高陂水电站上游进水渠水力特性试验研究

韩江高陂水利枢纽电站上游进水渠布置涉及其运行流态、泄水闸泄流能力、鱼道运行等因素。通过水力模型试验,取消了设计初拟方案的电站进水渠左侧实体导墙布置,将进水渠左导墙和拦沙坎修改为多孔拦污栅闸孔布置形式,调整了拦沙坎顶拦污栅闸孔轴线与闸坝轴线的交角,并减小进水渠进水斜坡段的坡度等。这些措施明显改善了进水渠的入流条件和运行流态,满足了泄水闸泄流能力和鱼道运行的要求,降低了进水渠内流速,减小进水渠段的水头损失。研究成果得到了工程设计的采用,可供类似工程设计参考。     

异侧竖缝式鱼道的数值模拟及试验研究

竖缝式鱼道具有隔板型式简单、水流条件好、主流位置明确等特点,适宜喜爱不同水层鱼类洄游,是目前应用最为广泛的过鱼工程。参考规范要求,以实际工程为例,初步设计3种鱼道池室隔板型式,利用数值模拟的方法,以第1种鱼道池室结构搭建数学模型计算出的竖缝位置流速和池室表层水流流态,与物理模型试验结果进行对比,验证数学模型隔板型式尺寸优化的合理性。根据池室内的水力特性优化隔板型式,对确定的优化隔板型式以比尺为1∶5的局部物理模型试验对不同竖缝处不同水深进行流速测量,以尺为1∶20的整体物理模型试验对竖缝处流速以及沿程水深进行测量。试验结果表明,当鱼道出口水深不小于进口水深时,即运行工况1和运行工况4,各隔板竖缝附近流速均小于设计流速1.2 m/s,当鱼道出口水深小于进口水深时,即运行工况2和运行工况3,鱼道进口处隔板竖缝附近流速较大,运行工况2时,最大流速为1.319 m/s;运行工况3时,最大流速为1.561 m/s,均超过设计流速1.2 m/s。建议鱼道在工况1和工况4条件下运行。同时对始水状态下鱼道的水力特性进行分析,建议采用流速为4 m/s的冲击流速值加强对鱼道首部数级水池隔板与导板的结构设计...     

竖缝宽度对双侧竖缝式鱼道水力特性的影响研究

鱼道是帮助鱼类洄游、产卵的人工通道,但目前很多已建的鱼道因流态差、进流口诱鱼效果不理想等原因而导致过鱼率偏低,因此鱼道的水力特性研究意义较大。论文应用fluent软件建立了双侧竖缝式鱼道的数学模型,并对其进行了10种不同缝宽的水力特性数值模拟,结果表明竖缝宽度对双侧竖缝式鱼道池室流场结构分布、主流形态以及竖缝断面流速分布有较大的影响。当竖缝相对宽度在0.06～0.125时,鱼道流场结构分布较合理,主流有效利用率高且主流沿程衰减较好,竖缝断面的流速分布也比较均匀。     

多折回通道型同侧竖缝式鱼道竖缝流速特性研究

多折回通道型同侧竖缝式鱼道水力特性复杂,竖缝流速特性是研究的重点问题。针对多折回通道型同侧竖缝式鱼道进行模型试验研究,系统分析了鱼道竖缝流速特性。试验选择了3组不同流量、水位工况,实测了不同工况下竖缝表面及底部流速沿程分布情况,总结了多折回通道型鱼道在不同通道区段竖缝流速沿程分布规律,分析了影响竖缝流速大小的因素。针对工况3竖缝流速偏大的问题,试验采取了对鱼道边壁加糙的优化设计方案。边壁加糙措施增强了鱼道的消能作用,有效降低了鱼道竖缝流速大小。试验研究成果对类似鱼道工程设计及研究具有很好的借鉴意义。     

基于水头自适应的可逆机组导叶关闭规律研究

针对抽水蓄能电站过渡过程独特的水力特性。应用调速器的水位监控性能,实现水头的实时采集。以宁海抽水蓄能电站为例,研究了在最大水头、额定水头、最小水头下机组甩负荷后导叶关闭规律对抽水蓄能电站的过渡过程影响,通过对各水头下过渡过程分析计算。结果表明:当机组运行水头大于额定水头低于最大水头之间,宜采用延时直线关闭规律;水头低于额定水头时,宜采用简单20 s直线关闭规律,可有效改善蜗壳与尾水管压力,降低机组甩负荷时的运行风险。     

