本文關(guān)鍵詞：豎縫式魚道若干水力學(xué)問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：豎縫式魚道是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的魚道型式之一,其水力設(shè)計涉及多方面技術(shù)問題。本文利用數(shù)值模擬計算與物理模型試驗相結(jié)合的方法對豎縫式魚道涉及的水力學(xué)問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究,得到如下主要成果：1)豎縫斷面平均流速為0.8-2.0m/s的范圍內(nèi),其量值對常規(guī)水池流場分布并無明顯影響,表明常規(guī)水池的水力特性主要取決于其布置體型與細(xì)部結(jié)構(gòu)尺寸,因而在特定流速條件下獲得的豎縫式魚道優(yōu)化布置體型具有良好的普適性。2)提出并研究了采用光滑型墩頭的豎縫式魚道布置方式,結(jié)果表明,對隔板與導(dǎo)板均采用光滑型墩頭,其常規(guī)水池內(nèi)主流區(qū)基本居于中間部分,流速沿程衰減效果顯著；回流區(qū)的影響域為常規(guī)水池平面面積的80%左右,其內(nèi)部流速值較小,表明這種布置是可行的。3)針對豎縫式魚道休息池進(jìn)行了系統(tǒng)研究,發(fā)現(xiàn)休息池內(nèi)容易出現(xiàn)主流貼壁流動結(jié)構(gòu)與大尺度回流區(qū),為此提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施,通過將休息池上游豎縫的導(dǎo)向角度調(diào)整至23°---26°或在休息池內(nèi)增設(shè)整流擋板后,有效消除了上述不利流態(tài)。4)針對豎縫式魚道轉(zhuǎn)彎段與分岔段進(jìn)行了系統(tǒng)研究,揭示了其獨(dú)特的水力特性,指出轉(zhuǎn)彎段與分岔段內(nèi)容易出現(xiàn)不利于魚類上溯的水流流態(tài),并提出了增設(shè)整流擋板的優(yōu)化布置措施,使問題得以圓滿解決。5)提出了一種獨(dú)特的魚道進(jìn)口布置思路與方案,有效解決了下游水位變幅較大情況下魚道進(jìn)口的布置難題,其核心思想是采用多次往復(fù)式布置結(jié)構(gòu),利用魚道各分段之間的自然落差,以及隔板、導(dǎo)板與整流擋板的阻擋作用,實(shí)現(xiàn)在水位變動過程中魚道不同進(jìn)口之間的自動切換,其最大特點(diǎn)是可以不設(shè)閘門、運(yùn)行簡單、并有利于提高進(jìn)口段集魚效果。6)提出了一種帶有溢流段的魚道出口段布置體型,有效解決了在較大水位變幅條件下需要設(shè)置多個魚道出口所導(dǎo)致的布置難度與運(yùn)行困難。7)提出了在魚道進(jìn)口區(qū)域采用射流誘魚的技術(shù)思路,并研究了單股射流誘魚與雙股射流誘魚兩種布置方案：一是在魚道進(jìn)口上、下游分別布置射流與系列小股射流,在進(jìn)口下游河岸形成具有良好流速分布的誘魚流場,同時局部范圍內(nèi)的回流區(qū)尺度合理,回流流速較��；二是在魚道進(jìn)口上游布置兩股相鄰射流,其射流流速采用常規(guī)水池豎縫斷面平均流速值的2-3倍,入射角分別為90--120°與30°,可在魚道進(jìn)口與其下游一定范圍內(nèi)形成適合魚類上溯并順利游入魚道進(jìn)口段的誘魚流場,進(jìn)而提高魚道的誘魚效率。
【關(guān)鍵詞】：豎縫式魚道 常規(guī)水池 休息池 轉(zhuǎn)彎段 分岔段 射流
【學(xué)位授予單位】：中國水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S956.3;TV135
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 緒論16-41
• 1.1 問題的提出16-17
• 1.2 豎縫式魚道17-26
• 1.2.1 魚道的發(fā)展史17-19
