大坝的修建不仅阻隔了鱼类的洄游通道,更将完整的水生态系统破碎为不连续的环境单元,破坏了鱼类完整的生活史、切断了种群间的基因交流,因而冲击了传统渔业产业的发展和珍稀鱼种生态多样性的保护。水轮机流道作为过坝鱼体下行通道理论上存在解决上述问题的可能,如何评价水轮机的“亲鱼”性能成为关键一环。本文在收集大量参考文献及工程资料的基础上,以长江流域典型经济鱼种“四大家鱼”,长江上葛洲坝水电工程安装的轴流转桨式水轮机ZZ500与“四大家鱼”为研究对象,结合水轮机不同运行工况下水轮机流道水动力因子分布特性,结合“四大家鱼”对单一水动力因子承受实验结果,构建水轮机流道水动力特性对过机鱼体损伤可能性评价模型,从而评判水轮机运行工况对其“亲鱼”性能的影响。本文的主要内容及结论如下:1)典型工况下轴流式水轮机全流道水动力因子分布特性研究。构建ZZ500水轮机数值模型,对其运行范围内各运行区域典型工况进行全流道数值模拟计算,得出不同运行工况下流速、流速梯度、压力、压力梯度等水动力因子压力分布特性。结合“四大家鱼”单一水动力因子承受实验结果,得出大型轴流式水轮机对过机鱼体可能造成的水动力损伤区域主要分布于转轮叶片区域、尾水管区域,其损伤主要由负压、压力突变及水流剪切应力造成。2)过机鱼体损伤概率与水轮机运行工况相关性研究。根据“四大家鱼”单一水动力损伤阈值及水轮机流道水动力因子分布特性,识别水轮机不同运行工况对过机鱼体损伤的关键区域及损伤机理,采用损伤区域与水轮机全流道空间比的大小评判过机鱼体损伤可能性,并得出过机鱼体损伤概率与水轮机运行工况的响应关系。研究得出,葛洲坝ZZ500型水轮机在最大水头、最大叶片负转角、最小活动导叶开度工况下,流道过机鱼体损伤区域空间比最大,鱼体通过水轮机流道下行遭受水动力损伤的可能性最高,“亲鱼”性能最差。3)轴流转桨式水轮机“亲鱼”性能评价模型构建。以过机鱼体损伤区域空间比为水轮机“亲鱼”性能评价指标,利用BP神经网络,构建水轮机运行参数与过机鱼体损伤区域空间比之间的关系模型,获得轴流转浆式水轮机“亲鱼”性能评价模型。