三維魚道水力特性及魚體上溯行進能力數值模擬研究.pdf

1、近年來，人們在河流中修建大量水利設施來彌補我國水資源時空分布不均勻的缺陷。這些人工設施破壞了原始河流的連通性，造成河流生態(tài)環(huán)境片段化，阻斷了河流中魚類等水生動植物的洄游通道，造成河流生物多樣性嚴重下降。在大力提倡生態(tài)文明建設的大環(huán)境下，魚道不僅是一項水利工程，更是一項生態(tài)利民補償工程，對于恢復河道原始生態(tài)環(huán)境，保護河流物種多樣性起著舉足輕重的作用。
　　本文在收集大量文獻資料的基礎上，基于前人的研究成果，對魚道的水力特性進行了較深

2、入的探討，并對運用FLUENT軟件求解魚道等具有自由表面明渠流動問題基本原理作了詳細的闡述。主要工作如下:
　　(1)在閱讀和整理大量文獻資料的基礎上對魚道的國內外研究進展作了詳細的歸納總結，結合國內外實際工程運行情況提出了我國魚道建設所面臨的問題，并對數值模擬在魚道設計和研究中的應用作了詳細論述。
　　(2)介紹了魚道建設的必要性，同時詳細展示了與魚道建設有關的魚類游泳能力，魚道布置的基本原則、魚道的類型特征、不同魚道類型

3、的水力特性參數。
　　(3)簡要介紹魚道數值模擬基本控制方程、數值求解算法、紊流模型、自由水面模擬方法等基本原理。
　　(4)對某水電站表孔溢洪洞泄流能力進行了水工模型試驗，通過試驗對溢洪洞控制段、漸變段、洞身段等水力特性參數進行了測量，得出了“庫水位～流量”關系曲線。
　　(5)根據試驗成果，運用CAD、ANSYS ICEM、FLUENT等軟件對溢洪洞進行三維數值計算，并與實測值進行了對比分析，吻合度較高，表明FLU

4、ENT在模擬具有自由表面流的明渠流動問題時能夠達到很高的精度。
　　(6)成功建立了同側豎縫式魚道、異側豎縫式魚道三維水動力學模型，并詳細展示了單個魚池細部流速場特性，表明魚道具有上升流、下降流、流動分離、渦流等復雜的紊流特性。根據模擬得出的流速場，以粉紅鮭魚為目標魚種，基于其上溯時的爆發(fā)游泳速度，推求沿著三條不同路徑上溯時所遇到的阻力及能量損耗。
　　魚道的水力特性研究和魚體上溯耗能的定量分析對于魚道建設管理、結構尺寸優(yōu)化