水电站集鱼系统进鱼口位置的研究

进鱼口的水流条件直接关系到鱼类能否顺利进入鱼道。因此,进鱼口位置的选择成为影响过鱼设施运行成败的关键。笔者采用数值模拟和模型试验相结合的方法对牙根二级水电站厂房尾水洞出口附近河段的水流流场进行了研究,结果表明,尾水洞出口下游右岸河道水流平顺、流速大小适宜,适合布置集鱼系统进鱼口;针对发电机组不同数量运行时下游河道流速分布的变化情况,应在尾水洞出口下游右岸布置两个进鱼口;为满足鱼道池室底坡2%的要求,1号与2号进鱼口之间鱼道设置两道180°转弯,转弯线路布置可为其他类似工程提供参考。     

九龙江北溪水闸鱼道进鱼口位置拟定探讨

为减缓水闸对生物环境阻隔影响,保护鱼类资源,九龙江北溪水闸改扩建工程拟增设鱼道。鱼道进鱼口位于潮径流共同影响的感潮河段,水流条件复杂。为寻找适宜的进鱼口位置,提高过鱼效率,该文从现场观测和数值模拟两方面分析不同运行工况下水闸下游河道水流条件,结合鱼类习性、水闸枢纽布置、建设征地与移民等因素,拟定北溪水闸改扩建工程鱼道进鱼口分别放置在北港水闸左岸闸下120～200 m范围内和南港水闸左岸闸下200～300 m范围内。     

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。     

关门嘴子水库鱼道进口河段水力特性数值模拟研究

鱼道进口是鱼类上溯的第一步,必须使洄游鱼类尽可能发现鱼道进口,鱼道进口附近水流条件至关重要,甚至可能成为影响过鱼设施运行成败的关键。本文以关门嘴子水库鱼道为例,结合枢纽的运行情况,采用二维数值仿真模型,对拦河坝下游河道水流条件进行研究。研究结果表明,研究区域附近水流流速均大于保护鱼类的感应流速0.20 m/s,小于保护鱼类的极限流速1.20 m/s,从水力学角度能满足鱼类洄游要求,原方案拟定的鱼道进口位置较为合理。研究结果可为鱼道进口的布置提供参考。     

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。     

基于坝下流场模拟的集鱼系统进口位置选择研究

集鱼系统进口位置的合理选择决定着鱼类能否顺利发现并进入集鱼系统,关系着过鱼设施的运行效果。为选择大坝过鱼设施集鱼系统进口位置,本文以长江流域某水力枢纽工程为例,对坝下尾水河道2.83 km范围内水流流场进行了二维数值模拟,以当地鱼类上溯洄游流速的偏好范围为评判指标,分析了不同发电工况下适宜鱼类上溯的水域范围,并针对不同发电工况给出了集鱼系统进口的适宜布置区域,可为过鱼设施集鱼系统的布置提供依据。研究结果表明:左右岸电站发电机组下泄流量比为1∶0和2∶1时,模拟区域适合鱼类上溯洄游区域的占比较大,这两种工况下,集鱼系统进口应布置在坝下右岸;其他工况下,适合鱼类上溯洄游区域难达坝下,集鱼系统进口或集运鱼船应布置在坝下稍远区域,以保证集鱼系统在不同工况下的集鱼效率。     

适应下游水位变动的堰孔式鱼道进口段隔板优化研究

工程鱼道进口处的水位衔接状况对其内部流场有一定的影响,尤其是对靠近进口的多个池室的流场以及池室水深影响非常明显。一些工程由于水文情势发生改变或者由于规划调整,鱼道进口实际运行水位与原设计水位相差较大,给鱼类上溯带来了困难。依托某枢纽鱼道改造工程,采用三维数学模型,研究了堰孔结合式鱼道进鱼口段池室优化方法,以解决鱼道进鱼口水位不衔接问题。通过调整进口段10个鱼道池室隔板,比选5种孔口尺寸,提出了一种优化的堰孔组合型式。结果发现,优化后的隔板型式在下游水位为0.8 m时,能减缓鱼道进口附近池室水面线的陡降,以及流速的陡增;鱼道进口段水深在0.8～1.3 m变动时,鱼道内水流条件仍能够满足鱼类上溯要求,鱼道适应下游水位变动的能力增加了0.4 m。该方法可为类似鱼道工程的改建提供思路。     

引绰济辽工程鱼道进口补水消能形式选择

本文根据引绰济辽工程鱼道布置、鱼类时空分布调查、鱼类游泳能力试验等成果,通过建立三维数学模型,模拟鱼道进口补水池不同形式消能方案下补水后水流的紊动能及流场分布情况,确定了鱼道进口补水消能的推荐方案,为下一步物理模型试验验证、设计优化提供了依据,此方法可为同类型鱼道进口补水消能设计提供借鉴。     

同侧竖缝式鱼道直角转弯休息池段体型研究

竖缝式鱼道设计时需根据河道岸坡地形地质条件布置,多存在转弯段.结合某电站鱼道工程设计,采用物理模型和数值模拟相结合的方法开展了同侧竖缝式鱼道直角转弯休息池段的体型研究.对各种体型水流流态和流场分布进行的分析结果表明:转弯段上下游竖缝的布置位置对转弯段内的水流流态有较明显的影响,给出了上下游竖缝较为适宜的布置位置;在转弯...     

