赣江新干航电枢纽仿生态鱼道整体设计

赣江新干航电枢纽的建立,阻碍枢纽区段洄游性鱼类的上溯通道,改变原有河流的水文情势和水生生态。为恢复鱼类洄游通道,保障赣江流域水生态环境,拟修建新干仿生态鱼道工程。针对该过鱼设施,从工程基本资料、过鱼目标、过鱼对象、运行水位组合以及鱼道形式选择、结构尺度等方面进行充分设计与分析,并建立物理模型试验对其水流条件进行进一步优化改进。结果表明,该仿生态鱼道在各种水位组合工况下能够满足目标鱼类上溯需求,水流条件较好。相关研究成果可为其他水利枢纽工程过鱼设施建设提供有效借鉴。     

仿生态鱼道施工技术

针对犍为航电枢纽仿生态鱼道施工过程中存在的渠道坡面开挖干扰大、密实度难以保证、渠道防渗土工膜连接困难、仿生态鱼道路线无规则变化、边坡开挖测量放线工作繁琐等问题,进行仿生态鱼道施工技术研究。首先通过鱼道模型试验和鱼类生态学试验验证仿生态鱼道设计方案的可行性,再结合仿生态鱼道的特点,研究鱼道渠道体型、鱼道柔性防渗、鱼道坡面碾压等,保证鱼道施工质量和结构的稳定。对鱼道池室流态及过鱼控制断面最大流速进行分析,提出鱼道曲线及隔板透水率等对流速的影响,合理设置休息池,保证目标鱼类顺利通过鱼道;采用当地天然建筑材料,构建出鱼类天然洄游的通道,使之符合生态学原理,满足生态保护要求。     

龙溪口航电枢纽仿自然鱼道设计

为确定岷江航电龙溪口枢纽仿自然鱼道布置的合理性和设计基本参数，对工程河段开展鱼类资源调查和游泳能力测试。通过三维数值模拟计算验证鱼道池室尺寸与池室内流速关系，通过物理模型试验对鱼道内部水流流态、控制断面流速等水力学参数进行研究。提出仿自然鱼道设计方案：1)鱼道进口布置在发电厂房尾水渠末端，采用发电尾水诱鱼并在进口布设补水设施；2)鱼道采用藕节形+梯形断面结构，内设横隔，鱼道和横隔均采用天然卵石堆砌；3)下游河道左岸布设缓流平台，消除鱼类上溯流速屏障。试验结果表明，龙溪口仿自然鱼道池室内部流态多样性，流速满足过鱼要求。     

蚌埠闸鱼道池室水力特性数值模拟

通过建立三维紊流数学模型,对隔板布置形式下的蚌埠闸鱼道池室水力特性进行计算,研究池室和休息池的水流流态、流速以及竖缝最大流速。特别针对典型池室和休息池上、中、下3个水层,20个横断面,920个测点。并对其中140个测点的横向、纵向和垂向流速进行了精细化分析。还研究了池室坡度对池室水力特性的影响。研究结果表明：1）鱼道池室和休息池上、中、下3个水层的流速、流态基本一致,水层越偏下主流流速相对越高;2）池室水流垂向流速很小,水流整体呈现二维特征;3）休息池主流流速与池室主流流速相当（平均值仅低3.5%）,但低流速区面积显著增大（54%）;4）池室坡度由1:100变缓至1:140,竖缝最大流速降低了16.9%;5）蚌埠闸鱼道池室坡度选为1:100~1:120可满足鱼类上溯需求。     

湘江大源渡航电枢纽增建鱼道进口布置及优化研究

鱼道的设计中,进口布置的好坏直接影响过鱼效果。研究以湘江大源渡航电枢纽增建鱼道工程为例,通过分析过鱼对象与时段、鱼道类型及枢纽调度方式,对增建鱼道提出两个布置方案。采用SMS-RMA2模型建立沿水深平均的平面二维水动力数学模型,计算了不同流量下两种方案对进口流速条件的满足情况,并对两种方案进水口布置位置的优劣进行对比,讨论了不同调试运行方式下两种方案的过鱼能力。研究结果表明,方案一进口流速在大多数流量下无法满足最佳流速0.2~1.3m/s要求,而方案二进口流速能满足各种工况流量下的最佳过鱼流速要求,但却在大多数流量情况下呈现不出"进口"的实际意义。在此基础上,为避免过鱼对象找不到鱼道进口,本文提出了两点优化措施,可对类似工程尤其是增建鱼道工程具有一定的借鉴意义。     

