原標(biāo)題：歷時(shí)十余年攻克過(guò)壩難題 湖北數(shù)字技術(shù)助魚(yú)兒“躍龍門(mén)”

眼下正是初夏，長(zhǎng)江上游某水電站，一道不起眼的透明管道里，魚(yú)兒搖搖擺擺“鉆”了進(jìn)去。這是湖北科研人員專門(mén)為它們開(kāi)發(fā)的數(shù)字化誘魚(yú)系統(tǒng)，目的就是方便魚(yú)兒翻過(guò)水電設(shè)施。

為解決長(zhǎng)江魚(yú)類逆流而上產(chǎn)卵的問(wèn)題，三峽大學(xué)石小濤教授團(tuán)隊(duì)歷時(shí)十余年攻關(guān)，用數(shù)字化技術(shù)幫助魚(yú)兒跳過(guò)攔河閘壩。

2025年4月，“過(guò)魚(yú)設(shè)施2025國(guó)際研討會(huì)”在三峽大學(xué)舉辦，來(lái)自多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的近300位專家參會(huì)。這也是該研討會(huì)首次在亞洲國(guó)家舉辦�！斑@種國(guó)際學(xué)術(shù)話語(yǔ)權(quán)的傳遞，是對(duì)中國(guó)魚(yú)類過(guò)壩研究水平的認(rèn)可�！笔�小濤說(shuō)。

魚(yú)兒“回家”闖三關(guān)

大壩在造福人類的同時(shí)，也切斷了魚(yú)類的洄游通道。一條魚(yú)想逆流，至少面臨三道難關(guān)。

第一關(guān)：找不到門(mén)。大壩下游，原本連通的河道被截?cái)�。一般魚(yú)道入口僅約2米寬，對(duì)魚(yú)兒而言如同“針眼”。

第二關(guān)：爬不上樓梯。魚(yú)道本身是一條傾斜的人工水槽，內(nèi)置擋板分級(jí)降低流速，像一道超長(zhǎng)樓梯。不同魚(yú)類的“游泳能力”天差地別。“我們研究了100多種魚(yú)類，各種魚(yú)類的生態(tài)習(xí)性不一�！笔�小濤舉例，高原裂腹魚(yú)常年生活在激流中，爆發(fā)力強(qiáng)、但耐力差，能短時(shí)間沖刺；草、鰱、鳙、青四大家魚(yú)喜歡平緩水流，具備較強(qiáng)的持續(xù)游動(dòng)能力。

第三關(guān)：過(guò)了壩之后呢？能不能在陌生的水域找到適宜的產(chǎn)卵場(chǎng)和索餌場(chǎng)？也是一個(gè)難題。

給魚(yú)做“數(shù)字分身”

過(guò)去解決這些難題，主要靠建試驗(yàn)水槽——科研人員修一條縮小版的假魚(yú)道，把真魚(yú)放進(jìn)去看它怎么游。但一個(gè)水槽造價(jià)高、建造周期長(zhǎng)。

石小濤團(tuán)隊(duì)換了個(gè)思路，把魚(yú)的行為“搬”進(jìn)計(jì)算機(jī)里。自2009年團(tuán)隊(duì)成立以來(lái)，他們就在做一件事——把魚(yú)的行為翻譯成計(jì)算機(jī)能讀懂的語(yǔ)言。

“簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是把每一條魚(yú)的爆發(fā)力、耐力、轉(zhuǎn)向習(xí)慣——全部轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)參數(shù)�！笔�小濤介紹，在電腦里搭建一個(gè)虛擬魚(yú)道，把“數(shù)字魚(yú)”放進(jìn)去，看它在不同的流速場(chǎng)里怎么選路、往哪里游，比如哪里流速太快魚(yú)游不動(dòng)、哪里水流太緩魚(yú)不愿意進(jìn)、哪里形成漩渦魚(yú)會(huì)暈頭轉(zhuǎn)向，全都可以在屏幕上看得一清二楚。

“在西南某水電站項(xiàng)目中，我們使用這套模型反復(fù)比對(duì)了多種魚(yú)道方案，通過(guò)計(jì)算機(jī)調(diào)整坡度、改休息池的位置，最終找到了最優(yōu)設(shè)計(jì)，大大減少了耗時(shí)費(fèi)力的野外試驗(yàn)�！笔�小濤告訴湖北日?qǐng)?bào)全媒記者。目前，該團(tuán)隊(duì)結(jié)合魚(yú)類復(fù)雜的洄游習(xí)性，做了大量因地制宜的項(xiàng)目。

引誘魚(yú)兒“躍龍門(mén)”

怎么解決魚(yú)兒找到“針眼”般的魚(yú)道入口？

“魚(yú)兒有‘領(lǐng)頭魚(yú)效應(yīng)’，類似羊群效應(yīng)�！笔�小濤介紹，團(tuán)隊(duì)針對(duì)鯉魚(yú)和草魚(yú)的研究發(fā)現(xiàn)，利用機(jī)械構(gòu)件建造魚(yú)體、植入真魚(yú)的游泳數(shù)據(jù)，模仿真魚(yú)游泳的仿生魚(yú)能產(chǎn)生很強(qiáng)的跟隨效果。團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了一套“集誘魚(yú)系統(tǒng)”，即在入口設(shè)置造流裝置，把水流脈動(dòng)調(diào)控到貼近天然河流的狀態(tài)；同時(shí)在底部鋪設(shè)仿生材料，還原天然河床的粗糙度和質(zhì)感。所有這些調(diào)控參數(shù)，都先在數(shù)字化模型里驗(yàn)證，再拿到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。

在西南某水電站，這套初步成形的“魚(yú)類過(guò)壩數(shù)字化方案”，讓魚(yú)道入口的過(guò)魚(yú)效率提升了20%�！安皇潜启~(yú)走，而是讓它自己愿意走。”團(tuán)隊(duì)成員打了個(gè)比方。

評(píng)價(jià)魚(yú)道好不好使，過(guò)去靠的是最原始的方式——研究人員在出口處撒網(wǎng)，撈上來(lái)多少算多少。但網(wǎng)眼大小、放置位置都會(huì)影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果，誤差難以避免。

“現(xiàn)在，團(tuán)隊(duì)采用射頻識(shí)別技術(shù)，在魚(yú)道關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)埋設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備�！笔�小濤介紹，每當(dāng)魚(yú)游過(guò)，系統(tǒng)記錄它的通過(guò)時(shí)間、方向和位置。魚(yú)道里發(fā)生了什么？哪一段停了多久？哪一段水流不合適？都有據(jù)可查。

這套系統(tǒng)看似簡(jiǎn)單，實(shí)則很難。魚(yú)道水流復(fù)雜、信號(hào)干擾嚴(yán)重、設(shè)備容易被泥沙堵塞。石小濤團(tuán)隊(duì)花了十余年時(shí)間反復(fù)調(diào)試，才逐步形成較為穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)方法。

石小濤表示，團(tuán)隊(duì)下一步將結(jié)合人工智能技術(shù)，把視野拓展到整個(gè)長(zhǎng)江——系統(tǒng)評(píng)估哪些江段適合棲息、哪些河道的“生態(tài)走廊”需要修復(fù)，讓魚(yú)兒的“躍龍門(mén)”之路，變成一條江的生命廊道。（湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 張澤牧 通訊員 楊葉 謝大順）