枕头坝一级水电站竖缝式鱼道过鱼效果初探

采用视频监测装置记录了枕头坝一级水电站鱼道2017年4月~7月鱼道内的鱼类种类、数量及体长,并分析了其时间节律以及鱼道出口水位对过鱼效果的影响;还在2017年8月采用PIT标记跟踪的方式对鱼道的通过性进行了评估。鱼道视频监测共观察到鱼类407尾,共计20种。鱼道内鱼类上溯呈现明显的时间节律。鱼道的过鱼数量与鱼道内水位密切相关,出口水深为1.5~2.0 m时,过鱼效果最佳。PIT标记试验结果显示,标记鱼类齐口裂腹鱼、重口裂腹鱼等可顺利通过鱼道。该鱼道可为多种鱼类提供上溯通道,具备一定的过鱼功能。     

竖缝与堰组合式鱼道水力特性数值模拟研究

堤坝等水利水电工程截断河流,鱼道能克服其阻碍作用,使鱼类顺利上溯洄游。采用RNG k-ε湍流模型对竖缝与堰组合式鱼道进行数值模拟,对其池室内流速以及紊动能情况进行分析研究。结果表明：该类型鱼道池室内部水力特性稳定,具有竖缝式鱼道和堰式鱼道共同优点,适宜于不同鱼类游过,能较好地适应鱼类上溯。     

同侧导竖式鱼道水力特性试验研究

以某水电站鱼道体型为研究基础,通过1∶10鱼道局部模型,对同侧竖缝式池室的水力特性进行了试验研究,得到了过鱼池室流态、流速分布以及适合目标鱼类上溯的路径等,并对隔板体型、竖缝宽度以及池室长度等进行了分析论证。试验结果表明,该隔板型式、池室尺寸以及池底坡度的同侧导竖式鱼道参数设计基本合理,比较适合需要保护的4大家鱼洄游上溯。通过活鱼试验,验证了鱼类上溯喜好的水力条件等。     

鱼道进口水流对草鱼幼鱼上溯行为的影响研究

为使鱼类能够快速发现和顺利进入鱼道进口并成功过坝,设计了鱼道进口概化模型。以草鱼幼鱼为研究对象,在18±1℃的条件下研究了鱼道进口流速对鱼类上溯行为的影响。研究发现:鱼道进口水流存在一个最佳流速,在该流速下,鱼类进入鱼道进口的效率最高。利用诱鱼流道补水有助于进一步提高鱼道进鱼效率,诱鱼流道水流与鱼道进口水流之间存在一个最优流速比。针对草鱼幼鱼的鱼道进口最佳流速约为0.3 m/s,诱鱼流道水流与鱼道进口水流的最佳流速比约为2.3。通过对洄游区鱼类游泳轨迹以及流场耦合,可知草鱼幼鱼上溯的喜好流速范围是0.20~0.30 m/s。研究成果对于鱼道进口水力设计具有重要意义。     

细鳞河水库鱼道进口河段水力特性数值模拟研究

鱼道进口位置的选择对整个鱼道至关重要,应根据上溯鱼类的喜爱流速范围选定能够为其顺利进入鱼道的合适位置。本文以细鳞河水库鱼道为例,采用二维数值仿真模型,对拦河坝下游鱼道进口附近处水流的水力特性进行模拟研究,分析鱼道进口布置的合理性。研究结果可为鱼道进口位置的选择提供参考。     

鱼道紊流特性研究进展

鱼道内的紊流特性对于鱼类能否顺利上溯洄游至关重要。为了解鱼道内的紊流状态,综述了丹尼尔式、竖缝式、组合式、涵洞式等鱼道内紊流流速、紊动能、紊流强度、雷诺剪切应力以及漩涡等紊流特性的研究进展,分析不同鱼道内紊流的分布规律及特点,指出鱼道中的紊流强度、紊动能等均会对鱼类对栖息地的选择以及鱼类通行造成较大的影响。此外,目前国内对鱼道内漩涡紊流特性的研究较少,建议对其深入研究,以改善鱼道内水力条件,保证鱼道有效运行。     

