随着经济社会的快速发展,人们对水资源的需求日益增长,在河流上修筑了许多水闸、大坝等水工建筑物,这些工程在兴利除害的同时对生态环境带来一些负面影响,包括对鱼类自然种群的负面效应。为了减轻水闸、大坝等水工建筑物对水生生态系统的破坏,修复鱼类生境,保护鱼类资源,协调水资源开发与鱼类资源保护的矛盾,恢复河流生物多样性,鱼道起着重要作用。鱼道很重要的一项功能就是帮助鱼类溯游,但就目前已建成的鱼道来看,鱼道的过鱼效果不是很理想。因此,进一步研究鱼道水力特性,尤其是鱼道紊流结构的特征,对鱼道设计具有重要的指导意义。本文利用声学多普勒测速仪(ADV)试验研究了溢流堰与竖缝组合式鱼道的流动特征、主流轨迹、三维流速、紊动强度、雷诺应力、频谱特性、相关函数、紊动尺度(微分尺度、积分尺度)等紊流结构,并进行了放鱼试验。试验中考虑了两种竖缝布置方式,即异侧布置和同侧布置。每种布置方式取6个水深平面(z=10、20、30、40、44、48cm),沿每一水深平面纵向取15条横线(x=5、10、15、20、30、50、70、90、110、130、150、160、165、170、175cm),每条横线上布设16个测点。对于每种布置方式,分别研究了不同水平剖面、纵剖面及横断面上的紊流结构,并对两种布置方式作了比较。试验研究结果表明:(1)溢流堰与竖缝组合式鱼道的主流区受凹口堰跌落射流与竖缝壁面射流共同作用,表层主要受堰流影响,异侧布置主流轨迹呈L型曲线,同侧布置主流轨迹呈直线型,主流速度沿程衰减,且异侧布置衰减得更快;(2)三维紊动强度中纵向紊动强度Tx最高,由于凹口堰跌落射流的影响,水池前部堰流区紊动强度较高,且异侧布置紊动影响的范围比同侧大,水池后部堰流区紊动强度较低;(3)雷诺应力在堰流区和竖缝壁面射流区变幅较大,其中纵剖面上雷诺应力在堰流区变幅最大,远大于其他两个平面上的雷诺应力;(4)堰流区的自相关系数比竖缝壁面射流区大,且周期更长;(5)竖缝壁面射流区和堰流区均在在低频域存在主频,异侧布置竖缝壁面射流区的白噪声要远大于同侧布置;(6)堰流区的积分尺度明显大于竖缝壁面射流区,异侧布置的堰流区涡旋结构呈周期性变化,同侧布置堰流区的涡旋结构则比较单一;(7)竖缝壁面射流区的微分尺度大于堰流区微分尺度,异侧布置的微分尺度要大于同侧布置,异侧布置比同侧布置更容易产生一些较大尺度的微小涡体。另外通过放鱼试验,利用高速摄像机拍摄鱼类在堰流和竖缝组合式鱼道中的溯游行为,分析鱼类对即刻溯游环境的反应和对即将溯游环境的察觉以及与溢流堰和竖缝组合式鱼道紊流结构的关系。