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紊流特性对鱼道结构的影响

2020-08-10刘俊

卷宗 2020年16期

摘 要:鱼道结构的差异导致其内部结构出现不同的紊流特性,这种现象对于鱼类能否顺利上溯洄游至关重要。为了进一步了解鱼道内的紊流特性,本文主要阐述了几种不同的鱼道结构,通过紊流流速、紊流强度、雷诺剪切应力、紊动能等特性进行展开分析,使鱼道的过鱼效果达到最佳。

关键词:鱼道;紊流特性;丹尼尔式;竖缝式

随着社会经济的发展,人类对于水资源的需求越来越大,各种各样的水工建筑物出现在江河湖泊上。这些建筑物给社会带来效益的同时,也导致了鱼类栖息地问题严重加剧,生物多样性降低明显。因此我们在修建水利设施时,要合理利用资源,充分考虑到维持水生态的平衡问题。鱼道是一种保护水生物种资源的工程措施,能明显改善河流的连续性和保护物种的多样性[1],在闸坝的下游,鱼类常依靠水流的吸引进入鱼道,鱼类在鱼道中靠自身力量克服流速溯游至上游。

1 紊流特性

常见的紊流特性包括流速、紊流强度、紊动能、雷诺切应力等。将水流的瞬时流速看成两个部分组成,即时均值和脉动值:

再把紊流的运动要素进行时间平均后,紊流运动就简化为没有脉动的时均流动,这样就可以对时均流动与脉动分别加以研究。对于脉动量,常用它的均方根值作为它的统计特征值,若为各向同性紊流:

为y方向紊流的脉动值;为z方向紊流的脉动值。

用单位质量流体的紊动平均动能来表示紊动能的大小:

常用紊流强度N来表示紊流的程度:

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