几个世纪以来,人类通过在河流上修建大坝等水工建筑物来控制洪水,提供灌溉和利用潜在的能源,然而这些水工建筑物的修建截断了河流的连通性,进而影响了河流的生态环境。随着社会经济的快速发展,人们对生态的保护意识逐渐加强,河流连通性的恢复已成为必然趋势,对于减小闸坝工程的隔断影响以及提高鱼类上溯洄游能力,鱼道发挥着重要作用,同时鱼道也是维持河流连通性的关键技术之一。本文针对波纹钢管涵洞式鱼道,基于Fluent数值模拟的方法,对不同坡度、不同埋深条件下波纹钢管涵洞式鱼道的流速、紊动能、漩涡及湍流耗散率等紊流特性进行了对比分析,主要研究内容和结论如下:(1)对涵洞内流速场进行模拟,建立了涵洞纵向各断面内流速云图。由图可得,涵洞过水断面中心区域流速较大,涵洞边壁附近处流速较小;各断面中线附近的流速随着距涵洞底部高程的增加而增大,在靠近水面处流速减小在流量为0.07m~3/s,坡度为0.4%,涵洞无埋深情况下,最大流速值出现在距离涵洞底部0.198m处,最大流速非常接近,约为1.06m/s左右(除涵洞进水口外);随着底坡的增大,涵洞内流速增大,流速较高区域的面积明显增大;嵌入式涵洞可以有效地减小其内部流速,更有利于提高过鱼效果。(2)通过对涵洞内紊动能进行数值模拟分析可知,在涵洞的边壁周围会产生较大的紊动能,在靠近水面处几乎没有紊动能,随着水深的增加,紊动能亦逐渐增大,达到最大值后,开始较小逐渐趋于稳定;在流量为0.07m~3/s,坡度为0.4%,0D情况下,涵洞中线附近处的紊动能的最大值约为0.026m~2/s~2左右;比较了不同坡度下,涵洞内紊动能分布情况,坡度越大,低紊动能区域的面积越小;涵洞的埋置深度可以在一定程度上减缓水流的波动程度,使水流更加平稳;湍流耗散率与紊动能在各断面的分布存在相似的规律,即紊动能较大的区域,其湍流耗散率也大,反之亦然。(3)通过模拟涵洞内漩涡分布得出,由于边壁的作用,在涵洞边壁附近处会产生一定的漩涡,且漩涡的尺寸及位置随水流的流动而改变;坡度越大,涵洞内流速发生的变化越大,水流受漩涡影响的区域面积越大,越不利于鱼类上溯洄游;埋置深度可以改善涵洞内的漩涡状态,使水流受漩涡影响的区域逐渐减小。