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。     

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。     

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。     

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。     

通州湾滩槽地形下围堤工程对潮流条件的影响

通州湾海区地形复杂,滩槽相间,形成涨潮漫滩和落潮归槽的潮流特征;同时又是粉砂质海床,泥沙易起动易落淤。潮流是该海区的主要动力,维持着该海区的滩槽格局。针对滩槽地形下复杂的潮流条件,以通州湾港区二港池匡围一期工程为例,利用MIKE21-HD二维潮流数值模型模拟分析不同东围堤特征工况下的潮流条件,推荐渡汛前的东围堤暂建长度,以控制堤脚位置的潮流流速。     

微弯分汊河段枢纽增建鱼道水流条件数值模型试验

大源渡航电枢纽拟增建鱼道,受枢纽总平面布置条件限制,鱼道进口如果布置在电站尾水,则施工难度和投资均较大,存在严重安全隐患。为既确保安全、节省投资,又满足过鱼要求,采用SMS-RMA2模型建立了平面二维水动力数学模型,模拟得出枢纽坝轴线下游一定范围内多种不同工况下的流场图,为在坝址所处微弯分汊河段找到合适的鱼道进口位置提供了可靠的参考依据。为提高过鱼效果,建议在鱼道进口上游侧设置导鱼电栅等拦鱼系统和喷淋水声、灯光等诱鱼系统,帮助鱼类及早发现鱼道入口。     

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。     

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。     

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。     

赣江尾闾南支枢纽通航水流条件数值模拟研究*

拦河枢纽的施工和运营将显著改变河道的水流条件,对通航产生潜在的影响,因此有必要对枢纽工程不同时期的通航水流条件进行研究和评价。以赣江南支枢纽工程河段为研究对象,建立南支河段二维水动力数值模型,模拟施工期和运营期的河道水动力过程,分析枢纽工程对航道通航水流条件的影响。结果表明：各时期航道内流态相对平顺,不会对通航产生不利影响,在大部分流量工况下水流条件均满足通航要求;仅在施工一期10 a一遇工况下,临时航道有部分区域流速超过赣江航道通航流速控制指标（2.00 m/s）,长度约为2 000 m,流速最大值为2.54 m/s;在施工二期、运营期,河段航道内水流条件均满足通航要求。研究结果可为赣江南支枢纽通航安全和运行调度提供参考。     

引水管规模对三亚中心渔港水质提升作用研究

文章采用MIKE21平面二维潮流数学模型与污染物扩散模型对三亚中心渔港内部污染物的扩散进行了数值模拟研究,分析了渔港内部水动力、污染物扩散分布情况,提出了一系列方案解决污染物超标问题,并重点研究了引水管规模对三亚中心渔港水质提升效果.通过对不同规模引水管0.5 m3/s、1.0 m3/s、1.5 m3/s、2.0 m3...     

南黄海人工鱼礁群局部冲刷对海域水动力的响应研究

基于南黄海海洋牧场人工鱼礁群投放后的实测地形和数值模拟等手段分析人工鱼礁体投放后对海域水动力的影响以及冲刷稳定后对局部海域水动力的响应.鱼礁投放后,受人工鱼礁群的阻水作用,鱼礁群西北侧、东南侧水域流速减小,且越靠近鱼礁群处,流速减幅越大,水域流速减幅在0.01～0.07 m/s,涨急影响范围约为鱼礁群西北侧11.4 k...     

安谷竖缝式鱼道与1#仿自然通道的过鱼效果研究

为了解安谷竖缝式鱼道与1#仿自然通道的过鱼效果,在2条鱼道内开展了2种鱼类的通过性与折返性试验。以白甲鱼和唇为研究对象,通过在鱼道内安装无源集成转发器（PIT）监测设备,记录2种标记鱼类在竖缝式鱼道与1#仿自然通道的行为。结果表明,调查期间鱼道内采集到鱼类14种,共计131尾,属2目5科13属,其中蛇、宽鳍、贝氏高原鳅和裸腹片唇占比较高,分别为29.77%、16.79%、16.03%和12.98%。鱼道运行期间,6月竖缝式鱼道进口处流速最高,为(0.242±0.019) ms;5月竖缝池室流速最高,为(0.493±0.009)ms;5月1#仿自然通道流速最高,为(1.378±0.473)ms;各月1#仿自然通道流速均高于竖缝式鱼道进口处、鱼道池室。竖缝式鱼道的通过率为22.58%,折返率为19.82%;1#仿自然通道的通过率为18.06%,折返率为27.08%。标记鱼类均在20—8时使用鱼道频率较高,其中最频繁时间为2—3时与20—21时。     

