發(fā)布時(shí)間：2020-04-07 12:42

【摘要】：本文通過(guò)在不同水流結(jié)構(gòu)的豎縫式試驗(yàn)魚(yú)道中進(jìn)行對(duì)比性過(guò)魚(yú)試驗(yàn),研究魚(yú)類(lèi)上溯行為與水流結(jié)構(gòu)之間的響應(yīng)關(guān)系,尋求過(guò)魚(yú)效果較佳的水流結(jié)構(gòu)類(lèi)型并探明其內(nèi)在機(jī)制;同時(shí)基于過(guò)魚(yú)試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)豎縫式魚(yú)道常規(guī)水池及轉(zhuǎn)折段水池布置體型進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。主要研究成果如下:1)導(dǎo)板相對(duì)長(zhǎng)度P/B的變化對(duì)豎縫式魚(yú)道內(nèi)流場(chǎng)有著重要的影響。根據(jù)水池內(nèi)主流區(qū)、回流區(qū)形態(tài)不同,大致將豎縫式魚(yú)道的流場(chǎng)分為三種水流結(jié)構(gòu)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)板相對(duì)長(zhǎng)度取值范圍分別為P/B0.2、0.2≤P/B≤0.34、P/B0.34。2)以半洄游性魚(yú)類(lèi)草魚(yú)為過(guò)魚(yú)對(duì)象,在三種典型的豎縫式魚(yú)道水流結(jié)構(gòu)中(P=0.1B、0.25B、0.5B)進(jìn)行對(duì)比性的過(guò)魚(yú)試驗(yàn)。試驗(yàn)表明:草魚(yú)幼魚(yú)在水流結(jié)構(gòu)Ⅱ中上溯11級(jí)常規(guī)水池的成功率(Rr=73%)明顯高于水流結(jié)構(gòu)Ⅰ、Ⅲ(水流結(jié)構(gòu)Ⅰ中Rr=55%,水流結(jié)構(gòu)Ⅲ中Rr=F64%);并且上溯11級(jí)常規(guī)水池歷時(shí)的分布大致呈現(xiàn)出Γ分布形態(tài),其中無(wú)論是上溯歷時(shí)中位數(shù)還是歷時(shí)平均數(shù),在水流結(jié)構(gòu)Ⅱ中明顯低于水流結(jié)構(gòu)Ⅰ、Ⅲ。因此從成功上溯率Rr與成功上溯歷時(shí)T兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看,水流結(jié)構(gòu)Ⅱ是適宜草魚(yú)上溯的水流結(jié)構(gòu)。3)采用Zootracer軟件提取草魚(yú)幼魚(yú)上溯路徑,利用統(tǒng)計(jì)分析方法概化出三條特征軌跡線來(lái)描述整體軌跡分布。結(jié)果表明:與水流結(jié)構(gòu)Ⅱ相比,水流結(jié)構(gòu)Ⅰ、Ⅲ中主流區(qū)與回流區(qū)不合理的分布阻礙草魚(yú)上溯;在水流結(jié)構(gòu)Ⅰ中上溯過(guò)程中沿程耗能明顯高于Ⅱ、Ⅲ型,而在水流結(jié)構(gòu)Ⅱ、Ⅲ中沒(méi)有明顯的差異。從草魚(yú)幼魚(yú)上溯行為及沿程耗能來(lái)看,主流居中、左右回流區(qū)分布對(duì)稱,是水流結(jié)構(gòu)Ⅱ適宜草魚(yú)上溯的主要原因。4)基于主流居中、回流區(qū)大致對(duì)稱原則,在水流結(jié)構(gòu)Ⅱ的基礎(chǔ)上,對(duì)魚(yú)道墩頭布置體型進(jìn)行改進(jìn)研究,提出了流線型墩頭布置方案。研究表明,采用流線型墩頭不會(huì)導(dǎo)致魚(yú)道水池內(nèi)水流結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的變化,而主流橫向偏轉(zhuǎn)程度有所減緩,橫向擴(kuò)散加大,利于主流沿程速度衰減;同時(shí)流線型墩頭豎縫斷面處局部水頭損失減小,需要采用較小的魚(yú)道底坡J以控制豎縫斷面流速。鑒于流線型墩頭魚(yú)道可避免魚(yú)類(lèi)上溯過(guò)程中可能遭受的刮傷魚(yú)鱗等傷害,是一種魚(yú)類(lèi)友好的過(guò)魚(yú)設(shè)施,條件允許時(shí)推薦采用。5)基于常規(guī)水池內(nèi)過(guò)魚(yú)試驗(yàn)的結(jié)果,對(duì)轉(zhuǎn)折段水池布置體型進(jìn)行布置研究。對(duì)于Ⅰ、Ⅱ型轉(zhuǎn)折段水池而言,轉(zhuǎn)折段角度α分別在0°～45°、0～30°時(shí),轉(zhuǎn)折段水池按照常規(guī)水池布置方式進(jìn)行布置,此時(shí)水池內(nèi)主流大致居中,左右兩側(cè)回流區(qū)大致對(duì)稱,流場(chǎng)結(jié)構(gòu)合理;隨著轉(zhuǎn)折角度α的增大,水池內(nèi)部出現(xiàn)不利的水流結(jié)構(gòu),提出了結(jié)合轉(zhuǎn)折段設(shè)置為休息池,同時(shí)在內(nèi)外邊墻相應(yīng)位置增設(shè)整流導(dǎo)板的優(yōu)化布置思路,改善了水流結(jié)構(gòu)。
【圖文】：

