摘要：植被广泛存在于自然河道中,对河流水流特性产生一定影响。利用交错排列的竹签模拟非淹没的刚性植被群落,通过水槽试验,探讨了单个植被群落对水流紊动能分布的影响。结果表明:纵向、横向和垂向三个方向的紊动能分布受到植被群落不同程度的影响,尤其是纵向上紊动能分布在植被群落下游变化较大,呈现两个峰值;植被群落下游靠近植被群落处,横向上紊动能分布为水槽中心附近最大,向两侧逐渐减小,在水槽中心紊动能沿垂向均显著增加。

摘要：灌区分水口多为直角,附近普遍存在冲刷、淤积及结构破坏现象。天然河流分、汇流多为锐角,为探索非直角分水口区域明渠水流紊动特性,以30°分水角明渠为研究对象,采用声学多普勒点式流速仪测量各断面上的三维瞬时流速,分析典型断面上的时均流速、环流强度、紊动强度、紊动能和床面剪切应力分布规律。试验结果显示:分水口处水流横向流速沿渠宽方向变化较大,易形成环流,导致局部冲淤现象明显;靠近口门侧水流紊动强度变化剧烈且分布无规律,最大值出现在口门上唇断面;分水口处下层水体紊动能明显大于上层水体,紊动能较大值多集中在口门附近;口门断面下唇附近床面剪切应力较大,易出现冲刷侵蚀,破坏渠道稳定;与直角分水口相比,分水角为30°时,泥沙颗粒不易进入侧渠道,水流对渠底及边壁侵蚀速率较低。研究结果可为灌区渠系设计及运行提供参考。

摘要：鱼道设计中常采用进口段开挖设置补水消能池的方式提高鱼道进口流速,强化其诱鱼、集鱼、进鱼能力。而补水水体与消能池水体掺混,会对鱼道内水体产生明显扰动,导致鱼道内(消能池部位)流态紊乱。为了能够完整捕捉尺度小、变化复杂的紊动流场结构,获得适合鱼类洄游的紊动能分布,采用三维数学模型对某电站鱼道进口补水消能复杂三维流场进行模拟研究,求解紊动能参数,优化了盖板补水消能方案。研究结果表明:在消能池顶部设置盖板,补水水流自盖板间的缝隙进入鱼道,可强制将大尺度紊流涡团变成小尺度涡团,涡团尺度变小后,黏性切应力易于将紊动能转化成内能而耗散掉,使鱼道内紊动能降低;另外,通过调整盖板缝宽,使补水出流相对均匀,也可降低紊动能;缝宽首尾窄、中间宽的布置型式使各缝隙垂向流速分布较为均匀,有利于鱼类洄游。研究成果可为此类工程过鱼设施进口段设计提供科学理论依据,以获得稳定、均匀的补水水流,提高鱼道进鱼能力。

摘要：分析不同叶片角和布置角下导鱼栅的导鱼效果,获取最优的导鱼栅布置方式,为下行过鱼设施设计提供理论依据及参考。以鳙(Aristichthys nobilis)幼鱼为研究对象,通过设置导鱼栅布置角度(15°、30°、45°)和叶片角度(15°、30°、45°、90°),在室内开展模型实验,分析鳙从导鱼旁路下行(引导成功)和从导鱼栅叶片间隙下行(引导失败)的通过率,确定最优运行工况。结果表明:在所有工况下,实验鱼均出现了顶流现象,但顶流率均小于50%;导鱼栅布置角和叶片角同为30°时,辅助鱼类下行的成功率最高,达95%;其他工况下,成功率均低于75%。导鱼栅附近的水力条件表明,流速沿着导鱼栅方向呈现波浪线上升,紊动能分布总体呈现先上升后下降的趋势,紊动能范围为0~0.0032 m^(2)/s^(2)。

摘要：集鱼槽的布置及体型直接影响着集诱鱼水流的水力学特性,是整个集诱鱼系统设计的关键。为分析集鱼槽的布置及体型对诱鱼水流的影响,采用RNGκ-ε紊流模型和VOF模型对某水电站集诱鱼系统不同参数进行三维数值模拟,并通过物理模型试验验证数值模拟结果的合理性。结果表明,集鱼槽适合布置在尾水隧洞下游,集鱼槽宽度对诱鱼水流影响较小,而导墙长度和集鱼槽布置角度是影响诱鱼流速的关键性因素,同时集鱼槽布置角度还会对诱鱼口的紊动能场产生一定影响。