界牌鱼道进口水力特性数值模拟与优化

以界牌枢纽鱼道工程为例,结合鱼类生态水力特性和平面二维水动力数学模型对界牌枢纽下游河道进行数值模拟,分析电站机组、泄水闸控泄等多重复杂调度方式下的鱼道进口水力特性,并进行方案优化。结果表明,在原设计方案下,新、老电站组合工况下的鱼道进口流速过大,超过鱼类顺利上溯的水力限值;当鱼道进口段附近的电站出水渠进行适当扩宽后,鱼道进口附近水流流速均满足设计要求,在此基础上,进一步将原设计尾水出口左侧的高程开挖使得鱼道进口上移,以此实现鱼道进口良好的上溯条件。     

岷江航电犍为枢纽仿生态鱼道设计

为了确定岷江航电犍为枢纽仿生态鱼道设计基本参数和鱼道布置的合理性，在现场对周边河道所捕获的鱼类进行游泳能力测试，通过二维数学模拟模型的水动力计算验证鱼道出入口水流条件，通过物理模型对仿生态鱼道的水力特性进行研究。提出设计方案：1）鱼道设计水位拟采用流量保证率和机组发电水位相结合来确定；2）仿生态鱼道布置在发电厂房左侧的堆碴体上，鱼道及其横隔板全部采用宾格网石笼，鱼道进口段布设补水措施。试验结果表明：犍为鱼道设计流速不大于1.20 m/s、鱼道各池室流速分布多样化，满足过鱼的水力条件。     

基于鱼类分布与水力特性的鱼道进口布置方案比选

鱼道进口布置方式直接影响鱼道的诱鱼效果和过鱼效率。以临淮岗枢纽为例，通过构建二维宽浅河道水流流场数值模型，对典型工况下枢纽下游河道流场进行精细模拟，并结合河段鱼类分布的水声学调查结果，对3种不同鱼道进口布置方案进行比选。结果表明：临淮岗闸门下游左右岸流速满足鱼类适宜条件，且靠近鱼类聚集区域，均满足鱼道进口布置条件，可综合考虑经济效益、施工难度、工程安全性等确定布置方案，并建议相应调整闸门运行方案。     

大源渡枢纽扩建鱼道工程总体布置

以湘江大源渡枢纽扩建鱼道工程为例,论述在已建航电枢纽中扩建鱼道工程需考虑的几大设计难题。重点分析了过鱼对象及时段、运行水位及进出口高程、设计流速、结构形式选择、进出口布置等的确定思路及方法。分析认为:湘江过鱼对象主要为"四大家鱼";鱼道设计流速0. 2～1. 3 m/s更有利于过鱼;进口布置是鱼道设计的关键,适当考虑诱鱼可增强过鱼效果;鱼道工程考虑与扩建船闸工程协同设计。总结了在实际地形及已有建筑物等限制因素下的鱼道工程设计经验,对类似工程具有重要借鉴意义。     

低水头枢纽仿生态鱼道水流条件研究

采用正态1:20整体物理模型为主要研究手段,对低水头枢纽仿生态鱼道进行水力学试验研究。首先通过分析国内鱼道主要过鱼对象,确定了适合国内鱼道的设计流速,而后通过整体物理模型重点研究了枢纽上、下游不同水位差情况下,鱼道内沿程水位、比降及流速等水力要素变化,并对试验结果进行分析,逐步优化了鱼道进鱼口结构型式、鱼道底板高程、鱼道总长度、竖缝宽度及池室个数,得出了适合国内鱼类的低水头航电枢纽仿生态鱼道平面布置方案。