豎縫式魚道進(jìn)口水流誘魚試驗(yàn)研究及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、水利水電工程的修建截?cái)嗔撕恿?，?dǎo)致河流這個(gè)原本開放、連續(xù)的系統(tǒng)在能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)以及信息傳遞等方面發(fā)生了一系列的改變，使生活在其中的魚類種群生存所需的生境條件、水文情勢(shì)等發(fā)生了變化，使其生活、繁殖受到了嚴(yán)重影響，甚至導(dǎo)致某些魚類面臨滅絕的險(xiǎn)境。為了保護(hù)魚類資源，恢復(fù)河流生物多樣性，以及緩解人類活動(dòng)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫，魚道的研究和建設(shè)刻不容緩。
　　我國魚道的研究和建設(shè)起步較晚，已建的魚道大多運(yùn)行效果不理想，大多處于閑置或廢棄狀

2、態(tài)。這說明我們對(duì)魚道有效過魚的機(jī)理仍然研究不足，而且缺乏科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，尚需進(jìn)一步開展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用實(shí)踐的改進(jìn)。而魚道進(jìn)口位置的選擇合適與否則是直接影響魚道運(yùn)行的成敗，進(jìn)口區(qū)域的流態(tài)成功吸引魚類的注意，是魚道發(fā)揮其過魚效果的前提條件。
　　在實(shí)際工程中，魚道進(jìn)口的布置受制于工程的整體布置，且大多數(shù)都靠近于水輪機(jī)的尾水，由此造成了魚道進(jìn)口的流態(tài)較為復(fù)雜，使得魚道進(jìn)口很難被魚類發(fā)現(xiàn)。以往研究多側(cè)重于以聲、光、電等附加措施進(jìn)行誘魚，且取

3、到了一定的成果。本文通過對(duì)豎縫式魚道模型進(jìn)行水流誘魚試驗(yàn)結(jié)果的分析，并結(jié)合Flow-3D計(jì)算流體軟件對(duì)不同工況下的水流流態(tài)進(jìn)行三維數(shù)值模擬，從而獲取各工況下的魚道進(jìn)口水流的流速、紊動(dòng)能以及紊動(dòng)能強(qiáng)度等水動(dòng)力參數(shù)。探索有助于提高魚類進(jìn)入魚道進(jìn)口概率的誘魚流態(tài)，為今后魚道的研究和設(shè)計(jì)提供參考。本文主要結(jié)論如下：
　　（1）水流誘魚實(shí)驗(yàn)研究
　　研究發(fā)現(xiàn)，在同一水深，流速為45cm/s時(shí)，水流對(duì)鳙、鰱的誘魚效果最佳。而對(duì)同一魚類，

4、在其他條件相同時(shí)，水深為28cm工況誘魚效果好于水深為18cm時(shí)的工況。流速范圍為30～60cm/s組的誘魚效果優(yōu)于流速范圍為0～30cm/s及60m/s以上的組，隨速度上升，誘魚效果呈正態(tài)分布。當(dāng)魚道水深為28cm時(shí)，斷面流速為46cm/s時(shí)，鳙在進(jìn)口處停留時(shí)間最長；斷面流速為38cm/s時(shí)，鰱在進(jìn)口處停留時(shí)間最長。當(dāng)魚道水深為18cm時(shí)，斷面流速為44cm/s時(shí)，鳙在進(jìn)口處停留時(shí)間最長；斷面流速為36cm/s時(shí)，鰱在進(jìn)口處停留時(shí)間最

5、長。
　?。?）魚道進(jìn)口水流數(shù)值模擬分析
　　在試驗(yàn)工況下，魚道進(jìn)口處水流呈細(xì)條狀分布，最大流速產(chǎn)生在豎縫束窄水面附近。表層流速大于底層流速，流態(tài)紊亂區(qū)域處于豎縫進(jìn)口附近。在優(yōu)化工況下，當(dāng)閘門開度為75°時(shí)，兩工況流態(tài)存在共性，水流過程基本一致，不同之處在于優(yōu)化工況回流區(qū)面積大于試驗(yàn)工況回流區(qū)面積，最大流速遠(yuǎn)小于試驗(yàn)工況的最大流速0.9m/s，回流區(qū)流速小于試驗(yàn)工況回流區(qū)流速。同時(shí)，優(yōu)化工況進(jìn)口水流流速范圍廣，流速更加均勻，

6、回流區(qū)域較大，便于魚類進(jìn)入魚道進(jìn)口，且上溯到魚道上游。優(yōu)化工況下紊動(dòng)能及紊動(dòng)能耗散率均小于試驗(yàn)工況，這種水流條件更適宜誘導(dǎo)魚類通過魚道進(jìn)口進(jìn)入魚道上游，同時(shí)回流區(qū)域也為魚類上溯提供了良好的休息條件。
　　（3）誘魚措施及進(jìn)口優(yōu)化設(shè)計(jì)
　　誘魚措施應(yīng)以水流為主要誘魚介質(zhì)，通過在魚道進(jìn)口布置充水管道，設(shè)置閘門，優(yōu)化進(jìn)口水流，同時(shí)適當(dāng)選擇聲音、光照、電流作為輔助誘導(dǎo)介質(zhì)，將各因子綜合考慮布設(shè)，以將總體誘驅(qū)魚效果最大化為目標(biāo)。通過放