溪洛渡水电站巨型混流式水轮机水力开发

针对溪洛渡水电站机组具有水头高、变幅大和单机容量为770 MW的巨型混流式水轮机水力开发的特殊问题展开研究.从水力稳定性控制的角度,讨论了水轮机水力开发条件,论证了额定转速、单位流量、单位转速、设计水头等4项关键水力参数和导叶相对高度、进出口转轮直径之比等2项关键几何参数的选择原则与匹配关系.并通过研究对比不同水力初设方案,分析不同设计参数可能引发的水力稳定性问题,结果表明:在巨型混流式机组的设计过程中应该选择较低的水力参数进行设计.研究结果显示,通过提高设计水头的水力优化措施既使得转轮叶片进水边背面初生空化远离了水轮机的运行范围,又改善了水轮机高水头部分负荷运行区转轮内的流道旋涡特性.最后根据模型验收试验证明了所采用的水力设计方法具有实际工程应用价值.     

微喷带水力特性的试验分析研究

本文采用试验方法对微喷带水力特性进行了分析,确定了微喷带沿程水头损失公式参数,通过多元线性回归得到沿程水头损失公式,探究了水头损失与首端流量和微喷带的铺设长度的关系、压强和流量的关系,从而得到微喷带相关的水力特性,为微喷带的实际应用提供理论依据,仅供参考。     

阳江抽水蓄能电站进出水口水工模型试验研究

阳江抽水蓄能电站是继广州抽水蓄能电站、惠州抽水蓄能电站和深圳抽水蓄能电站后广东规划的第四座抽水蓄能电站.本文通过物理模型试验对上、下库进(出)水口水力特性进行了研究,并根据在发电和抽水两种工况下实测流速指标、水流特性、进(出)水口水头损失及入流漩涡等实测的水力参数,分析了原设计的运行效果和进出水口的流速分布情况,提出满足原设计要求的运行方案.     

引水岔管水力特性三维数值计算

利用 - 紊流数学模型，对某抽水蓄能电站75º非对称引水岔管水力特性进行了三维数值计算，分析了不同工况下该体型岔管的压强分布﹑流速分布﹑压强与流速沿轴线变化、以及水头损失，其中水头损失计算值与试验值进行了比较。最后，对岔管体型和运行方式提出了建议。     

龙抬头式泄洪洞安全监测指标分析

基于1∶40正态水工模型,运用RNG k-ε双方程湍流模型对设计与校核2种特征洪水位下小浪底水电站2^#龙抬头式泄洪洞衔接段流场水力特性进行数值模拟,求解了该泄洪洞泄流能力、流速分布、压强分布及空化数等水力特性.同时从空化数、流速、测压管水头及洞顶余幅等角度提出了龙抬头式泄洪洞安全监测指标,并构建了龙抬头式泄洪洞安全监测预警级别.研究结果表明:流量系数、流速及测压管水头模拟值与试验值吻合较好,说明采用数值模拟可较好地求解龙抬头式泄洪洞衔接段流场水力特性.龙抬头式泄洪洞的风险程度可划分为安全、低警、中警及高警等四级预警状态.影响龙抬头式泄洪洞安全运行的安全监测指标按照权重由大到小顺序依次为空化数、测压管水头、洞顶余幅及流速.研究结果将为龙抬头式泄洪洞的优化设计与安全施工提供一定的理论指导与技术支撑.     

链式剖鱼机的研制与试验研究

针对目前淡水鱼加工机械化程度低、劳动强度大的现状,研制了用于淡水鱼前处理加工的剖鱼机.在研究剖鱼机剖切方式、喂料机构、剖切可靠性、剖切过程对鱼体的损伤程度等的基础上,试制了剖鱼机并进行了试验.试验结果表明,研制的剖鱼机喂料方便、可靠,剖切速度为800尾/h,剖切率达83.9%,剖切质量好.     