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。     

水电站坝下尾水渠集鱼流场模拟研究

为减缓大坝阻隔对鱼类洄游的不利影响,水电工程需要建设有效的过鱼设施疏通其洄游通道。高寒区高坝大库工程过鱼设施建设是一个极其复杂的技术问题,目前国内类似工程尚无成功运用经验。实际过鱼设施内流场条件十分复杂,会产生不利于鱼类上溯的水流形态。基于此原因,对某水电站工程坝下尾水流场进行了数值模拟。研究表明,在机组运行时,电站尾水渠左右两侧发电尾水主流的边缘是明显具有流速梯度分布的区域,符合鱼类聚集的水流特征,具备布置鱼道进口条件。这样可根据尾水位的变化开启两侧不同进口诱鱼,且在机组停运时,可开启左侧进口诱鱼。     

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。     

水电站引航道透空式隔流堤水力学试验研究

水电站引航道隔流堤采用透空型式,虽可调整航道口门区的流速分布,改善不良流态,但也会对引航道停泊段的水流条件产生不利影响。结合构皮滩水电站工程实际,采用水工模型试验和船模试验的方法,对构皮滩水电站下游引航道隔流堤不同透空形式的水力学特性进行了研究。结果表明：在透水通道平面角度45°,透水通道9个,透水面积75.6 m2时,下游引航道停泊段及口门区的水流条件均满足通航要求。对类似工程具有参考借鉴作用。     

二维水流数学模型在多分汊河道鱼类栖息地设计中的应用

多分汊河道汇合或分流口水流流态复杂,常常存在河口滩及深槽,复杂多样的水文水力条件为鱼类提供了良好的进食及休憩场所。针对多分汊河道边界复杂的特点,建立了基于一般曲线坐标系下的平面二维水流数学模型。将所建立的数学模型应用于大渡河乐山段安谷水电站左岸生态河网建设和鱼类栖息地设计,对工程投运前后河段的水深、流速、流场、分流比进行模拟和对比分析,设置生态工程措施,使得鱼类产卵场河段水流特性仍满足鱼类栖息地要求。从安谷水电站运行效果看,设计的生态措施对河道鱼类栖息改善取得了较好的实践效果。     

河床取料对枢纽通航水流条件的影响

开挖河床料场使河床地形突变,可导致枢纽通航水流条件发生较大变化。基于SMS软件,以NavierStokes方程为数学模型基础,采用加权余量伽辽金有限元求解方法,对澜沧江橄榄坝枢纽工程上下游河床有无取料场的水流流场进行数值模拟,分析取料场对水流流场和枢纽通航水流条件的影响。分析表明,取料场对上下游口门区通航水流条件有一定影响,但对上游影响较小,对下游影响较为明显。具体体现为上游取料场对主流流向、口门区回流范围无大的影响,但稍许降低断面流速;下游取料场改变下游主流方向,使主流偏离引航道口门区,有效降低了口门区斜向水流流速,水流平顺,有利于船舶航行。模拟结果表明,橄榄坝枢纽河床取料对通航有利,为工程设计提供了关键的技术支撑。     

盘龙寺拦河闸枢纽引航道模型试验研究

盘龙寺拦河闸枢纽工程拟在右岸兴建引航道,需通过水工模型试验研究分析盘龙寺拦河闸枢纽工程通航建筑物的布置方式及上下游引航道口门区的通航水流条件。试验结果显示:在5年一遇洪水条件下,上游航道口门区纵向流速最大为1.33 m/s,横向流速最大为0.28 m/s,稍微超标;原方案下游引航道口门区在四种试验条件下均有不同程度超过规范要求,原因在于下游引航道口门区受河道弯道影响,航道中心线与河道主流存在夹角引起汇流不平稳。为了通航安全需在上游引航道局部段设置引航线,控制最大通航流量应设置为4 900 m~3/s。同时,提出了下游引航道口门区优化布置方案,改变下游引航道外侧导墙布置长度,将原来的末端40 m直线型导墙改为半径为50 m,偏角为16°,偏向河中央的弧线型导墙。改进后的方案有效地改善了下游引航道口门区附近的通航水流条件,流速符合内河航道通航规范要求。     

碾盘山水利水电工程枢纽布置设计

汉江碾盘山水利水电枢纽工程位于汉江中下游湖北省钟祥市境内,是汉江流域综合开发治理工程之一,也是国务院确定的172项节水供水重大水利工程之一。该工程泄洪量大、水电水头较低,工程区存在深厚覆盖层、软岩等地质问题。枢纽建筑物类型较多,主要由22孔开敞式平底泄水闸、河床式灯泡贯流机组厂房、船闸、横隔板鱼道、垂直心墙土石坝组成,经过多种方案的比选与论证研究,确定枢纽呈"一"字型布置,自左至右依次布置左岸土石坝、泄水闸、电站厂房、连接坝段、鱼道、船闸及右岸连接重力坝。     

小长宽比鱼道池室水力学试验研究

鱼道水流条件是影响其过鱼效果的重要因素。在分析鱼道类型及其特点的基础上,针对应用最为广泛的竖缝隔板式鱼道,通过1∶4的大比尺局部物理模型试验,研究了各级水池长宽比小于1.0条件下的隔板布置及竖缝宽度,对比了3种布置方案,分析评价了竖缝流速指标以及池室流速分布、流态和消能特性,提出了适合小长宽比池室条件下的鱼道隔板布置型式。通过1∶12.5的鱼道整体水力学模型试验,对运行水力指标进行了验证分析,确立了减小隔板前局部水位壅高及提高竖缝流速沿程均匀性的设计原则;为适应鱼道进、出口水深的变化,从生态明渠引水补充鱼道流量,最小补水流量为0.22 m~3/s。试验结果表明,这种鱼道布置型式可推广应用到其他类似鱼道工程中。