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水利水电工程的建设在发挥巨大效益的同时也产生了一系列的生态问题,对水生动物而言,尤其是具有洄游性或半洄游性的鱼类来说,水工建筑物的修建会使其生境破碎化,栖息地环境条件以及个体正常的觅食、繁殖及越冬等生活习性受到影响,对其生存也产生了极大的影响。为了解决水利水电拦河筑坝类工程对鱼类资源产生的影响,各个国家和地区都在采取各项保护措施和方法,目前主要形成了以人工增殖放流、过鱼措施和栖息地修复为主的生态保护体系。光诱驱鱼技术作为对鱼类无伤害的驱导技术之一,对提高过鱼设施的过鱼效率有着极为重要的意义。本论文以长江流域特有的经济鱼类-四大家鱼之中的草鱼(Ctenopharyngodon idellus)幼鱼和鲢(Hypophthalmichthys molitrix)幼鱼为研究对象,主要基于鱼类趋光性与趋流性的特征,在自制的大型开放式自循环鱼类游泳水槽装置中进行试验研究。首先分析两种鱼在静水中对于光趋性的各种行为指标,通过模拟五种光环境包括四个实验组工况(10 lx、100 lx、1000lx和10000 lx)及对照组工况(0 lx),研究鱼类在实验水槽中的分布及偏好情况,得到其在不同光环境中的光趋性选择,及正趋光、负趋光或没有趋光性。而后在装置中调试出从0 m/s、0.15 m/s、0.25 m/s、0.35 m/s、0.45m/s、0.55 m/s和0.65 m/s七种流速工况,模拟自然环境中鱼类可能遇到的不同水流情况,再采用两两组合的方式将水流工况和光环境进行组合实验。通过定量分析两种实验鱼在不同工况下的头部朝向及至光源的距离期望,得到鱼类趋流性随水流流速变化的规律,及在不同水流条件下趋光性对其行为的影响。最终论文以位于长江上游的金沙江上的巴塘水电站为例,提出了针对巴塘鱼道底栖鱼类的光诱驱鱼设施的优化设计方案。针对本研究的主要结论如下:(1)在静水的条件下,草鱼在光源照度为0 lx到10000 lx的五种光环境中的水平分布趋势大体相同,大部分集中分布在远离光源的位置,表现出有明显的负趋光性。其中当光源照度大于1000 lx时,实验鱼表现出明显的应激反应,影响到其负趋光性。鲢幼鱼在光源照度从10 lx-1w lx四种光环境下的水平分布趋势也大体一致,都是在近光源处的分布较多。说明实验鱼对这些不同光强照度的光环境没有明显的喜好行为。(2)模拟的四个实验组光环境(10 lx-1w lx)中草鱼均偏好于远离光源的区域,在近光源的区域都呈现出明显的负偏好性。而无论在哪一种光环境中,鲢在整个区域中的偏好指数都大于0,表明实验鱼在整个实验水槽中并没有明显的偏好。对两种实验鱼进行不同光强下的照度选择分析得出,在静水环境中,不同的光环境会影响草鱼至光源的距离期望值。而鲢无论是在黑暗环境还是有光的环境中,其至光源的距离期望值都没有明显的差异。对比两种鱼至光源的距离期望值,在有光的环境中,草鱼距光源的距离会远大于鲢距光源的距离,呈现出显著的负趋光性。(3)通过分析两种实验鱼在不同光环境中不同流速下的头部朝向分布率发现,随着流速的增大,实验鱼趋向逆水流方向的分布率也呈现增长的趋势,顶流稳定性也逐渐增加。在同一流速下,光源照度为1000 lx的光环境中草鱼的顶流行为最强,而大于100 lx的光照即可促进鲢的顶流行为。(4)分析不同水流条件下鱼类对不同光环境的行为反应得出,在中低流速(0-0.35 m/s)下,草鱼在黑暗中至光源的距离期望值最小,在中高流速(0.45-0.65 m/s)下,实验鱼在光源照度为1w lx时至光源的距离期望值最小。在静水的环境中,鲢至光源的距离期望值整体是随着光源照度的增加而逐渐减小。在有流速的情况下,实验鱼则是在光照强度为0 lx时期望值最小在光源照度为100 lx-1000 lx时至光源的距离期望值达到最大。(5)依据国内外工程实际成功诱驱鱼案例分析,再结合本研究中关于底栖鱼类的研究结果,表明在不同的水流条件下,不同生境的鱼类在不同的光环境中的行为反应也不尽相同。在实际的工程中应考虑过鱼对象的生活习性,找到其偏好的光环境再进行诱驱。以巴塘水电站为例,由于其地形条件的复杂性,在鱼道设计中采用了少有的隧洞穿越方式。而隧洞内的环境为全黑暗,鱼类会在其中迷失方向,为了帮助鱼类找到鱼道进口并快速上溯,就需在隧洞内部布置一定的诱鱼灯。巴塘鱼道内部选择了同侧竖缝式方案,在鱼道池室的不同位置水流条件也会有所不同,故需在隧洞内依据不同的水流条件,在中低流速下布置黑暗环境即可,在中高流速下需保证水下强度能达到1000 lx以上。