辅助鱼类下行过坝的导鱼栅实验研究及工程设计

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随着大批拦河闸坝工程的修建,天然河流被不同程度截断,阻断了鱼类的洄游,导致洄游性鱼类的种群数量大幅下降。为保护洄游性鱼类,各国在修建大坝和堤堰的同时,根据工程的特点及鱼类保护的需求修建了各种类型的过鱼设施,如鱼道、仿自然通道、升鱼机和鱼闸等以帮助溯河性洄游鱼上行,同时采用了物理阻隔设施和行为导鱼设施以帮助鱼类下行。然而,有关鱼类下行的研究在我国还鲜有涉及。为此,在我国当前提倡人与自然和谐发展的大前提下,鱼类的下行过程亟待关注。  本文首先详细介绍了目前国外下行洄游的新技术,这些技术在协助鱼类下行过坝工程措施的应用中发挥了重要作用。其次,以辅助鱼类下行过坝的导鱼栅技术,分别以鲢(体长9.4±1.1 cm,体重9.5±3.0 g)、鳙(体长10.13±1.09cm,体重14.68±3.58g,样本N=30)幼鱼下行适宜的水流流速进行了实验研究,通过设计两个大小不同流速梯度一和流速梯度二,对鲢、鳙在这两个流速梯度下的直接下行率和流速偏好进行了分析。结果显示鳙较鲢要容易直接下行,流速梯度的增大鳙直接下行率明显增加,且显著高于鲢。在下行的流速偏好选择方面,鲢、鳙在两个不同的流速梯度下都具有较偏好的流速段,且随着流速梯度的增大,鲢、鳙偏好流速基本都保持在0.3m/s的流速段。再次,本文以导鱼栅进行了实验研究,介绍了导鱼栅两种基本形式及国外研究进展,然后以直接下行率较高的鳙幼鱼为实验对象,通过固定变量法设置4个不同叶片角(15°、30°、45°、90°),根据导鱼效果找出的最优叶片角为30度,然后固定最优叶片角,再平行设置2个不同布置角(15°和45°)的导鱼栅以获得最优的导鱼栅布置角为30度。通过对导鱼栅附近处的流速、湍流强度和紊动能进行模拟分析,发现在最优导鱼栅下游处的湍流强度和紊动能相比其他情况出现较大回升,说明导鱼栅的导鱼效果与导鱼栅下游处产生的湍动强度和湍动能大小呈正相关关系。为设计效果较好的导鱼栅提供了一定技术基础。  最后,以龙开口工程为例,结合以上实验结果和工程资料对导鱼栅进行了初步设计,设计包括导鱼栅的地理位置布置、导鱼栅水渠及结构形式和鱼类下行运输等,以期为我国在具体工程中的导鱼栅应用上提供一定参考。
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