游泳运动员在不同游泳环境下的比较研究

李旭鸿，仇宏涛，岳海涛，杨红春，汤能能

(1.浙江体育科学研究所，浙江 杭州 310004；2. 浙江师范大学 体育与健康科学学院，浙江 金华 321004；3.宁波市游泳训练基地，浙江 宁波 315000)

·运动生物力学·

游泳运动员在不同游泳环境下的比较研究

李旭鸿1，仇宏涛2，岳海涛2，杨红春1，汤能能3

(1.浙江体育科学研究所，浙江 杭州 310004；2. 浙江师范大学 体育与健康科学学院，浙江 金华 321004；3.宁波市游泳训练基地，浙江 宁波 315000)

通过游泳水槽与泳池的比较学研究发现当蛙泳运动员游速在1.28、1.32和1.36m/s、及自由泳游速在1.90m/s时，运动员在水槽中的动作频率显著低于在游泳池的动作频率，而其他速度下时运动员在水槽中的动作频率有低于泳池中的趋势，但并没有统计学的显著差异。在同一速度下，运动员的血乳酸在水槽游和泳池游后没有显著不同，但即刻心率在水槽游后显著地低于泳池游。我们推测造成这种下降的原因是运动员在水槽中有了更明确的参照物，因此可以保持更完整有效的技术，从而可以在更高游速下保持较低的动作频率。水槽游后即刻心率的下降也从另一个侧面说明了这种技术效率提高的观点。

游泳；参数；比较

游泳水槽提供了稳定可调的水流速度，不仅让运动员感觉像在泳池里面游泳，同时运动员在水槽里进行相对静止地运动，这样就容易对运动员在运动过程中实施生理生化、生物力学等方面的测试，提供了与实际运动最为相似的测试环境。在1995年，Hay J.G. 和Do Carmo, J.比较了两种游泳环境下运动员动作频率的不同，发现运动员在水槽中的动作频率在相同速度下会高于泳池[1,2]；Wilson教授等于1998年也对运动员在水槽和泳池中的技术参数进行了比较，发现运动员在1.4m/s游速以下时频率没有显著区别，当游速增加到1.6m/s时，在水槽中的动作频率略高于泳池中动作频率，并且有显著性差异[3]。但是在以上两个研究中，受试者的游泳水平大多数介于业余与专业水平之间，因此运动员对技术和游速的控制还不是非常精确；李旭鸿等在水槽中的研究发现，蛙泳运动员在不同游速下划水频率没有显著性差异；而自由泳运动员当游速在1.55m/s～1.70m/s时，二者的划水频率并没有显著性的差异。因此，有必要对游泳运动员在游泳水槽和泳池的游进频率和生理参数进行综合比较，以此作为我们开展进一步游泳研究的一个基础[4～6]。与此同时，游泳频率仅是游泳运动员技术参数的指标之一，同时划臂时相比如抓水、抱水、推水及水上腾空时间的长短决定了划水频率的快慢，以划臂时相来研究游泳运动员的技术参数特点更具有说服力。因此本研究着重以自由泳运动员的划臂分段时相为重点来研究游泳运动员在不同游泳环境的技术参数差异[6-10]。

1 研究方法

1.1研究对象

蛙泳运动员10名和自由泳运动员12名，所有平均年龄18.5±1.5岁，平均身高175±5.2cm，从事游泳专业训练年限平均4.2±1.2年，其中绝大多数运动员都以达到国家健将水平。

1.2实验模式

1.2.1 在50m标准池中：所有蛙泳运动员和6名自由泳运动员在大池蹬边进行8×50m递增游，1min30s包干，游速控制在每个50m较前一个50m快一秒左右，直到最后一个50m全力。自由泳和蛙泳运动员分别要求出发5m和15m前出水开始第一次划手，并从5m和15m开始计时，同时记录运动员的动作次数和到边后的即刻心率和血乳酸，最后计算运动员在实际游程中的平均动作频率(次/min)和游进速度(m/s)。

