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。     

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。     

某工程鱼道进鱼口布置的水力学模型试验研究

采用水力学模型试验方式对珠江流域某工程鱼道进鱼口布置进行试验探究，试验中发现原布置方案中进鱼口左侧有一定范围的回流区，水流条件不利于鱼类上溯寻找进鱼口，不满足过鱼要求。为了让进鱼口附近的河道水流条件满足过鱼要求，调整了鱼道进鱼口布置位置，调整了鱼道轴线形状，增设了导流建筑物；对调整后的方案进行了水力学模型试验验证，水流条件满足过鱼要求。图10幅，表3个。     

丰满水电站重建工程升鱼机进鱼口水流条件优化措施研究

为了恢复丰满水电站鱼类洄游通道,在丰满水电站重建工程坝址处设置升鱼机和鱼道。丰满重建工程升鱼机具有所处河道宽,发电机组运行工况复杂、下游水深浅等特点,鱼类寻找升鱼机入口具有较大的难度。为提高升鱼机运行效率,通过数值模拟开展了升鱼机进鱼口水流条件改善措施的专项研究。模拟结果表明,在机组流量1 170 m3/s、围堰上游主要开挖至187 m、局部区域开挖至186m、围堰及下游区域局部开挖至187 m的条件下,三台及三台以下机组同时运行时,河道大部分区域流速均小于1.2 m/s,鱼类能进入集鱼系统进鱼口。成果显示,文中提出的电站运行方式及下游河道开挖方案能为电站鱼类上溯提供顺畅的洄游通道。     

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。     

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。     

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。     

孤山航电枢纽工程鱼道布置设计

为尽可能地减小孤山航电枢纽工程建成后阻隔鱼类上溯通道产生的不良影响，对鱼道、鱼闸、升鱼机和集运渔船等过鱼设施型式进行经济技术比选，并结合孤山航电枢纽布置、运行水位、过鱼对象的洄游习性及克流能力等方面进行鱼道设计。通过物理模型试验对布置结果进行验证，结果表明：所设计鱼道在各级运行水位及工况组合下，鱼道进鱼口、出鱼口处水流条件均满足过鱼要求。     

萨拉康水电站过鱼方案设计探讨

文章介绍了湄公河渔业资源概况及其流域下游主要的洄游鱼类,分析了萨拉康水电站阻隔对洄游鱼类造成的影响,确定了上游湄公河洄游系统的主要过鱼对象;根据萨拉康水电站枢纽布置以及所在地的地形地质特征,对可行的过鱼方案进行了布置研究,并对过鱼方案进行了对比分析,推荐了较优的过鱼方式,并对进鱼口的布置进行了讨论,提出了坝址选择和支流作用的新想法,希望能为水电开发过鱼设计提供一些思考和帮助。     

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。     

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。     

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。     

进鱼口水深超高时竖缝式鱼道允许水位差

若鱼道设计不当，进鱼口水深超高会影响诱鱼效果，从而降低鱼类上溯率。依托某实例工程建立鱼道整体数学模型，对鱼道流速、流态、水面线等进行研究，探究进鱼口水深超高时鱼道上下游允许水位差。研究发现，壅水工况，上游段水深与出鱼口水深一致，流速稳定，下游段水深开始缓慢增加直至达到进鱼口水深，流速随之减小，出现极小值；坡度越陡，出鱼口水深对允许水位差的影响越大，坡度相同时允许水位差和出鱼口水深呈正线性相关，随出鱼口水深增加，允许水位差变大；出鱼口水深越大，坡度对允许水位差的影响越小，出鱼口水深相同时允许水位差和坡度也呈正线性相关，坡度越陡，允许水位差越大。通过多元线性回归法，将试算数据整理为以坡度和出鱼口水深为自变量的允许水位差求解公式。研究成果可为大幅提高鱼道适应水位变动的能力提供技术支持。     

西藏拉洛水利枢纽工程鱼道设计研究

为了减小拉洛水利枢纽工程建设对所在河段鱼类洄游阻隔影响,通过鱼类资源调查,确定了过鱼目标、过鱼季节以及鱼类游泳能力等指标,对鱼道进行了设计。结合拉洛水利枢纽工程上游水位变幅大的特点,提出了单进鱼口、多出鱼口的鱼道布置方式,并利用水力学模型试验及数值计算验证了鱼道设计的合理性。研究表明：采用单进鱼口、多出鱼口布置的鱼道可较好地适应西藏拉洛水利枢纽工程上下游水位变化,保证鱼道内流速,满足鱼类洄游上溯需求,提升了鱼道的过鱼效果。研究成果可为上游水位变幅大的水利枢纽过鱼设施设计提供参考。     

高坝过鱼设施集诱鱼口位置及设计参数体系研究

黄河羊曲水电站为黄河上游首个建设高坝过鱼设施的大型水电站，对于恢复黄河上游河段土著鱼类生境连通具有重要意义。高坝过鱼设施设计要充分考虑鱼类生物学特征和河段流场基本条件，确定合适的诱鱼口位置和运行参数。通过开展鱼类资源调查、鱼类游泳能力测试、坝下流场模拟分析、水力学模型试验等多项基础工作，确定过鱼设施诱鱼口位置及设计参数体系。研究方法和成果对于黄河上游其他规划水电工程高坝过鱼设施设计工作具有很强的借鉴意义。     

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。     

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。     

基于数模与物模的某工程短鱼道水流条件研究

为研究竖缝式短鱼道的水力特性,基于某工程过鱼设施,采用数值模拟计算和物理模型试验相结合的综合技术手段,对短鱼道标准池、休息池、转弯段、进鱼口以及过鱼竖缝等流场分布进行了分析研究。研究结果表明,数值模拟与模型试验结果基本吻合,竖缝及池室主流流速基本满足鱼类上溯要求,相邻池室间水深相差不大衔接顺畅,但在休息池与转弯段均存在主流贴壁以及回流区尺度差别较大的不利流态,今后还需通过整流挡板等措施进行体型优化。     

多布水电站鱼道运行效果评价

为检验尼洋河多布水电站鱼道工程运行效果,以2020—2021年鱼道主要过鱼时段3—6月监测成果为基础,进行分析研究,并与类似鱼道进行对比,评价该鱼道的过鱼效果。通过视频监测、PIT跟踪标记法、水声学法等方法对鱼道过鱼种类组成,水位、流速对鱼道过鱼效果的影响进行了分析。监测期内,多布水电站鱼道过鱼数量共69 117尾,鱼类种类7种。鱼类上溯的时间主要集中在下午至傍晚,其中4月份上溯数量最多。研究发现监测期内大部分池室竖缝流速满足设计要求的0.9～1.1 m/s,且当鱼道内运行水位处于1.0～1.5 m范围时,本鱼道的过鱼效果较好。与其他鱼道相比,多布水电站鱼道的过鱼种类相对单一,但数量可观。研究结果可为继续优化鱼道运行管理及鱼类资源保护提供一定的参考,对该流域的鱼类保护有重要意义。     

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。