本書依托藏木水電站魚道工程，匯總了國內外過魚設施研究現(xiàn)狀，分別從過魚對象及其基本參數(shù)、總體布置、結構設計、誘魚系統(tǒng)、金屬結構及觀測設施、物理模型試驗及數(shù)值試驗、可通過性試驗、過魚效果監(jiān)測與評估等方面對魚道設計內容進行詳細論述；同時根據(jù)近五年魚道運行成果，提出了魚道運行管理要點、科學研究內容及后期設計優(yōu)化方向。
本書可供從事水利水電工程魚道設計與科學研究的工程技術人員參考，尤其是對在高海拔高寒地區(qū)建設的水利水電工程魚道設計具有較好的借鑒意義。
本書講述的是高原、高寒、大落差魚道設計，是目前國內規(guī)模的魚道，已經(jīng)被國家生態(tài)環(huán)保部作為樣板工程進行全國推廣，已經(jīng)在很多工程實際應用
前言
西藏自治區(qū)位于世界上海拔、形成年代晚的青藏高原，擁有河流多條，眾多河流水量充沛、落差大，水能資源十分豐富，理論蘊藏量、技術可開發(fā)量居全國首位，是我國水電開發(fā)的下一個重點區(qū)域。目前，西藏自治區(qū)一大批大中型水利水電工程正陸續(xù)開發(fā)建設。而西藏地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，大型水利水電工程的開發(fā)建設必然對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，特別是青藏高原特有魚類的生存繁衍帶來較大的影響。為了適應我國日益嚴苛的環(huán)保政策，盡量減緩水利水電開發(fā)建設對生態(tài)環(huán)境帶來的影響，過魚設施已成為水利水電建設不可或缺的一部分。
在西藏地區(qū)修建魚道工程，不可避免地要面臨高海拔、高寒、工程水頭大落差、過魚對象不明確等難題。此外，我國在魚道方面的設計與研究尚處于起步階段，基礎研究薄弱，關鍵技術積累不足；國外也無類似工程經(jīng)驗借鑒。毫不夸張地說，如何在西藏地區(qū)進行魚道設計是一項世界性難題。依托西藏自治區(qū)已建設的第D一座大型水電站藏木水電站，中國電建成都勘測設計研究院有限公司（以下簡稱成都院）聯(lián)合國內外相關科研單位經(jīng)過不懈地科技攻關，于2015 年6 月建成了目前國內規(guī)模（長3683m）、爬升高度（67m）的魚道工程，且投入運行至今過魚效果良好。藏木水電站魚道設施的成功建設，標志著我國掌握了高海拔高寒地區(qū)大落差魚道設計的關鍵技術，填補了水利水電工程界在相關魚道技術領域的空白，為國內外類似水利水電工程的過魚設施建設提供了重要參考。
本書在充分提煉和總結藏木魚道全生命周期設計和建設經(jīng)驗的基礎上，盡可能詳細講述了藏木魚道設計關鍵技術的研究過程及運行后的實踐經(jīng)驗，主要包括過魚對象研究，池室、進出口等魚道主要結構設計研究，誘魚系統(tǒng)研究，金屬結構、觀測設施及附屬設施的設計研究，物理模型試驗和數(shù)值模型試驗研究，運行期過魚效果研究及運行管理研究等。藏木魚道作為目前世界上建成的第D一座高海拔高寒地區(qū)大落差魚道工程，其設計、建設過程中采取了多種新技術、新方法、新材料，以解決高海拔、高寒、大落差等水利水電工程建設中獨有的技術難題。
本書第1 章由張連明、陳靜、江波、劉猛編寫；第2 章、第8 章、第9 章由陳靜、劉猛編寫；第3 章由陳靜、楊斌、呂海艷編寫；第4 章由張連明、楊斌、劉躍編寫；第5章由張連明、楊斌、張清瓊、陳靜、蘭崗編寫；第6 章由劉永勝、吳佰杰編寫；第7 章由呂海艷、葉茂編寫；第10 章由陳靜、郎建編寫；第11 章、第12 章由張連明、陳靜、郎建編寫。其他人員參加了相關研究工作。
成都院作為藏木魚道工程的勘測設計單位，在魚道設計經(jīng)驗不足、設計時間緊、基礎資料缺乏的條件下，自2009 年啟動魚道工程與勘測設計工作，先后多次組織專家及設計人員進行現(xiàn)場踏勘、收集資料、國內外考察調研，并在國內外多個咨詢機構和科研單位的協(xié)助下，順利完成了藏木魚道的勘測設計工作。在此向所有參與藏木魚道工程勘測設計工作的人們致以崇高的敬意。
本書的撰寫得到了成都院院領導、技術管理部門、生態(tài)環(huán)保分公司、勘測設計分公司、數(shù)字工程分公司、投資與資產(chǎn)運營分公司，以及加拿大高達公司、美國HDR 公司、生態(tài)環(huán)境部等相關單位的大力支持，在此表示衷心的感謝！
