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摘 要：拦鱼电栅作为目前渔场中普遍使用的设备，其正常运行离不开电。本文将从鱼自身的行为生活习性和拦鱼电栅电场特性两方面分析电栅在设计中需要考虑的主要问题，分析在拦鱼电栅设计中的几个电学问题对于电栅拦鱼效果的影响。

关键词：拦鱼电栅；电场强度；拦鱼效果；电位

一、电栅拦鱼的原理

拦鱼电栅由电极、导线和脉冲电发生器组成，通过脉冲电流在水中形成一个无形的电网，同时利用了鱼类的回游、逃避及集群等生活特性，鱼群靠近电极，最远3m处便可感觉到微弱电流的存在，越靠近电极，电流感越强。由于受到强大的电流刺激，鱼群不自觉地便会向着电流较弱的方向回游，从而达到拦鱼的目的。

二、电栅拦鱼，不是电网拦鱼

电栅拦鱼的本质还是通过定点的电极通电形成的无形电网来对鱼群进行驱逐而形成的拦鱼效果，与有“形”的网有着本质的区别。

拦鱼电栅的电场有着最基本的四点要求：①电场强度要足够鱼群能够感受到并能辨别后迅速逃离电场所在区域；②电栅电网形成的电场强度需要达到鱼群的感电阙值，水流速小于鱼群的克流速并大于鱼的感应速度；③电栅形成的电网需要全面，不能形成平面电网，避免形成“漏网之鱼”；④根据鱼群的生活习性，在电场作用范围外沿需要有较大的缓冲缓流区域来让鱼群进行徘徊休息。拦鱼电栅只有同时满足电场设计的基本要求和鱼群的生活习性，才能取得较好的拦鱼捕鱼效果。

三、拦鱼电栅相关电学参量的理论计算方法

我们重点考虑电栅设计中的相关电学问题，拦鱼电场性能是决定电栅拦鱼成功与否的关键所在。电栅拦鱼对于电场的要求我们可以用电场强度矢量和电位来表示。流经电流Ii的N根电极在电场水域中任何一点P（x，y）的电位φ和电场强度[E]可分别表示为：

为了方便我们来求电栅形成电场中任意一点的φ和[E]，要先求得流经水中电极i的电流Ii，然后把各个电位φ代入公式（1）中便可以得到下面：

1.等效电路法

最早采用等效电路发来求三段分压式电栅电量的是许国时先生，他假设：①当电栅的电极半组数n（N=4n）是奇数或偶数的时候，第（n+1）/2或是（n/2+1）个半组的电极的电位与和它相连的输电线S1，S2，S3，S4的电位是相等的，也就是说，V0/2、V2/2、-V2/2、-V0/2的电位在流经电极时产生的电流分别是I1、I2、-I2、-I0；②不计电极自身电阻的情况下，流经电极始末端的电流大小始终相等。那么我们就可以由（3）式得到：

关于计算电场的等效电路法，是一种综合应用电路和电磁场理论的电场分析计算方法，该方法简单、使用、精准度高、通用性强，除电极数较多时会有误差之外，可以用于任何形式的电栅中。

2.电磁场理论法

国内外有关电磁场理论法的研究中，陈新生和Chimielewski.A对比进行了表述。首先是利用电磁场的方法来计算电栅所形成的电流分压，前提条件：①电极电位的大小与其相连的输电线S1、S2、S3、S4的电位相等，并除去路损；②电场所形成的电流流经电极始末端的大小始终不变且相等，这其中不计算电极本身的电阻。

四、拦鱼电栅的电场

拦鱼电栅之所以能达到拦鱼的效果，与鱼群在电场中应激回流的习性是分不开的，鱼群感受到电场的强弱，因此做出反应，其中电场刺激作用于鱼的身体，所形成的电压大小为：

其中：L为鱼体长度，[E]是鱼所处位置的电场强度，[θ]为鱼体方向与电场强度矢量方向之间的夹角。式子（6）是只有在鱼体较短或是电场强度变化缓慢微弱的情况下才成立的。我们来看（6）式，鱼体长度和电场强度之间的关系，与大小和方向都有关。在E和L确定的情况下，鱼体所感受到的电压会随着[θ]的变化而在0～EL之间随机变化。我们要研究电栅拦鱼的有效性，要将鱼体方向的电场强度矢量作为主要的研究对象。下面将从两个方面对此进行分别阐述。

1.水流方向的电场强度

顶流性较强的鱼，鱼体所处方向的电场强度我们可以用水流方向的电场强度来表示。用于拦鱼的电栅，主要是阻拦顺水鱼，电场强度E可表示为：

其中[α]是水流方向和y轴方向之间的锐夹角。我们可以看出，当电栅电场的有效作用距离在上水流方向的强度Ew大于鱼的感电阙值时，电场的效能最好，反之则会引起鱼群逃离。

2.等电位面的电场强度

所谓的等电位面，实际上在鱼群游动的时候，都会不自觉地向着等电位面游动，这也就表示，如果电栅电场的封闭性好，等电位面全部闭合，鱼群就不会轻易穿过电栅，拦鱼效果好。通过多次实验发现，鱼群一般在鱼体方向电场强度小于感电阙值的方向游动，鱼群在接近电栅时穿过电栅，游离于电场作用区域，电场强度虽大，却不一定能拦住鱼。在流水中，鱼群表现出顶水性，电栅电场只要不存在平行于水流方向的等电位面，出现垂直等电位面，也是可以达到拦鱼效果的。

综上所述，电栅拦鱼电场的封闭性是由平行或近似于平行水流方向穿过电栅电极平面的等电位面数量多少来决定的，当然这一特性的强弱并不完全代表拦鱼效果的好坏。

五、结语

拦鱼电栅在设计中所需要考虑的电学问题与传统器具在拦鱼上有本质的区别，电栅拦鱼电厂特性的优劣不能单纯的从水流方向拦鱼电厂的封闭性和有效性好坏来进行说明，很多溢洪道口或是涵洞口水流有可能呈发射状，电栅拦鱼还是要具体情况具体分析。

参考文献

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