黄金峡水利枢纽高水头过鱼建筑物设计

黄金峡水利枢纽鱼道的最高运行水头为45.50 m,上游水位的变化幅度达10 m,属于高水头过鱼建筑物。根据过鱼对象的种类、习性和游泳能力,过鱼建筑物选用带同侧竖缝式隔板的"U"型槽式鱼道,并通过水力学计算得出了鱼道池室的结构尺寸,同时为适应上游水位的变化,鱼道布置了5个出鱼口。为了分析鱼道布置方案的合理性,建立鱼道进口、集鱼系统整体模型和鱼道局部模型,模拟得出了鱼道进鱼口周边区域的流速分布、过鱼池水力学特性等。试验结果表明,鱼道进鱼口区域的流场分布适宜鱼类上溯至进鱼口,过鱼池的水力学条件满足符合过鱼对象顺利上溯的要求,设计方案是合理的。     

依兰航电枢纽竖缝式鱼道优化研究

采用正态1 ∶ 20整体物理模型水流试验为研究手段,对竖缝式鱼道进行水力学试验研究.重点研究了不同流量下,鱼道内沿程水位、比降及流速等水力要素变化,并通过逐步优化,得出了满足鱼类上溯要求的最终优化方案.     

某工程鱼道局部模型试验研究

利用数模和物模相结合的技术手段开展了某工程鱼道局部模型试验研究,优化鱼道内导板、隔板等细部结构,确定过鱼孔尺寸等参数,分析评价池室水流流态,以防止水流产生能量积累,为鱼类顺利上溯提供良好的条件.     

金沙水电站鱼道水力特性数值模拟

金沙水电站鱼道是鱼类向金沙江上游上溯的通道。基于金沙江水文和鱼类生态情况,对金沙水电站鱼道开展水力学计算,提出了鱼道的布置型式,并建立CFD模型对池室水流进行了数值模拟。结果表明,金沙水电站鱼道的布置型式和尺寸比较合理,适合鱼类上溯。     

基于鱼类集群及上溯通道分析的鱼道进口位置论证

为确保大渡河龚嘴水电站鱼道能够成功过鱼,基于龚嘴水电站坝下河段鱼类集群分布的水声学观测结果,结合研究河段水流条件,分析鱼类集群分布特征,并根据主要过鱼对象关于水力学因子的适宜性特征,提取坝下河段鱼类主要上溯通道,论证龚嘴水电站鱼道进口布置方案。结果表明:坝下河段鱼类垂向分布范围为1.15~11.62 m,主要分布在中下层水域;鱼群主要集中在河段中上游区域;鱼类上溯通道分布于靠近两侧河岸的水域,流速为0.1~1.2 m/s;在北纬29.290°~29.292°范围内,存在横跨整个河宽的鱼类集中分布区域,说明该区域内流场条件能够较好地满足河段过鱼对象的上溯需求。本研究从鱼类集群及上溯通道分布两个方面对鱼道进口布置进行论证,提出较合理的鱼道进鱼口位置,研究结果可为其他水电站鱼道进口布置提供参考。     

不同位置与朝向的鱼道进口水流特性研究

通过改变鱼道进口的不同朝向、鱼道进口与电站的相对距离,提出3种鱼道进口布置方式,并利用Flow-3D计算流体软件对这3种布置方式进行三维数值模拟。结果表明,相对于开口朝向与河道主流平行的进口C、F,开启开口朝向与河道主流垂直的鱼道进口B、E能够形成更大范围的目标鱼类偏好流速区域以及适合鱼类上溯的低紊动区域;距离电站尾水闸门较远的鱼道进口B、E能够形成范围更大的诱鱼水流,同时在其下游处产生的不利于目标鱼类上溯的高紊动区域也相对较小;相比于布置于岸边的鱼道,布置于河道中的鱼道更能提高鱼道的过鱼效率。该研究可为以后鱼道进口的布置提供理论依据。     