鑒于作者水平及時間有限，書中難免存在不足或錯誤之處，懇請讀者批評指正！
作 者
2021 年6 月
張連明，中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司 正高級工程師，作為設計總工程師主持包括藏木、直孔、加查預可、梅子坪水電站、六臺、盤道水庫等8個大中型項目的設計工作，發(fā)表論文20余篇，作為主編出版專著3部，獲得專利16項。獲得四優(yōu)、省部級科技進步、咨詢獎共18項
目錄
前言
1 概述 1
1.1 水電開發(fā)對魚類的影響 1
1.2 魚道設計與應用綜述 1
1.2.1 國外過魚通道研究進展 1
1.2.2 國內過魚通道研究進展 3
1.3 魚類生物學特性及游泳能力研究 7
1.4 水工模型試驗及數(shù)值模擬 8
1.5 魚道池室結構研究綜述 8
1.6 魚道過魚效果研究綜述 10
2 工程綜述 11
2.1 工作背景 11
2.2 工程概況 12
2.3 工程區(qū)域環(huán)境狀況 13
2.3.1 自然環(huán)境 13
2.3.2 地表水環(huán)境 15
2.4 魚道工程建設的特（難）點與創(chuàng)新點 18
2.4.1 工程特（難）點 18
2.4.2 工程創(chuàng)新點 18
2.5 藏木魚道對江段水生態(tài)保護的意義 20
3 工程影響河段魚類資源狀況 21
3.1 工程河段魚類資源現(xiàn)狀 21
3.1.1 種類組成 21
3.1.2 資源分布 24
3.2 生物學特性 25
3.2.1 形態(tài)特性研究 25
3.2.2 種群結構研究 31
3.2.3 生長特征 38
3.2.4 繁殖特征 43
3.3 生態(tài)習性 48
3.3.1 棲息類型 48
3.3.2 食性 49
3.3.3 繁殖習性 49
3.3.4 重要生境 50
3.3.5 洄游習性 51
3.4 工程建設對魚類的影響 52
3.4.1 阻隔效應 52
3.4.2 生境破碎化 52
3.4.3 水文情勢變化 53
3.4.4 水質、餌料變化 53
3.5 過魚基本參數(shù)研究 54
3.5.1 過魚對象選取 54
3.5.2 過魚季節(jié)研究 55
3.5.3 過魚對象規(guī)格 56
3.5.4 過魚規(guī)模研究 56
4 工程影響河段魚類游泳能力測試研究 58
4.1 測試內容與地點 58
4.2 測試方法 59
4.2.1 感應流速 59
4.2.2 臨界游速 59
4.2.3 突進游速 59
4.2.4 持續(xù)游泳時間 59
4.3 測試結果及分析 59
4.3.1 首次測試結果（2010 年11～12 月） 59
4.3.2 補充測試結果（2011 年6 月） 69
4.4 推薦魚道設計流速 72
4.4.1 過魚孔口尺寸 72
4.4.2 過魚孔流速 72
5 總體布置和結構設計 75
5.1 工程等別和設計標準 75
5.1.1 工程等別 75
5.1.2 設計標準 75
5.2 魚道總體布置及結構設計 77
5.2.1 總體布置 77
5.2.2 壩下游段結構設計 77
5.2.3 庫區(qū)段結構設計 83
5.3 優(yōu)化設計 86
5.3.1 魚道活動段研究與設計 86
5.3.2 魚道閘門遠控優(yōu)化 86
5.3.3 增設魚道休息池 87
5.3.4 魚道人行通道 87
5.3.5 魚道自動升降機 88
5.3.6 工業(yè)電視 88
5.4 小結 89
6 主要建筑物設計 91
6.1 進口設計 91
6.1.1 進口布置原則 91
6.1.2 壩下運行水位及水力條件 91
6.1.3 進口設計參數(shù) 92
6.1.4 推薦進口運行方式 92
6.2 池室設計 93
6.2.1 池室形式研究 93
6.2.2 池室尺寸 96
6.2.3 魚道坡度 96
6.2.4 休息池設計 97
6.3 出口設計 97
6.3.1 出口布置原則 97
6.3.2 庫區(qū)水位變幅及水力條件 97
6.3.3 出口設計參數(shù) 98
6.3.4 推薦出口運行方式 98
6.4 誘魚系統(tǒng)設計 99
6.4.1 誘魚方案 99
