一种优化混合式电站生态流量过程的模式

针对采用传统生态基流量计算方法所确定的流量难以兼顾生态效益和经济效益的难题,本文提出了一种适宜于混合式水电站的生态流量过程的优化模式。以栖息地加权可用面积为决策指标,认为优化前后基流量所对应加权可用面积相同时河道生境不发生较大改变,通过优化天然河道生境不适区的方式来调整引水比使生态经济效益达到联合最优。本文以昌波水电站为例,选取长丝裂腹鱼为保护目标,利用丁坝对减水河道生境不适区进行优化,结合目标水生生物繁殖敏感期对水力生境的需求,重点研究了生境不适区的水文情势变化情况并确定了优化后的全年河道生态流量过程。结果表明,当选取3个生境不适区进行优化时,河道生态基流量为多年平均流量的10%,所对应的A为87 782.02 m2,而传统方法所得的基流量为多年平均流量的20 %,所对应的A为87 726.2 m2。在保证水力生境条件不变的情况下,前者的流量大小比后者降低了10 %。依据优化后所得生态基流量及对河道涨落水率的研究结果推求得到的昌波水电站生态流量过程,在满足目标鱼类生存繁殖所需水量的同时,较好地保留了天然栖息地的径流涨落变化和流量脉冲过程,为营造保护鱼类适宜生境和确定优化混合式电站生态流量过程提供了示范,同时为电站的生态调度管理提供了依据。     

总溶解气体渐变饱和度下齐口裂腹鱼的耐受特征

高坝泄水产生的总溶解气体（total dissolved gas,TDG）过饱和会使下游鱼类患气泡病甚至死亡。为减缓TDG过饱和对鱼类的影响,有必要探究河流中鱼类对TDG过饱和的耐受性。针对河道中TDG过饱和变化特征,以长江上游特有的齐口裂腹鱼为研究对象,通过室内试验开展了TDG过饱和恒定胁迫和TDG过饱和渐变式胁迫下齐口裂腹鱼的耐受性研究,并利用半致死时间评价试验鱼在各工况下对过饱和TDG的耐受性,利用生存分析方法来分析不同试验工况结果的差异性。结果表明：齐口裂腹鱼在TDG饱和度维持在120%下胁迫24 h,其半致死时间为27.7 h;在TDG饱和度时均值相近的情况下,受TDG过饱和110%～130%渐变式胁迫24 h试验鱼的半致死时间较TDG过饱和120%恒定胁迫24 h降低58.2%,而先承受115%TDG过饱和胁迫72 h后,再经历110%～130%渐变式胁迫24 h的试验鱼较TDG过饱和恒定胁迫24 h降低了72.5%;低水平TDG过饱和胁迫对齐口裂腹鱼具有一定的损伤作用,与健康试验鱼直接进行110%～130%渐变式胁迫24 h相比,先经历115%TDG过饱和胁迫72 h后再受TDG过饱和渐变式胁迫24 h,试验鱼的半致死时间降低25.4%;齐口裂腹鱼在TDG过饱和恒定胁迫和TDG过饱和渐变式胁迫下均会患气泡病,症状以胸鳍气泡、背鳍气泡、尾鳍气泡较为明显。研究揭示了TDG过饱和渐变条件下齐口裂腹鱼的耐受性和气泡病特征,有助于下一步开展水库生态调度优化方案研究及鱼类受TDG胁迫的气泡病响应研究。     

长江分汊河口水力几何形态

为了揭示潮汐河口中居显著地位分汊河口的演变机理,减轻长江口深水航道淤积.基于积分形式二维连续方程、二维阻力公式、无因次宽深比关系与时变水流挟沙能力公式,建立分汊河口水力几何形态理论关系,且表明汊道与单一河道平均水深之比为分流比的2/7次方.据此计算获得了长江口拦门沙顶部最大平衡水深为6.91m,与长期实测的自然水深相一致,显示了水力几何形态关系的合理性.引入主槽流量比例概念,进一步修正水力几何形态关系,使之适合于丁坝作用河段.据此计算得到在一、二和三期治理工程后北槽的最大平衡水深分别为8.40、8.91和9.92m,为制定长江口治理方略提供了理论依据.     