表２－１魚(yú)道布置技術(shù)參數(shù)表逡逑水池相對(duì)寬度邋豎縫寬度邐豎縫長(zhǎng)度邋導(dǎo)板相對(duì)長(zhǎng)度邋坡度逡逑水池中Ｂ／ｂ邐ｂ｛ｍ）邐ｌ／ｂ邐Ｐ／Ｂ邐Ｊ／％逡逑８邐０．０７５邐０．４邐０．１－０．６邐１％，邋Ｉ邐，邋Ｉ邋，邐ｔ：邐Ｍ邐＇邋ｉ邐．邋Ｉ逡逑ａ邐ｉ邐ｉ邐ｆｒ－導(dǎo)板．邐ｉ邐ｉ邐圈逡逑（ａ）豎縫式魚(yú)道數(shù)學(xué)模型平面布置逡逑

ｙ逡逑Ｈ邋—逡逑，邐Ｌ邐Ｊ邐－逡逑圖２－１魚(yú)道水池內(nèi)結(jié)構(gòu)布置逡逑表２－１魚(yú)道布置技術(shù)參數(shù)表逡逑水池相對(duì)長(zhǎng)度水池相對(duì)寬度邋豎縫寬度邐豎縫長(zhǎng)度邋導(dǎo)板相對(duì)長(zhǎng)度邋坡度逡逑水池中央水深／／0邋（ｍ）逡逑Ｌ／ｂ邐Ｂ／ｂ邐ｂ｛ｍ）邐ｌ／ｂ邐Ｐ／Ｂ邐Ｊ／％逡逑１０邐８邐０．０７５邐０．４邐０．１－０．６邐１％邐０．３逡逑Ｍ邋Ｉ邋，邋Ｉ邐，邋Ｉ邋，，邐ｔ：邐Ｍ邐＇邋ｉ邐．邋Ｉ逡逑ａ邐ｉ邐ｉ邐ｆｒ－導(dǎo)板．邐ｉ邐ｉ邐圈逡逑（ａ）豎縫式魚(yú)道數(shù)學(xué)模型平面布置逡逑（ｂ）豎縫式魚(yú)道數(shù)學(xué)模型示意圖邐（ｃ）豎縫式魚(yú)道網(wǎng)格劃分逡逑圖２－２魚(yú)道計(jì)算域及網(wǎng)格劃分逡逑２．２．１水流結(jié)構(gòu)類(lèi)型劃分逡逑沿不同水深Ｚ提取流場(chǎng)分布，并對(duì)水流流速ｖ進(jìn)行無(wú)量綱化處理得到相對(duì)流速ｖ／Ｈ逡逑１１逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S956.3

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本文編號(hào)：2617926