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Position: Home > Articles > Simulation for the migration of Schizothorax prenanti in vertical slot fishway Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering 2023,39 (2) 173-181

竖缝式鱼道内齐口裂腹鱼洄游行为模拟

作  者:
汪靖阳;李广宁;郄志红;孙双科;吴鑫淼
单  位:
关键词:
机器学习;洄游模型;鱼道;欧拉-拉格朗日智能体方法;齐口裂腹鱼;竖缝式鱼道
摘  要:
鱼道是帮助洄游鱼类跨越河道内物理障碍的主要过鱼设施之一.针对鱼道结构优化试验耗时长、成本高的问题.该研究在物理试验基础上建立模拟鱼类运动的数值模型,基于竖缝式鱼道内齐口裂腹鱼的行为数据,结合机器学习和欧拉-拉格朗日智能体方法(Eulerian-Lagrangian-agent method,ELAM)建立了鱼类洄游路线预测模型.首先,将齐口裂腹鱼的游泳行为数据划分为3个数据集(顺流而下、侧向运动和逆流而上);然后,根据不同机器学习算法(XGBoost、K-近邻、梯度提升决策树、随机森林)分别构建游泳行为分类模型和游泳速度回归模型,并通过试验结果对比,筛选出最优模型;最后,结合ELAM的框架,构建鱼类洄游数学模型,模拟了齐口裂腹鱼在3种体型的竖缝式鱼道中的洄游路线.结果表明:基于随机森林建立的游泳行为分类模型和游泳速度回归模型预测效果最佳,游泳行为分类精度为0.804,召回率为0.794,F1得分为0.798,3个数据集的游泳速度回归的R2均大于0.75.研究所建立的鱼类洄游数学模型能够较好的预测齐口裂腹鱼的洄游路线,可为相关鱼类保护措施的设计和优化提供参考.
译  名:
Simulation for the migration of Schizothorax prenanti in vertical slot fishway

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