多级丁坝影响下弯道水流运动三维数值模拟研究

多级丁坝在航道整治工程中应用广泛,为了研究其水流结构,在U形弯道内布设多级丁坝进行系列水槽试验,采用粒子图像测速（PIV）仪和超声波水位计测量了多级丁坝附近的流速及水位,同时利用商用软件Fluent,基于有限体积法,采用RNG k-ε湍流模型,对丁坝附近水流的流态进行三维数值模拟,并将水槽试验结果与数值模拟结果进行了对比分析。结果表明,两者吻合较好。模拟结果表明：相同过流面积下,丁坝级数增加,丁坝下游回流范围增大,坝头处高流速区流速值减小;在水流近底处和中截面处,紊动能k最大值随着丁坝级数的增加逐渐减小,在自由水面处则先增大后减小。     

嘉鱼·丙穴鱼·雅鱼

<正> 对于嘉鱼、丙穴鱼、雅鱼的关系,许多文献资料常常这样记载:雅鱼,学名齐口裂腹鱼,古称嘉鱼、丙穴鱼等。认为雅鱼与嘉鱼、丙穴鱼实为一种鱼,只是古今称谓不同而已。但是,如果仔细探究一番,也许就会发现它们是有区别的。     

L头丁坝绕流水力特性的三维大涡模拟

为了解决实际河道中丁坝附近的冲刷和淤积问题,必须探明其水力特性的分布规律.采用气液两相流混合模型结合大涡模型(Large Eddy Simulation)对不同平行导流墙长度下L头丁坝绕流三维水力特性进行数值模拟研究.采用有限体积法离散计算区域,速度与压力耦合方程组求解时使用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法,模拟自由水面采用了VOF(Volume of Fluid)法.对不同平行导流墙长度下丁坝附近回流区域和涡量分布"云图"进行分析比较,得出当平行导流墙长度与丁坝坝轴线长度相等时对丁坝后漩涡的限制效果最好;平行导流墙长度对水槽中水流流速的影响很小,可以忽略.在河道中合理布设L头丁坝可以减小漩涡回流区范围,但对主流区流速的影响很小.     

基于历史水文资料的华南鲤产卵场水力参数适宜度分析

基于历史水文资料,以云南元江华南鲤为目标物种,应用水文分析方法对平水年情况下华南鲤产卵场的逐日流量过程进行了计算分析。在此基础上,采用恒定流数学模型,计算分析华南鲤产卵期产卵场的水深和流速,同时统计分析产卵场的历史水温资料。通过对华南鲤产卵期产卵场的水深、流速以及水温分布特征的分析研究,提出华南鲤产卵期水深需求的适宜范围为0.8~1.6m,流速需求的适宜范围为0.2~0.4m/s,水温需求的适宜范围为16~18℃,该方法可为保护华南鲤提供理论依据和技术参考。     

长江中游四大家鱼产卵场河段形态与水流特性研究

为了研究长江中游四大家鱼产卵所需的水流环境,采用数值模拟的方法对产卵河段的形态特征和水流特性进行了量化分析.通过统计和对比研究了4类产卵河段的能量坡降、水流流态、动能梯度、能量损失和弗劳德数等水力特性,分析了水力要素在典型断面上的分布特点.研究结果表明:四大家鱼产卵的河床形态比较特殊,能量坡降具有明显的2维特性;水流流态复杂多样;水流流经产卵河段后能量损失较大;河段横断面上的动能梯度和弗劳德数数值较小.以期为四大家鱼产卵场水流环境的保护提供理论基础和技术参考.     

