鱼道建设现状、问题与前景

鱼道是一项协调水资源工程建设与水生物保护关系的生态补偿工程。总结了国内外鱼道设施的建设和发展状况,分析了我国鱼道建设中的问题,提出了大力开展鱼道建设的建议,以期促进水利开发和物种多样化保护。     

我国鱼道建设现状及典型案例分析

总结了国内近年来鱼道规划和建设情况,以长洲水利枢纽鱼道和崔家营航电枢纽鱼道为例分析国内鱼道的建设和运行现状,并从技术、监督管理、运行维护和政策制度等方面分析我国鱼道建设和运行面临的制约性因素,提出了加强关键技术研究、严格制定和落实流域生态环境保护规划、推行适宜性管理和加快完善相关政策制度等建议,以促进我国鱼道的健康快速发展。     

鱼道应用现状和研究进展

 通过国内外鱼道研究、应用资料以及现场调研,比较详细地介绍了国内外鱼道设施的建设、发展过程和鱼道结构所包含的主要类型;列出了国内外多个鱼道隔板型式和相应的水力特性;总结了鱼道设计的一般性原则;分析了国内外鱼道过鱼条件和适用情况的差异以及我国鱼道设计中存在的问题等。最后提出在现阶段及今后,我国水利水电工作者需要的鱼道设计资料以及开展鱼道研究的主要内容。     

涵洞式鱼道设计现状与展望

在工程设计和施工时,为减少截流对鱼类生态环境影响,需要考虑特有鱼类洄游通道的要求而设置专门的鱼道。通过对国内外涵洞式鱼道相关资料的收集整理和分析,针对国内外的发展现状,较详细地介绍了涵洞式鱼道的发展过程、鱼道隔板类型和水力特性及其优缺点,分析了涵洞式鱼道的设计方法和要点,包括收集信息、选址、隔板类型和水力计算等,并对国内外鱼道的建设和发展进行了展望。特别是国外在涵洞式鱼道领域的研究方法和成功经验,可为我国在该领域的后续工作提供良好的借鉴。     

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。     

国内外鱼道研究与建设

本文根据国内外鱼道研究和应用的资料，总结了过坝鱼类的主要种类、鱼道设施的建设和发展状况，其中比较详细地介绍了鱼道结构所包含的主要类型、鱼道流速和池室水力条件的影响因素和目前广泛采用的研究手段，以及在中高水头的坝体中所采取的鱼类过坝措施和鱼类下行问题的研究进展等内容。最后提出了在今后的几十年里我国水利水电工作者需要对鱼道开展研究的建议和主要内容，以期促进生态系统的平衡和物种多样化的保护。     

蒙古国都日根水电站鱼道建设的启示

通过对国内外鱼道发展现状和趋势的分析,对几种常用鱼道的优缺点做了比较,结合都日根水电站所在秦诺哈拉依赫河鱼类生长繁殖特点,采用了垂直竖缝式加小底孔相结合形式的鱼道设计。实践证明此鱼道设计有效保护了鱼类及河流生态的预期作用,具有一定的科学性、实用性和可推广性,对我国中小河道枢纽建设具有一定的参考价值。     

鱼道规划设计与建设的生态学方法研究

由于我国所建鱼道目前普遍存在有水无鱼、鱼道淤塞的现象,鱼道的利用率不高,较多水利工程对设计及修建鱼道采取弃而不用的态度。通过对水利工程中河道的阻隔作用的分析,提出修建鱼道的必要性。并运用生态学观点对鱼道规划设计与建设的现状进行分析,找出存在的问题,提出建议,并对鱼道的发展前景进行展望。     

蒙古国都日根水电站鱼道建设的启示

通过对国内外鱼道发展现状和趋势的分析,对几种常用鱼道的优缺点做了比较,结合都日根水电站所在秦诺哈拉依赫河鱼类生长繁殖特点,采用了垂直竖缝式加小底孔相结合形式的鱼道设计。实践证明此鱼道设计有效保护了鱼类及河流生态的预期作用,具有一定的科学性、实用性和可推广性,对我国中小河道枢纽建设具有一定的参考价值。     

以洋塘水闸鱼道为例浅议我国鱼道的有关问题

鱼道在我国发展历程较短,主要集中于20世纪50年代末至80年代初。其中洋塘水闸鱼道在模型试验、鱼道建设、运行观测及过鱼效果等方面均具有典型性,在我国已建成的鱼道中较具代表性。根据洋塘鱼道的建设运行情况,分析了我国鱼道存在的问题,并提出了相关的建议。     

