竖缝式鱼道桩柱结构过鱼效果探索

竖缝式鱼道作为一种协助鱼类洄游上溯从而缓解提升河流连通性 的设施得到广泛的应用,但是多数鱼道的实际过鱼效能并不理想,尤其 是鱼道的池室结构尚具有一定的提升空间。本研究通过数值模拟和对照性过鱼试验对池室内部未增加和4种方式增加桩柱的池室水流结构进行了比较分析。结果表明在鱼道主流中间增设桩柱结构,可以有效减小回流区面积,减幅达49%;并减小竖缝处紊动能,最大紊动能减小18%;增加鱼类上溯路线分布,提高了池室空间利用率更高 。分析两种结构的上溯轨迹发现,齐口裂腹鱼多选择回流区外侧上溯,避免进入回流区中心,多选择较高的水力应变与紊动能区域调整作为上溯方向 ,且上溯路线中偏好较低水力因子区域上溯,上溯偏好流速范围0.01~0.09m/s,紊动能范围0.001~0.008m2/s2,水力应变范围0.2~3.0s-1     

竖缝式鱼道90°转弯段水力特性的数值模拟

受枢纽布置与地形地质条件影响,竖缝式鱼道穿越公路、桥梁等建筑物或实现大转弯时通常需要布置90°转弯段。根据导板的布置位置,90°转弯段分为内内型、内外型、外内型与外外型4种类型。采用数值模拟技术计算4种类型90°转弯段的水流流场,主流区水流均紧贴边墙流动,主流区两侧出现尺度过大的回流区。针对出现的不利流态,提出了以增设整流导板的方式调整水流结构,并对水流结构改进后的水力特性进行了对比研究。增设整流导板后,主流区大致居中,主流衰减效果显著;回流区尺度合理,回流流速甚小。内外型90°转弯段增设一整流导板后,yi/B值介于0.30~0.71,说明主流区主要位于转弯段中间40%区域内;主流区两侧主要分布着3个回流区,位于弯段与弯段下游回流区的尺度最大,影响域为常规水池面积的0.9倍,长宽比为3.25,说明大尺度回流区的影响域为椭圆形区域,可便于鱼类游入与游出;弯段与弯段下游回流区内,靠近边墙的最大流速不超过竖缝断面平均流速的0.23倍,中心流速甚小,有利于鱼类良好休憩。内外型90°转弯段水流结构改进效果较其他3种类型更为明显,在实际工程中可考虑优先采用。     

异侧布置竖缝式鱼道紊流结构试验研究

鱼道是辅助鱼类克服障碍物,实现产卵洄游、索饵洄游和越冬洄游的通道。全球目前已建鱼道中,鱼类能够溯游通过的鱼道尚不足50%,大多数鱼道的水力设计仅考虑平均流速,忽略了鱼道内的紊流结构,探究鱼道的水力特性尤其是紊流结构,对改进其设计具有重要的指导意义。通过在大比尺水槽模型中试验研究异侧布置竖缝式鱼道的紊流结构,利用声学多普勒测速仪(ADV)实测竖缝式水池内每一点的三维瞬时流速,剖析流场的三维时均流速分布、流动特征、旋涡特性、纵向和横向紊动强度分布、不同水平面的雷诺应力分布等,考虑了两种典型流量(Q1=20.62 L/s,Q2=30.75 L/s)和3个特征水平面(h/3,h/2和2h/3),提出了三维流速分布的半理论半经验公式、流场矢量图及各点的旋度,并与自由壁面射流进行比较。结果表明,异侧布置竖缝式鱼道前半池内纵向流速具有壁面射流的特征,后半池由于受下游隔板的阻挡则偏离壁面射流规律;水池内存在顺时针方向的水平旋涡,其旋度随流量的增大而增强;前半池壁面射流区的紊动强度存在峰值区,后半池的紊动强度峰值区由水槽左侧移至右侧;壁面射流区的雷诺应力变幅较大,而在旋涡区则较小,有利于洄游鱼类在鱼道上溯和歇息。     