1.2.2 在水槽中：在同一天，根据运动员在大池中完成的速度，相应设定每个运动员在水槽中的游速，然后同样要求运动员进行8×30s的匀速游，记录游进过程的平均动作频率和完成后即刻心率和血乳酸。

1.2.3 另外6名自由泳运动员为短距离运动员，要求在50m标准池进行4×50m出发全力游，记录动作频率并计算其实际的游进速度，发现绝大多数运动员的游程速度在1.90m/s；然后隔天要求运动员在水槽中以1.90m/s的速度进行4×25s的匀速游，同时记录平均动作频率。

1.2.4 选择其中10名男自由泳运动员另外分别在水槽和泳池进行两次测试，在水槽里两次的强度分别相当于50m个人最好成绩的90%和95%，在泳池里两次的强度分别为50m个人最好成绩的90%和100%，两次实验的间隔为一天。通过游泳水槽的三线运动测试系统及水下三维摄像系统拍摄技术动作、图像采集、录像解析，进行游泳运动技术诊断。划水时相定义如下T1：手尖入水到手掌抱水(下划)，这个时相不产生推进力，其目的是使运动员的手臂形成抓水姿势，为产生推进力准备；T2：手掌抱水到手臂屈至接近900(内划)，该时相是第一个产生主要推进力的动作时相阶段；T3：内划结束时开始到手接近大腿是结束(上划)，上划接近结束时，运动员的手一般达到划水的最高速度；T4：手尖入水到手尖出水的时间(水下单侧划臂周期)；T5：手尖出水到手尖入水的时间(空中移臂)[11-16]。

1.3统计方法

个体重复测量的统计方法(ANOVA - SPSS)被用来比较运动员在两种不同的环境下同一游速时的动作频率、即刻心率和血乳酸。由于每个运动员的游进速度不尽相同，因此我们只选定了同样速度下的动作频率进行比较。

2 实验结果与讨论

2.1游泳水槽和泳池中的游进频率和生理参数的比较

所有运动员在水槽和泳池两种游泳环境下的动作频率比较列于表1和2；即刻心率和血乳酸的比较结果列于表3。

表1 蛙泳运动员在游泳池和水槽中不同游速下动作频率的比较

*显著性差异，<0.05;表2-4同

表2 自由泳运动员在游泳池和水槽中不同游速下动作频率的比较

表3 蛙泳运动员在游泳池和水槽中不同游速下血乳酸和心率的比较

表4 自由泳运动员在游泳池和水槽中不同游速下血乳酸和心率的比较

统计结果显示，当蛙泳运动员游速在1.28m/s、1.32m/s和1.36m/s、自由泳游速在1.90m/s时，运动员在水槽中的动作频率显著低于在游泳池的动作频率，而其他速度下时运动员在水槽中的动作频率有低于泳池中的趋势，但并没有统计学的显著差异。在同一速度下，运动员的血乳酸在水槽游和泳池游后没有显著不同，但即刻心率在水槽游后显著地低于泳池游(见表3、4)。

