近年来,人们在河流中修建大量水利设施来弥补我国水资源时空分布不均匀的缺陷。这些人工设施破坏了原始河流的连通性,造成河流生态环境片段化,阻断了河流中鱼类等水生动植物的洄游通道,造成河流生物多样性严重下降。在大力提倡生态文明建设的大环境下,鱼道不仅是一项水利工程,更是一项生态利民补偿工程,对于恢复河道原始生态环境,保护河流物种多样性起着举足轻重的作用。本文在收集大量文献资料的基础上,基于前人的研究成果,对鱼道的水力特性进行了较深入的探讨,并对运用FLUENT软件求解鱼道等具有自由表面明渠流动问题基本原理作了详细的阐述。主要工作如下：(1)在阅读和整理大量文献资料的基础上对鱼道的国内外研究进展作了详细的归纳总结,结合国内外实际工程运行情况提出了我国鱼道建设所面临的问题,并对数值模拟在鱼道设计和研究中的应用作了详细论述。(2)介绍了鱼道建设的必要性,同时详细展示了与鱼道建设有关的鱼类游泳能力,鱼道布置的基本原则、鱼道的类型特征、不同鱼道类型的水力特性参数。(3)简要介绍鱼道数值模拟基本控制方程、数值求解算法、紊流模型、自由水面模拟方法等基本原理。(4)对某水电站表孔溢洪洞泄流能力进行了水工模型试验,通过试验对溢洪洞控制段、渐变段、洞身段等水力特性参数进行了测量,得出了“库水位～流量”关系曲线。(5)根据试验成果,运用CAD、ANSYS ICEM、FLUENT等软件对溢洪洞进行三维数值计算,并与实测值进行了对比分析,吻合度较高,表明FLUENT在模拟具有自由表面流的明渠流动问题时能够达到很高的精度。(6)成功建立了同侧竖缝式鱼道、异侧竖缝式鱼道三维水动力学模型,并详细展示了单个鱼池细部流速场特性,表明鱼道具有上升流、下降流、流动分离、涡流等复杂的紊流特性。根据模拟得出的流速场,以粉红鲑鱼为目标鱼种,基于其上溯时的爆发游泳速度,推求沿着三条不同路径上溯时所遇到的阻力及能量损耗。鱼道的水力特性研究和鱼体上溯耗能的定量分析对于鱼道建设管理、结构尺寸优化设计具有指导性意义,该模型方法对于未来更深入的鱼道研究和渔业管理都具有借鉴意义。