基于正交试验的表面流人工湿地运行效果及影响因素分析

为优化表面流人工湿地的设计、提高处理效率,针对影响人工湿地水力性能与净化效果的因素,包括植物种类、流量、水深与渗漏量等进行正交试验设计并开展试验。试验结果表明：1)植物种类对水力性能指标有明显影响,低水深和高流量对大部分水力性能指标有改善作用,渗漏量因素的影响不明显;水力性能最优方案为菖蒲,水深为20 cm,无渗漏量,流量为1 L/s;2)表面流人工湿地中总氮的平均浓度由8.56 mg/L降低为7.05 mg/L,主要体现在NH₄⁺–N的去除,NO₃^-–N去除率仅为5%;在基质种类和特性上存在影响污染物去除效果的未考虑设计参数,睡莲对污染物的净化效果在一定条件下优于苦草和菖蒲;3)净化效果指标和有效容积率、方差等部分水力性能指标呈显著正相关,不同设计因素水平可通过影响水力性能指标来间接影响净化效果;流量越小,水深越大,有效容积率和方差越大,净化效果越好。     

弯曲型河道水流流速分布及阻力试验

弯曲型河道水流运动规律及阻力特性在水利工程许多领域中占有十分重要的位置.对正弦派生曲线、梯形断面的连续弯曲型河道开展了物理模型试验,采用日本ACM2-RS型X-Y方向2轴电磁流速计对水流流速进行了测量,并对水流阻力进行了分析.结果表明,弯顶水流纵向时均流速分布接近抛物线型,最大流速点位于上部水面以下,整体上大下小,而顺直过渡段水流纵向时均流速分布最大流速点位于底部,整体上小下大;弯道段纵向垂线平均流速横向分布沿程依次为自由涡、均匀流及强迫涡分布;弯顶中垂线水流横向环流随流量、水深的增大而增大,零流速点的相对水深值大致在0.4～0.6范围以内;弯曲型河道水流阻力系数随着过水断面平均水深、水力半径的增大而增大,随着过水断面宽深比的增大而减小.     

弯曲分汊浅滩潜坝对洄游鱼类栖息地的影响研究

长江上游弯曲分汊浅滩较多、碍航问题突出,同时该河段也是濒危鱼类中华鲟的主要繁衍水域。针对当前航道整治工程大都缺乏考虑其对水生生物栖息地的影响和现有栖息地评价仅依据河道内流量增加法中的加权可利用面积两方面的问题,本文以长江上游弯曲分汊浅滩作为研究对象,考虑中华鲟产卵场功能区的分区特征,基于斑块面积比、栖息地破碎性指数、栖息地连通性指数,构建了鱼类栖息地综合评价模型,研究了淹没式丁坝（潜坝）布置形式对中华鲟栖息地的影响。结果表明：适当的潜坝布置形式对整治河段内中华鲟栖息地环境质量有明显改善作用;研究区域内中华鲟栖息地斑块个数与潜坝坝长成正比,斑块面积比和栖息地破碎性指数与坝体数量成反比,栖息地连通性指数主要受坝体数量的影响。从保护珍稀物种的角度出发,长江上游弯曲分汊浅滩治理中应控制整治建筑物的数量与长度。此外,本文基于濒危洄游型鱼类繁衍及生活习性提出的栖息地综合评价模型,能克服仅根据栖息地加权可利用面积评价的片面性,更适合鱼类栖息地环境质量评价。     

Numerical investigation of flow pattern and components of three-dimensional velocity around a submerged T-shaped spur dike in a 90° bend

Spur dike is one of the river training structures. This work presented a numerical simulation of flow field and three-dimensional velocity around a T-shaped spur dike located in bend using SSIIM model. The main objective of this work is to investigate the three-dimensional velocities and streamlines at transverse and longitudinal sections and plan views around the T-shaped spur dike in different submergence ratios(0, 5%, 15%, 25% and 50%). It is concluded that by increasing the submergence ratio from 5% to 50%, the maximum of scour is reduced; the maximum of longitudinal velocity increases by 7.7% and occurs at the water surface in spur dike axis. Near the bed, the maximum of vertical velocity occurs at the end of spur wing. By analyzing the streamlines at transverse sections, the followings were deduced for different submergence ratios: different dimensions and different positions of vortices around the spur dike.     

