一种大型河道断面过鱼量的测量方法

本发明涉及一种大型河道断面过鱼量的测量方法，属于水利。

背景技术：

1、大河流域以其众多的支流和交错的水系，孕育了地球上生物多样性最丰富、生态生产力最高的生态系统，特别是丰富的淡水鱼类生态系统。这些生态系统不仅维持着流域的生物多样性，还对人和自然的可持续发展起着至关重要的作用。然而，随着人类大量建设水坝，鱼类的洄游通道被阻隔，导致鱼类生境的破碎化，以及适宜栖息环境的压缩和破坏。为了应对这一问题，人们提出了多种方法，如增值放流和生态调度，以保护和恢复建坝河流的鱼类生物多样性，促生出大量围绕流域鱼类生物多样性变化的科学研究。值得注意的是，研究鱼类生物多样性的首要前提是准确确定鱼类的数量、体长及种群结构。而要实现这一前提，对大型河道断面过鱼量的测量便成为了不可或缺的一环。因此，大型河道断面过鱼量的测量对于鱼类生物多样性的研究具有极其重要的意义。

2、现有的断面过鱼量测量方法主要依赖于渔获量数据，在实际操作中通常利用地笼、拖网等捕捞工具进行鱼类样本采集和统计计算。这种方法需要投入大量的人力物力资源，尤其是在广阔的大河流域，水域面积宽广、水流湍急，使得捕捞工作异常艰巨，需要大量的捕捞设备覆盖断面，以确保样本采集的科学性。捕捞作业操作时间成本相对较高，从样本采集、处理到数据分析，人工操作工作效率低，人工测量也增加了数据误差的风险。此外，传统的捕捞方法还可能对鱼类生态系统造成一定的破坏。在捕捞过程中，捕捞工具可能会对鱼类的生存环境造成破坏，例如破坏河床、搅动水体等，从而影响鱼类的生存和繁殖。此外，捕捞活动还可能对鱼类造成直接的伤害和死亡，不利于生物多样性的保护。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种大型河道断面过鱼量的测量方法，本发明突破传统方法，将水声学探测和环境dna等新兴技术逐渐应用于水利测量研究，以非破坏性和相对迅速的方式有效监测鱼类群落的一些特征，降低对河流生态系统的破坏，为鱼类生物多样性研究提供了新的途径。

2、优先地，本发明提供一种大型河道断面过鱼量的测量方法，包括：

3、s1、根据目标大型河道水流及河床地形条件，确定适合行船的鱼类水声学测量断面航线，并在鱼类水声学测量断面航线设置环境dna采样点；

4、s2、利用测量船搭载鱼探仪沿目标大型河道的断面航线重复测量，并在环境dna采样点进行水体样本采集，利用鱼探仪获得鱼类数量及鱼类体长数据；

5、s3、处理鱼探仪测得的鱼类数量及鱼类体长数据，对目标大型河道的水体样本进行环境dna片段提取，并参照团体标准《淡水生物dna条形码构建技术章程》(t/cses 80-2023)、《淡水生物监测环境dna宏条形码法》(t/cses 81-2023)、《基于环境dna的淡水生物评价技术指南》(t/cses 82-2023)进行测序、分析和计算，得到环境dna采样点的鱼类物种及对应的相对丰度；

6、s4、根据环境dna采样点的河道鱼类种群实际情况，剔除误差异常的鱼类数据，筛选获得目标鱼类数据，计算得到断面过鱼量最终数据。

7、优先地，步骤s1中，环境dna采样点至少设置在靠近目标大型河道左岸、目标大型河道中的河道中间和靠近目标大型河道中的右岸。

8、优先地，步骤s2中，要求测量船的船速与目标大型河道的流速比小于2，测量船的同一测量航次至少持续重复往返鱼类水声学测量断面航线五次；

9、水体样本采集中，在同一个环境dna采样点，根据目标大型河道的具体水深，设置三层采水深度梯度，在同一环境dna采样点的同一采水水深进行三次重复采样获得水样样本。

10、优先地，步骤s3中，通过处理鱼探仪通过回波强度测得的鱼类数量及鱼类体长数据，计算鱼类体长数据的公式为：

11、ts＝19.11log10l-0.9log10f-62

12、其中，ts为目标大型河道中鱼的返回回波的强度，l为目标大型河道中鱼的长度，f为鱼探仪换能器的频率。

13、优先地，步骤s4中，剔除的误差异常的鱼类数据包括：根据环境dna采样点检测获得的鱼类体长数据的体长范围，采用预设设置的阈值筛除体长超出实际最大体长的鱼类数据，并且剔除受泥沙、气泡、颗粒物干扰较大的2cm以下的鱼类数据。

14、优先地，筛选获得的目标鱼类数据包括基于体长区分的幼鱼和成年鱼类。

15、优先地，计算得到断面过鱼量最终数据的公式公式如下：

16、

17、其中，n为过鱼量，m为筛选获得目标鱼类数据的某次测量所得的总过鱼量，c为目标大型河道的断面航线重复测量次数。

18、优先地，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面任一项所述方法的步骤。

19、优先地，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述方法的步骤。

20、本发明所达到的有益效果：

21、(1)本发明突破传统方法，将水声学探测和环境dna等新兴技术逐渐应用于水利测量研究，以非破坏性和相对迅速的方式有效监测鱼类群落的一些特征，降低对河流生态系统的破坏，为鱼类生物多样性研究提供了新的途径；

22、(2)本发明水声学数据处理简单快速，可获得鱼类数量、体长、水平密度和垂向密度等参数，有助于检测误差数据及后续研究的参数分析研究；

23、(3)本发明所述方法尤其适用于大型河道断面测量，以更加准确、高效的方式评估断面过鱼量，不仅自动化程度高，能够减少人力物力资源的消耗，还能够提高过鱼量测量的准确性和可靠性，为鱼类生物多样性研究和保护提供有力的支持。

技术特征：

1.一种大型河道断面过鱼量的测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种大型河道断面过鱼量的测量方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种大型河道断面过鱼量的测量方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种大型河道断面过鱼量的测量方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种大型河道断面过鱼量的测量方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种大型河道断面过鱼量的测量方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种大型河道断面过鱼量的测量方法，其特征在于，

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开一种大型河道断面过鱼量的测量方法，根据目标大型河道水流及河床地形条件，确定适合行船的鱼类水声学测量断面航线，并在鱼类水声学测量断面航线设置环境DNA采样点；在环境DNA采样点进行水体样本采集，利用鱼探仪获得鱼类数量及鱼类体长数据；对目标大型河道的水体样本进行环境DNA片段提取，得到环境DNA采样点的鱼类物种及对应的相对丰度；根据环境DNA采样点的河道鱼类种群实际情况，剔除误差异常的鱼类数据，筛选获得目标鱼类数据，计算得到断面过鱼量最终数据。本发明高效测量断面过鱼量，减少了人力物力资源的消耗，提高过鱼量测量的准确性和可靠性，为鱼类生物多样性研究和保护提供有力支持。

技术研发人员：裘佳健,袁赛瑜,唐洪武,邓意林
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5