增強(qiáng)船閘過魚能力的水流誘魚試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、過魚設(shè)施的主要原理是利用魚類的趨流特性，將魚誘入過魚通道中，使魚類自由上溯至攔河壩體上游。涉及的主要問題包括確保下游進(jìn)口有合適的誘魚流速、流態(tài)以及適合魚類的生存環(huán)境因子（包括水溫、DO、pH等），以利于魚類進(jìn)入過魚設(shè)施內(nèi)。因此，船閘過魚是否可行，首先需要探明船閘的運(yùn)行方式和船閘充放水過程對近閘區(qū)域水體環(huán)境的影響及近閘區(qū)域魚類對水體環(huán)境改變的響應(yīng)，以及最適宜的誘魚水流條件等。
　　本文以葛洲壩一號船閘為研究對象，進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，探明了

2、船閘閘門啟閉、充放水期間近閘區(qū)域魚類的活動規(guī)律及影響魚類分布的主要因素，并重點(diǎn)分析了魚類對閘門附近流速變化的響應(yīng)。通過船閘模型水流誘魚試驗(yàn)及流場數(shù)值模擬，探究了適合誘導(dǎo)魚類進(jìn)入船閘的最佳流速、流態(tài)、紊動能、紊動能耗散率等水流參數(shù)，并提出了水流誘魚措施，分析了船閘水流誘魚的可行性。本文主要結(jié)論如下：
　　1）船閘不同運(yùn)行狀態(tài)對魚類誘集效果的影響
　　船閘不同運(yùn)行狀態(tài)對下游河道的水體溫度、DO、pH影響不顯著，對下游水體流速影響

3、較大。魚類密度變化與船閘運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)性顯著，船閘閘門開啟放水期間，魚類密度明顯增大。此時船閘下游中上層流速約為0.2m/s~0.5m/s，該流速值正好為多數(shù)魚類的感應(yīng)流速或喜好流速范圍，魚類會表現(xiàn)出隨水流上溯的趨勢，因而此時段的流速對近閘區(qū)域的魚類有一定誘導(dǎo)作用。
　　2）水流誘魚實(shí)驗(yàn)研究
　　研究發(fā)現(xiàn)，同一水位及流速下，閘門開度為75°（即閘門開啟寬度為49cm）時，誘魚效果最佳；在同一水位及開度下，流速為0.45m/s時

4、，誘魚效果最佳。而當(dāng)其他條件相同時，水位變化對誘魚效果影響不大；工況2-2-4（即水位0.24m、閘門開度75°、流速0.45m/s）為最佳工況。流速范圍為0.4~0.6m/s實(shí)驗(yàn)組的誘魚效果優(yōu)于其他實(shí)驗(yàn)組；隨速度上升，誘魚效果呈正態(tài)分布；而閘門開度為75°以上實(shí)驗(yàn)組的誘魚效果優(yōu)于閘門開度為75°以下的組別，隨閘門開度減小，誘魚效果呈遞減趨勢。
　　3）船閘水流數(shù)值模擬分析
　　在不同工況下，閘門段水流呈瓶頸狀分布，最大流速

5、產(chǎn)生在閘門束窄水面附近。表層流速大于底層流速，流態(tài)紊亂區(qū)域處于閘門門軸附近。工況2-2-4（即水位0.24m、閘門開度75°、流速0.45m/s）與工況2-3-4（即水位0.24m、閘門開度60°、流速0.45m/s）的流態(tài)存在共性，水流過程基本一致，不同之處在于工況2-2-4回流區(qū)面積大于工況2-3-4回流區(qū)面積，最大流速遠(yuǎn)小于工況2-3-4的最大流速1.1m/s，回流區(qū)流速小于工況2-3-4回流區(qū)流速，同時，紊動能及紊動能耗散率均小

6、于工況2-3-4，這種水流條件更適宜誘導(dǎo)魚類通過船閘閘門進(jìn)入閘室內(nèi)，同時流速較小的回流區(qū)域也為上溯魚類提供了良好的休息條件。
　　引航道末端水流較閘門段平順，最大流速區(qū)位于中間斷面的中上層水位，各工況水流條件相似。不同之處在于，最大流速值不同，工況2-3-4最大流速約為工況2-2-4的2倍，工況2-2-4流速范圍為0~0.40m/s的面積較大，會更有利于引導(dǎo)魚類由船閘下游引航道上溯進(jìn)入閘室。
　　4）誘魚措施及可行性分析