摘 要：对新疆北岸干渠枢纽中的鱼道设计进行了物理模型试验，并对原设计中存在的问题进行修改、优化，最终得出较为合理的方案。鱼道设计中，流速和水深是两个很重要的水力学要素。鱼道进口水深应能满足在主要过鱼季节鱼类对水深的要求。

关键词：鱼道 模型试验 流速 水深

1工程概况

1.1工程简介

新疆北岸干渠引水枢纽工程由10孔拦河闸和6孔进水闸组成，为了满足鱼类洄游的要求，根据枢纽设计，在泄洪闸中部布置了鱼道工程。其中泄洪闸进口底板高程675.000m，进水闸进口底板高程676.200m，进水闸每年4～10月引水。

1.2河流中鱼类及生活习性

根据新疆北岸干渠工程鱼类专题报告，河流中鱼类共有34种，隶属6目9科27属，其中土著鱼类有10种，外来鱼类6种。枢纽建成后将有7种土著鱼类被分隔成上、下两个群体，这些鱼类每年3月中旬～5月中旬要上溯洄游产卵。

2鱼道设计

2.1鱼道的类型

鱼道是一种保护水生物种资源的工程措施。根据国内外已建工程，鱼道的类型较多，按照结构型式分为池室鱼道和槽式鱼道两种。其中槽式鱼道又分为三种：简单槽式、旦尼尔式和横隔板式。对横隔板式鱼道，按照隔板过鱼孔的形状及位置，又分为溢流堰式、淹没孔口式、竖缝式和组合式四种类型。

根据实际情况并参考国内外现有鱼道的设计，新疆北岸干渠引水工程鱼道的设计类型选用垂直竖缝式鱼道。鱼道的水力学条件可由公式计算，并通过水工模型试验验证。

2.2鱼道的布置

鱼道的布置首先需要选择好鱼道的进、出口，然后根据过鱼要求，确定好鱼道型式和设计尺寸，并通过公式计算或模型试验确定满足设计要求的鱼道参数。根据本工程特点，确定鱼道布置在相对干扰较小的河道中间，具体位置在泄洪闸的中部，其两侧下泄水流对冲，在中部容易形成一定的稳水区，适宜鱼类洄游。

2.3鱼道的主要参数

鱼道设计参数主要包括：鱼道长度、宽度，池室长度，隔板结构尺寸，鱼道内流速、水深、坡度、过流量等。

根据枢纽位置、工程布置，并考虑鱼道出口流量、坡度、克流能力等因素，鱼道设计为：鱼道宽2.0m，长90.2m，上游底板高程676.200m，下游底板高程674.657m。鱼道内部暂设16道隔板，双侧隔板，竖缝宽度为0.4m，隔板间距3.0m、厚0.2m、高2.8m。鱼道内垂直竖缝处的最大流速小于1.59 m/s，过流量0.38~0.76m3/s，鱼道内工作水深大于0.6m。鱼道入口（下游）最小水深1.0m，出口（上游）最小水深大于1.0m。

3模型试验

3.1模型设计

根据工程设计内容，主要对鱼道内的流速、水深、过流量等进行试验，鱼道模拟范围为：鱼道段长90.2m，宽2m；鱼道上游段（鱼道出口）长度20m，宽13m；鱼道下游段（鱼道进口）长度30m，宽13m。则长度方向140.2m；宽度方向13m。鱼道上游段底板高程675.000m，下游段底板高程674.657m；鱼道纵坡i=1/58.5。模型比尺1：10，采用有机玻璃精制。鱼道模型隔板布置。

3.2原设计方案试验

3.2.1水位流量关系

根据设计资料，试验时鱼道上游最低控制水位为676.455m，对应的下游控制水位为675.973m，此时鱼道过流量0.23m3/s；鱼道上游最高控制水位为680.717m，对应的下游控制水位为679.609m，此时鱼道过流量7.36m3/s。当上游达到设计洪水位679.642m时，鱼道过流量为2.80 m3/s，当上游达到校核洪水位680.697m时，鱼道过流量为7.36 m3/s。鱼道的水位～流量关系。

3.2.2流量系数

根据鱼道断面形式，并参考有关资料，采用宽顶堰公式计算鱼道过流量比较适合。通过计算绘制了鱼道堰前水头～流量系数关系曲线。

鱼道设计中，起主导作用的水力要素主要是流速和水深，尤其是流速，它决定了鱼类能否克服流速的影响，顺利洄游到上游。

3.2.3流速、水深

流速和水深的试验分为两种情况，第一种是拦河闸全开时的运行情况，第二种是拦河闸部分开启的运行情况。

对于第一种情况：拦河闸10孔全开时，当上游控制水位低于680.458m时，鱼道内流速小于1.59m/s，当上游控制水位达到和超过680.458m时，鱼道隔板范围内流速大于1.59m/s。当上游控制水位在676.926m以上时，鱼道内水深均大于0.6m，满足鱼道最小有效工作水深0.6m的要求。

对第二种情况：当拦河闸部分开启，在进水闸满足各月引水的情况下控制上、下游水位进行试验。首先采用4月份的运行工况，试验结果反映出鱼道内无隔板段水流湍急，在鱼道进口向上9.2m处发生水跃，鱼道内最大流速为2.65m/s，最小水深为0.15m。不能满足设计要求的流速和水深。5、6月鱼道内的流速和水深也不满足设计要求。

3.2原设计方案存在的问题

通过对原设计方案进行试验可以看出，鱼道内水流条件不是很好，对于上下游水位差不大的情况，鱼道内流速和水深可以满足过鱼要