Opening floodgates in coastal floodplain drains: effects on tidal forcing and lateral transport of solutes in adjacent groundwater

The effects of opening tidal barriers (floodgates) upon water table levels and lateral transport of solutes adjacent drains was investigated at two sites on a coastal floodplain. The sites had contrasting geomorphology, soil texture and sediment hydraulic properties. The site with lower hydraulic conductivity (0.3–0.9 m day⁻¹) soils (Romiaka) also had a higher elevation and hydraulic gradients towards the drain. While floodgate opening at Romiaka enhanced the amplitude of pre-existing tidal interaction with adjacent shallow groundwater, altered hydraulic gradients and caused some salt seepage, lateral solute movement from the drain was highly attenuated (<10 m). The site with very high hydraulic conductivity soils (Shark Creek; >125 m day⁻¹) had a lower elevation and seasonally fluctuating hydraulic gradients. The introduction of a tidal pressure signal into the drain by opening the floodgate at Shark Creek caused tidal forcing of groundwater over 300 m from the drain. Floodgate opening at this site also caused changes in groundwater hydraulic gradients, leading to incursion of saline drain water into shallow groundwater over 80 m from the drain. Lateral movement of solutes was relatively rapid, due to macropore flow in oxidised acid sulfate soil horizons, and caused substantial changes to shallow groundwater chemical composition. Conversely, when groundwater hydraulic gradients were towards the drain at this site there was substantial lateral outflow of acid groundwater into drains. This study highlights the importance of assessing the hydraulic properties of soils next to drains on coastal floodplains prior to opening floodgates, particularly in acid sulfate soil backswamps, in order to prevent unintended saline intrusion into shallow groundwater.     

马鲛鱼丸的加工工艺研究

以马鲛鱼为原料,经过采肉、擂溃、成型、加热等工艺研制马鲛鱼丸,探讨影响产品质量的因素。结果表明,保证马鲛鱼丸质量的适宜条件为：食盐添加量3%,淀粉添加量20%,漂洗水温度控制在10℃以下,漂洗水量取鱼肉量的4倍,漂洗时间为每次3～4min,共3次,加热温度取90℃,加热时间40～45min。     

基于鱼形颗粒群追踪的贯流泵鱼类撞击损伤特性研究

叶片撞击是鱼类过泵损伤的最主要因素，为了研究鱼类通过贯流泵的撞击损伤特性，基于CFD-DEM耦合方法，通过修改耦合接口代码优化曳力计算模型，研究贯流泵中鱼体与叶片及壁面撞击后的运动行为及受力损伤。以简化的平板撞击鱼类为数值模拟的切入点，分析了鱼体受到撞击损伤的影响因素，并预测鱼体的过泵损伤死亡率。结果表明：通过数值模拟与实验拟合，得到导致鱼体长度与叶片前缘厚度之比(L/d)为2时鱼类死亡的撞击力阈值为2 446 N;减小叶片前缘倾角、减小鱼体撞击速度、增大叶片前缘厚度，可降低鱼体与叶片前缘碰撞受力来降低鱼体的受力损伤；贯流泵中鱼体与叶片前缘碰撞产生的撞击力最大，撞击损伤最严重，是贯流泵装置中造成鱼类死亡的主要部件；泵站来流中鱼体尺度越小，叶片撞击概率越低，减小L/d,可以降低前缘撞击力，从而提高鱼类过泵存活率。     

混流式转轮叶片数对鱼类撞击死亡率的影响

鱼类在通过水轮机流道时会受到其内部高速旋转的转轮叶片撞击而出现伤亡。为了优化某电站混流式转轮的鱼类通过生存率,综合计算流体动力学分析方法与鱼类-叶片撞击的数学模型,研究了不同优化转轮方案下的鱼类撞击死亡率及机组能量性能,获得了混流式水轮机过流量及转轮叶片数对鱼类死亡率的影响规律。研究结果表明,在额定水头下,鱼类通过转轮的撞击死亡率与转轮的流量以及叶片数呈正相关关系;对于原始转轮,当流量增加到额定流量时,鱼类通过转轮的撞击死亡率达到了16.85%;而叶片数为13和11的两个优化转轮则使额定流量下的鱼类撞击死亡率比原始转轮分别降低了2.93和5.3个百分点。最后,通过分析两个优化转轮的鱼类生态性能与能量性能,选择采用13叶片的优化转轮作为最终方案。     

