慢增加，出現游泳姿態(tài)擺正至頭部朝向上游來水方的行為即認定該流速為實驗魚的感應流速[14-15].

1.3.2 臨界游泳速度 按照“遞增流速法”進行臨界游泳速度(Ucrit)的測定. 為了消除實驗魚的轉移過程中產生的影響，在1.0 BL/s(BL為體長)的水流速度下適應1 h，然后每20 min速度增加1.0 BL/s，當魚體不能抵抗水流速度繼續(xù)游泳，其尾部貼在下游篩網且輕拍水面20 s魚體沒有行動反應，則視其達到力竭狀態(tài)，Ucrit測試結束[21].

絕對臨界游泳速度(Ucrit，cm/s)的計算[14,22]：

(1)

式中,Umax為實驗魚實際完成持續(xù)游泳時間的游泳速度最大值(m/s)；Δt為改變水流速度時間的間隔(本研究取20 min)；t為在最高水流速度下的實驗魚游泳時間(min)；ΔU為水流速度的改變量(1.0 BL/s).

相對臨界游泳速度(U′crit，BL/s):

(2)

式中,BL為實驗魚的體長(cm).

當實驗魚的橫截面積大于實驗測試區(qū)橫截面積20.0%時，會引堵塞效應，需要對測試結果進行糾正，本實驗所用實驗魚的橫截面積均小于測試實驗區(qū)橫截面積的10.0%，故不需要糾正[23].

1.3.3 突進游泳速度 突進游泳速度(Uburst)與臨界游泳速度的測試方法和計算公式基本一致，按照“遞增流速法”進行Uburst的測定. 只是將流速遞增時間間隔改為20 s，流速遞增間隔仍為1.0 BL/s，此時魚類力竭時對應的流速為突進游泳速度[14].

1.3.4 最大突進上溯距離 為了分析魚類在高流速障礙下可游多遠[24]，本文提出了過魚設施內的最大突進上溯距離指標Dmax(m)，計算公式如下：

Dmax=(V1-V2)×20

(3)

式中,V1為魚在20 s內的最大突進游泳速度(m/s)；V2為過魚設施內部的水流速度(m/s)[25].

3種游泳能力指標測試結束后，分別統(tǒng)計每條實驗魚的濕重(g)、體長(cm)、叉長(cm)、全長(cm)、體高(cm)、體寬(cm)等形態(tài)學參數，如表3所示.

表3 游泳能力測試實驗相關參數Tab.3 Relavant parameters of swimming ability test

1.3.5 趨流率 趨流率(percentage of rheotaxis，Pre)指，在特定流速(V)下，通過視頻觀察分析，統(tǒng)計實驗魚感受水流后作出逆向反應的實驗魚的數量(N)占進行測試的所有實驗魚總數量(Nt)的百分比[26-27]. 計算公式如下：

Pre=(N/Nt)×100%

(4)

式中,N為在特定流速條件下感受水流后作出逆向反應的實驗魚的數量，Nt為進行測試的所有實驗魚的總數量.

1.4 數據處理

實驗數據用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行處理，并用Origin 2018進行繪圖. 實驗魚的感應流速、臨界游泳速度和突進游泳速度與體長的關系用Pearson相關性檢驗. 實驗魚的趨流率與水流速度的關系通過非線性回歸進行擬合. 不同體長對影響感應流速的誘導率與臨界、突進游泳速度的累積疲勞率用“生存分析曲線”表示[28-29]. 統(tǒng)計顯著水平為P<0.05，結果均用平均值±標準差(Mean±SD)表示.

2 結果

2.1 游泳能力測試結果

2.1.1 感應流速 暗色唇鯪的感應流速范圍為0.06～0.07 m/s，平均感應流速為(0.07±0.01) m/s；相對感應流速范圍為0.96～1.51 BL/s，平均值為(1.17±0.14)BL/s. 華南鯉的感應流速范圍為0.07～0.08 m/s，平均感應流速為(0.08±0.01)m/s；相對感應流速范圍為0.30～0.43 BL/s，平均值為(0.35±0.04) BL/s. 紅魾的感應流速為0.09～0.10 m/s，平均感應流速為(0.10±0.01) m/s；相對感應流速范圍為0.22～0.30 BL/s，平均值為(0.24±0.02) BL/s. 根據實驗結果，暗色唇鯪絕對感應流速與體長有顯著性關系，隨體長增加而增加，擬合關系式為Uind=0.003BL+0.052(R2=0.69，P<0.05)，紅魾和華南鯉的絕對感應流速與體長無顯著性關系(P>0.05)，但其相對感應流速與體長有顯著性關系(P<0.05)，隨體長增加均減小(圖3)，暗色唇鯪、華南鯉、紅魾的相對感應流速與體長關系可分別擬合為U′ind=-0.173BL+2.206(R2=0.95，P<0.05)、U′ind=-0.019BL+0.775(R2=0.95，P<0.05)和U′ind=-0.007BL+0.525(R2=0.91，P<0.05)，3種過魚對象的感應流速大小為：暗色唇鯪<華南鯉<紅魾.

