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...     

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。     

竖缝位置对竖缝式鱼道水力特性的影响

为了分析竖缝位置对竖缝式鱼道池室内水力特性的影响,采用RNG k-ε湍流模型和速度-压力耦合SIMPLE算法对不同工况的鱼道进行了数值模拟。模拟结果表明:竖缝位置对主流的形态、主流流速的衰减及竖缝处流速分布影响不大;竖缝位置改变了主流区在池室内的位置,进而影响回流区的分布、大小和流场,竖缝位置距池室侧壁为池室宽度的25%~35%时,池室内水流流态较合理,能够显著提高过鱼效率。     

竖缝式鱼道设计与研究

鱼道作为缓解水库闸坝工程对鱼类洄游和繁殖造成不利影响的措施之一,近年来越来越受到重视。本文主要介绍了国内外对竖缝式鱼道的设计和研究进展,总结了竖缝式鱼道的主要设计内容,包括鱼道基本参数、结构尺寸、进出口布置和辅助设施等方面,并以某河流鱼道为具体案例进行了较为详细的介绍。     

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.     

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。     

齐口裂腹鱼人工繁育技术研究

掌握齐口裂腹鱼的繁殖习性和生活习性,可为养殖企业(户)提供养殖技术和优质苗种。在群福齐口裂腹鱼养殖专业合作社的繁殖和养殖场水面,进行齐口裂腹鱼人工繁育技术研究。研究表明:只要合理建好养殖池,抓好亲鱼培育,按照齐口裂腹鱼的人工繁殖程序,熟练掌握催产操作技术,养好人工繁殖生产的水花、乌仔、夏花、秋片、冬片鱼种饲养管理等环节,在巴山浅山丘陵地区,开展齐口裂腹鱼的人工繁殖是可行的。实验成果可有效解决齐口裂腹鱼苗种供需问题,为冷流水特种养殖发展奠定基础,为山区实施渔业提质增效,建议在全省有条件的地区推广和应用。     

竖缝式鱼道水力特性与鱼类运动特性相关性分析

竖缝式鱼道(Vertical Slot Fishway,VSF)作为一种协助上溯性鱼类恢复其洄游通道的生态补偿措施,受到广泛关注。其过鱼效果与VSF的水力特性和鱼类的游泳运动能力密切相关。因而,良好的VSF设计应保证池室内的水力特性与过鱼对象的游泳运动能力相适宜。本文选取上溯性鱼类鳙鱼和草鱼为研究对象,将VSF池室内水力因子空间分布与鱼类运动轨迹相叠加,定量分析了鳙鱼和草鱼在上溯过程中的运动特性、水力偏好以及鱼类运动轨迹与特定水力因子的相关程度。试验结果表明:在流量为0.135 m3/s的VSF池室内,两种鱼喜好在紊动能为0.02~0.035 m2/s2、流速为0.16~0.4 m/s、紊动耗散率为0.02~0.04 m2/s3、应变率为2~3.5 s-1的范围内运动。鳙鱼和草鱼在不同水力区域内的上溯时间与紊动能、流速相关性较大;水流流速矢量体现鱼的趋流特性,决定了鱼的上溯方向,而对于局部空间内鱼的游泳运动行为,紊动能可能是影响更直接的水力因子。     

异侧竖缝式鱼道水力特性研究

为了对异侧竖缝式鱼道的水力特性进行系统研究,设计了带隔板的玻璃水槽,对该型式鱼道进行了试验模拟。测量了鱼道池室内的流速分布,分析讨论了不同竖缝宽度和池室长度下的无量纲流速分布特征和断面最大流速沿程衰减情况;提出主流轨迹的拟合公式,并比较分析了试验异侧竖缝式鱼道的水流特性。结果表明,该型式室内鱼道水流为二维流态。确定了主流流速与竖逢平均流速的比值范围。该试验结果可供相关设计及科研参考使用。     

基于竖缝隔板的大底坡鱼道水力优化数值模拟

为了优化大底坡竖缝式鱼道池室水力特性,在验证物理模型的基础上,构建三维水动力数学模型,考虑5种大底坡坡度对竖缝有无隔板及竖缝隔板不同安装高度的池室水力分布进行了数值模拟分析。结果表明,竖缝设置隔板能有效减小池室最大流速和平均湍动能;当底坡为1/20时,池室最大流速下降率为10.16%~14.84%,平均湍动能下降率为21.88%~42.19%,主流最大流速衰减率为61.24%~61.82%,池室内形成了小流速、低湍动的Ω形连续性水流;改变竖缝隔板安装高度会影响隔板上下水深处的竖缝流速大小,但对隔板上下水深处的流速、湍动能、应变率的分布规律无显著影响。     

Turbulent flow field comparison and related suitability for fish passage of a standard and a simplified low‐gradient vertical slot fishway

