西藏扎拉水電站豎縫式魚道池室水力特性研究

賈召文 黃子葉 王猛 劉志雄

收稿日期：2023-08-08

基金項(xiàng)目：

江西省水利廳科技項(xiàng)目（202124ZDKT18）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（CKSF2021482SL）

作者簡介：

賈召文，男，工程師，主要從事水利水電工程技術(shù)與合同管理工作。E-mail：jiazhaowen@126.com

通信作者：

黃子葉，女，工程師，碩士，主要從事魚道水力學(xué)與魚類洄游通道修復(fù)研究工作。E-mail：1658174923@qq.com

引用格式：

賈召文，黃子葉，王猛，等.

西藏扎拉水電站豎縫式魚道池室水力特性研究

［J］.水利水電快報(bào)，2024，45（6）：69-75，115.

摘要：

為進(jìn)一步優(yōu)化西藏扎拉水電站魚道池室流場結(jié)構(gòu)，提出了調(diào)整導(dǎo)板和隔板長度后的優(yōu)化方案，并結(jié)合魚道局部池室1∶5水力學(xué)模型試驗(yàn)，對優(yōu)化方案的魚道池室水力特性進(jìn)行了驗(yàn)證研究。采用三維數(shù)值模擬技術(shù)分析了扎拉水電站魚道原設(shè)計(jì)方案不同底坡條件下池室流場結(jié)構(gòu)、流速分布、紊動能等水力特性。研究結(jié)果表明：池室水深1.5～2.5 m時(shí)，魚道相應(yīng)下泄流量0.44～0.73 m3/s；池室內(nèi)主流形態(tài)呈“S”形，主流兩側(cè)回流或靜水區(qū)域尺寸基本相當(dāng)；池室主流流速0.40～0.80 m/s，豎縫處最大流速約1.10 m/s，池室回流區(qū)流速均在0.30 m/s以下。研究成果可供類似魚道工程設(shè)計(jì)、研究參考。

關(guān)鍵詞：

魚道； 豎縫式； 流態(tài)； 流速； 水力特征； 扎拉水電站

中圖法分類號：S956.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.06.012

文章編號：1006-0081（2024）06-0069-07

0? 引? 言

閘壩等水工建筑物的修建破壞了魚類棲息地的連通性，魚道是恢復(fù)魚類洄游通道和連接破碎棲息地的有效工程措施［1］。豎縫式魚道是一種池式魚道，因其流態(tài)穩(wěn)定、對水位變化的適應(yīng)能力強(qiáng)、過魚效率高等技術(shù)優(yōu)勢，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，中國近期建設(shè)的魚道工程大都采用了這種布置形式［2］。從水力學(xué)角度看，魚道內(nèi)部的水力特性包括過流流量、池室內(nèi)流態(tài)、主流流線及流速衰減情況、豎縫最大流速等，這些是影響過魚效率的重要因素，也是豎縫式魚道體型優(yōu)化研究的主要內(nèi)容［3］。豎縫式魚道在池室結(jié)構(gòu)布置和水力特性方面取得了相對成熟的研究成果，多數(shù)基于數(shù)學(xué)模型和物理模型等手段開展豎縫式魚道斷面型式［4-5］、坡度［6-7］、池室長寬比［8-9］、豎縫寬度［10］、豎縫位置［11］、導(dǎo)角［12］、隔板形狀［13］以及轉(zhuǎn)彎段結(jié)構(gòu)［14］對池室流速、流態(tài)、紊動能等水力特性影響研究［15-18］。例如，Rajaratnam，徐體兵，Wu等［19-21］對豎縫式魚道開展了試驗(yàn)研究，研究了池室長寬比、底坡坡度與水流流態(tài)的關(guān)系。Ahmadi等［22］運(yùn)用數(shù)值模擬方法探究了不同豎縫式魚道底坡以及池室布置圓柱體等附加物等對流速和紊動能的影響。Li等［13］研究了兩種隔板形式下不同坡度的魚道內(nèi)流場分布，結(jié)果表明，只要相鄰池室水位差相等，即使坡度完全不同，豎縫處的流速也幾乎相等。

