山区河流竖缝式鱼道水力特性试验研究

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山区河流上游修建水利枢纽工程,在获取发电效益的同时,枢纽工程阻断了洄游性鱼类洄游路线,对生态环境产生很大影响。研究鱼道池室水力特性对生态补救工程问题的解决具有重要的实际意义。本文分析和总结了国内外鱼道的种类,常用鱼道----竖缝式鱼道研究现状,以山区河流嘉陵江利泽航运枢纽工程鱼道为研究对象,运用物理模型方法分别对竖缝式鱼道典型段的池室结构和进口段结构进行研究。重点研究池室水深变化、池室结构变化(隔板形式变化和池室尺寸变化)和坡度变化对鱼道池室水流特性的影响,对比了圆弧弯道和直角弯道池室水力特性;以及进口段结构变化对进口段水流特性的影响。  本研究主要内容包括:⑴典型段鱼道池室在推荐方案(休息室长10m,宽3m;池室长4m,宽3m;竖缝宽度0.5m,导向角45度;隔板长2.10m,宽0.30m;墩头长0.70,宽0.10m;隔板上游侧坡度77度,下游侧(即竖缝处)坡度45度;导板长0.70m,宽0.30m;导板上游侧(即竖缝处)坡度45度,下游侧坡度60度;底坡0.9766%。)条件下,鱼道竖缝最大流速为0.82m/s,平均流速0.80m/s,满足小于0.85m/s的设计要求,且沿程水面线较为平顺。⑵由圆弧和直角弯道方案的休息池水流条件对比分析成果表明,直角弯道方案条件下,由于直角边界对水流的阻挡和遮掩,相对于圆弧弯道方案形成的缓流区较宽,利于鱼类休息,建议相邻池室采用直角弯道方案连接。⑶推荐方案在鱼道和电站各种运行工况下,均满足鱼类上溯要求。⑷鱼道进口段局部物理模型试验研究得到鱼道进口段最终推荐方案:在设计方案的基础上,调整了鱼道进口右侧堤头线型和尺寸,其外侧改为反弧,头部成45度角斜切,鱼道入口外靠岸侧增设12m长直导墙,导墙左侧边壁内收以减小鱼道进口下游过水断面,之后以圆弧连接岸坡,鱼道进口宽度缩窄至2.5m,在进口右侧斜切边壁外每隔1.2m布置了两个隔流墩,墩尺寸为1.2m×0.8m,两头为半径为0.4m的半圆,鱼道底板201m高程向前延伸3.6m至导流墩以外,其后以1∶10坡连接至200m高程。
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