异齿裂腹鱼通过鱼道内流速障碍能力及行为

鱼类通过流速障碍能力是鱼道设计的主要生态指标,目前国内外主要使用封闭游泳水槽进行鱼类各种游泳速度指标及游泳行为研究,其水流流态及鱼类游泳行为与鱼类通过鱼道的实际状态有较大的差距,有必要结合鱼类游泳速度指标来探索能够更加准确量化鱼类通过鱼道流场的游泳能力测试方法。首先,在封闭游泳水槽中通过速度递增法测得异齿裂腹鱼临界游泳速度(101.01±20.86 cm/s)和突进游泳速度(196.94±21.80 cm/s);然后,以临界游泳速度和藏木水电站鱼道竖缝流速(110.00 cm/s)为参考,通过在开放游泳水槽内加不同束窄梯形体,形成类竖缝式鱼道的鱼类自主游泳能力测试水槽,开展两种底坡条件下4级短竖缝(工况1和工况2竖缝流速为101.55±14.87 cm/s、114.63±24.28 cm/s,竖缝顺水流长度均为40 cm)和单级长竖缝(工况3竖缝流速为137.45±17.63 cm/s、竖缝顺水流长度为160 cm)下试验鱼通过流速障碍能力和行为研究。试验结果表明:工况1、工况2下试验鱼通过4级竖缝成功率分别为82.05%、84.62%,通过流速大于临界游泳速度的竖缝时,持续爆发游泳时间为0.52±0.34 s;工况3下93.33%试验鱼以209.43±21.76 cm/s游泳速度成功通过单级长竖缝;3种工况下试验鱼通过流速大于临界游泳速度的竖缝时,以与突进游泳速度无显著性差异(P0.05)的恒定游泳速度(214.01±30.64 cm/s)上溯。鱼类游泳轨迹与流场耦合分析表明:鱼类上溯所需时间及路径长度与其选择的游泳路径密切相关,试验鱼通过借助回流区同向水流推动,增加上溯效率。本文研究方法及研究结论可为鱼道设计、改造、评价提供依据。     

貊皮岭鱼道水力特性的模型试验研究

该文通过物理模型,对江西信江八字嘴航电枢纽工程貊皮岭鱼道水流流场及水力特性的变化对鱼道内鱼类影响进行研究。通过模型试验的验证,本工程采用的生态隔墙(板)布置形式,可为鱼类上溯提供良好水流条件,成果可供同类工程借鉴。     

仿自然鱼道的一般布置原则及数值模拟研究

拟建的阁山水库会阻断鱼类的洄游通道,为解决鱼类上溯问题,将同时布置仿自然鱼道。基于 仿自然鱼道的一般布置原则,建立了适合研究仿自然鱼道数值模拟的ＣＦＤ模型,并通过物理模型试验研 究成果进行了模型验证和率定。在此基础上对鱼道不同的障碍物布置尺寸和间距开展了优化比较,通 过研究鱼道内的流速分布及流量等水力参数,确定了较合理的障碍物布置形式。研究表明,增大障碍物 的尺寸和减小障碍物的间距均可以增强对水流的阻碍作用。综合分析后推荐本鱼道工程障碍物布置的 较合理形式为:高2．0ｍ,长4．0ｍ,宽2．5ｍ,间距10ｍ。此布置形式在设计工况下,鱼道内的流速范围 为0．3ｍ／ｓ～1．2ｍ／ｓ,主流明确,能够满足各种鱼类的上溯要求。     