根据运动员和教练员的主观感觉，他们往往认为由于在水槽中游进是在动水中游动，因此运动员的抓水(手入水后到开始推水前)会比在静水中游动时的时间要短，或者抓水要更快；同时，运动员也加快了整个动作周期的时间，只有这样运动员才能保持在固定的位置不至于被水推回。但是，根据流体力学的原理，运动员理论上在这两种环境下的技术动作是没有差别的，因为运动员相对水的速度是一样的。在1995年Hay J.G. 和1998年Wilson教授的比较研究中，均发现两种游泳环境下运动员动作频率的不同，尤其是在较高流速时，运动员在水槽的划频明显高于泳池[2-3]。这一结果与我们研究的结果完全相反，造成这一结果的原因可能有以下几个方面：一是受试者的专业背景不完全相同。在我们的研究中，受试者全部是已经从事游泳专业训练4-5年的健将级运动员，他们对游泳技术的掌握和控制明显好于其他两个研究中的受试者，这一优势使运动员在不同的环境下游泳时仍能保持良好的技术。另外，根据我们实验室未被证实的经验，对比同样成绩的运动员，技术流畅和水感好的运动员往往在水槽中可以游得更轻松、游的时间也更长些。二是在水槽环境下游泳时，运动员有了更好的参照环境，他们可以在保持身体位置不退回的前提下尽量减慢动作频率以节省体力。同样时根据我们的经验，运动员往往在水槽训练时更容易获得较好的技术感觉，这也恰恰说明运动员在水槽环境里有了更清晰的参照物后可以更好地专注于游泳技术的效果，这可能也是我们在实验中发现水槽游时动作频率更低的主要原因之一。三是在高速水槽游和泳池游后的即刻心率的不同也从另一个侧面说明了运动员在水槽游时更注重了技术的效率，从而付出的生理代价也就明显地降低了。

2.2运动员不同速度下在水槽和泳池里的T1时相特征

图1 运动员在两种实验环境里分别与速度和划水时间T1的曲线

通过10名自由泳运动员在水槽和泳池里的测试结果，可以发现在泳池里随着测试强度(速度)的增加，自由泳运动员入水后的T1时相会明显降低。同样这个时相特征也适用于水槽里(见图1)。使用SPSS10.0统计软件得出T1时相与自由泳运动员相应的速度呈显著性负相关具体见表4。说明自由泳运动员不论在水槽还是在泳池里提高运动成绩即速度的方式是加快划水频率，也就是要减少T1时相。

表5 各个时相与速度的相关分析结果

注：**表示非常显著差异p<0.01,*表示显著差异p<0.05

2.3运动员不同速度下在水槽和泳池里的T2时相特征

图2 运动员在两种实验环境里分别与

从10名自由泳运动员的测试结果看出，随着强度的增加不论在水槽还是泳池里其T2时相都会所降低，其中水槽里强度增加后T2时相的最大差值为0.07s，而泳池里的最大差值为0.08s(图2)。

这说明运动员在水槽和泳池里进行训练和测试，只要增加强度(速度)抓水就会困难，从而就降低了抱水的时间，水槽这个特征更明显一点。原因是由于水槽里的水是动态的，运动员在抱水方面要比在泳池里差一点。但总体来说不论是水槽还是泳池，运动员的速度如何变化他们的T2时相还是相差不多的。另外从统计的角度来看自由泳运动员的T2时相与相对应的速度没有相关性，说明自由泳运动员不管在水槽还是在泳池里训练和测试，其T2时相不会随着速度的变化而产生显著性变化。这一论点在T. Yanai的研究中得到部分的支持[4]。

2.4运动员不同速度下在水槽和泳池里的T3时相特征

图3 运动员在两种实验环境里分别与速度和划水时间T3的曲线

从测试结果来看，自由泳运动员在水槽和泳池里不论以何种强度其T3时相是基本一致的(图3)。众所周知运动员在追求速度时最直接有效的方法就是提高划水和打腿的频率，从游泳的划臂技术特征与划水周期节奏分析，最为耗时的时相应该是T2+T3，它占整个划臂周期时段的3/4。根据竞技水平的不同，时间大约为0.60～0.80s上下浮动，这一时段在每一划臂周期中也是身体速度的加速段，原因就是该时相分段产生推进力，其中T3占40%～50%。从统计的角度来看，速度与T3时相是不相关的，也就是说实验环境对于时相T3是影响很小的。