坡面流阻力研究进展

坡面流阻力的研究对了解坡面流水流特性、汇流过程、土壤侵蚀和坡面产沙机理都非常重要。本文分5个方面总结了坡面流阻力研究的最新进展:(1)坡面流阻力系数与雷诺数的关系;(2)光滑床面上的坡面水流阻力;(3)粗糙床面上的坡面水流阻力;(4)降雨对坡面流阻力影响的研究;(5)坡面流阻力的计算模型。综合前人研究发现,阻力系数与雷诺数在不同的条件下呈正相关或负相关关系;用叠加法计算不同条件下的坡面流阻力有其合理的一面,也有不足之处;粗糙动床条件下的坡面水流阻力计算模型更接近实际情况。最后,本文指出了当前坡面流阻力研究存在的主要问题和未来需要突破的主攻方向。     

坡面流阻力研究进展

主要从坡面流流态对坡面流阻力的影响、坡面流阻力与雷诺数的关系、降雨对坡面流阻力的影响、坡面流阻力公式4个方面对前人关于坡面流阻力的研究成果进行了总结。结果表明:坡面流流态的不确定性导致了坡面流阻力变化更为复杂;坡面流阻力与雷诺数之间并无良好单一的相关关系;降雨对坡面流阻力有很大的影响作用但具体影响机理并未有明确的结论;坡面流阻力公式表征仍用明渠水流概念及表达方式,并且3个阻力系数n、f、C哪个更适合表征坡面流阻力尚无统一的结论。进而对目前存在的问题进行了分析,对今后的发展进行了展望,认为需在研究方法和实验设备及量测技术方面有所突破,才可以更好的对坡面流阻力进行全面系统的研究。     

坡面径流阻力计算模式对比研究

坡面流是污染物迁移、土壤侵蚀、泥沙输移的主要动力因素,阻力系数是影响坡面流模拟的重要参数。为比较三种阻力计算模式(阻力系数为常数、以淹没度为变量的Lawrence模型和阻力分割模型)在裸坡、砾石覆盖坡面、植被覆盖坡面三种常见坡面上的适用程度,本文建立了坡面降雨径流模型,对不同类型坡面的产流进行了模拟。坡面径流模型采用扩散波模型,坡面降雨入渗模型采用考虑坡度影响的Green-Ampt模型,当存在植被时,考虑冠层降雨截留损失。结果表明:在裸坡上,三种阻力计算模式均适用;而在有砾石覆盖和植被覆盖的坡面上,考虑阻力系数时空变化的阻力分割模型模拟精度最高。阻力系数对坡面径流流量的影响在坡面汇流的涨水与退水阶段较大,而在稳定阶段很小。对有植被覆盖坡面,降雨强度存在阈值,大于阈值时,不同阻力模式对坡面流模拟结果影响甚微;反之,需选择合适的阻力计算模式,且坡长越长,坡度越缓,降雨强度阈值越大。     

二维坡面雨洪水动力模型研究

由降雨产生的坡面洪水运动过程复杂,其可靠模拟仍有待深入。该文建立了基于浅水方程的二维坡面雨洪动力过程模拟的动力波模型,选用单坡、三阶坡面和复杂起伏多变坡面的雨洪运动为数值算例,进行了数值检验并与忽略惯性项的扩散波模型进行了对比分析。结果表明:动力波模型可以较好地模拟洪水过程,在峰现时间,洪峰水位的捕捉和退水过程等方面都表现出优良的特性;而且动力波模型在复杂坡面雨洪过程计算的适应性方面表现更佳。而扩散波模型在计算精度和稳定性方面都相对要差。虽然扩散波模型在单坡面算例中的计算精度也较高,但因受忽略惯性项的影响,退水过程有明显偏离。     

地表条件对坡面产流的影响

本文将复杂地表条件对坡面流运动的影响概化为阻力的变化，运用运动波理论和修正的Green-Ampt入渗模型，建立了能够反映地表条件影响的坡面降雨入渗产流模型，数值结果与实验符合较好，运用该模型分析了植被、地形、坡长、坡度等地表条件对坡面产流过程的影响。     