圖3 3種實驗魚的感應流速與體長的關系Fig.3 Relationships between absolute/relative induction speed and body length of three fish species

本研究將3種實驗魚的趨流率(Pre)與水流速度(V)進行線性擬合(圖4)，擬合公式為Pre=19.80V-1.13(R2=0.96，P<0.05). 結果表明，3種實驗魚的趨流率隨著水流速度增加而增加，當水流速度較小或者無流速時，趨流率較低，當水流速度為0.08 m/s時，趨流率為50%，當水流速度達到0.11 m/s時，趨流率高達95%.

圖4 趨流率與水流速度的關系Fig.4 Relationship between percentage of rheotaxis and flow speed

2.1.2 突進游泳速度 暗色唇鯪的絕對突進游泳速度范圍為0.77～1.11 m/s，平均值為(1.01±0.10) m/s；相對突進游泳速度范圍為10.67～20.60 BL/s，平均值為(16.79±3.10) BL/s. 華南鯉的絕對突進游泳速度范圍為1.20～1.81 m/s，平均值為(1.49±0.18) m/s；相對突進游泳速度范圍為4.80～8.78 BL/s，平均值為(6.62±1.31)BL/s. 紅魾的絕對突進游泳速度范圍為0.70～1.04 m/s，平均值為(0.86±0.10)m/s；相對突進游泳速度范圍為1.86～2.88 BL/s，平均值為(2.32±0.30)BL/s.

根據實驗結果，暗色唇鯪和紅魾的絕對突進游泳速度與體長的關系不顯著(P>0.05)，華南鯉的絕對突進游泳速度與體長關系顯著，隨著體長增加而減小，擬合公式為Uburst=-0.079BL+3.27 (R2=0.55，P<0.05)；暗色唇鯪、華南鯉和紅魾的相對突進游泳速度均隨體長增加而減少，擬合公式分別為U′burst=-3.875BL+40.587 (R2=0.88,P<0.05)、U′burst=-0.65BL+21.386 (R2=0.83,P<0.05)和U′burst=-0.27BL+12.288 (R2=0.49，P<0.05)，3種過魚對象的突進游泳速度大小為：紅魾<暗色唇鯪<華南鯉(圖5).

圖5 3種實驗魚的突進游泳速度與體長的關系Fig.5 Relationship between absolute/relative burst speed and body length of three fish species

3種實驗魚的最小突進游泳速度為0.83 m/s，平均突進游泳速度為1.11 m/s，最大突進游泳速度為1.47 m/s. 根據公式(3)可得到魚在突進游泳速度下的最大上溯距離與水流速度之間的關系(圖6).

圖6 最大上溯距離與水流速度之間的關系Fig.6 Relationship between maximum distance of ascent and the flow speed

2.1.3 臨界游泳速度 暗色唇鯪的絕對臨界游泳速度范圍為0.57～0.59 m/s，平均值為(0.58±0.01) m/s；相對臨界游泳速度范圍為0.67～0.64 BL/s，平均值為(9.44±0.80) BL/s. 華南鯉的絕對臨界游泳速度范圍為0.66～0.67 m/s，平均值為(0.66±0.01) m/s；相對臨界游泳速度范圍為2.63～3.47 BL/s，平均值為(2.92±0.22) BL/s. 紅魾的絕對臨界游泳速度范圍為0.59～0.62 m/s，平均值為(0.61±0.01) m/s；相對臨界游泳速度范圍為1.59～1.72 BL/s，平均值為(1.65±0.04) BL/s.

根據實驗結果，暗色唇鯪、紅魾和華南鯉的絕對臨界游速與體長無顯著性關系(P>0.05)；但其相對感應流速與體長有顯著性關系(P<0.05)，隨著體長增加而減小(圖7)，暗色唇鯪、華南鯉、紅魾的相對臨界游速與體長關系可分別擬合為U′crit=20.308-1.782BL(R2=0.79，P<0.05)、U′crit=5.887-0.131BL(R2=0.95，P<0.05)和U′crit=3.424-0.131BL(R2=0.71，P<0.05)，3種過魚對象的臨界游泳速度大小為：暗色唇鯪<紅魾<華南鯉.

