【摘要】：魚道作為一種魚類保護(hù)的水利工程在維系河流連通性和保護(hù)魚類物種多樣性方面具有重要作用。圓錐形溢流堰式魚道作為一種新型的池堰式魚道,因其適應(yīng)于低水頭工程,構(gòu)造簡(jiǎn)單,過(guò)魚效果好,經(jīng)濟(jì)成本低,受到廣泛應(yīng)用。本文以圓錐形溢流堰式魚道為研究對(duì)象,采用聲學(xué)多普勒測(cè)速(Acoustic Doppler Velocimeter,ADV)技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)數(shù)值計(jì)算方法,通過(guò)物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究,系統(tǒng)地研究了不同水力學(xué)參數(shù)對(duì)魚道內(nèi)水流流態(tài)的影響,分析了魚道池室的流態(tài)、流速分布及紊動(dòng)能分布狀況,并通過(guò)魚類上溯能力的試驗(yàn)研究和不同魚道的形式優(yōu)化了圓錐形溢流堰式魚道的設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)。得到主要研究結(jié)論有:1、對(duì)圓錐形堰式魚道的流場(chǎng)特性進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定,結(jié)果發(fā)現(xiàn)該類型魚道休息區(qū)面積比例比較適當(dāng),能夠產(chǎn)生“S”型蜿蜒曲折的水流特征;水池平面流場(chǎng)與垂向流場(chǎng)特性研究表明魚道內(nèi)部水流主要以平面二維流動(dòng)為主,流場(chǎng)的分布適合魚類的上溯洄游。2、采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)數(shù)值計(jì)算方法構(gòu)建了魚道數(shù)值計(jì)算模型,并對(duì)魚道的流動(dòng)特性進(jìn)行計(jì)算求解,基于流場(chǎng)分布從不同魚道結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化了魚道的設(shè)計(jì)。建立的模型可較好模擬實(shí)測(cè)結(jié)果,流速基本誤差在5%以內(nèi),表明該模型可較好應(yīng)用于魚道水力特性模擬研究。3、魚道的結(jié)構(gòu)形式對(duì)魚道內(nèi)流場(chǎng)分布影響較大,堰兩端半徑主要影響魚道內(nèi)的水流結(jié)構(gòu),坡度主要影響魚道內(nèi)流速,長(zhǎng)寬比對(duì)流速及水流結(jié)構(gòu)都有影響,數(shù)值模擬結(jié)果表明:當(dāng)堰兩端半徑為40cm和20cm,坡度為1%,長(zhǎng)寬比為1.5:1時(shí)為魚進(jìn)最優(yōu)形式。4、圓錐形堰式魚道底部具有較大回流區(qū),魚道內(nèi)紊動(dòng)能較小。同時(shí)對(duì)該魚道魚類上溯路徑的能量消耗進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果發(fā)現(xiàn)該堰式魚道適宜青海湖湟魚的上溯洄游,游泳能力強(qiáng)的魚類可逆主流迅速上溯,游泳能力弱的魚類則可以利用堰后回流區(qū)進(jìn)行短暫的休息。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S956.3
【圖文】：

緒論魚設(shè)施的一個(gè)典范，并且起到很好的范例作用[25]。段。20 世紀(jì) 80 年代，在葛洲壩水利工程建設(shè)中，專家學(xué)者法解決中華鱘等珍稀魚類無(wú)法過(guò)壩洄游困境，而此后國(guó)內(nèi)許所采取的辦法，造成魚道的建設(shè)與研究在這大約三十年間停展期。二十世紀(jì)以來(lái)，隨著人與自然和諧共處理念不斷加深斷增強(qiáng)，魚道作為一種生態(tài)補(bǔ)償?shù)墓こ蹋谌找媸艿饺藗冋闺A段。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，中國(guó)共建設(shè)大壩 8.7 萬(wàn)座，而建建設(shè)最多的日本（一萬(wàn)一千多座魚道）而言，中國(guó)魚道的建的道路要走。世界各國(guó)魚道建設(shè)狀況見圖 1-1 所示[27]。據(jù)資中國(guó)共建 25 座魚道設(shè)施，主要分布情況見圖 1-2 所示。

錐形堰式魚道水工模型試驗(yàn) 試驗(yàn)裝置試驗(yàn)研究對(duì)象為圓錐形堰式魚道，以日本東京多摩川上某河段的圓錐形堰式按照比尺為 1:1 的比例進(jìn)行建設(shè)[53]，由于池室長(zhǎng)度有限，故僅搭建四個(gè)圓錐的寬度 B=0.7m，堰大的半徑 R=0.4m，堰小的半徑 R=0.2m，兩端半徑為定值即變池室內(nèi)流量，對(duì)魚道不同流量下形成不同水流條件進(jìn)行試驗(yàn)研究，一方面理模型試驗(yàn)觀測(cè)魚道內(nèi)水流流態(tài)，測(cè)量水流速度，從而以流量為變量總結(jié)一規(guī)律；另一方面可以通過(guò)測(cè)量不同水深下的水流速度獲取魚道池室內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)果可用于率定數(shù)學(xué)模型參數(shù)，驗(yàn)證模型。本試驗(yàn)在西安理工大學(xué)水槽（長(zhǎng)×寬×高，16m×1m×0.7m，可變坡），搭建圓錐魚道試驗(yàn)，試驗(yàn)的地點(diǎn)選擇在西安理工大學(xué)水力學(xué)試驗(yàn)廳。水槽主要組成部分：水槽本體、供回水設(shè)備、加沙設(shè)備及流量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)控制系統(tǒng)。水槽現(xiàn)場(chǎng)照片見圖 2-1 所示。

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文格及參數(shù)見表 2-1：表 2-1 水槽及配件的參數(shù)Table 2-1 Specifications and parameters of sinks and fittings規(guī)格項(xiàng) 參數(shù)水槽規(guī)格 16m×1m×0.7m最大流量 100L/s最小流量 0.1L/s最大水深 0.55m流量精度流量≥50L/s 時(shí)，目標(biāo)流量流量<50L/s 時(shí)，0.5L/槽整體精度 ±1mm邊壁及底板 鋼化玻璃板調(diào)坡范圍 0-2%坡控制精度 ±0.1mm材料為有機(jī)玻璃，制作工藝為熱加工法，其形狀為半個(gè)端半徑大，其值為 40cm，一端半徑小，其值為 20cm。其

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2806284