摘要：为了探究植被对天然弯曲河流水力特性的影响,通过连续弯曲水槽试验,设计均匀、簇状两种布设形式分别模拟人工规律种植以及自然丛生的植被群,对比分析不同的布设形式对弯道水流流场、水动力轴线、紊动能分布的影响。结果表明:①连续弯槽中水流流场出现明显的流速分区:高流速区靠近凸岸,低流速区则分布在凹岸附近;底层水流与表层水流相比,高流速区分布范围扩大,低流速区减小;布设植被后高流速区分布范围增加,低流速区则剧减,且簇状布设的影响幅度明显大于均匀布设。②连续弯槽水流的水动力轴线偏离正常位置,其沿程表现出先贴近凸岸后脱离凸岸的动态变化过程;植被布设大大延缓了该进程,且簇状布设的延缓程度大于均匀布设。③连续弯槽水流的紊动能沿程分布呈现出不均匀性,最大值出现在弯顶附近区域;从紊动能数值变化可知,植被布设使得水流的紊动能普遍增加,且簇状布设的影响程度大于均匀布设。

摘要：为了解植被群对天然弯曲河道水力特性的影响,设计簇状、均匀两种布设形式分别模拟自然丛生及人工规律种植的植被群,通过水槽试验探究植被不同布设形式对连续弯道流场、水动力轴线、紊动能、环流结构分布的影响。结果表明,连续弯道流场出现明显的流速分区,其中高流速区靠近凸岸侧,低流速区依附在凹岸侧;植被布设使得高、低流速区的分布范围产生相反的变化规律,即高流速区增加,低流速区削减。弯道作用下水动力轴线在“弯顶上游侧逐渐摆向凸岸—弯顶附近紧贴凸岸—弯顶下游侧摆向凹岸”完成一个周期的运动变化;植被布设使其摆向水槽中部且簇状布设的偏离程度大于均匀布设。弯道作用下水流紊动能的沿程分布表现为“两侧小中间大”;整体上看植被布设使得弯顶下游侧紊动能增加且簇状布设的影响程度大于均匀布设。植被布设改变了环流结构,表现为涡核位置的摆动以及分布范围的改变。

摘要：研究鱼巢砌块在不同河流流速下的水力特性,对鱼巢砌块的设计与应用具有重要意义。鉴于目前鱼巢砌块水力特性研究较为薄弱的现状,以一种贯通型鱼巢砌块为例,通过三维数值模拟方法,结合目标保护鱼类的行为习性,探讨不同工况下贯通型鱼巢砌块水力特性,并与物理模型试验结果进行比较。结果表明,鱼巢砌块数值模拟结果与模型试验结果吻合良好,不同工况下鱼巢砌块流态、流速场分布基本相似,即鱼巢砌块内部最大流速虽然随主流流速的增大而增大,但始终小于目标保护鱼类的极限游速,满足鱼类进出砌块的需求;砌块内部流场仅在大流速工况下存在较明显的旋涡区,且最大旋涡尺度始终小于目标鱼类体长,不会对鱼类造成伤害;砌块内部局部最大紊动能随主流流速的增大而增大,但最大值始终小于0.050 m^(2)/s^(2),属于低紊动能区,适合作为鱼类的休憩场所。

摘要：仿自然鱼道是重要的鱼道布置方式之一,其特点是利用当地河床材料构建透水性卵石隔墙,以便更好地模拟出天然河流流态。为了定量分析透水性卵石墙对鱼道水力特性的改善效果,该文针对采用卵石隔墙与不透水隔墙的鱼道水力特性进行对比研究。结果表明:采用卵石墙的仿自然鱼道,池室内流态丰富,过鱼口处流速分布差异明显,表底流速差达到0.43~0.61 m/s为多种鱼类上溯提供了可能。池室内主流区分布较宽,紊动能较大达0.06~0.12 m2/s2,同时回流区减弱,有利于鱼类找到主流,实现上溯。卵石隔墙的不足之处是鱼道耗水流量相对较大达2.86 m3/s,在工程设计中需要综合考虑卵石墙透水特性与耗水流量之间的平衡关系,找到适宜的布置方案。该研究可为仿自然鱼道的水力设计提供参考。

摘要：鱼道是为保障鱼类的生存繁衍,保护洄游性水生物通过水坝、水闸等障碍物的重要通道。设计一种新型竖缝式双池室鱼道,并采用RNGκ-ε模型对鱼道进行数值模拟,计算分析其水力特性。结果表明:鱼道具有3条主流区和多个稳定的低流速回流区;鱼道池室内水流具有丰富的流速信息,能够给不同鱼类提供上溯信息供其洄游;休息池室中回流区的紊动能较小且沿程稳定,消能池室紊动能最大值为。竖缝式双池室鱼道作为一种新型鱼道,其水力特性较易满足鱼类洄游条件,相关成果可为鱼道工程设计提供参考。