基于一维运动波理论的坡面汇流和沟道汇流数学模型研究

一维运动波理论常用于坡面汇流和沟道汇流的模拟,根据坡面汇流和沟道汇流的特点,采用不同形式的运动波控制方程组来分别描述坡面汇流和沟道汇流过程。采用Mac Cormack格式开发了坡面汇流模型,采用线性离散和非线性离散的显式有限差分格式开发了沟道汇流模型,通过3个典型的算例对各模型进行了验证。验证结果表明,开发的沟道汇流模型是成功的;空间步长的尺度对数值解精度有较大影响,步长越小,数值解精度越高;在沟道汇流模型中,线性求解和迭代求解两种方法的计算结果基本一致。     

Longitudinal variations of hydraulic characteristics of overland flow with different roughness简

The evolution of the overland flow velocity along the distance downslope on smooth and granular beds in different cases is investigated by means of the electrolyte tracer via flume experiments.The results demonstrate that a non-uniform flow regime and a uniform flow regime exist in the development process of the overland flow.Owing to the different attributes of beds’roughness,the position of those zones with different flow regimes varies correspondingly:(1)the overland flow on granular beds enters into the uniform regime much sooner,additionally,the roll waves tend to appear because of the presence of the proper flow resistance imparted by the roughness(coarse sands),and large slopes(20o and 25o)which makes the flow velocities and depths to undulate spatially.Furthermore,the flow resistance of the overland flows with different roughness elements,that is the non-sands,the fine sands and the coarse sands,is calculated.A quadratic interpolation method of the third order accuracy is employed in the calculation of the longitudinal flow resistance.The results show that it is rational to use the bed slope to approximate the hydraulic energy slope over a relative small roughness(the present roughness),however on the other hand,if the mean flow velocities and depths rather than the local parameters are used to calculate the flow resistance,a considerable error will be induced within the non-uniform regime of the overland flows,including the acceleration zone and the roll-wave zone.     

Errors of kinematic-wave and diffusion-wave approximations for time-independent flows

Time-independent (or steady-state) cases of planar (overland) flow were treated. Errors of the kinematic-wave and diffusion-wave approximations were derived for three types of boundary conditions: zero flow at the upstream end, and critical flow depth and zero depth-gradient at the downstream end. The diffusion wave approximation was found to be in excellent agreement with the dynamic wave approximation, with error in the range of 1–2% for values ofKF ₀ ² (7.5). Even for small values ofKF ₂ ⁰ (e.g.,KF ₂ ⁰ =0.75), the errors were typically in the range of 11–15%. The accuracy of the diffusion wave approximation was greatly influenced by the downstream boundary condition. The error of the kinematic wave approximation was found to vary from 7 to 13% in the regions 0.05x0.95 forKF ₀ ² =0.75 and was greater than 30% forKF ₀ ² =0.75.     

Ascent of neotropical migratory fish in the Itaipu Reservoir fish pass

The Piracema Canal is a complex 10‐km fish pass system that climbs 120 m to connect the Paraná River to the Itaipu Reservoir along the Brazil–Paraguay border. The canal was constructed to allow migratory fishes to reach suitable habitats for reproduction and feeding in tributaries upstream from the reservoir. The Piracema Canal attracted 17 of the 19 long‐distance migratory species that have been recorded in the Paraná River Basin and Paraguay–Paraná Basin. However, the incidence of migratory fish decreased from downstream to upstream, with the pattern of decrease depending on species. Overall, 0.5% of the migratory fish that entered the Piracema Canal and segment 1, eventually were able to reach segment 5 and potentially Itaipu Reservoir. Ascension rate was examined relative to various physical attributes of canal segments; maximum water velocity emerged as the most influential variable affecting fish passage. Water velocity may be manipulated by controlling water discharge, and by re‐engineering critical sections of the canal. Because the Itaipu Reservoir flooded a set of falls that separated two distinct biogeographical regions, facilitating fish movements through the Piracema Canal into the Itaipu Reservoir presents a management dilemma that requires deliberation in the context of the fish assemblages rather than on selected migratory species. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

老口航运枢纽过鱼设施与鱼类增殖保护站设计

老口枢纽坝址位于左、右江汇合口下游4.7 km的郁江河段,枢纽建成后阻隔了鱼类洄游通道,并对鱼类产卵场造成不利的影响,修建垂直竖缝式鱼道作为主要过鱼设施,修建鱼类增殖保护站开展人工增殖放流,作为主要鱼类保护措施,论述了这些保护设施的总体布置、设计和生产方式。