豎縫式魚道水力設計的理論與方法

目錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 豎縫式魚道的發(fā)展和分類 2
1.2.1 豎縫式魚道的發(fā)展史 2
1.2.2 豎縫式魚道的分類與作用 4
1.3 已有研究成果綜述 6
1.3.1 豎縫式魚道的結構形式與水流特性 6
1.3.2 模型試驗 10
1.3.3 數(shù)值模擬 17
1.3.4 原型觀測 19
1.3.5 與魚道設計相關的魚類習性研究進展 20
第2章 豎縫式魚道水力特性 23
2.1 引言 23
2.2 豎縫式魚道局部大比尺水工模型試驗 23
2.2.1 模型設計 23
2.2.2 豎縫式魚道水流流態(tài)與平面流場 24
2.2.3 豎縫斷面流速 27
2.3 數(shù)值模擬計算 28
2.3.1 豎縫式魚道基本結構布置 28
2.3.2 數(shù)學模型 29
2.3.3 豎縫斷面流場計算結果 31
2.3.4 主流區(qū)流場計算結果 32
2.3.5 回流區(qū)流場計算結果 35
2.3.6 數(shù)值模擬計算的試驗驗證 36
2.4 常規(guī)池室水流結構 39
2.4.1 水流結構的平面二元特性 39
2.4.2 三維與二維計算結果的對比 41
2.5 不同流速量值對池室水流結構的影響 44
2.5.1 豎縫斷面流速分布與特征值 45
2.5.2 主流區(qū)的水力特性 45
2.5.3 回流區(qū)的水力特性 47
2.6 水流結構分類 48
2.6.1 數(shù)學模型 48
2.6.2 水流結構類型劃分 49
2.6.3 主流區(qū)流速分布 52
2.6.4 豎縫斷面流速分布 53
第3章 不同水流結構豎縫式魚道對比過魚試驗 55
3.1 引言 55
3.2 試驗用魚選擇 55
3.3 試驗布置與設計 56
3.3.1 試驗布置及數(shù)據(jù)處理 56
3.3.2 試驗設計與方法 57
3.4 池室結構I（P/B=0.1）與池室結構II（P/B=0.25）對比試驗 58
3.4.1 上溯成功率 58
3.4.2 上溯時間 58
3.5 池室結構II III（P/B=0.5）與池室結構II（P/B=0.25）對比試驗 60
3.5.1 上溯成功率 61
3.5.2 上溯時間 61
3.6 上溯成功率與上溯時間綜合分析 63
第4章 豎縫式魚道水流結構對草魚上溯行為的影響 65
4.1 引言 65
4.2 上溯軌跡提取及統(tǒng)計 65
4.2.1 上溯軌跡的提取 65
4.2.2 上溯軌跡的特征化處理 66
4.3 上溯軌跡與水力因子響應分析 68
4.3.1 上溯軌跡與流速場響應分析 68
4.3.2 上溯軌跡與紊動能響應分析 69
4.4 上溯耗能定性比較 71
4.5 上溯游泳行為分析 72
4.6 綜合分析 73
第5章 齊口裂腹魚過魚試驗 75
5.1 引言 75
5.2 齊口裂腹魚 75
5.3 試驗布置與設計 76
5.3.1 試驗布置 76
5.3.2 試驗方法 77
5.3.3 數(shù)據(jù)處理 77
5.4 齊口裂腹魚過魚試驗結果與分析 78
5.4.1 通過率與通過時間 79
5.4.2 池室通過路徑 81
5.4.3 豎縫通過路徑 82
第6章 水流結構對齊口裂腹魚上溯行為的影響 83
6.1 引言 83
6.2 上溯軌跡提取 83
6.3 上溯行為分析 84
6.3.1 上溯軌跡統(tǒng)計處理 84
6.3.2 上溯行為初步分析 86
6.3.3 上溯軌跡分類與典型軌跡提取 88
6.4 上溯行為與水流結構關系分析 90
6.4.1 回流區(qū)與齊口裂腹魚上溯行為的關系 90