高坝鱼道工程设计案例分析

坝高１１６ｍ,最大水头６７.０ｍ,额定水头５３．５ｍ。主要过鱼季节为３－６月,兼顾过鱼季节为２月、７－１０月。综合考虑工程特性和过鱼对象生态习性,设计采用竖缝式池室结构型式鱼道,主要由进口段、槽身段、暗涵段、明渠段、过坝段、出口段、进口补水设施和观测研究室等部分组成,全长３５６６．３２５ｍ。共设置２个常用进口,２个备用进口,鱼道过鱼孔设计流速１．１ｍ／ｓ。介绍了鱼道设计技术路线及研究方法,提出了休息池、鱼道进口、补水设施和带集鱼池的观测研究室的设计思路。     

老龙口水利枢纽工程中鱼道的设计研究

对吉林省珲春市老龙口水利枢纽工程中配套的过鱼设施——鱼道进行了研究、论证与设计。同时对老龙口水利枢纽工程及珲春河的主要洄游鱼类作了介绍;总结分析了国内外鱼道的发展现状和趋势;对比分析了几种常用鱼道的优缺点,对垂直竖缝式鱼道进行了设计计算,确定了有关参数,并就鱼道各部分的设计进行了说明。     

筏式吊耳养殖系统水力特性及布局影响

深水延绳式筏式吊耳养殖系统属于典型的柔性多自由度海上结构物,通过数值模拟和模型实验相结合的方法,探讨了系统负重、浮球形式和布置角度对筏式系统水力特性的影响。结果显示,系统负重和布置角度均对筏式吊耳养殖系统的受力和运动特性有显著的影响,绠绳位移与负重呈负相关关系,绠绳位移随着负重的增大而减小;增大负重将明显增大绠绳、后锚绳、浮球系绳和吊绳的受力,而前锚绳受力随负重增大而减小,但幅度较小。浮球形式对筏式吊耳养殖系统的运动和受力影响很小,可以忽略;锚绳受力和绠绳位移与布置角度在0°~60°内呈正相关关系,都随着布置角度的增大而增大,在60°~90°内锚绳受力和绠绳位移与布置角度呈负相关关系,随着布置角度增大而减小。绠绳、浮球系绳、吊绳受力受布置角度影响较小。以上研究结果可为深水延绳式筏式吊耳养殖系统结构设计和安全性能评估提供参考。     

方形圆弧角养殖池射流间距对流场特性的影响

为研究养殖池入射流间距对双管射流模式下(射流位置位于圆弧角,射流角度为30°)方形圆弧角养殖系统内流场特性的影响.采用流体动力学仿真技术,通过有限体积法和有限差分法构建三维数值计算模型,选取RNG k-ε湍流模型模拟工厂化循环水养殖池池内流场流动状态.结果显示:通过优化入射流间距可以有效提高养殖池整体流速、流场分布均匀...     

波浪作用下一种鲆鲽类方形网箱水动力特性数值模拟研究

针对鲆鲽类方形重力式网箱在纯波浪条件下的水动力特性,采用数值模拟的方法对鲆鲽类方形深水重力式网箱的主要部件——浮架系统、配重系统、锚碇系统进行了模拟。将模拟结果与实验结果进行分析比较表明,数模与物模各量值吻合良好,平均相对误差均不超过9%,表明数值模拟的方法能较好地模拟鲆鲽类方形深水重力式网箱的水动力特性。在此基础上,用数值模拟的方法,进一步研究了底框质量和网衣高度的改变对网箱各参数的影响,模拟结果显示,底框质量改变主要影响锚绳受力和底框倾角,底框质量从80 g升至100 g再升至140 g的过程中,锚绳受力平均增幅分别为13%和19%,同时增大底框质量有助于减小底框运动倾角,其平均降幅分别为8.8%和9.3%;网衣高度由20 cm增至30 cm后,锚绳受力平均增加15%,同时网衣的增高导致对浮架和底框的牵制作用加大,使得浮架和底框的运动幅度有所减小,降幅不超过10%。在以上研究结果的基础上,为鲆鲽类网箱的设计与优化提供了参考建议。     