本文以扎拉水電站魚道為研究對象，采用三維數(shù)值模擬技術(shù)分析了不同底坡條件下池室流場結(jié)構(gòu)、流速分布、紊動能等水力特性，并提出了調(diào)整導(dǎo)板和隔板長度后的優(yōu)化方案，結(jié)合魚道局部池室 1∶5 水力學(xué)模型試驗(yàn)，對優(yōu)化方案的魚道池室的水力特性進(jìn)行了研究。

1? 研究概況

1.1? 工程概況

扎拉水電站壩址位于左貢縣碧土鄉(xiāng)扎郎村附近，距左貢縣城約136 km，距昌都約290 km，距河口約83 km，距上游規(guī)劃碧土壩址約17 km，與下游規(guī)劃轟東壩址相距約63 km。扎拉水電站主要建筑物由擋泄水建筑物、引水隧洞、電站廠房、魚道組成。

1.2? 魚道概況

1.2.1? 魚類生態(tài)學(xué)基本資料

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料記載，綜合以往調(diào)查研究和調(diào)查現(xiàn)狀，扎拉水電站主要過魚對象是具有一定洄游遷移需求的4種裂腹魚，即：怒江裂腹魚、貢山裂腹魚、裸腹葉須魚與溫泉裸裂尻魚，區(qū)域的其他魚類如高原鰍類及鮡科魚類作為兼顧過魚對象，雖沒有特殊的洄游需求，但需要自由通過，以促進(jìn)魚類種群交流。

根據(jù)過魚種類的繁殖季節(jié)及習(xí)性分析，研究的主要過魚季節(jié)為4～7月。測試結(jié)果表明，當(dāng)過魚對象為怒江裂腹魚、貢山裂腹魚、溫泉裸裂尻和裸腹葉須魚時(shí)，為保證95%的魚類在過魚設(shè)施內(nèi)有趨流反應(yīng)，過魚設(shè)施內(nèi)部整體平均流速設(shè)計(jì)范圍為0.10～1.03 m/s，魚道豎縫處的流速應(yīng)不超過1.11 m/s。

1.2.2? 魚道工作水位及工程布置

魚道上游工作水位為2 811.50～2 815.00 m，下游工作水位為2 761.02～2 766.80 m，最大水頭約54.00 m。魚道布置在大壩壩下右岸進(jìn)口緊鄰生態(tài)機(jī)組廠房尾水口，進(jìn)口底板高程為2 759.0 m，3個(gè)出魚口底板高程分別為2 809.5，2 811.25 m和2 813.0 m。魚道全長約2.97 km。魚道單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)池室長度3.0 m，寬度2.5 m，豎縫寬度0.3 m，池室間落差Δh=0.06 m，魚道底坡為1∶50，高程每提升1.0 m設(shè)一個(gè)休息池，休息池?zé)o底坡，長度為5.0 m（圖1）。

1.3? 研究內(nèi)容

建立數(shù)學(xué)模型，分析魚道底坡、池室結(jié)構(gòu)和相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)與池室水流條件的關(guān)系，得出推薦結(jié)構(gòu)型式，并明確其細(xì)部尺寸。根據(jù)三維數(shù)值模擬確定魚道池室結(jié)構(gòu)，開展魚道局部物理模型試驗(yàn)，量測不同水深下魚道流量、池室流態(tài)、池室間水頭落差、流速等水力特性，結(jié)合魚類習(xí)性分析池室水流條件適宜性，推薦滿足魚類上溯要求的池室布置型式。

2? 數(shù)值計(jì)算

2.1? 數(shù)學(xué)模型建立

2.1.1? 控制方程

采用N-S方程，建立三維k-ε紊流數(shù)學(xué)模型?？刂品匠贪ㄟB續(xù)性方程、動量方程、紊動能k方程、紊動能耗散率ε方程。

（1） 連續(xù)性方程為

ρt+ρuixi=0（1）

式中：ρ為密度；

t為時(shí)間；

ui為i方向的時(shí)均流速分量；

xi為i方向的坐標(biāo)分量。

（2） 動量方程為

ρuit+xjρuiuj=-pxi+

xjμ+μtuixj+ujxi-gi（2）

式中：p為壓力；

μ為黏性系數(shù)；

μt為紊動黏性系數(shù)；

gi為i方向的重力加速度分量。

（3） 紊動能k方程為

ρkt+ρuikxi=xiμ+μtσkkxi+G-ρε（3）

式中：k為紊動能；

ε為紊動能耗散率；

G為紊動能產(chǎn)生項(xiàng)；

σk為紊流常數(shù)，取值1.0。

（4） 紊動能耗散率ε方程為

ρεt+ρuiεxi=xiμ+μtσεεxi+Cε1εkG-Cε2ρε2k（4）

式中：各項(xiàng)紊流常數(shù)取值為Cμ=0.09，σε=1.3，Cε1=1.44，Cε2=1.92。

采用VOF方法處理自由水面，用流體容積分?jǐn)?shù)αq（水相αw，氣相αa）描述水和氣自由表面的各種變化，水氣界面的跟蹤即通過求解該連續(xù)方程來完成，第q相流體輸運(yùn)控制方程為

