【摘要】：魚道作為一種魚類保護的水利工程在維系河流連通性和保護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 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。二十世紀以來，隨著人與自然和諧共處理念不斷加深斷增強，魚道作為一種生態(tài)補償?shù)墓こ�，正在日益受到人們展階段。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】

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本文編號：2806284