【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)造簡單,過魚效果好,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象,采用聲學(xué)多普勒測速(Acoustic Doppler Velocimeter,ADV)技術(shù)和計算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)數(shù)值計算方法,通過物理模型試驗和數(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)、流速分布及紊動能分布狀況,并通過魚類上溯能力的試驗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)計及運行參數(shù)。得到主要研究結(jié)論有:1、對圓錐形堰式魚道的流場特性進(jìn)行試驗測定,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;水池平面流場與垂向流場特性研究表明魚道內(nèi)部水流主要以平面二維流動為主,流場的分布適合魚類的上溯洄游。2、采用計算流體力學(xué)(CFD)數(shù)值計算方法構(gòu)建了魚道數(shù)值計算模型,并對魚道的流動特性進(jìn)行計算求解,基于流場分布從不同魚道結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化了魚道的設(shè)計。建立的模型可較好模擬實測結(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)形式對魚道內(nèi)流場分布影響較大,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,長寬比對流速及水流結(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%,長寬比為1.5:1時為魚進(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)紊動能較小。同時對該魚道魚類上溯路徑的能量消耗進(jìn)行計算,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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S956.3
【圖文】：

緒論魚設(shè)施的一個典范，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法過壩洄游困境，而此后國內(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，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)計數(shù)據(jù)表明，中國共建設(shè)大壩 8.7 萬座，而建建設(shè)最多的日本（一萬一千多座魚道）而言，中國魚道的建的道路要走。世界各國魚道建設(shè)狀況見圖 1-1 所示[27]。據(jù)資中國共建 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 試驗裝置試驗研究對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]，由于池室長度有限，故僅搭建四個圓錐的寬度 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，對魚道不同流量下形成不同水流條件進(jìn)行試驗研究，一方面理模型試驗觀測魚道內(nèi)水流流態(tài)，測量水流速度，從而以流量為變量總結(jié)一規(guī)律；另一方面可以通過測量不同水深下的水流速度獲取魚道池室內(nèi)的流場結(jié)果可用于率定數(shù)學(xué)模型參數(shù)，驗證模型。本試驗在西安理工大學(xué)水槽（長×寬×高，16m×1m×0.7m，可變坡），搭建圓錐魚道試驗，試驗的地點選擇在西安理工大學(xué)水力學(xué)試驗廳。水槽主要組成部分：水槽本體、供回水設(shè)備、加沙設(shè)備及流量自動測量系統(tǒng)控制系統(tǒng)。水槽現(xiàn)場照片見圖 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 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，目標(biāo)流量流量<50L/s 時，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，其形狀為半個端半徑大，其值為 40cm，一端半徑小，其值為 20cm。其

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 毛煜文;陳權(quán)臻;;魚道應(yīng)用現(xiàn)狀與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J];東北水利水電;2015年10期

2 謝世奇;侯明瑞;;魚道相關(guān)研究進(jìn)展[J];山西建筑;2015年14期

3 黎賢訪;朱世洪;鄧潤興;王改會;;魚道進(jìn)口水力特性數(shù)值模擬研究[J];人民長江;2015年08期

4 高東紅;劉亞坤;高夢露;孫洪亮;;三維魚道水力特性及魚體行進(jìn)能力數(shù)值模擬研究[J];水利與建筑工程學(xué)報;2015年02期

5 王猛;史德亮;陳輝;左艷霞;;豎縫式魚道池室結(jié)構(gòu)變化對水力特性的影響分析[J];長江科學(xué)院院報;2015年01期

6 吳曉春;史建全;;基于生態(tài)修復(fù)的青海湖沙柳河魚道建設(shè)與維護(hù)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2014年22期

7 許曉蓉;裴華剛;王從鋒;劉德富;;魚道優(yōu)化設(shè)計數(shù)值仿真研究[J];電子世界;2013年24期

8 呂巍;王曉剛;;淺議我國魚道運行管理存在的問題及對策——以m#水洋塘魚道為例[J];水生態(tài)學(xué)雜志;2013年04期

9 陳凱麒;葛懷鳳;郭軍;陶潔;;我國過魚設(shè)施現(xiàn)狀分析及魚道適宜性管理的關(guān)鍵問題[J];水生態(tài)學(xué)雜志;2013年04期

10 閆濱;王鐵良;劉桐渤;;魚道水力特性研究進(jìn)展[J];長江科學(xué)院院報;2013年06期

相關(guān)會議論文 前1條

1 白音包力皋;王玎;陳興茹;王東勝;王秀英;;魚道水力學(xué)關(guān)鍵問題及設(shè)計要點[A];水力學(xué)與水利信息學(xué)進(jìn)展 2009[C];2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 楊培思;豎縫式魚道水力特性研究[D];廣西大學(xué);2017年

2 許旭;三峽變動回水區(qū)末端推移質(zhì)輸移帶分布特性試驗研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

3 高東紅;三維魚道水力特性及魚體上溯行進(jìn)能力數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2015年

4 王猛;仿生態(tài)型魚道水力特性初步研究[D];長江科學(xué)院;2014年

5 劉東;豎縫式魚道水力特性研究[D];長江科學(xué)院;2010年

本文編號：2806284