仿生鱼带路，湖北这招让鱼儿轻松“跃龙门”

眼下正是跃龙门初夏，长江上游某水电站，仿生一道不起眼的鱼带透明管道里，鱼儿摇摇晃摆“钻”了进去。北招这是让鱼湖北科研人员专门为它们开发的数字化诱鱼系统，目的儿轻就是便捷鱼儿翻过水电设施。

为解决长江鱼类逆流而上产卵的跃龙门问题，三峡大学石小涛教授团队历时十余年攻关，仿生用数字化技术帮助鱼儿跳过拦河闸坝。鱼带

2025年4月，北招“过鱼设施2025国际研讨会”在三峡大学举办，让鱼来自多个国家和地区的儿轻近300位专家参会。这也是跃龙门该研讨会首次在亚洲国家举办。“这种国际学术话语权的仿生传递，是鱼带对中国鱼类过坝研究水平的认可。”石小涛说。

鱼儿“回家”闯三关

大坝在造福人类的同时，也切断了鱼类的洄游通道。一条鱼想逆流，至少面临三道难关。

第一关：找不到门。大坝下游，原本连通的河道被截断。平常鱼道入口仅约2米宽，对鱼儿而言如同“针眼”。

第二关：爬不上楼梯。鱼道本身是一条倾斜的人工水槽，内置挡板分级降低流速，像一道超长楼梯。不同鱼类的“游泳能力”天差地别。“我们研究了100多种鱼类，各种鱼类的生态习性不一。”石小涛举例，高原裂腹鱼常年生活在激流中，爆发力强、但耐力差，能短时间冲刺；草、鲢、鳙、青四大家鱼喜爱平缓水流，具备较强的继续游动能力。

第三关：过了坝之后呢？能不能在生僻的水域找到适宜的产卵场和索饵场？也是一个难题。

给鱼做“数字分身”

过去解决这些难题，主要靠建尝试水槽——科研人员修一条缩小版的假鱼道，把真鱼放进去看它怎么游。但一个水槽造价高、建造周期长。

石小涛团队换了个思路，把鱼的行为“搬”进计算机里。自2009年团队成立以来，他们就在做一件事——把鱼的行为翻译成计算机能读懂的语言。

“简易地说，就是把每一条鱼的爆发力、耐力、转向习惯——全部转化成数学参数。”石小涛介绍，在电脑里搭建一个虚拟鱼道，把“数字鱼”放进去，看它在不同的流速场里怎么选路、往哪里游，比如哪里流速太快鱼游关停、哪里水流太缓鱼不愿意进、哪里形成漩涡鱼会晕头转向，全都可以在屏幕上看得一清二楚。

“在西南某水电站项目中，我们使用这套模型反复比对了多种鱼道方案，通过计算机调整坡度、改休息池的位置，最终找到了最优设计，大大减少了耗时费力的野外尝试。”石小涛告诉湖北日报全媒记者。目前，该团队结合鱼类繁琐的洄游习性，做了大量因地制宜的项目。

引诱鱼儿“跃龙门”

怎么解决鱼儿找到“针眼”般的鱼道入口？

“鱼儿有‘领头鱼效应’，类似羊群效应。”石小涛介绍，团队针对鲤鱼和草鱼的研究发现，利用机械构件建造鱼体、植入真鱼的游泳数据，模仿真鱼游泳的仿生鱼能产生很强的跟随效果。团队还研发了一套“集诱鱼系统”，即在入口设置造流装置，把水流脉动调控到贴近天然河流的状态；同时在底部铺设仿生材料，还原天然河床的毛糙度和质感。所有这些调控参数，都先在数字化模型里验证，再拿到现场实施。

在西南某水电站，这套初步成形的“鱼类过坝数字化方案”，让鱼道入口的过鱼效率提升了20%。“不是逼鱼走，而是让它自己愿意走。”团队成员打了个比方。

评价鱼道好不好使，过去靠的是最原始的方式——研究人员在出口处撒网，捞上来多少算多少。但网眼大小、摆放位置都会影响统计结果，误差难以避免。

“现在，团队采用射频识别技术，在鱼道关键节点埋设监测设备。”石小涛介绍，每当鱼游过，系统记录它的通过时间、方向和位置。鱼道里发生了什么？哪一段停了多久？哪一段水流不合适？都有据可查。

这套系统看似简易，实则很难。鱼道水流繁琐、信号干扰严重、设备简单被泥沙堵塞。石小涛团队花了十余年时间反复调试，才逐步形成较为稳定的监测方法。

石小涛表示，团队下一步将结合人工智能技术，把视野拓展到整个长江——系统评估哪些江段适合栖息、哪些河道的“生态走廊”需要修复，让鱼儿的“跃龙门”之路，变成一条江的生命廊道。

湖北日报全媒记者 张泽牧

通讯员 杨叶 谢大顺

最新评论