基于水力学条件的江家口坝下集诱鱼进口流场研究
发布时间：2021-10-20 15:35
建设过鱼设施是减缓河流大坝修建对鱼类不利影响的重要措施。本文以江家口坝址至坝下580 m处的河段为研究区段,构建基于MIKE21的平面二维水动力模型,根据工程的水文情势选用典型工况对坝下流场进行分析,探究不同工况下鱼类可能的上溯路径。结果表明:主流流量在5.40～40.74 m3/s,集诱鱼流量在2.50 m3/s情况下,主流受集诱鱼进口流量约束,将偏向右岸往下游流动。在仅考虑2号机组下泄17.67 m3/s流量下,河道存在目标鱼类洄游的上溯路线,距集诱鱼进口30～100 m处,河道中间满足鱼类适宜流速和水深,鱼类将沿着河道中间洄游;距集诱鱼进口0～30 m处,右岸流速逐渐升高并成为鱼类适宜流速,鱼类将从右岸洄游并最终到达集诱鱼进口;集诱鱼进口处,右岸水深高于中间水深约10%～40%,高于左岸水深90%～170%,集诱鱼进口处的高水深将有利于鱼类进入。对于"T"形集诱鱼进口汇流,集诱鱼流量占12%左右能产生较好的集诱鱼进口水力学特征。研究成果可为集诱鱼进口处鱼类上溯提供参考依据。
【文章来源】：长江流域资源与环境. 2020,29(07)北大核心CSSCICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
研究区域水系情况示意图
采用MIKE21水动力模型预测坝下集诱鱼进口处流场。将自由表面的边界条件设定为压力边界条件,P=Pa(大气压力),F=0(充满空气);计算入口采用机组下泄流量、生态流量和诱导流量作为模型的入流边界条件;计算出口采用压力边界条件,给定出口断面的水面压力P=Pa(大气压力)。江家口水库在兴利调度的同时,生态流量拟汛期(5～10月)按坝址处多年平均流量20%(5.26 m3/s)下泄,非汛期(11～4月)按坝址处多年平均流量10%(1.38 m3/s)下泄。本工程枢纽采用引水式厂房布置,为保证大坝下游河段的河道生态用水要求,正常情况下需下泄生态流量。当来水不足、机组出力小于最小出力限制或机组检修时,另在压力钢管段设一旁通管作为备用生态流量放水管,按1.90 m3/s要求下泄生态流量。若来水小于1.90 m3/s且库水位已降至死水位时,则按来流下泄生态流量。
图4中a～g分别表示工况1～7情况下距离集诱鱼进口0～100 m范围内流速分布情况。可以看出,7种工况下,河道在距集诱鱼进口下游50 m处束窄导致流速均显著增加,但高流速区偏向河道左岸,鱼类可以从右岸低流速区上溯并成功找到进口。这是因为集诱鱼进口位于河道右岸并呈现“T”形汇入主流,有效减缓了右岸水流流速。为了充分考虑流速对鱼类生境及诱鱼的影响,分别取距集鱼平台入口0、50、100 m 3处分析水流流速,如表3所示。河道流场需存在满足提供目标鱼类上溯的洄游路线,此河段目标鱼类喜好流速范围为0.8～1.2 m/s。7种工况下,距集鱼平台0 m处,最大流速普遍出现在靠右岸的集诱鱼进口;距集鱼平台50 m处,最大流速集中在河流中间;距集鱼平台100 m处,最大流速集中在河流中间。可以看出,主流受集诱鱼进口出流流量约束,将偏向右岸向下流动,并且在集诱鱼进口处水流流速普遍大于河道中间和左岸流速,将有利于鱼类找到集诱鱼进口。河流中间流速通道相对明显的是工况2和工况3,可认为此时集诱鱼流量占总流量12%左右能产生较好的集诱鱼进口水力学特征。2.3 水深分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]高坝过鱼设施集诱鱼进口水力学条件数值模拟与模型试验研究[J]. 廖伯文,安瑞冬,李嘉,冯镜洁,易文敏,李芳. 工程科学与技术. 2018(05)
[2]鱼道进口布置方式对集诱鱼水流水力学特性的影响研究[J]. 谢春航,安瑞冬,李嘉,易文敏,马卫忠. 工程科学与技术. 2017(S2)
[3]集运鱼系统发展及相关技术问题探讨[J]. 王猛,马卫忠,赵谊,谭文超,范欣柯. 水力发电. 2017(02)
[4]鱼道进口水流对草鱼幼鱼上溯行为的影响研究[J]. 龚丽,吴一红,白音包力皋,穆祥鹏,金占军. 水利水电技术. 2016(11)
[5]竖缝式鱼道180°转弯段的水力特性与改进研究[J]. 边永欢,孙双科,郑铁刚,吕强. 四川大学学报(工程科学版). 2015(01)
[6]嘉陵江鱼类资源利用与保护现状[J]. 曾燏,陈永柏,李钟杰. 天津农业科学. 2014(02)
[7]高坝过鱼设施在长江流域的应用探讨[J]. 郑金秀,韩德举. 环境科学与技术. 2013(12)