水产养殖中水质与鱼类行为双向映射模型研究

在水产养殖中,水质参数与鱼类活动之间有着密不可分的相互映射关系。过去的监测更多偏向于单向映射,一般都是通过鱼类的行为表明水质的情况。针对仅仅通过鱼类行为反映水质情况会产生误判和滞后的问题,本文构建一种基于随机森林的鱼类行为与水质情况双向映射模型。双向映射模型不仅可以提供更多的信息从而提高预测的准确性,而且也可以通过相互验证提高模型的可靠性。首先,通过引入可变形卷积模块对YOLO v7进行改进,利用改进模型检测出视频中鱼类的位置再通过前后帧的坐标量化出鱼的游动参数。随后,将采集到的鱼类游动参数及对应的水质参数作为输入,使用随机森林模型进行分类、回归,分别完成鱼类游动参数和水质参数具体数值的预测以及指标异常级别的预测,从而得到双向映射关系。为了表明模型的泛化能力,分别在黎安港和新村港渔场2个数据集下进行实验。实验结果表明：提出的方法可以较好地实现鱼类行为与水质关系的双向映射,其中,分类实验平均准确率可以达到90.947%,回归实验决定系数R2的平均值可以达到0.801。     

淡水鱼鲜度检测系统的阻抗特性测试

采用四电极结构传感器和LabVIEW软件,设计了淡水鱼阻抗测量系统,研究电流激励频率、电极测量方向、电极结构、测量部位与淡水鱼阻抗的关系,为建立基于阻抗特性的淡水鱼鲜度检测系统提供理论基础。试验结果表明:阻抗随激励频率的增大而减小,相位随激励频率的增大而增大;沿鱼体侧线平行测量的阻抗大于垂直侧线测量的阻抗,符合生物组织的各向异性;同一激励频率下不同测量部位的阻抗大小不同;同一部位不同时间阻抗的大小不同;采用混合电极测量鱼体鳃部的信号稳定,规律性强,适于淡水鱼鲜度检测。     

保水堰局部体型优化的数值模拟

保水堰作为南水北调中线工程天津干线的新型衔接性建筑物,其水力特性关系到整个输水工程的成败,但就原体型来看,保水堰在不同水位运行时呈现出的三种流态都存在不良流态。本文通过数值模拟的方法对保水堰局部体型进行了初步优化,使其体型更加符合水流运行条件,使保水堰的流态、管道流速分布都达到了一个比较协调的状态,并且增大了局部水头损失,对消能更有利。数值模拟的计算结果与模型试验基本吻合,体型优化结果可为实际工程的设计和运行提供参考。     

模糊水下图像多增强与输出混合的鱼类检测方法

针对模糊水下图像增强后输入鱼类检测模型精度降低的问题,提出了模糊水下图像多增强与输出混合的鱼类检测方法。利用多种图像增强方法对模糊的水下图像进行增强,将增强后的图像分别输入鱼类检测模型得到多个输出,对多个输出进行混合,然后利用非极大抑制方法对混合结果进行后处理,获得最终检测结果。YOLO v3、YOLO v4 tiny和YOLO v4模型的试验结果表明,对比原始图像的检测结果,本文方法的检测精度分别提高了2.15、8.35、1.37个百分点;鱼类检测数量分别提高了15.5%、49.8%、12.7%,避免了模糊水下图像增强后输入鱼类检测模型出现精度降低的问题,提高了模型检测能力。     

单品种淡水活鱼数量的被动声学估计

针对单品种淡水活鱼数量估计问题,以鲫鱼和鳊鱼为研究对象,采用不同数量淡水鱼的被动水声信号作为样本,通过4~6层小波包分解算法,对比分析了样本的若干特征提取方案,明确了鲫鱼水声信号特征的提取方案为短时平均过零率+6层小波包分解频段能量,而鳊鱼只需提取6层小波包分解频段能量作为其信号特征。根据不同样本集划分方法比较结果,确定了鲫鱼样本集划分方法为Rank-SPXY(m=10),鳊鱼为Rank-SPXY(m=5)。利用竞争自适应重加权采样,筛选出样本的关键特征,并使用多元线性回归和偏最小二乘回归建立了若干淡水活鱼的数量估计模型,结果表明:多元线性回归模型的性能较好,鲫鱼和鳊鱼数量估计模型的复相关系数分别为0.835和0.893,相对分析误差分别为1.79和2.01。