2.5运动员不同速度下在水槽和泳池里的T4时相特征

图4 运动员在两种实验环境里分别与速度和划水时间T4的曲线

从图4可以看出，自由泳运动员随着强度的增加，不管是在泳池还是水槽里他们的T4时相反而降低，泳池里的降低幅度要高于水槽。从理论上讲T4=T1+T2+T3，其中T2和T3是产生推进力的，而T1只能产生阻力，所以有的运动员虽然T4时相很高，但是产生的速度并不是很高，原因就是T1的时相太大，没有持续产生推进力的平台时间即T2+T3。所以运动员若想提高自己的成绩就要想法提高自己的水下划水产生推进力的平台时间T2+T3，尽量入水后就要抱住水，当然这样就会比较累，上肢肌肉反应也会很大，特别三角肌很容易疲劳。所以平时要加强训练有效部位的肌肉力量，提高入水后就要抱水的认识。

从统计上来看，虽然T4时相和速度呈显著负相关，由于T4=T1+T2+T3，T1与速度呈显著负相关，而T2、T3与对应的速度没有相关性，所以不能认为T4越低自由泳运动员的速度就越高，运动成绩越好。

2.6运动员不同速度下在水槽和泳池里的T5时相特征

图5 运动员在两种实验环境里分别与速度和划水时间T5的曲线

从图5可以看出，自由泳运动员随着强度的增加，不论在水槽还是泳池里他们的水上腾空T5时相是降低的。但是由于运动员的体形、力量、体能和技术动作等方面的影响，各自的腾空时相T5是不同的。

当自由泳运动员全速游的时候不论在水槽还是泳池其T5腾空时相是差别不多的，但是在泳池里当强度不是很高时，运动员的腾空时间T5就明显高于强度和水槽里的T5。其中在泳池里强度下降10%，最大T5时相差值为0.42s，而在水槽里强度下降5%，最大T5时相差值为0.08s。间接的说明泳池的T5时相受强度或者速度的影响因子要高于水槽。

3 小 结

3.1 运动员在绝大多数的中低速游时，在水槽和泳池两种环境下的动作频率和生理参数都没有明显区别；但是在高游速情况下，在水槽中的动作频率明显下降。水槽游后即刻心率的下降也从另一个侧面说明了这种技术效率提高的观点。

3.2 自由泳运动员在水槽和泳池里，随着强度或者速度的增加他们的T1、T4和T5时相都明显降低，而T2和T3时相总体上是保持不变。

3.3 水槽里的T1、T4和T5的时相随着强度或者速度的变化，他们的变化幅度要低于在泳池里。

3.4 运动员在水槽和泳池中动作频率、划手时相和生理参数的比较仅仅是对比研究的开始部分，今后我们还将更多的技术参数进行比较，例如划手路线、每个动作周期内的速度波动、推进力等。

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ResearchComparisononSwimmersinDifferentSwimmingCircumstances

LI Xu-hong1，QIU Hong-tao2,YUE Hai-tao2,YANG Hong-chun1，TANG Neng-neng3

(1.Zhejiang Research Institute of Sports Science, Hangzhou 310004, China； 2．Institute of Physical Education，Zhejiang Normal University ,Jinhua 321004, China; 3.Swimming Trainning Center of Ningbo,Ningbo 315000,China)

When we compared the stroke frequency with the gradual increase of swimming speed, we found that the stroke frequency is significantly slower in the flume than in the swimming pool at 1.28、1.32 and 1.36m/s in the breaststroke and 1.90m/s in the freestyle. However, in the speed which is slower than 1.28m/s in the breaststroke and 1.90 in the freestyle, we found that there is no significant statistic difference in the stroke frequency between the flume swimming and pool swimming. With the same speed, there is no significant difference in the blood lactate after swimming, but the maximum heart stroke is significantly slower after the flume swimming as oppose to the pool swimming. It is our speculation that the swimmers could control the technique better in the flume because they had the reference in the flume when they swam, and consequently, retained a relatively more completed and effective technique and lower stroke frequency at a relatively higher speed. Lower heart stroke after flume swimming is also supportive to the view of improvement of technique efficiency after flume swimming.

swimming；parameter；comparison

2010-12-30

李旭鸿(1976-)，男，江苏徐州人，在读博士研究生，研究方向：运动生物力学理论与方法.

1004-3624(2011)03-0110-04

G804.21

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