基于智能体和元胞自动机的鱼道内鱼类行为模拟

来源：农业工程学报杂志2021年第11期北京时间：

作者：汪靖阳,郄志红,孙双科,张超,

摘要：为建立基于智能体和元胞自动机（Agent-CA）的鱼道内鱼类行为模型，该研究以计算流体力学软件得到的水流流场数据为基础，根据过鱼试验研究认识到的鱼上溯行为特征和规律，定义了不同场景下鱼的避开障碍、寻找主流、逆流向前、逆流后退、冲刺、随机6种行为和行为规则，将鱼道划分成多个二维元胞空间，将元胞空间中元胞状态为“鱼”的网格看作是一个智能体（Agent）。在3种体型的竖缝式鱼道中应用该模型对草鱼幼鱼的上溯行为进行模拟，并将模拟结果与实际过鱼轨迹进行对比。结果表明：该研究构建的模型能够较好地描述实际过鱼的主要上溯轨迹，针对3种体型竖缝式鱼道的模拟特征轨迹范围相对误差分别为23.5%、7.7%和2.3%。本研究提出的基于智能体和元胞自动机的鱼道内鱼类行为模型具有较好的适用性，可为鱼类行为模拟研究提供重要基础数据。

关键词：流速, 体长, 元胞自动机, 智能体, 竖缝式鱼道, 数值模拟, 鱼类行为