6.4.2 補水誘魚系統(tǒng)設計 99
6.4.3 暗涵段燈光誘魚系統(tǒng)設計 101
6.5 小結 101
6.5.1 進口設計 101
6.5.2 池室設計 101
6.5.3 出口設計 102
6.5.4 誘魚系統(tǒng)設計 102
7 金屬結構、觀測設施及附屬設施設計 103
7.1 金屬結構設計 103
7.1.1 進口閘門及啟閉設備 103
7.1.2 出口閘門及啟閉設備 104
7.1.3 過壩段閘門及啟閉設備 105
7.1.4 防腐措施 105
7.2 觀測設施設計 106
7.2.1 觀測研究室 106
7.2.2 觀測設備 108
7.3 附屬設施 109
7.3.1 電氣一次 109
7.3.2 電氣二次 109
7.3.3 通信 110
7.3.4 采暖通風 110
7.4 小結 110
8 水力特性研究 111
8.1 物理模型試驗 111
8.1.1 試驗目的與內容 111
8.1.2 模型設計與制作 112
8.1.3 試驗結果及分析 112
8.2 數(shù)值模擬計算研究 121
8.2.1 試驗目的與內容 121
8.2.2 數(shù)值模擬結果及分析 121
8.3 現(xiàn)場試驗 132
8.3.1 試驗目的及內容 132
8.3.2 現(xiàn)場試驗結果及分析 132
8.4 小結 136
9 可通過性試驗研究 137
9.1 試驗目的 137
9.2 試驗內容 137
9.2.1 池室結構可通過性試驗 137
9.2.2 隔板形式比較試驗 137
9.2.3 魚類聚集試驗 137
9.3 試驗地點 138
9.4 試驗方法 139
9.4.1 試驗魚選擇 139
9.4.2 試驗魚運輸及暫養(yǎng) 142
9.4.3 池室結構可通過性試驗 142
9.4.4 隔板形式比較試驗 143
9.4.5 魚類聚集試驗 144
9.5 試驗結果及分析 144
9.5.1 可通過性試驗研究 144
9.5.2 隔板比較試驗研究 162
9.5.3 魚類集群試驗研究 163
9.6 分析與討論 164
9.6.1 魚道模型可通過性分析 164
9.6.2 整體模型的魚類集群區(qū)域分析 174
9.7 小結 175
9.7.1 不同工況過魚效果 175
9.7.2 不同隔板過魚效果 175
9.7.3 壩下魚類集群規(guī)律 175
10 過魚效果監(jiān)測評估 177
10.1 常規(guī)監(jiān)測 177
10.1.1 監(jiān)測目的 177
10.1.2 監(jiān)測內容 177
10.1.3 監(jiān)測時段 177
10.1.4 監(jiān)測方法 178
10.2 過魚效果監(jiān)測評估 178
10.2.1 監(jiān)測目的 178
10.2.2 監(jiān)測內容 179
10.2.3 監(jiān)測時段 179
10.2.4 監(jiān)測方法 179
10.2.5 監(jiān)測設施 180
11 運行管理技術要點 182
11.1 關鍵問題梳理 182
11.1.1 魚道原設計方案 182
11.1.2 工程變更情況 182
11.1.3 魚道運行管理技術要點分析 183
11.2 運行管理內容及機構設置 183
11.2.1 運行時段 183
11.2.2 運行管理內容 183
11.2.3 運行管理機構及人員配置 184
11.3 運行前準備 185
11.4 進口運行管理 186
11.4.1 閘門啟閉 186
11.4.2 補水系統(tǒng) 187
11.5 觀測室運行管理 187
11.6 過壩段運行管理 188
11.7 出口運行管理 188
11.7.1 電站正常運行期調度 188
11.7.2 閘門啟閉 189
11.8 設備運行維護 190
11.8.1 設備類型 190
11.8.2 設備校準 190
11.8.3 設備運行管理 191
11.8.4 設備維護保養(yǎng) 192
11.9 運行期科普展示 193
12 科學研究及后期優(yōu)化建議 194
12.1 運行期科學研究 194
12.2 后期優(yōu)化改進建議 194
12.3 魚道專利情況 195
參考文獻 196
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