[8]国外高坝过鱼设施概况及启示[J]. 郑金秀,韩德举. 水生态学杂志. 2013(04)
[9]我国过鱼设施现状分析及鱼道适宜性管理的关键问题[J]. 陈凯麒,葛怀凤,郭军,陶洁. 水生态学杂志. 2013(04)
[10]基于齐口裂腹鱼游泳能力的竖缝式鱼道流态塑造研究[J]. 傅菁菁,李嘉,安瑞冬,毛熹,易文敏. 四川大学学报(工程科学版). 2013(03)
本文编号：3447161
【文章来源】：长江流域资源与环境. 2020,29(07)北大核心CSSCICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
研究区域水系情况示意图
采用MIKE21水动力模型预测坝下集诱鱼进口处流场。将自由表面的边界条件设定为压力边界条件,P=Pa(大气压力),F=0(充满空气);计算入口采用机组下泄流量、生态流量和诱导流量作为模型的入流边界条件;计算出口采用压力边界条件,给定出口断面的水面压力P=Pa(大气压力)。江家口水库在兴利调度的同时,生态流量拟汛期(5～10月)按坝址处多年平均流量20%(5.26 m3/s)下泄,非汛期(11～4月)按坝址处多年平均流量10%(1.38 m3/s)下泄。本工程枢纽采用引水式厂房布置,为保证大坝下游河段的河道生态用水要求,正常情况下需下泄生态流量。当来水不足、机组出力小于最小出力限制或机组检修时,另在压力钢管段设一旁通管作为备用生态流量放水管,按1.90 m3/s要求下泄生态流量。若来水小于1.90 m3/s且库水位已降至死水位时,则按来流下泄生态流量。
图4中a～g分别表示工况1～7情况下距离集诱鱼进口0～100 m范围内流速分布情况。可以看出,7种工况下,河道在距集诱鱼进口下游50 m处束窄导致流速均显著增加,但高流速区偏向河道左岸,鱼类可以从右岸低流速区上溯并成功找到进口。这是因为集诱鱼进口位于河道右岸并呈现“T”形汇入主流,有效减缓了右岸水流流速。为了充分考虑流速对鱼类生境及诱鱼的影响,分别取距集鱼平台入口0、50、100 m 3处分析水流流速,如表3所示。河道流场需存在满足提供目标鱼类上溯的洄游路线,此河段目标鱼类喜好流速范围为0.8～1.2 m/s。7种工况下,距集鱼平台0 m处,最大流速普遍出现在靠右岸的集诱鱼进口;距集鱼平台50 m处,最大流速集中在河流中间;距集鱼平台100 m处,最大流速集中在河流中间。可以看出,主流受集诱鱼进口出流流量约束,将偏向右岸向下流动,并且在集诱鱼进口处水流流速普遍大于河道中间和左岸流速,将有利于鱼类找到集诱鱼进口。河流中间流速通道相对明显的是工况2和工况3,可认为此时集诱鱼流量占总流量12%左右能产生较好的集诱鱼进口水力学特征。2.3 水深分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]高坝过鱼设施集诱鱼进口水力学条件数值模拟与模型试验研究[J]. 廖伯文,安瑞冬,李嘉,冯镜洁,易文敏,李芳. 工程科学与技术. 2018(05)
[2]鱼道进口布置方式对集诱鱼水流水力学特性的影响研究[J]. 谢春航,安瑞冬,李嘉,易文敏,马卫忠. 工程科学与技术. 2017(S2)
[3]集运鱼系统发展及相关技术问题探讨[J]. 王猛,马卫忠,赵谊,谭文超,范欣柯. 水力发电. 2017(02)
[4]鱼道进口水流对草鱼幼鱼上溯行为的影响研究[J]. 龚丽,吴一红,白音包力皋,穆祥鹏,金占军. 水利水电技术. 2016(11)
[5]竖缝式鱼道180°转弯段的水力特性与改进研究[J]. 边永欢,孙双科,郑铁刚,吕强. 四川大学学报(工程科学版). 2015(01)
[6]嘉陵江鱼类资源利用与保护现状[J]. 曾燏,陈永柏,李钟杰. 天津农业科学. 2014(02)
[7]高坝过鱼设施在长江流域的应用探讨[J]. 郑金秀,韩德举. 环境科学与技术. 2013(12)
[8]国外高坝过鱼设施概况及启示[J]. 郑金秀,韩德举. 水生态学杂志. 2013(04)
[9]我国过鱼设施现状分析及鱼道适宜性管理的关键问题[J]. 陈凯麒,葛怀凤,郭军,陶洁. 水生态学杂志. 2013(04)
[10]基于齐口裂腹鱼游泳能力的竖缝式鱼道流态塑造研究[J]. 傅菁菁,李嘉,安瑞冬,毛熹,易文敏. 四川大学学报(工程科学版). 2013(03)
本文编号：3447161
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