Fishways are hydraulic structures that allow passage of fish across obstructions in rivers. Vertical slot fishways—VSFs—are considered the most efficient and least selective type of technical fishway solutions, especially due to their ability to remain effective even when significant upstream and/or downstream water level fluctuations occur. The scope of the present study is to perform numerical simulations in order to investigate and compare the hydraulic turbulent flow field in a standard and a simplified version of the most common VSF design. Implications in relation to fish swimming behaviour and fish passage performance are discussed. Different water depths (as well as discharges) were investigated, using a bed slope of 5%, as a reference for low‐gradient VSFs with a very limited selectivity that can be used in multispecies rivers in grayling‐barbel regions. Results show that maximum values of velocity, turbulent kinetic energy, and Reynolds stresses are higher in the standard design. However, corresponding to slot geometry and orientation, the direction of the main jet in the simplified design is more inclined towards the left side of the pool. This causes the eddy to split into 2 smaller ones; the minimum eddy dimension is reduced from 0.4–0.5 to 0.2–0.3 m. These dimensions are detrimental for fish passage efficiency, being more comparable with fish length (0.15–0.40 m), thus affecting migrating fish stability and orientation. Furthermore, the standard design provides a more straightforward upstream path and wider areas of low flow velocities and turbulence, useful for fish resting. Therefore, it is recommended that the standard design should be preferred over its simplified version, even if its construction costs are around 10–15% higher than the simplified one.     

竖缝式鱼道不同角度转折段水池水力特性及改进研究

由于受鱼道进出口位置、场地条件、枢纽布置等因素限制,大部分鱼道工程需要沿线盘折布置转折段、转弯段水池等非常规水池。采用数值模拟的方法,研究了不同转折角度α(0°α≤90°)的Ⅰ型鱼道转折段水池内的水流结构分布规律。研究表明,当转折角度α=0°~45°范围内时,主流基本居中,水流结构良好。当转折角度α在45°~90°时,出现了主流贴壁并伴有较大尺度回流区的水流结构,并且随着转折角度α增大,主流贴壁程度增大,内侧回流区尺度进一步增大。针对鱼道转折角度α在45°~90°水流结构所出现的问题,提出了增设整流导板并延长转折段水池长度的改进措施,改善了水流流态。研究所得结果为鱼道设计提供参考。     

Effects of bed slope on the flow field of vertical slot fishways

Vertical slot fishways (VSFs) are the most efficient and least selective typology of technical fish passage, due to their ability to remain effective even when significant upstream and/or downstream water level fluctuations occur. Fishway construction costs can be reduced by increasing its bed slope, but this affects the flow field inside the pools, with higher head drops between the basins, as well as turbulence levels and flow velocities, which may affect fish passage. In light of this, a VSF was investigated by 3D numerical simulations to identify the possible effects of the bed slope (using values from 1.67% to 10%) on the flow field and subsequent implications for fish passage. A particular focus was devoted to cyprinind species, but the results can be extended to other species of similar swimming abilities and, therefore, be applicable to multispecies rivers. Flow velocity and turbulence values such as turbulent kinetic energy and Reynolds stresses were analysed from a fish passage perspective in relation to threshold values derived from previous studies. Pool areas where turbulence values are compatible with fish ability and behaviour were quantified. Maps of the location of fish‐friendly zones in the VSF pools were produced and can constitute a reference for practical applications in fishway design. The flow field generated with bed slopes lower than 6.67% is more compatible with fish swimming capabilities, because it exhibits a predominantly 2D behaviour and more suitable hydraulic conditions, whereas at higher slopes, turbulence levels in the pools increase.     

大底坡下“H”型竖缝式鱼道池室水力特性数值研究

竖缝式鱼道作为一种生态补偿工程可有效缓解水利工程对鱼类洄游造成的不利影响,研究合理参数下竖缝式鱼道水力特性对建设经济有效型鱼道具有重要意义。基于物理模型试验与三维数值模拟相结合的方法,在大底坡1∶20情况下,系统分析了9种池室长宽比的“H”型竖缝式鱼道流场分布及水力特性。结果表明：不同池室长宽比下主流均呈“S”型,主流流速最大衰减率为46.4%~61.3%;池室长宽比L∶B=10∶8为大底坡“H”型竖缝式鱼道最佳池室长宽比,该方案池室内水流流态较好,主流向右侧弯曲且曲率最大,存在较大范围的低紊流区,且满足鱼道单位体积消能率的要求,有利于鱼类洄游上溯。研究结果可为大底坡下“H”型竖缝式鱼道参数选取与水力优化设计提供参考依据。     

隔板型式对竖缝式鱼道水力特性的影响研究

通过改变隔板中竖缝的位置和数量,构造四种不同型式的竖缝式鱼道,利用计算流体动力学分析工具,获得了不同工况下四种鱼道模型的三维流场。研究表明:同一鱼道型式、同一底坡,其主流曲线形式(池室内水流形态)与流量变化无关。研究结果可为鱼道设计提供参考。     

竖缝式鱼道水流结构的数值模拟

对竖缝式鱼道的水流结构进行了数值模拟计算,系统研究了鱼道水池长宽比和隔板墩头布置体型对水池内水流流态的影响。研究表明,鱼道水池长宽比是影响竖缝式鱼道水流结构的主要控制因素,长宽比在8∶8～10.5∶8的范围内,可以获得较好的流态。研究还表明,隔板是否设置墩头对水流结构的影响有限,从避免漂浮物滞留与防止泥沙淤积角度看,在实际的鱼道工程中可考虑不设隔板墩头。