竖缝式鱼道紊流结构及放鱼试验研究

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随着社会经济的快速发展,人类对水资源的需求越来越大,因而在河流和湖泊上建造了大量的水利工程,这些工程带来了巨大的社会经济效益,但同时也使鱼类的水生栖息地受到影响,导致水生态环境问题日益突出,而鱼道的出现在一定程度上保护了水生生物,缓解了对水生态环境的影响。鱼道的过鱼效果不仅与鱼道池室的水力特性有关,而且还取决于鱼类的溯游习性。已有研究资料表明,在全球已建成的鱼道中,鱼类能够溯游通过的鱼道尚不足一半!因此,进一步研究基于鱼类溯游习性的鱼道水力特性,尤其是鱼道紊流结构对鱼类溯游行为影响的机理,具有重要的实际意义。本文试验研究了竖缝式鱼道的主流轨迹、主流速度的沿程变化规律、三维流速分布、紊动壁面射流特性、旋涡特性、紊动强度、雷诺应力及其随流量的变化情况,并进行了放鱼试验。试验研究是在浙江工业大学港口航道与海岸工程试验室大比尺鱼道中进行,考虑了两种竖缝宽度（10cm和15cm）典型流量（Q1=20.62L/s和Q2=30.75L/s）,并且取2h/3、h/2和h/3三个水深平面,沿每一水深平面纵向有17条横线（x=5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85cm）,每条横线上布设23个测点。用声学多普勒测速仪（ADV）实测了每一测点的三维流速,剖析了竖缝式鱼道水池内三维时均流速分布、不同水深平面的纵向和横向紊动强度分布、不同水深平面的雷诺应力分布,提出主流速度沿程变化的关系式、三维流速分布特征的半理论半经验公式、流场矢量图及各点的旋度,并对两种竖缝紊流结构作了比较。此外,通过放鱼试验,利用在鱼体植入T形标签和高速摄影技术观察了过鱼对象在竖缝式鱼道中的溯游行为,分析了过鱼对象与竖缝式鱼道紊流结构的关系。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 课题研究的背景及目的

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的和意义

1.2 国内外鱼道现状

1.2.1 国外鱼道现状

1.2.2 国内鱼道现状

1.2.3 已建鱼道存在问题

1.3 鱼道型式及布置

1.3.1 鱼道类型及选择标准

1.3.2 鱼道设计原则

1.4 本文主要研究内容

1.5 研究方案与技术路线

第二章试验设备与量测技术

2.1 大比尺鱼道装置

2.2 声学多普勒测速仪（Micro ADV）

2.3 Fastcam Ultima APX-RS高速摄影机

2.4 鱼类标记技术

2.5 三维地形测车系统

2.6 自动水位测量系统

第三章竖缝式鱼道紊流结构试验研究

3.1 试验设计

3.2 流速分布规律

3.2.1 主流速度沿程变化

3.2.2 三维时均流速分布

3.3 池室流场分析

3.3.1 流场矢量图分析

3.3.2 平面旋涡特性

3.4 紊动强度分布规律

3.5 雷诺应力分布规律

3.6 不同竖缝宽度紊流结构对比

3.6.1 主流沿程变化

3.6.2 时均流速分布

3.6.3 流场矢量分布

3.6.4 流场旋度

3.6.5 紊动强度分布

3.6.6 雷诺应力分布

3.7 本章小结

第四章放鱼试验研究

4.1 试验设计

4.2 高速摄影观察

4.3 鱼类行为分析

4.4 本章小结

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 江录兵

导师: 董志勇

关键词: 竖缝式鱼道,三维流速分布,紊动强度,雷诺应力,放鱼试验

来源: 浙江工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,农业科技

专业: 地球物理学,水利水电工程,水产和渔业

单位: 浙江工业大学

基金: 国家自然科学基金项目(51779225)的部分内容

分类号: TV135;S956.3

DOI: 10.27463/d.cnki.gzgyu.2019.000491

总页数: 83

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