多级助溯式鱼道模型及过鱼效率试验研究

发布时间：2020-07-07 02:39

【摘要】：在解决水利工程建设影响下的河流连通性问题方面,修建过鱼设施是目前修复河流水生生态环境的主要工程措施。本文采用一种新型多级助溯式鱼道模型开展鱼道水流试验及过鱼效率研究,以期为中、高水头水利枢纽过鱼设施的研究提供理论参考,为修复鱼类栖息地及改善河流连通性提供技术方案。本文主要研究内容和结论如下:(1)开展鱼道物理模型优化。鱼道模型的组成包括若干鱼道单元、鱼道助溯结构、鱼道消能结构、鱼类过鱼效果监测系统和鱼道仿生态措施,通过各系统结构之间的协调配合及拟定的运行方法,辅助鱼类洄游上溯。鱼道的结构优化包括鱼道尾门结构优化、鱼道底板加糙优化和鱼道跌坎结构优化,通过结构优化改善鱼道模型的水流结构,营造适宜鱼类洄游上溯的水流条件。(2)开展鱼道模型的水力特性试验。试验研究一、二级拱形挡板运行时鱼道单元内的水流特性,通过对多个工况下的断面水流流速对比,发现当一级挡板抬升至25 cm高度时(工况5),第一级鱼道单元中创造的水力条件有利于鱼类上溯洄游;二级挡板抬升至15 cm高度时(工况8),第二级鱼道单元中创造的水力条件有利于鱼类上溯洄游,并对相应的流速场进行详细分析。(3)开展鱼道模型的过鱼效率试验。为了评估上述两个工况组合运行情况下的过鱼效果,进行了相关过鱼效率试验研究。试验结果表明:鱼道模型整体过鱼效率为13.40%。分析鱼类洄游上溯效率不高的主要原因是:1.鱼类个体之间的体能及游泳能力存在差异;2.鱼道单元中水流结构并非均匀水流,在局部区域出现涡流,此区域高强度的水流条件下,刺激鱼类快速游泳,但却无法找到正确的洄游方向,导致体能消耗过快,无法实现洄游上溯;3.由于客观原因,建造的鱼道单元尺寸较小,一方面使得鱼类休息区减小,另一方面靠近挡板上游的水流受挡板抬升及降落的回水影响较大。本文仅是对该新型鱼道模型开展水流试验及过鱼效率的前期探索研究,后期仍需要通过大量的试验研究进一步优化鱼道体型结构,以提高该新型鱼道的过鱼效果。图[32]表[7]参[82]
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S956.3
【图文】：

鱼道,类型

1.2 研究目的及意义为了实现天然渔业资源的可持续性发展，确保河流中水生生物物种多样性、遗传多样性及河流生态系统多样性的实现。本论文开展一种新型多级助溯式鱼道模型开展水流特性及过鱼效率的试验研究。通过多级鱼道单元的可调节的拱形挡板上升运动形成临时性水池，增加水位，延缓水流，减小鱼类上溯过程中的体能消耗，同时，缩短鱼道池室长度，为鱼类后续上行保存体力，保证鱼类优质产卵；能够节约鱼道的建设成本，为中、高水头水利枢纽过鱼设施的理论研究提供帮助。1.3 鱼道类型及其特点1.3.1 鱼道类型鱼道的类型大致可以分为工程技术型鱼道、仿自然型鱼道和专用鱼道，具体细分见图 1。

鱼道,结构示意图

a.丹尼尔式 b.池堰式 c.竖缝式图 2 几种典型鱼道结构示意图Fig.2 Schematic diagrams of several typical fishways1.4 国内外鱼道研究现状1.4.1 国内外鱼道建设情况相关资料显示[15]，截止 20 世纪中期，北美地区的过鱼建筑物已达到 200 余座，这其中包括第一座拥有集鱼系统和大规模现代过鱼建筑物的美国哥伦比亚河上的邦维尔坝（Bonnveille）；当时世界上水头最高的北汊坝鱼道，提升高度达到 60 m和长度最长的帕尔顿鱼道，全长达到了 4800 m。西欧、日本及苏联地区各种过鱼建筑物也已达 150 座以上。进入上世纪 90 年代，随着人们对于河流生态环境认识地加强及鱼道相关问题研究的日益深入，鱼道工程建设数量急剧攀升，北美地区就已有近 400 座，日本的鱼道建设数目更是达到了 1400 余座[15]。到了 21 世纪初

技术路线图,鱼道,鱼类,物理模型试验

1 绪论1.5.2 技术路线与方法采用多级助溯式优化思路，利用挡板抬升方式减小鱼道纵向长度，构建临时性水池，逐步分级辅助鱼类上溯。采用鱼道物理模型试验，分析鱼道内水流运动规律，研究鱼道运行方式与鱼类过鱼效果的相关性。对鱼道物理模型的部分结构提出优化方案，并结合水流试验和过鱼试验的数据分析结果，探讨影响鱼道过鱼效果的因素。

【参考文献】