αqt+uiαqxi=0（5）

2.1.2? 計(jì)算方法及模型構(gòu)建

采用控制體積法對方程組進(jìn)行離散，采用SIMPLE算法耦合速度壓力。

模擬范圍取30倍過魚池室長，其中包括中間1個(gè)休息池室、休息池上游8個(gè)池室、休息池下游16個(gè)池室以及上下游進(jìn)出口各設(shè)置5.0 m長的延長水平段，長度范圍91.0 m，模擬范圍及三維效果見圖2。構(gòu)建1∶35，1∶40，1∶45，1∶50等4種池室底坡的三維數(shù)學(xué)模型，計(jì)算工況取魚道平均水深2.0 m。

2.1.3? 邊界條件

上游進(jìn)口斷面采用相應(yīng)模型進(jìn)口池室水深對應(yīng)的總壓力邊界條件；紊動能k和紊動能耗散率ε由經(jīng)驗(yàn)公式得出：k=0.003 75 u2，ε=Cμ3/4k3/2/l，其中紊流尺度l=0.07L（L為特征長度，單位為m）。下游出口邊界采用相應(yīng)模型出口池室水深對應(yīng)的壓力邊界條件；假定流動為充分發(fā)展，頂面大氣進(jìn)口采用大氣壓力進(jìn)口邊界條件；固壁邊界采用無滑移邊界條件，對黏性底層采用壁函數(shù)法處理。

2.2? 原方案數(shù)值模擬結(jié)果

2.2.1? 下泄流量

魚道水深2.0 m時(shí)，1∶50，1∶45，1∶40，1∶35底坡方案魚道下泄流量分別為0.53，0.56，0.60，0.64 m3/s，表明相同水深下，底坡越陡，魚道下泄流量越大。

2.2.2? 流場結(jié)構(gòu)

圖3為魚道平均水深2.0 m時(shí)，4種底坡方案池室中層平剖面流線圖。計(jì)算結(jié)果表明：各底坡方案池室流場結(jié)構(gòu)基本相同；池室表、中、底水深層流場結(jié)構(gòu)基本相同，水流經(jīng)豎縫以射流形式流入池室，主流斷面沿程略有擴(kuò)散，在接近下游豎縫時(shí)斷面收縮；主流先向池室中部形成一定程度彎曲，后沿池室中部靠右側(cè)壁流向下一級豎縫；主流區(qū)水流較平順，流線較短。主流左右兩側(cè)回流區(qū)范圍相差較大，隔板之間的回流區(qū)明顯大于導(dǎo)板之間的回流區(qū)。

2.2.3? 流速分布

圖4為魚道平均水深2.0 m時(shí)，4種底坡方案過魚池室中層水深平剖面流速等值圖。沿程各池室表、中、底層流速分布規(guī)律基本相同。底坡越陡，豎縫處的流速越大，1∶50，1∶45，1∶40，1∶35底坡方案豎縫處流速分別為0.8～1.0，0.9～1.0，0.9～1.1，1.0～1.2 m/s。底坡越陡，池室沿程主流流速越大，1∶50，1∶45，1∶40，1∶35底坡方案沿程主流流速分別為0.5～0.9，0.6～0.9，0.6～1.0，0.7～1.0 m/s。左側(cè)壁大回流區(qū)和右側(cè)壁小回流區(qū)最大回流流速為0.3 m/s。

2.2.4? 紊動能分布

圖5為4種底坡方案魚道平均水深2.0 m時(shí)池室平剖面紊動能等值線圖。各池室表、中、底層紊動能總體分布規(guī)律基本相同；池室內(nèi)紊動能分布規(guī)律與流速分布規(guī)律大體一致，1∶50，1∶45，1∶40，1∶35底坡方案豎縫處紊動能為0.06～0.16，0.06～0.1，0.08～0.20，0.12～0.24 m2/s2，池室內(nèi)紊動能逐漸衰減，不同底坡方案中，魚道內(nèi)最大紊動能不超過0.24 m2/s2。