• 1.2.2 魚道的分類與作用19-21
• 1.2.3 豎縫式魚道的結(jié)構(gòu)型式與水流特性21-26
• 1.3 已有研究成果綜述26-39
• 1.3.1 模型試驗26-34
• 1.3.2 數(shù)值模擬34-37
• 1.3.3 原型觀測37-39
• 1.4 研究內(nèi)容39-41
• 第二章 研究方法41-68
• 2.1 數(shù)值模擬計算方法41-52
• 2.1.1 豎縫式魚道基本布置體型41-42
• 2.1.2 數(shù)學(xué)模型42-45
• 2.1.3 豎縫斷面流場計算結(jié)果45-46
• 2.1.4 主流區(qū)流場計算結(jié)果46-51
• 2.1.5 回流區(qū)流場計算結(jié)果51-52
• 2.2 豎縫式魚道垂向流場研究52-58
• 2.2.1 垂向流場水力特性52-54
• 2.2.2 豎縫式魚道平面二元特性54-58
• 2.3 物理模型試驗技術(shù)58-63
• 2.3.1 豎縫式魚道大比尺物理模型58-59
• 2.3.2 豎縫式魚道水流流態(tài)與平面流場測量結(jié)果59-62
• 2.3.3 豎縫斷面流速值測量結(jié)果62-63
• 2.4 數(shù)值模擬計算結(jié)果與物理模型試驗數(shù)據(jù)對比研究63-66
• 2.4.1 定性對比研究63
• 2.4.2 定量對比研究63-66
• 2.5 小結(jié)66-68
• 第三章 常規(guī)水池水力特性研究68-82
• 3.1 常規(guī)水池流場的普適性研究68-72
• 3.1.1 豎縫斷面流速分布與特征值68-69
• 3.1.2 主流區(qū)的水力特性69-70
• 3.1.3 回流區(qū)的水力特性70-72
• 3.2 光滑型墩頭與其水力特性研究72-81
• 3.2.1 數(shù)學(xué)模型72
• 3.2.2 光滑型墩頭流場數(shù)值模擬結(jié)果72-74
• 3.2.3 豎縫斷面水力特性74-77
• 3.2.4 主流區(qū)流場特性77-79
• 3.2.5 回流區(qū)水力學(xué)指標(biāo)79-81
• 3.3 小結(jié)81-82
• 第四章 休息池水力特性與改進(jìn)研究82-115
• 4.1 休息池水力特性研究82-95
• 4.1.1 數(shù)學(xué)模型82-85
• 4.1.2 數(shù)值模擬結(jié)果85-86
• 4.1.3 數(shù)值結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)對比分析86-89
• 4.1.4 休息池主流區(qū)流場特性89-92
• 4.1.5 休息池回流區(qū)水力學(xué)指標(biāo)92-93
• 4.1.6 休息池垂向流速分布規(guī)律93-95
• 4.2 調(diào)整導(dǎo)向角度改進(jìn)措施研究95-104
• 4.2.1 數(shù)學(xué)模型95-98
• 4.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果98-100
• 4.2.3 主流區(qū)流場特性對比研究100-102
• 4.2.4 回流區(qū)水力學(xué)指標(biāo)102-104
• 4.3 增設(shè)整流擋板改進(jìn)措施研究104-114
• 4.3.1 數(shù)學(xué)模型104-107
• 4.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果107-109
• 4.3.3 主流區(qū)流場特性109-112
• 4.3.4 回流區(qū)水力學(xué)指標(biāo)112-114
• 4.4 小結(jié)114-115
• 第五章 90°轉(zhuǎn)彎段水力特性與改進(jìn)研究115-139
• 5.1 數(shù)學(xué)模型115-121
• 5.1.1 90°轉(zhuǎn)彎段的體型與分類115-116
• 5.1.2 內(nèi)外型90°轉(zhuǎn)彎段的數(shù)學(xué)模型116-117
