面向鱼道设计的模型鱼洄游特征流速试验研究

水利工程中的鱼道设施为自然生态下鱼类洄游提供了一条人工通道,不同的鱼道入口流速下,鱼类的游泳行为存在较大差异。针对我国各流域中常见的鲤科幼鱼,以趋光性为特征选择了草鱼和鲤鱼为模型鱼,为寻找其诱导水流流速,定义了鱼类不同游泳行为下的四种特征流速(响应流速、临界流速、持续流速与突进流速)作为试验观察指标。通过应用自行研发的仿生态鱼类游泳行为的测试装置,测试了鲤科幼鱼体长与特征流速的相关性,通过试验数据拟合,得到了特征流速与鱼体长度之间的计算公式,可为仿生态鱼道进流区设计提供参考。     

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。     

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。     

一种消能通道与过鱼通道独立的新式Tesla阀鱼道及其水力特性研究

Tesla阀特殊的结构形式，可以将反向流入的水流分别导入直/弯两组通道，并在导流柱末端摩擦碰撞进行消能，使池室内流速大大削弱。这种独特的流动特性非常适合用于设计鱼道，然而直接移用Tesla阀原始结构作为鱼道已被证实具有显著局限性。对原Tesla阀鱼道进行了结构优化，通过调整池室直/弯道宽度比，镂空导流柱并增加开口端长度等措施，得到了一种消能通道与过鱼通道相对独立的新式Tesla阀鱼道。利用数值模拟对比了优化后Tesla阀式鱼道与原方案的水力特性参数，重点分析了新式Tesla阀鱼道的流速变化规律、流场及紊动能分布情况。结果表明：新式Tesla阀鱼道相较于原方案具有明显优势，在保证消能效率不变的前提下，有效改善了池室流态，整体流速和紊动能较原方案更小。新方案显著提升了休憩区占比，池底比降范围为1%～3%时，原Tesla阀鱼道中休憩区占比为8.5%～1.2%，而新式Tesla阀鱼道内休憩区占比为44.7%～25.8%，增加了鱼类上溯成功的可能性。新方案池室内流速和紊动能随着底坡比降增加而增加，但过鱼通道内始终保持较低流速，而大流速主要出现在消能通道内。前两级池室消能通道中最大流速增涨率较高，...     

孔缝组合式仿生态鱼道流动特性数值模拟研究

根据某工程特点和过鱼要求,建立了孔缝组合式仿生态鱼道三维紊流数学模型,从池室流态、主流流速衰减规律和紊动能三个方面分析了底孔、底宽和边坡等鱼道结构变化对鱼道池室水流条件的影响,并用模型试验对数值模拟结果进行验证。分析结果表明,仿生态鱼道具有明显的三维水流结构,其主流明确,流态良好,整体紊动能不大,底孔和竖缝处最大流速基本一致,在1.0 m/s左右,基本满足四大家鱼等经济鱼类上溯要求;增设底孔为中底层鱼类增加了上溯路径,并且使得池室流态更为丰富,能够有效提高过鱼效率;底宽和边坡变化对鱼道池室水流条件的影响不大,实际应用可根据地形地质条件作适当调整。     

高水头鱼道整体布置及进口段优化试验研究

奋斗鱼道是黑龙江省穆棱河干流上游一座大型竖缝式鱼道,最大工作水头达32.43 m,且上下游水位变幅很大,采用多折回方式布置。通过水工模型试验对奋斗鱼道整体进行了试验研究,对不同水位条件下,鱼道内水流条件的变化进行了研究,经过对比发现,竖缝式鱼道内水深整体受出口水位影响较大,进口段受下游水位影响,电站尾水位变化时,可造成进口段水深变化较大,进而影响鱼道内水流流速,对鱼类上溯形成障碍。通过减缓进口段坡度,增加隔板等措施,可以使水深变化区段增长,从而避免流速的突然变化。     

感潮河口鱼道水力特性试验研究

感潮河口鱼道运行水头变化频繁,直接影响洄游鱼类的适应性及过鱼效果,其水力特性往往有别于常水头运行的常规内河鱼道。结合工程实例,通过建立大比尺物理模型,重点探究了鱼道形态、长度、级差、流速流态之间的水力特性规律。     

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...     