圖7 3種實驗魚的臨界游泳速度與體長的關系Fig.7 Relationship between absolute/relative critical swimming speed and body length of three fish species

2.2 游泳能力累積疲勞率與流速關系

通過“生存分析”方法，得出3種實驗魚在水流中感知水流方向的累積百分比(感應流速)或累積疲勞(臨界游泳速度和突進游泳速度)百分比曲線，結果表明，在感知水流方向的累積百分比曲線中，水流速度為0.11 m/s時，95%的魚能感知水流方向；在臨界游泳速度和突進游泳速度的累積疲勞曲線中，95%的魚非疲勞臨界、突進游泳速度分別為0.58和1.01 m/s，如圖8所示.

圖8 感應流速、臨界游泳速度和突進游泳速度的累積疲勞率與水流流速的關系Fig.8 Relationship between cumulative percentages and velocity in induced flow velocity test, critical swimming speed test and burst swimming speed test

3 討論

過魚設施的結構和流速設計通常需要參考過魚對象的游泳能力數據[14,27]. 目前在元江流域有關過壩需求的魚類游泳能力數據處于空白，本研究補充了元江流域3種典型洄游性魚類的游泳能力，分析了體長對游泳能力的影響，比較了3種魚類游泳能力之間的差異，提出了過魚設施中不同部位的流速設計建議值，旨在為元江流域的過魚設施設計提供重要參考.

3.1 體長對游泳能力的影響

通過構建3種實驗魚的體長與游泳能力的函數關系，發(fā)現3種實驗魚的相對游泳能力與體長相關性更高，均隨著體長增加而減小，這與Hou等研究結果相吻合[30]. 魚類游泳能力受多種因素的影響，但體長是影響魚類游泳能力的主要因素[31-32]. 3種實驗魚的相對游泳能力隨體長增大而減小的主要原因可能是魚的有氧運動能力，其隨著魚體長的變化而異向變化，這意味著較小的魚可能會比較大的魚表現出更高的相對游泳能力[33]，本研究的3種魚類均表現出相同的異向變化趨勢.

3.2 游泳能力之間的比較

不同魚種的游泳能力存在差異，可能與魚的棲息生境、游泳行為和體型等因素相關. 本研究紅魾的感應流速相比其他兩種魚類較大，可能原因是紅魾常棲息于水流底層，底層的水流速度較小，對水流的敏感度較低，從而表現出較大的感應流速. 白艷勤等也發(fā)現[34]，黃顙魚相比草魚和鰱魚表現出相對較低的感應流速，與黃顙魚定居底棲的生活習性有關. 本研究中華南鯉相比其他兩種魚表現出較強的突進游泳速度. 在進行突進游泳速度測試時，發(fā)現華南鯉在面對高流速時，長時間貼壁游泳，可能借助邊壁的低流速區(qū)，降低運動的能量消耗，從而產生了相對較大的突進游泳速度，然而其他兩種魚并未發(fā)現此現象. 此外，相比于其他兩種魚，華南鯉也表現出較強的臨界游泳能力. 臨界游泳能力與魚的體型有關[35]，付翔等發(fā)現，中華倒刺鲃比異育銀鯽的臨界游泳能力高，主要是由于中華倒刺鲃的體型更符合流線型. 本研究中通過比較3種實驗魚的肥滿度，同為鯉科魚類的華南鯉的肥滿度為暗色唇鯪的73%，即前者的體型更符合流線型，從而表現出較高的臨界游泳能力，這也與付翔等研究相吻合[35].

3.3 魚類游泳能力指標在過魚設施設計中的應用

魚類游泳能力主要與體長、水溫和魚種等多參數相關[35-37]，過魚設施在流速設計中通常需考慮多目標魚種的游泳能力. 本研究考慮了過魚設施選取過程中多魚種和多參數的影響，通過累計疲勞曲線與流速的關系，提出95%魚類在非疲勞狀態(tài)下的感應流速、臨界游泳速度和突進游泳速度. Cai等也通過此方法[29]，對陜西省旬陽水電站開展了過魚設施的流速設計，研究分析出該大壩以翹嘴鲌(Culteralburnus)、蒙古鲌(Cultermongolicus)、多鱗白甲魚(Onychostomamacrolepis)和大眼鱖(Sinipercakneri)等7種魚類為過魚對象的95%魚類在非疲勞狀態(tài)下的感應流速、臨界游泳速度和突進游泳速度分別為0.17、0.59和0.94 m/s. 本研究結果與Cai等研究結果相似，說明過魚對象雖然不同，但在選取過魚設施局部位置流速時具有一定的共性需求. 本研究通過累積疲勞率曲線和魚類游泳能力分析了元江流域過魚設施的局部流速設計，參考值如下.