电航工程尾水渠通航水力特性研究

采用尾水渠通航的电航工程,电站尾水渠需要同时兼顾发电和航运的要求。以长江上游支流某电航工程为研究对象,利用水动力模拟软件,进行数值模拟,分析机组在不同工况稳定运行及开启关闭过程中,尾水渠航道内的水力特性,水深、流速(纵向流速、横向流速、回流)、流向、比降等,了解其随时间变化情况规律,为利用尾水渠通航的电航工程设计及运行提供参考。     

港口建设对水动力和水环境的综合影响

港口建设会造成一定的海洋环境影响,使得周边海域的水动力条件发生改变,对水环境质量也会产生影响。采用平面二维数值模型MIKE21FM,预测了港口建设后对水动力环境的影响。通过添加平面二维非恒定的对流-扩散模块,进行悬浮物扩散预测。废水排放预测采用物质输运方程,通过差分数值模拟方法模拟典型污染物浓度场,分析了废水排放对水质的影响。在围堰的掩护作用下,港区内涨落潮流速均有较大幅度的降低,各港池内的流速均在0.25 m/s以下。围填海疏浚影响主要集中于疏浚作业点周围300 m范围内,且废水排放各类污染物的最大扩散范围控制在400 m以内。结论可为港口区域规划、设计、建设提供参考和依据。     

鱼山大桥工程海洋环境影响分析

通过MIKE21FM建立了平面二维潮流数学模型,分析了鱼山大桥建设对周边海域水动力和冲淤环境的影响。结合海洋环境质量现状调查资料,探讨了桩基施工及其产生的悬浮泥沙对生态和渔业资源的影响。结果表明,鱼山大桥的建设使大桥轴线两侧的潮流流速减小约1~2.5 cm/s,并伴随有0.2~1 m的淤积,而主通航孔水域增加约0.5~1.5cm/s,并出现0.4~1.5 m的冲刷。同时,桩基施工所引起的悬浮泥沙会使浮游生物、底栖生物、潮间带生物和渔业资源造成不同程度的损失,但这种影响在施工结束后就会消除。     

河岸景观改造工程防洪影响研究——以季华大桥上下游河段为例

基于拟建的景观工程相关资料,本文选用具有代表性的水文组合对景观工程改造前后的行洪水位、流速、流量等水动力因素进行了计算和分析。根据计算结果给出了拟建工程后工程河段的壅水和冲淤的变化,其中流速前后变化最大差值为0.23m/s,最大水位变化差值为0.019m/s;景观工程建成后对河道的冲於变化、水位变化影响都比较小;在此基础上,对潭洲水道的行洪安全、排涝影响、河势稳定性以及水利工程与设施进行了影响评价,研究可为类似工程提供技术参考。     

平陆运河青年枢纽竖缝式鱼道优化设计研究

青年枢纽作为平陆运河最后一个梯级,需要设置鱼道,以保证钦江鱼类洄游通道的连通性。综合过鱼对象洄游行为及枢纽调度特征,提出左岸双鱼道设计方案,垂直竖缝式鱼道、鳗鱼道均布置在紧靠电站尾水的岸侧;鳗鱼道同竖缝式鱼道在下游观察室附近会合,之后合并至竖缝式鱼道。作为穿坝主体通道,竖缝式鱼道设计除满足过鱼目标洄游需求外,更需要在单一进口的设计前提下适应具有感潮特性的大水位变幅。为此,经鱼道模型试验,提出以促进池室内主流偏折、增大主流消能为优化原则的具有45°导流角的池室隔板结构,以增大进口附近池室水深、减小流速为优化原则的变坡式鱼道进口段布置。优化后的青年枢纽竖缝式鱼道适用于各典型运行工况,主流蜿蜒连续、未形成流速屏障。     

航道整治抛石建筑物确定块石粒径的探讨

<航道整治工程技术规范>(JTJ312-98)和<港口及航道护岸工程设计与施工规范>(JTJ300-2000)提出"水流作用下块石粒径(d)当流速(v)大于3 m/s时,d=0.04 v2f(vf为建筑物处的表面流速m/s)"[1-2].根据国内外水利枢纽施工通航抛投块石料对河道截流模型试验及原体观测资料,认为保护坝体、护坡、护岸,选定抛投的块石粒径不应仅由表面流速和简单地采用0.04系数确定块石粒径,0.04系数只是在对以往块石粒径计算采用伊兹巴斯经验公式,采取块石的容重为2.7 t/m3、综合稳定系数为0.86得到的结果.     

考虑船体与桩腿间隙的自升式平台桩腿疲劳寿命评估

以作业水深为76.2m的自升式平台为例,研究桁架式老龄自升式平台桩腿疲劳寿命的评估方法.考虑桩腿和船体之间间隙非线性接触建立整体有限元模型,针对桁架式桩腿弦杆截面为非圆柱截面的特点,提出了其水动力计算和结构应力计算的有效方法.采用有限元方法计算各疲劳子工况下的动力响应,确定应力传递函数及相应的应力谱,预报平台桩腿的疲劳寿命.