2.2.5? 結(jié)果分析

在魚道底坡和水深相同情況下，池室表中底層流場結(jié)構(gòu)、流速和紊動能分布規(guī)律基本相同，過魚池室內(nèi)主流彎曲程度較小，在池室內(nèi)主流左側(cè)的回流區(qū)比右側(cè)回流區(qū)大。主流偏轉(zhuǎn)程度太低，沒有完整利用全部池室空間進(jìn)行消能。相同水深條件下，魚道底坡越陡，流量、豎縫處流速、主流流速與豎縫處紊動能越大。根據(jù)不同底坡方案的魚道流速結(jié)果可知，底坡1∶50，1∶45和1∶40時(shí)魚道池室內(nèi)流速以及豎縫處流速均滿足要求；底坡為1∶35時(shí)，魚道池室內(nèi)流速以及豎縫處流速超過設(shè)計(jì)范圍。

綜上，通過各底坡方案三維數(shù)值模擬結(jié)果的比較分析，魚道最適宜的坡度是1∶40，此底坡方案池室內(nèi)水流特性滿足過魚對象上溯要求。

2.3? 優(yōu)化方案數(shù)值模擬結(jié)果

2.3.1? 優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

針對本工程魚道原設(shè)計(jì)方案三維數(shù)值模擬結(jié)果，池室內(nèi)主流偏轉(zhuǎn)程度太低、主隔板之間的回流區(qū)明顯大于導(dǎo)板之間的回流區(qū)、未充分利用完整池室消能的情況，需要對池室細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。本研究提出的優(yōu)化方案，通過改變導(dǎo)板和隔板的長度，將豎縫位置向池室中間移動，導(dǎo)板長度由原設(shè)計(jì)方案的0.48 m增加至優(yōu)化方案的0.70 m，其余結(jié)構(gòu)尺寸保持不變，魚道優(yōu)化方案布置見圖6。

2.3.2? 下泄流量

魚道水深2.0 m時(shí)，魚道優(yōu)化方案1∶50，1∶40底坡下泄流量分別為0.53，0.60 m3/s，相同水深條件下，底坡越陡，魚道下泄流量越大。

2.3.3? 流場結(jié)構(gòu)

圖7給出了底坡1∶50和底坡1∶40條件下，優(yōu)化方案魚道平均水深2.0 m時(shí)池室水深層平剖面流線圖。各過魚池室表、中、底層流場結(jié)構(gòu)基本相近；水流經(jīng)豎縫出來后，主流向左側(cè)偏轉(zhuǎn)，在池室中部向右側(cè)偏轉(zhuǎn)流向下一級豎縫，主流區(qū)水流偏轉(zhuǎn)適中，呈現(xiàn)“S”形流線；在池室內(nèi)主流區(qū)左右兩側(cè)回流區(qū)大小相當(dāng)；優(yōu)化方案池室流場結(jié)構(gòu)優(yōu)于原設(shè)計(jì)方案。

2.3.4? 流速分布

圖8給出了底坡1∶50和底坡1∶40條件下，優(yōu)化方案魚道平均水深2.0 m時(shí)過魚池室表、中、底層平剖面流速等值圖。各池室表、中、底層總體流速分布規(guī)律基本相同；底坡1∶50方案豎縫處流速為0.8～1.0 m/s，主流流速為0.5～0.8 m/s；底坡 1∶40方案豎縫處流速為0.9～1.1 m/s，主流流速為0.6～0.9 m/s。相同底坡條件下，優(yōu)化方案魚道豎縫處流速大小與原設(shè)計(jì)方案基本相同，但優(yōu)化方案豎縫處大流速區(qū)域變?。霍~道優(yōu)化方案池室內(nèi)最大流速衰減略快，優(yōu)化方案消能比原設(shè)計(jì)方案略強(qiáng)，兩側(cè)回流區(qū)最大回流流速為0.3 m/s。