水温因素对竖缝式鱼道中草鱼上溯行为影响的试验

利用鱼道试验模型进行过鱼试验, 分析水温因素对模型鱼道中鱼类上溯行为的影响。以某工程竖缝式鱼道为原型, 按重力相似准则建立比尺为 1：4 的水工模型, 选择草鱼幼鱼为试验用鱼, 试验中采用摄像头全程监测试验鱼上溯过程, 统计试验鱼在模型试验段的通过率与通过时间两项指标, 进行量化分析。研究发现: 在试验水温变化范 围 18.5~ 22. 5 ℃内, 草鱼幼鱼总体通过率达 70% 以上, 且不同水温区间内通过率无明显变化; 采用 SPSS 软件进行的显著性检验显示, 草鱼通过时间与水温因素无显著相关关系。基于上述结果, 今后在开展草鱼上溯行为试验研究时, 在水温变化范围 18.5~ 22.5 ℃ 内, 可考虑忽略水温因素的影响。     

宣城市水阳江海棠湾水利枢纽工程鱼道设计

海棠湾水利枢纽位于水阳江宣城市城区段，设计蓄水期上下游最大水头差约4.7 m，而水阳江是长江下游重要的鱼类洄游通道和鱼类产卵场，因此需要设置鱼道满足鱼类上溯洄游要求。本次设计通过鱼类资源调查，确定了过鱼对象、过鱼季节以及鱼类游泳能力等指标，提出了双进鱼口、单出鱼口的竖缝式鱼道布置方式，确保流速及流态的平稳过渡，从而满足鱼类洄游上溯需求，提升了鱼道的过鱼效果。研究成果可为同类型钢坝闸水利枢纽工程的过鱼设施设计提供借鉴。     

适合多目标种群的窄深型仿自然鱼道研究

传统的仿自然鱼道断面以宽浅型为宜,但对于某些水头较高、河道狭窄的水电站,为了降低工程造价,并增加过鱼目标种群数量,需要建成窄深型的仿自然鱼道。窄深型仿自然鱼道内各项水力参数受边壁及内部结构影响较大,水流结构复杂,易产生流速集中、旋涡等不利流场,为了形成满足多种群鱼类上溯的水流条件,需要开展全面的研究。按照将流场“垂向分层、横向分区”的研究思路,有效利用窄深型断面的特点,结合理论分析、三维数值模拟和物理模型试验的方法,分层分区地满足不同鱼类的上溯条件,在解决了工程问题的基础上,实现了对窄深型仿自然鱼道水力学特性的初步探索研究,增加了仿自然鱼道建设的选择多样性。     

水温对竖缝式鱼道中齐口裂腹鱼上溯行为影响试验研究

水温是影响鱼类上溯行为不可忽视的因素之一,本研究在竖缝式鱼道水工模型中进行了齐口裂腹鱼幼鱼的过鱼试验,研究的水温变化范围为13～21℃,通过提取通过率与通过时间参数对齐口裂腹鱼的上溯行为进行了定量分析,并采用统计分析软件SPSS进行了检验.研究发现在开展试验的水温范围内,水温对齐口裂腹鱼上溯行有显著影响(P=0.032...     

齐口裂腹鱼幼鱼在竖缝式鱼道模型中的上溯行为研究

为了解齐口裂腹鱼在鱼道中的上溯情况,在大比尺竖缝式鱼道物理模型中开展了以齐口裂腹鱼幼鱼为过鱼对象的过鱼试验研究。试验中对通过时间、通过率和上溯轨迹进行了记录,并运用Spearman秩相关分析对齐口裂腹鱼的上溯轨迹和池室结构的水力因子(流速、紊动能、总水力应变)进行了分析。研究发现,试验用鱼通过时间平均值为132.7s,多数鱼倾向于快速通过鱼道完成上溯。试验鱼道通过率为71.9%,过鱼效果良好。多数齐口裂腹鱼上溯过程中会避开高流速区、高紊动能区和高水力应变区,在池室内齐口裂腹鱼上溯轨迹主要分布于上述参数较低的右侧回流区和隔板背水面,竖缝断面处多数齐口裂腹鱼选择上述参数相对较低的隔板侧区域通过。研究结果可为相关竖缝式鱼道设计和实践提供参考。