底孔分流条件下双戗堤立堵截流水力计算

在双戗堤立堵截流现有理论研究成果基础上,提出了双戗堤截流水力计算的任务,建立了在指定落差分配方式下联合泄流计算模型并实现了计算机求解.算例结果表明,考虑戗堤渗流量可以大大减小截流困难区段龙口参数值,使预期截流难度降低.同时,计算了在不同落差分配方式下两道戗堤进占长度配合,以确保能按计划进行施工.最后,将双戗堤截流与单戗堤截流计算结果作了对比,从龙口水力参数及抛投料特性方面看,双戗堤截流确实比单戗堤截流优越,但是双戗堤费时、费料,而且在实际施工中不容易控制,其优越性还需进一步论证.     

保护四大家鱼产卵的三峡水库生态调度研究

为了减轻三峡水库运行对流域生态系统的不利影响,针对四大家鱼产卵问题,结合历史水文数据,通过生态流组法分析其产卵期的生态水文事件组成,推求满足其产卵需求的流量过程,并通过生态调度对流量过程进行改进。结果表明,四大家鱼产卵过程是由低流量事件及高流量脉冲事件组成,构建的流量过程能够较好地满足四大家鱼产卵对洪水脉冲的需求,实施生态调度能够减轻三峡运行对其产卵造成的不利影响,有利于流域生态环境的改善和修复。     

三维紊流模型在丁坝中的应用

对淹没丁坝水流三维计算进行了研究和探讨,采用标准k-ε模型结合璧面函数的方法,模拟分析了丁坝淹没情况下丁坝附近的流场、紊动能及耗散率的分布,并把计算结果与实验资料进行了对比分析,计算值和实验值符合较好.此外,模型较好地模拟出了丁坝顶端的分离流、坝后回流及回流区横断面上的二次流.     

正挑桩式丁坝壅水特性及其冲刷深度计算模式理论

作为一种新型河工建筑物,桩式丁坝对水流及河床的影响亟需可靠的定量研究。为此,在前人研究的基础上,结合室内试验,分析了正挑桩式丁坝区域水流特性及其冲坑特征。采用叠加水头损失的方法并以此建立能量方程式,得出桩式丁坝壅水高度的计算公式。在此基础上,通过进一步理论分析,结合试验验证,对桩式丁坝局部冲刷深度进行了探讨。首先建立了坝头水流叠加模式,进而得出了坝轴断面的流速分布式,并推导出了正挑桩式丁坝局部最大冲刷深度的理论计算公式。所建立的壅水高度和最大冲刷深度计算公式具有清晰的数学模式和明确的物理意义,并得到了室内试验的验证,可为工程设计提供技术依据。     

高水头大流量泄洪洞挑坎体型优化及下游冲淤研究

针对某水电站泄洪洞出口挑坎水力特性和下游河道冲淤特性进行了试验研究。结合水力参数和下游河道冲淤变化规律的测试,探讨了泄洪洞挑坎原设计方案存在的主要问题。对不同挑坎位置和体型进行了对比试验,分析了各个方案的优缺点,最终提出了水流条件、冲淤特性均较优的椭圆型挑坎。研究成果可为实际工程设计提供试验依据。     

嘉陵江与长江交汇水流顶托效应特性研究

干支河流交汇是河流水系发育与演化的重要形式,在河流交汇区常发生水流顶托现象。水流顶托显著影响着干支流交汇区水位、水面比降及床面切应力特性,从而制约着交汇区水沙运动特性及河床演变过程。本文以嘉陵江与长江交汇区为例,基于实测资料与不同组合干支来流的数值模拟结果,突出分析了不同干支来流条件下典型区域水位、水面比降及床面切应力变化特性,结果表明嘉陵江对长江的顶托作用随汇流比的增大而增大,长江上游水面比降随汇流比增大而减小,床面切应力随汇流比增大而减小。