2.3.5? 紊動能分布

圖9給出了兩種底坡優(yōu)化方案魚道平均水深2.0 m時(shí)池室平剖面紊動能等值線圖。各單元池室表、中、底層池室內(nèi)紊動能總體分布規(guī)律基本相同，豎縫處紊動能最大；豎縫斷面紊動能為0.06～0.16 m2/s2，優(yōu)化方案豎縫處紊動能比原設(shè)計(jì)方案略小。

2.3.6? 優(yōu)化方案結(jié)果分析

優(yōu)化方案魚道池室表、中、底層流場結(jié)構(gòu)、流速和紊動能分布規(guī)律基本相同，過魚池室內(nèi)主流彎曲程度比原設(shè)計(jì)方案大，池室內(nèi)主流左側(cè)的回流區(qū)與右側(cè)回流區(qū)尺寸相當(dāng)，說明豎縫位置改變了主流區(qū)在池室內(nèi)的位置，進(jìn)而影響回流區(qū)的分布。

相同底坡條件下，優(yōu)化方案魚道豎縫處流速與原設(shè)計(jì)方案基本相同，但優(yōu)化方案豎縫處大流速區(qū)域變?。霍~道優(yōu)化方案池室內(nèi)最大流速衰減略快，優(yōu)化方案消能比原設(shè)計(jì)方案略強(qiáng)。

綜上，1∶40底坡優(yōu)化方案流場結(jié)構(gòu)優(yōu)于原設(shè)計(jì)方案，池室內(nèi)水流流態(tài)更合理，且池室內(nèi)流速和豎縫處流速、紊動能均滿足過魚對象上溯要求。

3? 物理模型試驗(yàn)研究

3.1? 模型布置方案選擇

通過前期的池室三維數(shù)值計(jì)算結(jié)果可知，優(yōu)化方案中底坡1∶40時(shí)，池室內(nèi)水力學(xué)參數(shù)滿足設(shè)計(jì)及目標(biāo)魚類上溯要求，可作為物理模型的研究對象。

3.2? 模型設(shè)計(jì)及制作

模型根據(jù)重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，選定幾何比尺為1∶5的正態(tài)局部模型。模型模擬范圍包括上游水庫、14個(gè)標(biāo)準(zhǔn)池室、1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)休息室及下游水庫等，魚道邊墻采用水泥制作，魚道隔板采用有機(jī)玻璃制作，模型布置見圖10。

3.3? 測點(diǎn)布置

重點(diǎn)對池室進(jìn)行流速測點(diǎn)布設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)池室中布設(shè)9個(gè)斷面，每個(gè)斷面布設(shè)2～7個(gè)測點(diǎn)，共49個(gè)測點(diǎn)；此外在豎縫中心也布置了測點(diǎn)。

3.4? 試驗(yàn)研究成果

3.4.1? 下泄流量

當(dāng)魚道出口水深為1.5～2.5 m時(shí)，魚道下泄流量為0.44～0.73 m3/s，兩者基本呈線性關(guān)系。

3.4.2? 流? 態(tài)

試驗(yàn)工況下，上游水庫水位平穩(wěn)，無明顯波動。水流進(jìn)入第一級豎縫隔板時(shí)，由正向進(jìn)流調(diào)整為板側(cè)進(jìn)流，水流在隔板前水位稍有壅高，并在豎縫處形成明顯的跌落，經(jīng)豎縫調(diào)整后，順豎縫向左以45°角進(jìn)入第一級池室。在進(jìn)入池室后，由于慣性作用，主流繼續(xù)流向左側(cè)，沿程略有擴(kuò)散，在到達(dá)池室中間斷面部位后，受下一級豎縫的影響，主流又逐漸流向右側(cè)，在水流進(jìn)入到下一級豎縫前，已逐漸調(diào)整到正向進(jìn)入豎縫。總體來看，池室內(nèi)主流的形態(tài)呈“S”形，并在池室內(nèi)的導(dǎo)板下游側(cè)墻邊、上寬隔板附近及下寬隔板附近等區(qū)域形成了較為明顯的弱回流或靜水區(qū)域，主流兩側(cè)回流或靜水區(qū)域尺寸相當(dāng)，魚道池室流態(tài)見圖11。

從以上流態(tài)上看，該隔板布置型式下的池室水流較為順直，未見前一塊隔板孔口的急流直沖下一塊隔板的現(xiàn)象；未見主流從上一隔板過魚孔沖入第二塊隔板和槽壁的角隅、形成水流激烈翻滾的現(xiàn)象；也未見在孔口斷面上側(cè)出現(xiàn)橫向水流、孔口水流左右擺動的現(xiàn)象。

