豎縫式魚道水力設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)計相關(guān)的魚類習(xí)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(shè)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(jié)構(gòu)布置 28
2.3.2 數(shù)學(xué)模型 29
2.3.3 豎縫斷面流場計算結(jié)果 31
2.3.4 主流區(qū)流場計算結(jié)果 32
2.3.5 回流區(qū)流場計算結(jié)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(jié)構(gòu) 39
2.4.1 水流結(jié)構(gòu)的平面二元特性 39
2.4.2 三維與二維計算結(jié)果的對比 41
2.5 不同流速量值對池室水流結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)分類 48
2.6.1 數(shù)學(xué)模型 48
2.6.2 水流結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)計 56
3.3.1 試驗布置及數(shù)據(jù)處理 56
3.3.2 試驗設(shè)計與方法 57
3.4 池室結(jié)構(gòu)I（P/B=0.1）與池室結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)II III（P/B=0.5）與池室結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)分析 68
4.3.1 上溯軌跡與流速場響應(yīng)分析 68
4.3.2 上溯軌跡與紊動能響應(yīng)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(shè)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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)關(guān)系分析 90
6.4.1 回流區(qū)與齊口裂腹魚上溯行為的關(guān)系 90
6.4.2 流速與齊口裂腹魚上溯行為的關(guān)系 91
6.4.3 紊動能與齊口裂腹魚上溯行為的關(guān)系 93
6.4.4 總水力應(yīng)變與齊口裂腹魚上溯行為的關(guān)系 94
6.4.5 豎縫區(qū)域細(xì)化分析 95
6.5 齊口裂腹魚上溯過程解析 99
第7章 墩頭結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)對水流結(jié)構(gòu)的影響 101
7.2.1 數(shù)學(xué)模型 101
7.2.2 數(shù)值模擬結(jié)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(shè)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(nèi)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(nèi)流速分布特性分析 113
8.3 豎縫寬度對水流結(jié)構(gòu)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(dǎo)向角度對水流結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)計原則與方法 134
第9章 非常規(guī)池室結(jié)構(gòu)布置與改進 135
9.1 引言 135
9.2 休息池 135
9.2.1 計算內(nèi)容與工況 135
9.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果 138
9.2.3 休息池水力特性分析 141
9.2.4 調(diào)整導(dǎo)向角度改進措施研究 147
9.2.5 增設(shè)整流導(dǎo)板改進措施研究 155
9.2.6 休息池結(jié)構(gòu)布置綜合分析 163
9.3 90°轉(zhuǎn)彎段 163
9.3.1 90°轉(zhuǎn)彎段的結(jié)構(gòu)與分類 163
9.3.2 計算內(nèi)容與工況 164
9.3.3 90°轉(zhuǎn)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(jié)果對比分析 178
9.3.5 90°轉(zhuǎn)彎段結(jié)構(gòu)布置綜合分析 179
9.4 180°轉(zhuǎn)彎段 180
9.4.1 180°轉(zhuǎn)彎段結(jié)構(gòu)與分類 180
9.4.2 計算內(nèi)容與工況 181
9.4.3 180°轉(zhuǎn)彎段水力特性與改進研究 186
9.4.4 外內(nèi)型180°轉(zhuǎn)彎段物理模型試驗 196
9.4.5 180°轉(zhuǎn)彎段結(jié)構(gòu)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(xué)模型與網(wǎng)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(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計 207
10.3.3 物理模型試驗結(jié)果及分析 211
10.4 自適應(yīng)水位變動的魚道出口布置方法 215
10.4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 215
10.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果及分析 216
參考文獻226