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鱼道作为一种鱼类保护的水利工程在维系河流连通性和保护鱼类物种多样性方面具有重要作用。圆锥形溢流堰式鱼道作为一种新型的池堰式鱼道,因其适应于低水头工程,构造简单,过鱼效果好,经济成本低,受到广泛应用。本文以圆锥形溢流堰式鱼道为研究对象,采用声学多普勒测速(Acoustic Doppler Velocimeter,ADV)技术和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值计算方法,通过物理模型试验和数值模拟研究,系统地研究了不同水力学参数对鱼道内水流流态的影响,分析了鱼道池室的流态、流速分布及紊动能分布状况,并通过鱼类上溯能力的试验研究和不同鱼道的形式优化了圆锥形溢流堰式鱼道的设计及运行参数。得到主要研究结论有:1、对圆锥形堰式鱼道的流场特性进行试验测定,结果发现该类型鱼道休息区面积比例比较适当,能够产生“S”型蜿蜒曲折的水流特征;水池平面流场与垂向流场特性研究表明鱼道内部水流主要以平面二维流动为主,流场的分布适合鱼类的上溯洄游。2、采用计算流体力学(CFD)数值计算方法构建了鱼道数值计算模型,并对鱼道的流动特性进行计算求解,基于流场分布从不同鱼道结构形式优化了鱼道的设计。建立的模型可较好模拟实测结果,流速基本误差在5%以内,表明该模型可较好应用于鱼道水力特性模拟研究。3、鱼道的结构形式对鱼道内流场分布影响较大,堰两端半径主要影响鱼道内的水流结构,坡度主要影响鱼道内流速,长宽比对流速及水流结构都有影响,数值模拟结果表明:当堰两端半径为40cm和20cm,坡度为1%,长宽比为1.5:1时为鱼进最优形式。4、圆锥形堰式鱼道底部具有较大回流区,鱼道内紊动能较小。同时对该鱼道鱼类上溯路径的能量消耗进行计算,结果发现该堰式鱼道适宜青海湖湟鱼的上溯洄游,游泳能力强的鱼类可逆主流迅速上溯,游泳能力弱的鱼类则可以利用堰后回流区进行短暂的休息。