3.4.3? 流速分布

各工況下豎縫處流速約0.70～1.10 m/s。沿程池室水深2.5 m條件下，豎縫處表層最大流速約1.09 m/s，中、底層豎縫處流速略小，分別約為1.05 m/s和0.97 m/s；沿程池室水深2.0 m條件下，表層最大流速為1.10 m/s，中、底層流速分別為1.06 m/s和1.05 m/s；沿程池室水深1.5 m 條件下，表層流速為1.11 m/s，中、底層流速分別約為1.09 m/s和1.05 m/s。池室水深2.0 m時(shí)，魚道池室中層流速分布如圖12所示。

池室內(nèi)除豎縫孔口部位表面流速較中底部流速略大外，其他部位不同水深層流速分布基本相同。池室主流流速為0.40～0.80 m/s，主流流速變化比較順暢，兩側(cè)邊墻及隔板下游附近回流區(qū)流速在0.30 m/s以下。

3.5? 模型試驗(yàn)成果與數(shù)值模擬成果對比

對比物理模型試驗(yàn)成果與數(shù)值模擬成果可得：① 兩者池室內(nèi)流態(tài)相同；② 豎縫處流速基本一致，池室內(nèi)主流流速相差不大。

4? 結(jié)? 論

本研究采用三維數(shù)值模擬技術(shù)，分析了堅(jiān)縫式魚道不同底坡條件下池室流場結(jié)構(gòu)、流速分布、紊動能等水力特性，并提出了調(diào)整導(dǎo)板和隔板長度后的優(yōu)化方案，結(jié)合魚道局部池室1∶5水力學(xué)模型試驗(yàn)，對優(yōu)化方案的魚道池室的水力特性進(jìn)行了驗(yàn)證研究，結(jié)論如下。

（1） 通過各底坡方案三維數(shù)值模擬結(jié)果的比較分析，本工程魚道最適宜的坡度是1∶40，該底坡方案池室內(nèi)水流特性滿足過魚對象上溯要求。

（2） 相同底坡條件下，優(yōu)化方案魚道豎縫處流速與原設(shè)計(jì)方案基本相同，但優(yōu)化方案豎縫處大流速區(qū)域變??；魚道優(yōu)化方案池室內(nèi)最大流速衰減略快，優(yōu)化方案消能比原設(shè)計(jì)方案略強(qiáng)。

（3） 對比物理模型試驗(yàn)成果與數(shù)值模擬成果，兩者池室內(nèi)流態(tài)、豎縫處流速、池室內(nèi)主流流速相差不大，說明數(shù)值計(jì)算的結(jié)果是可信的。

優(yōu)化方案下，本工程優(yōu)化方案魚道水流條件滿足要求，適合魚類上溯，成果可供類似工程參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］? MAO X.Review of fishway research in China［J］.Ecological Engineering，2018，115：91-95.

［2］? 劉志雄，周赤，黃明海.魚道應(yīng)用現(xiàn)狀和研究進(jìn)展［J］.長江科學(xué)院院報(bào)，2010，27（4）：28-31，35.

［3］? 宋文定，王烈梅，宋文虎，等.豎縫式魚道水力特性研究進(jìn)展［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（5）：193-194.

［4］? 李恒，王曉剛，鄭飛東.梯形斷面魚道內(nèi)水流的三維特性分析［J］.河海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，51（1）：61-65，76.

［5］? 蔡玉鵬，劉火箭，劉志雄，等.豎縫式魚道梯形斷面池室水動力學(xué)特性研究［J］.人民長江，2021，52（7）：204-209，230.

［6］? AN R，LI J，LIANG R，et al.Three-dimensional simulation and experimental study for optimising a vertical slot fishway［J］.Journal of Hydro-environment Research，2016，12（9）：119-129.

［7］? 陳柏宇，袁浩，何小瀧.坡度變化對豎縫式魚道水力特性的影響研究［J］.中國農(nóng)村水利水電，2022（10）：242-248.

［8］? 趙國安，沈春穎，茍超.小長寬比下豎縫式魚道池室水力特性數(shù)值模擬研究［J］.水電能源科學(xué)，2022，40（8）：113-117.

