摘要: 航运是河流影响人类社会发展最为重要的功能之一。近年来，我国的内河航运快速发展，航道建设、管理、维护等都已经处于世界领先水平。当前，船舶通行安全及航道通航能力等基础功能不再是航运开发的唯一目标，航运开发与生态保护协同被作为充分发挥河... 展开 航运是河流影响人类社会发展最为重要的功能之一。近年来，我国的内河航运快速发展，航道建设、管理、维护等都已经处于世界领先水平。当前，船舶通行安全及航道通航能力等基础功能不再是航运开发的唯一目标，航运开发与生态保护协同被作为充分发挥河流生态效应的有效手段而被重视。本文针对长江上游三峡变动回水区河段四大家鱼保护区的鱼类主要分布生境类型——连续浅滩-深潭，通过高精度概化水槽试验，研究其水动力特性以及典型四大家鱼的响应规律，并将其应用于三峡变动回水区中堆河段航道治理工程四大家鱼生境营造研究，结合现场调研和数学模型计算分析，获得了中堆河段航道生境营造的推荐方案与效果。论文的主要研究内容与结论如下： （1）高精度实验水槽内一侧布置三个连续的坝体形成连续浅滩-深潭并开展水动力特性试验研究，采用激光粒子成像速度场测量仪 PIV 系统测量不同水深下不同深潭位置的垂面流场分布，并分析其流速、紊动能及雷诺应力的分布特征。结果表明，浅埂外侧主槽流速均远大于两个深潭的流速，且上游深潭平均流速小于下游深潭，两个深潭的流速分布呈现不一致；坝体淹没后，坝上水深越大，上游深潭过渡区所占面积比例越大，下游深潭顺流区所占面积比例越大；深潭内紊动能与雷诺应力的变化规律有较大相似性，垂线变化趋势于Z≤0.9较缓，0.9≤Z≤1.0较快，坝体未淹没时，上游深潭平均紊动能、雷诺应力小于下游深潭，坝体淹没后，上游深潭平均紊动能、雷诺应力大于下游深潭。 （2）在浅滩-深潭水动力特性试验的基础上开展鱼类行为特征试验，依据鱼苗临界游泳速度与体长关系公式以及预实验选择 5.0cm 的草鱼鱼苗，通过顶部及侧面布置的高清摄像设备，跟踪监测草鱼的行为响应情况。分析结果表明，鱼类在水流条件适宜范围内，流速越大，鱼类适宜度越高，紊动能与雷诺应力越大，鱼类适宜度先增加后降低。鱼类游泳路径多数选择深潭中的相对高流速、中紊动能、低雷诺应力，鱼类相对位置偏好以上游深潭的上游近岸区最受鱼类喜好，其次是下游深潭的上游、下游近岸区两个区域，鱼类中高适宜度区域多分布于此。 （3）根据中堆河段鱼类分布调研结果，其生境营造方案可通过，在反水碛内浩沿程分布的三处石梁突嘴处布置三个连续坝体营造出连续浅滩-深潭生境；利用三维水流数学模型MIKE 3计算方案前后的深潭水流分布特性，结合水槽试验研究结论分析，结果表明方案后的流速、流态适宜度显著提高，紊动能适宜度降低，综合水流条件更适宜鱼类生存，航道通航水流条件亦满足航道整治的要求。 收起