Mathematical model on simulating fish-behavior in river flows

Παγωνόπουλος, Σωτήριος; Pagonopoulos, Sotirios

dc.contributor.author	Παγωνόπουλος, Σωτήριος	el
dc.contributor.author	Pagonopoulos, Sotirios	en
dc.date.accessioned	2018-03-21T12:10:33Z
dc.date.available	2018-03-21T12:10:33Z
dc.date.issued	2018-03-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46750
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.8091
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Υπολογιστική Μηχανική”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Μαθηματικά μοντέλα	el
dc.subject	Δίοδοι ιχθύων	el
dc.subject	Συμπεριφορά ιχθύων	el
dc.subject	Ιχθύες	el
dc.subject	Κίνηση ιχθύων	el
dc.subject	Mathematical models	en
dc.subject	Fish passes	en
dc.subject	Fish behavior	el
dc.subject	Fish	el
dc.subject	Fish movement	el
dc.title	Mathematical model on simulating fish-behavior in river flows	en
dc.title	Μαθηματικό μοντέλο προσομοίωσης συμπεριφοράς ιχθύων σε ποτάμια ροή	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗ ΡΕΥΣΤΟΔΥΝΑΜΙΚΗ	el
heal.classification	ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ	el
heal.classification	COMPUTATIONAL METHODS IN FLUID DYNAMICS	en
heal.classification	Environmental engineering	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/e6ab3f6b562030c0c8396c8ff25de47e482748f3
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/df16e4f70a884dc97964f904cf22530794c9184f
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/e6ab3f6b562030c0c8396c8ff25de47e482748f3
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85044170
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-14
heal.abstract	The main research questions the present dissertation attempts to address are: (1) how can someone analyze and simulate fish movement and fish behavior in a river flow and (2) how can the above behavior be modeled by structuring a mathematical model describing the main aspects of fish behavior-movement. By addressing the above research questions, researchers will be able to create hydraulic structures such as fish passes, so that fish can recognize and orient themselves towards them. The present work attempts to address the fore-mentioned research questions by structuring a mathematical model for simulating fish behavior in river flows. In particular, (1) a background research review on fish behavior in rivers, stimuli that affect the decision making while swimming, movement related to each behavior decision and already existing behavior models was conducted, (2) a fish behavior mathematical model was structured based on existing fish behavior models, and (3) an implementation of the model was conducted on a river in the Jedsted area of Denmark, where fish movement data were recorded, in the scope of validating the model that was created. Hydrodynamic stimuli for fish behavior is calculated with the use of existing Computational Fluid Dynamics (CFD) models, and TELEMAC-2D in particular. In the model created, flow velocities and acceleration magnitude are used as stimuli to determine different behavior decisions and related movement. For the present model three different behavior responses were modeled: B1, to swim along with the flow, which consists of a Biased Correlated Random Walk in the direction of the flow, B2, to swim towards regions of faster flows thus facilitating downstream migration through obstacle avoidance, B3, to swim against flow vector, which is an escape response, where fish abandons downstream migration to swim upstream. The model also applies a random change in swimming depth, incorporated in the above behavior responses. Acceleration magnitude is the triggering stimuli to activate different behaviors and flow velocities can influence its trajectory.	en
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία παρουσιάζουμε συνοπτικά την αρχική μορφή ενός 2-D μαθηματικού μοντέλου με το οποίο προσομοιώνουμε την κίνηση και συμπεριφορά ιχθύων σε ποταμό. Στο μοντέλο θεωρούμε ότι οι ιχθύες δέχονται υδροδυναμικά ερεθίσματα από το πεδίο ροής του ποταμού, τα οποία είναι οι ταχύτητες ροής και οι διαφορές επιταχύνσεων, και με βάση αυτά αποφασίζουν για το πως θα κινηθούν. Εφαρμόζουμε το μοντέλο στον ποταμό Konge River στη Δανία και διαπιστώνουμε ότι αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ορθολογική χωροθέτηση διόδων ιχθύων σε Υδροηλεκτρικά Έργα αναμένοντας ικανοποιητικά αποτελέσματα. Βρίσκεται σε εξέλιξη η περαιτέρω ανάπτυξη-επέκταση και βαθμονόμηση του μοντέλου, ώστε αυτό να είναι ικανό να προσομοιώνει το σύνολο της πολυπλοκότητας της κίνησης των ιχθύων με σημαντική ακρίβεια.	el
heal.advisorName	Στάμου, Αναστάσιος	el
heal.committeeMemberName	Στάμου, Αναστάσιος	el
heal.committeeMemberName	Μπουντουβής, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	80 σ.	en
heal.fullTextAvailability	true