• 5.1.2 內(nèi)外型90°轉(zhuǎn)彎段流場數(shù)值模擬結(jié)果117-121
• 5.2 90°轉(zhuǎn)彎段水力特性與改進(jìn)研究121-136
• 5.2.1 90°轉(zhuǎn)彎段水力特性121-125
• 5.2.2 90°轉(zhuǎn)彎段體型改進(jìn)措施研究125-129
• 5.2.3 主流區(qū)水力特性對比研究129-132
• 5.2.4 回流區(qū)水力特性對比研究132-136
• 5.3 物理模型試驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果對比分析136-138
• 5.4 小結(jié)138-139
• 第六章 180°轉(zhuǎn)彎段水力特性與改進(jìn)研究139-163
• 6.1 數(shù)學(xué)模型139-145
• 6.1.1 180°轉(zhuǎn)彎段結(jié)構(gòu)與分類139-140
• 6.1.2 外內(nèi)型180°轉(zhuǎn)彎段數(shù)學(xué)模型140-141
• 6.1.3 外內(nèi)型180°轉(zhuǎn)彎段數(shù)學(xué)模型141-145
• 6.2 180°轉(zhuǎn)彎段水力特性與改進(jìn)研究145-161
• 6.2.1 180°轉(zhuǎn)彎段流場分布規(guī)律145-148
• 6.2.2 180°轉(zhuǎn)彎段流場改進(jìn)研究148-153
• 6.2.3 180°轉(zhuǎn)彎段主流區(qū)流場特性對比研究153-156
• 6.2.4 180°轉(zhuǎn)彎段回流區(qū)水力學(xué)指標(biāo)156-161
• 6.3 外內(nèi)型180°轉(zhuǎn)彎段物理模型試驗161-162
• 6.4 小結(jié)162-163
• 第七章 分岔段水力特性與改進(jìn)研究163-187
• 7.1 出口分岔段流場的數(shù)值模擬163-168
• 7.2 進(jìn)口分岔段流場水力特性與改進(jìn)研究168-177
• 7.2.1 進(jìn)口分岔段水流流場分布規(guī)律168-172
• 7.2.2 進(jìn)口分岔段水力特性改進(jìn)研究172-177
• 7.3 出口分岔段流場水力特性與改進(jìn)研究177-184
• 7.3.1 出口分岔段水流流場分布規(guī)律177-180
• 7.3.2 出口分岔段流場改進(jìn)研究180-184
• 7.4 出口分岔段模型試驗184-186
• 7.5 小結(jié)186-187
• 第八章 自適應(yīng)水位變化的進(jìn)出口布置方案探索187-195
• 8.1 自適應(yīng)水位變化的進(jìn)口布置方案探索187-190
• 8.2 自適應(yīng)水位變化的出口布置方案探索190-193
• 8.3 小結(jié)193-195
• 第九章 豎縫式魚道進(jìn)口誘魚水流技術(shù)研究195-213
• 9.1 進(jìn)口段補(bǔ)水措施的水流流場特性研究195-200
• 9.2 單股誘魚射流的水力特性研究200-208
• 9.2.1 射流流場特性200-207
• 9.2.2 射流流場改進(jìn)研究207-208
• 9.3 雙股誘魚射流的水力特性研究208-211
• 9.3.1 雙股射流流場特性208-209
• 9.3.2 雙股射流流場改進(jìn)研究209-211
• 9.4 小結(jié)211-213
• 第十章 結(jié)論與展望213-216
• 10.1 研究成果213-214
• 10.2 研究創(chuàng)新點(diǎn)214-215
• 10.3 研究展望215-216
• 參考文獻(xiàn)216-225
• 攻讀博士期間發(fā)表的論文與所取得的研究成果225-226
• 致謝226-227

【參考文獻(xiàn)】

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9 M.泰勒;馬元s，

本文編號：333952