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竖缝式鱼道细部结构改进研究-中国水利水电科学研究院学报.PDF

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第15 卷 第5 期 中国水利水电科学研究院学报 Vol. 15 No.5 2017 年10 月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research October ,2017 文章编号:1672-3031(2017 )05-0389-08 竖缝式鱼道细部结构改进研究 张 超,孙双科,李广宁 (中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038) 摘要:本文针对鱼道细部结构进行改进研究,提出了流线型墩头的布置型式。采用数值模拟的方法对不同墩头型 式的鱼道进行水力特性对比分析,并对流线型墩头的鱼道进行试验研究。结果表明:与折线型墩头相比,流线型 墩头不会导致鱼道水池内水流结构的显著改变;主流横向偏转程度有所减缓,横向扩散加大,有利于主流流速的 沿程衰减;而竖缝控制断面局部水头损失减少,需采用较小的鱼道底坡以控制竖缝断面流速。鉴于流线型墩头能 避免折线型墩头对上溯鱼类可能造成的物理伤害,条件允许时可考虑采用。 关键词:竖缝式鱼道;数值模拟;流线型墩头;水力学特性 中图分类号:TV 135 文献标识码:A doi :10.13244/ki.jiwhr.2017.05 .010 1 研究背景 竖缝式鱼道是鱼道的主要布置类型之一,其具有结构简单,流场稳定、可适应上下游水位大幅 [1] 变动等优点,在国内外得到了广泛的应用 ,如Arto-Blanca 水电站鱼道、北京上庄鱼道、长洲鱼 [2-5 ] 道、枕头坝鱼道 等工程。 国内外的诸多学者对鱼道的内部结构设计及其水力特性进行了系列研究[1 ,6-9 ]。Jeronimo Puertas [7 ] 等 指出影响鱼道的水力学特性的因素主要包括池室尺寸、形状、竖缝宽度、墩头型式和底坡等。 [8-9 ] Rajaratnam 等 对18 种不同型式竖缝式鱼道进行了试验研究,其中部分鱼道的隔板墩头采用了钩状 结构,如图1(a )。该钩状结构墩头在国内外鱼道工程中应用广泛,如Dordogne 河Mauzac 电站鱼道、 [10] [11] Rhine 河Iffezheim 电站鱼道 、三湾水利工程鱼道 等,但是在实际运行中发现该结构易产生漂浮物 [1] 滞留与泥沙淤积等问题。为此,徐体兵等 提出了一种墩头无钩状结构的鱼道隔板体型如图1(b ), 并系统研究了该体型下鱼道常规水池长宽比、导板长度、导向角度对水流结构的影响,该墩头型式 下的鱼道能有效减少泥沙淤积与漂浮物滞留等问题。 水流 水流 水流 (a )隔板含有钩状结构的折线型墩头 (b )隔板无钩状结构的折线型墩头 (c )流线型墩头 图1 竖缝式鱼道的墩头布置型式 收稿日期:2017-02-07 基金项目:国家自然科学基金项目);国家自然科学青年基金项目) 作者简介:张超(1993- ),男,山东德州人,硕士生,主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail :zhangchao2016@ 126.com 通信作者:孙双科(1966- ),男,河南南阳人,博士,教授,主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail :sunshuangke@ 126.com — 389 — 竖缝式鱼道细部结构改进研究 张 超 孙双科 李广宁 2 流线型墩头布置型式
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