水库建设影响河流鱼类生境的保护研究

由于水库的建设会对河流产生阻隔,从而影响鱼类洄游、产卵、索饵等,本文以赤峰市东台子水库为例,结合西拉木伦河流域特征、水库特性及鱼类生活习性、繁殖特征等,简要阐述了通过采取水库生态调度、鱼类增殖放流站及鱼道建设等保护措施,对河道内的鱼类生境进行有效保护,可减少水库工程建设对鱼类生境的影响.     

引黄灌区浑水管道输水临界不淤流速分析与计算

为了解决引黄灌区浑水管道输水灌溉工程中泥沙淤堵问题,合理确定临界不淤流速,用试验沙样和清水配制了6组不同含沙量的浑水水样,在4种规格管径的管道中进行了浑水管道输水临界不淤流速试验．分析了浑水含沙量、输水管径、泥沙密度和颗粒粒径对临界不淤流速的影响．结果表明:当管径和泥沙密度不变时,临界不淤流速随含沙量的增大而增大;当含沙量和泥沙密度不变时,临界不淤流速随管径的增大而增大;泥沙密度和粒径对临界不淤流速影响也很明显,特别是泥沙颗粒的上限粒径(d90或d95),一般最先沉降到管底的是粒径比较大的泥沙颗粒．同时,基于泥沙悬浮效率系数和悬浮泥沙能量耗损的角度,建立了临界不淤流速计算公式;利用试验数据,确定了泥沙悬浮效率系数计算方法;经试验并比较了临界不淤流速的实测值与计算值,两者之间的最大误差为2958％．     

基于Budyko假设的岷江流域实际蒸散模拟研究

基于Budyko假设,采用傅抱璞模型对1980—2010年岷江流域实际蒸散进行模拟,将Mann-Kendall检验法、Pettitt突变检测法、反距离权重插值法用于分析实际蒸散的时空变化特征,以灵敏度及Pearson相关系数为指标分析了岷江流域实际蒸散的主要影响因子。结果表明,基于Budyko假设的傅抱璞模型对岷江流域实际蒸散的模拟效果较好。岷江流域多年平均实际蒸散在空间上呈自东南向西北逐渐减少的分布特征;在研究时段内,流域的多年平均实际蒸散呈显著下降趋势(通过99%置信度检验),并于1991年发生显著性突变(通过90%置信度检验)。岷江流域实际蒸散的变化是多种因素共同影响的结果,其中降雨是主要的气候影响因素。     

长江和汉江总磷污染特征及成因分析

长江和汉江的生态环境问题事关中国经济社会的可持续发展,是社会关注的热点和国家发展战略重点.总磷已成为长江水体首要污染指标,针对长江流域和汉江流域总磷污染现状,对总磷浓度时间和空间分布特征进行了对比分析,从自然地质因素、磷化工企业分布情况、城镇生活污水排放状况、农村面源污染等多方面对造成长江和汉江水体总磷污染的原因进行了...     

引黄灌区首部枢纽泥沙输移特性与流速试验研究

为了探究引黄灌溉枢纽挟沙水流沿程含沙量变化规律和悬移质泥沙的垂向分布规律,推求首部枢纽有害泥沙悬浮的临界不淤流速,阐明减少有害泥沙引入的措施与方法,以提高输配水利用效率.以山西尊村灌区为主要研究对象,通过对一级站首部枢纽2019年5—7月取黄河水样及工况、断面流速、水深、水面宽度数据监测,分析了泥沙含量、沉起流速,采用...     