［9］? MARRINER B A，BAKI A B M，ZHU D Z，et al.The hydraulics of a vertical slot fishway：A case study on the multi-species Vianney-Legendre fishway in Quebec，Canada［J］.Ecological Engineering，2016，90（3）：190-202.

［10］? 李秀萍，周濟(jì)人，傅朝康，等.豎縫寬度對雙側(cè)豎縫式魚道水力特性的影響研究［J］.中國農(nóng)村水利水電，2020（6）：188-192.

［11］? 趙彬如，戴會超，戎貴文，等.豎縫位置對豎縫式魚道水力特性的影響［J］.水利水電科技進(jìn)展，2017，37（5）：69-73，83.

［12］? ZHANG M，XIE H，YANG Y，et al.Study on flow field simulation and fish hydraulic characteristics in the downstream of Cuijiaying hydroproject［J］.Hydro-Science and Engineering，2021（5）：40-47.

［13］? LI Y，WANG X，XUAN G，et al.Effect of parameters of pool geometry on flow characteristics in low slope vertical slot fishways［J］.Journal of Hydraulic Research，2019，58（3）：395-407.

［14］? 邊永歡，孫雙科，鄭鐵剛，等.豎縫式魚道180°轉(zhuǎn)彎段的水力特性與改進(jìn)研究［J］.四川大學(xué)學(xué)報(bào)（工程科學(xué)版），2015，47（1）：90-96.

［15］? SANAGIOTTO D，ROSSI J，BRAVO J.Applications of? computational fluid dynamics in the design and rehabilitation of nonstandard vertical slot fishways［J］.Water，2019，11（2）：199.

［16］? 李蘇，魏炳乾，黃磊，等.豎縫式魚道水動力特性優(yōu)化研究［J］.水電能源科學(xué)，2021，39（6）：116-118，143.

［17］? 劉鵠，程文，任杰輝，等.豎縫與孔口組合式魚道流動特性模擬研究［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2017，36（6）：38-46.

［18］? 夏威，高柱，石小濤，等.豎縫式魚道水力特性三維數(shù)值模擬［J］.水電能源科學(xué)，2017，35（12）：86-89，65.

［19］? RAJARATNAM N，KATAPPODIS C，SOLANKI S.New designs for vertical slot fishways［J］.Canadian Journal of Civil Engineering，1992，19（3）：402-414.

［20］? 徐體兵，孫雙科.豎縫式魚道水流結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬［J］.水利學(xué)報(bào)，2009，40（11）：1386-1391.

［21］? WU S，RAJARATNAM N，KATAPPODIS C.Structure of flow in vertical slot fishway［J］.Journal of Hydraulic Engineering，1999，125（4）：351-360.

［22］? AHMADI M，KURIQI A，NEZHAD H M，et al.Innovative configuration of vertical slot fishway to enhance fish swimming conditions［J］.水動力學(xué)研究與進(jìn)展B輯（英文版），2022，34（5）：917-933.

（編輯：張? 爽）

Research on hydraulic characteristics of vertical slot fishway pools of Xizang Zhala Hydropower Station

JIA Zhaowen1，HUANG Ziye2，WANG Meng3，LIU Zhixiong2

（1.Xizang Datang Zhala Hydropower Development Co.，Ltd.，Changdu 854000，China；

2.Institute of Hydraulics，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；

3.POWERCHINA Guiyang Survey，Design and Research Institute Co.，Ltd.，Guiyang 550081，China）

Abstract：

In order to further optimize the flow field structure of fishway tank of Xizang Zhala Hydropower Station，an optimization scheme was proposed to adjust the length of guide plate and partition plate. Combined with the 1∶5 hydraulic model test of the local fishway pools，the hydraulic characteristics of the fishway pools of the optimization scheme were verified. The research results showed that when the water depth of the pool was 1.5～2.5 m，the discharge of the fishway was 0.44～0.73 m3/s. The mainstream shape of the pool was similar to the letter "S"，and the size of the backflow or still water area on both sides of the mainstream was basically the same. The main flow velocity in the pool was 0.40～0.80 m/s，the maximum flow velocity at the vertical slot was about 1.10 m/s，and the flow velocity in the re-circulation zone of the pool was below 0.30 m/s. The research results could provide a reference for similar fishway engineering design and research.

Key words：

fishway； vertical slot； flow pattern； flow velocity； hydraulic characteristic； Zhala Hydropower Station