3.3.1 過魚設施入口流速 過魚設施(升魚機、魚道、魚閘或集魚船)進口進行流速設計時，會利用較大的水流吸引并幫助魚類找到過魚設施入口，若入口流速過大會妨礙魚類進入，若流速太小，則對魚類的吸引力不足，過魚設施入口設計流速應大于臨界游泳速度且小于突進游泳速度[14,38]. 基于本研究的累積疲勞百分比曲線(圖7)，為保證95%的魚類能感知并找到過魚設施入口，建議入口流速范圍為0.6～1.0 m/s.

3.3.2 過魚整體平均流速 魚類成功通過入口后到達過魚設施通道內部，通道內部的流速設計過小，魚類將失去趨流性，建議過魚設施的內部流速應大于感應流速且小于臨界游泳速度[17]. 當過魚對象為暗色唇鯪、華南鯉和紅魾時，為保證95%的魚類在過魚設施內有趨流反應，建議過魚設施內部整體平均流速設計范圍為0.1～0.6 m/s.

3.3.3 過魚設施休息區(qū)流速 在過魚設施設計中，為保證魚類有足夠的體能通過較長的過魚設施，過魚設施的流速設計有必要考慮魚是否產生疲勞. 根據相關研究，疲勞會影響魚類的健康和生存，如果魚類經常或持續(xù)高速游泳，體內會產生大量的乳酸，魚類死亡率達到40%以上[39]. 故在過魚設施內部提供魚類低流速區(qū)的休息場所，待魚類基本恢復或完全恢復體能后繼續(xù)上溯. 魚類在流速過高的休息區(qū)停留會導致疲勞，但流速過小則會導致魚類失去方向感并長時間停留，為使魚類在休息區(qū)恢復體能的同時不迷失其方向感，過魚設施休息區(qū)域的流速建議介于過魚對象的感應流速和臨界游泳速度之間[38-40]. 結合本研究結果，當過魚對象為暗色唇鯪、華南鯉和紅魾時，建議休息區(qū)的水流速度范圍為0.1～0.6 m/s.

3.3.4 過魚設施出口流速 過魚設施出口流量應比較平穩(wěn)，以便于魚類游出過魚設施后不影響其在上游的正常洄游行為，故過魚設施的出口位置應布置在流速相對穩(wěn)定的水域，保證魚類感應到水流，不會迷失方向[41]. 因此，過魚通道的出口流速宜大于魚的感應流速，本研究建議過魚設施出口設置在流速不小于0.1 m/s的水域.

3.3.5 過魚設施孔口流速 過魚設施內部的高流速區(qū)域一般是在孔口或豎縫處等. 魚類通過過魚設施孔口時，基本都是以突進游泳速度在短時間內通過[42]. 根據圖5，若魚以最大游泳速度通過魚道內長度為30 cm的豎縫，為保證弱游泳能力的魚類順利通過，魚道豎縫處的流速應不超過0.8 m/s. 本研究以游泳能力相對較弱的紅魾的突進游泳速度為孔口或者豎縫處的最大設計流速，建議孔口或者豎縫處的流速不宜超過0.8 m/s. 此外，有研究表明，由于在靠近分界面時流速分布較低，適當增加過魚設施孔口邊壁或底部的粗糙度，可供中下層游泳能力較弱的魚類通過[34]，此時過魚設施孔口的設計流速可適當增加至0.8～1.0 m/s.

魚道內流態(tài)復雜，除了流速，影響魚類上溯行為可能與湍動能、雷諾剪應力和渦等水力因子相關[8,10]. 本研究是在室內封閉水槽內進行測試，流場比較單一，無法真實地反映出自然流態(tài)，具有一定的局限性[38,43]. 未來的工研究工作需在實際魚道模型中進行[10,44-45]，可有助于理解魚類在復雜流態(tài)下上溯洄游行為及對水力因子的響應，從而有利于優(yōu)化過魚設施設計，提升魚道過魚效果.