基于VOF模型的真空吸鱼泵抽吸过程参数影响分析

真空吸鱼泵是水产养殖中用于起捕输送活鱼的一种重要工具，为探究真空吸鱼泵抽气压力、吸程及管道入口流速之间的关系，计算建立5种不同吸程的真空吸鱼泵流道物理模型，应用瞬态VOF方法捕捉不同参数影响下的水气界面气液两相流变化。数值计算结果表明：同一抽气压力下，不同吸程管道的入口速度在0.5 s内迅速增大，之后波动减小，且入口平均速度偏差仅3.4%，吸程对管道入口平均速度几乎无影响；管道内水抽吸至集鱼筒后，充满大量水与气团组成的泡沫状气液混合体，不同吸程下的集鱼筒在t=8 s时均已注满水；吸程为2、3、4、5、6 m的吸鱼泵抽吸过程的所需的临界抽气压力分别为-13、-14、-16、-20、-25 kPa，吸程与临界抽气压力关系拟合为多项式，可得出同一真空吸鱼泵在任意吸程条件下所需最大抽气负压值。     

北部湾经济区河流环境流量计算

叙述了河流环境流量的基本概念,并介绍了国内外四类计算方法：水文学法、水力学法、生境模拟法和整体分析法。通过水文学法、水力学法和考虑河流中鱼类的生态流速-流量法,对北部湾经济区河流环境流量进行计算。最后,对计算所得三种结果进行对比分析,确定生态流速-流量法计算结果25.75 m3/s,作为北部湾经济区河流——南流江的最小环境流量。     

闽江下游最高洪水位的长期振动及其预测

采用改进的谐波回归算法，对闽江竹岐站年最高洪水位序列进行周期识别和分析论证。结果表明：闽江下游洪水县有１５年和７年的长期振动，这种振动可以认为是大范围物理背影造成的响应，其中７年的周期振动很可能与地极移植移动有关。同时，还对相应的模拟方程进行评定，并检验了谐波分析的预测结果。最后给晃江竹岐站来未来３年内，各年最高洪水位的估计。     

塔里木河流域基于资源环境水价的农业水价的承受力分析

首先在成本水价基础上,分别构建塔河流域作物和流域基于水资源费的未来农业水价,然后进一步汇总和计算了塔河流域农户对基于资源环境水价的未来农业水价的承受力分析的基本指标;在此基础上,分析了塔河流域农户对基于资源环境水价的未来农业水价的承受力,主要结果表明：除叶尔羌河、和田河流域和干流下游基于资源环境水价的未来流域和作物水价的农户承受力超过适宜经济承受力外,其它源流和干流上中游的农户水价承受力则处于适宜经济承受力范围,未来塔河流域应当实行差别水价政策;干流下游、叶尔羌河流域未来农业水价承受力很低,尤其是流域未来粮食作物水价的承受力很低,必须给予粮食作物农业水价直接补偿。而且,环境水价对农户水价承受力影响较小,能够成为未来流域生态环境保护的主要经济手段。     

淮河流域干旱的时空分布特征

淮河流域是我国农作物主要种植区,为了深入认识淮河流域干旱现状及其特征、探究干旱发生规律,减少干旱对农作物造成的不利影响。以淮河流域为研究区域,选取土壤相对湿度作为干旱评价指标,以2010-2019年MODIS数据为数据源,计算出表观热惯量指数(ATI)和植被供水指数(VSWI),根据地表植被覆盖度的不同,筛选出合适的ATI和VSWI指数,然后分别与实测土壤相对湿度数据分别进行回归建模,得到拟合方程,最后,通过反演得到的土壤相对湿度数据来阐述淮河流域干旱的时空分布特征。结果表明:①干旱一年四季都会发生,干旱笼罩面积大小关系为:冬季>秋季>春季>夏季;②淮河流域冬小麦生长季较夏玉米生长季发生干旱的范围广;③从空间上来看,淮河流域东部、东北部、西南部的干旱范围较广,干旱的覆盖范围大小具体有:西南部和东北部>西北部和东南部,东北部>东南部,西南部>西北部。     

基于沙里寨水文站水面流速系数分析研究

在实测河道流量时,往往因为洪水涨落急剧、洪峰历时短无法采用多点法施测流速;或在采用浮标法及缆道流速仪法施测流量时,多采用水面一点法施测流速,而在计算垂线平均流速时涉及水面流速系数的问题.通过对大洋河沙里寨水文站实测的垂线五点流速,建立水面与垂线平均流速相关关系,确定该站水面流速系数.