6.4.2 流速與齊口裂腹魚上溯行為的關系 91
6.4.3 紊動能與齊口裂腹魚上溯行為的關系 93
6.4.4 總水力應變與齊口裂腹魚上溯行為的關系 94
6.4.5 豎縫區(qū)域細化分析 95
6.5 齊口裂腹魚上溯過程解析 99
第7章 墩頭結構對過魚效果影響的試驗研究 101
7.1 引言 101
7.2 不同墩頭結構對水流結構的影響 101
7.2.1 數(shù)學模型 101
7.2.2 數(shù)值模擬結果及分析 102
7.3 草魚過魚試驗 103
7.4 齊口裂腹魚對比試驗 105
7.5 綜合分析 107
第8章 豎縫式魚道常規(guī)池室水力設計 109
8.1 引言 109
8.2 常規(guī)池室長寬比的合理取值研究 109
8.2.1 模擬區(qū)域與計算工況 110
8.2.2 魚道水池內流場特性分析 110
8.2.3 主流*大流速軌跡線特征分析 112
8.2.4 不同長寬比下魚道水池內流速分布特性分析 113
8.3 豎縫寬度對水流結構影響研究 115
8.3.1 不同豎縫寬度對魚道流場分區(qū)的影響 115
8.3.2 主流區(qū)*大流速軌跡線與流速沿程衰減情況 120
8.3.3 豎縫斷面流速分布 123
8.3.4 單位水體消能率計算 126
8.4 導向角度對水流結構影響研究 127
8.4.1 模擬區(qū)域 128
8.4.2 流場特性分析 128
8.4.3 主流特性分析 129
8.4.4 豎縫斷面流速分布 129
8.5 常規(guī)池室隔板墩頭結構布置對比研究 130
8.5.1 模擬區(qū)域 130
8.5.2 流場特性分析 131
8.5.3 主流特性分析 132
8.5.4 豎縫斷面流速分布 133
8.6 豎縫式魚道常規(guī)池室水力設計原則與方法 134
第9章 非常規(guī)池室結構布置與改進 135
9.1 引言 135
9.2 休息池 135
9.2.1 計算內容與工況 135
9.2.2 數(shù)值模擬結果 138
9.2.3 休息池水力特性分析 141
9.2.4 調整導向角度改進措施研究 147
9.2.5 增設整流導板改進措施研究 155
9.2.6 休息池結構布置綜合分析 163
9.3 90°轉彎段 163
9.3.1 90°轉彎段的結構與分類 163
9.3.2 計算內容與工況 164
9.3.3 90°轉彎段水力特性與改進 168
9.3.4 物理模型試驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結果對比分析 178
9.3.5 90°轉彎段結構布置綜合分析 179
9.4 180°轉彎段 180
9.4.1 180°轉彎段結構與分類 180
9.4.2 計算內容與工況 181
9.4.3 180°轉彎段水力特性與改進研究 186
9.4.4 外內型180°轉彎段物理模型試驗 196
9.4.5 180°轉彎段結構布置綜合分析 198
第10章 魚道進口與出口布置 199
10.1 引言 199
10.2 魚道進口與出口位置選擇的分析方法 199
10.2.1 依托工程概況 199
10.2.2 數(shù)學模型與網格劃分 200
10.2.3 河道下游流場分析 202
10.2.4 魚道進口位置分析 203
10.2.5 成果歸納 206
10.3 自適應水位變動的魚道進口布置方法 207
10.3.1 依托工程概況 207
10.3.2 結構設計 207
10.3.3 物理模型試驗結果及分析 211
10.4 自適應水位變動的魚道出口布置方法 215
10.4.1 結構設計 215
10.4.2 數(shù)值模擬結果及分析 216
參考文獻226