滴滤式砂滤池水力特性初步研究

为增强砂滤池过滤性能,探究散水滴滤式砂滤池水力特性,掌握其过水规律,以石英砂为滤池填充滤料,通过物理模型试验,研究饱和砂层散水滴滤模式下滤料粒径、滤层厚度对砂滤池过水流量的影响,建立了关系曲线及函数表达式。结果显示:滤层厚度为0~4 cm时,砂滤池中出水量约由100 cm~3/s增加到600 cm~3/s;砂滤池过水流量与滤层厚度呈单调递增关系,滤料粒径越大,流量增长越快;砂滤池过水流量与滤料粒径呈二次函数递增关系;滤层厚度大于40 cm,以粒径为5~6 mm石英砂作为滤料的砂滤池,过水流量约稳定在410~420 cm~3/s;以粒径为7~8 mm石英砂作为滤料的砂滤池,过水流量稳定在640~650 cm~3/s;粒径为1~2 mm与粒径为3~4 mm对应的流量曲线较为接近,且均随滤层厚度递增。在滤层厚度恒定条件下,增大石英砂粒径,滤池中的过水流量也逐渐增加,且不同滤层厚度对应的流量曲线平行递增。试验得出的砂滤池过水流量与滤料粒径、滤层厚度的拟合曲线可为砂滤池的设计、建造及滤料选择提供理论参考。     

波浪作用下箱网式浮鱼礁水动力特性研究

人工鱼礁可分为沉鱼礁和浮鱼礁,人工鱼礁投放是海洋牧场建设的重要工程基础。浮鱼礁主要用于诱集和保护中上层鱼类,投放受底质条件限制较小,尤其在淤泥底质的海域具有良好的适应性。浮鱼礁主体结构处于中上层位置,受波浪等动力环境影响较大,鱼礁的结构安全性和稳定性是设计和投放中需要重点关注的问题。本研究集合鱼礁集鱼、护鱼和养殖的功能,提出了一种多功能箱网式浮鱼礁结构设计,并建立了水动力数值模型,分析探讨了波高和入水深度对两种锚定形式(单锚绳和多锚绳)的浮鱼礁安全性和稳定性的影响。研究结果表明,相同条件下,单根锚绳固定形式下的锚绳受力总体约为四根锚绳固定时的锚绳受力总和,但网衣网线受力较四根锚绳固定时小。波高对单根锚绳固定的浮鱼礁最大偏转角度影响较大,但四根锚绳固定时,可以显著地降低浮鱼礁最大偏转角度,有效地提高浮鱼礁的稳定性,而且波高越大,效果越明显。波高不变的情况下,随着入水深度的增加,浮鱼礁水平最大偏移迅速减小。当浮鱼礁入水深度为波高的2倍以上时,两种固定方式下的浮鱼礁运动差别可以忽略。     

鱼类C-型凝集素结构特征及其免疫功能

凝集素是一类不具有酶催化活性的蛋白或糖蛋白,能特异性地识别并结合微生物表面的糖蛋白或糖基复合物而启动先天免疫反应[1-3]。根据糖的结合特性和钙离子依赖性,鱼类凝集素可分为C-型凝集素、F-型凝集素、半乳糖凝集素和鼠李糖结合凝集素等[4]。其中C-型凝集素在鱼体感染致病微生物的过程中发挥重要的免疫功能[2,5]。各种类型的C-型凝集素在诸多鱼类中已被发现[6-25],如斑马鱼( Danio rerio )[7-8]、大菱鲆( Scophthalmus maximus )[9-10]、斜带石斑鱼( Epinephelus coioides )[11-12]、斑点叉尾( Ictalurus punetaus )[15]、松江鲈( Trachidermus fasciatus )[16]、大黄鱼( Pseudosciaena crocea )[22]、许氏平鲉( Sebastes schlegelii )[23]、黄颡鱼( Pelteobagrus fulvidraco )[24]及尼罗罗非鱼( Oreochromis niloticus )[25]等。笔者综述了鱼类C-型凝集素的特征、亚家族、蛋白结构及免疫功能等方面的最新研究进展,以期为深入研究C-型凝集素分子结构、调控表达以及鱼类免疫和疾病防控等提供参考。