航道整治工程生态环境论文提纲

论文题目：新型透水丁坝水力特性及其对鱼类行为影响研究

摘要：长江是中华民族的母亲河,长江的发展与保护历来是党和国家最为关心的问题,发展长江要把修复长江生态环境放在第一位,走生态优先、绿色发展的新路子。过去为了促进经济发展,提高航道等级,航道管理部门建设了一系列的航道整治工程,其中丁坝是最典型的航道整治建筑物,传统的散抛石丁坝改善了通航条件,但同时改变了局部航道的水流和地形,影响了航道局部生境,对鱼类洄游和栖息行为产生了一定影响。因此寻求一种既能满足航道整治功能又能改善航道局部生境,为鱼类提供洄游通道和适宜栖息环境的航道整治建筑物具有重要意义。本文通过分析传统散抛石丁坝在结构稳定性和对鱼类行为影响上的局限,并借鉴溢流堰溢流面WES曲线设计了一种新型透水丁坝,并采用理论分析和模型实验相结合的方法,以传统散抛石丁坝为对照组,系统研究了新型透水丁坝对航道水力特性、地形冲淤特性以及鱼类上溯和栖息行为的影响机制,取得以下主要研究成果:（1）通过对丁坝附近水流流场和紊动特性分析,确定了WES曲线型断面能够有效降低漫坝水流流速和紊动强度;丁坝透水孔能够减弱坝头水流集中程度,降低坝头水流流速和紊动强度。明确了新型透水丁坝透水孔处紊动强度的变化规律,建立了丁坝透水孔处水流紊动强度的计算公式,验证了丁坝透水孔作为鱼类上溯通道的可行性。（2）根据航道河床冲淤特征,探明了航道冲淤面积对丁坝透水率的响应规律,建立了坝头冲刷坑深度与坝头水流特征参数、丁坝护底结构长度和有效冲刷时间等影响因子的耦合计算模型。（3）研究了草鱼幼鱼对流速因子的响应,提出了草鱼幼鱼游泳能力与体长的函数关系。随着体长的增加,幼鱼的临界游速以幂函数形式增大,而感应流速则无明显改变;喜好流速处于感应流速和60%临界游速之间。根据草鱼上溯路径识别草鱼上溯行为模式,明确了传统散抛石丁坝和新型透水丁坝对草鱼上溯行为模式和栖息地点选择的影响机制。（4）基于Shannon熵和景观斑块化方法提出了航道流速—地形多样性指标的计算方法,结合丁坝水力特性和地形冲淤特性,分析了不同流量、不同丁坝透水率下的航道流速—地形多样性指标的变化规律。流量越大流速多样性指标越大,地形多样性指标随着丁坝透水率的增加呈现先增加后减小的规律。（5）通过对草鱼上溯成功率以及丁坝集鱼效果分析,建立了航道流速—地形多样性指标与草鱼上溯成功率和草鱼平均聚集度之间的函数关系。当流速在草鱼喜好流速范围内,草鱼上溯成功率随航道流速—地形多样性指数增长而线性增长,当流速超出草鱼适宜流速范围后,上溯成功率急剧下降。草鱼平均聚集度随航道流速—地形多样性指数增长近似线性增长。（6）相对传统散抛石丁坝,新型透水丁坝不但能够减缓坝体周围冲刷,提高结构稳定性,而且能够为草鱼洄游提供上溯通道,营造有利于草鱼上溯和栖息的水动力条件和地形条件,提高草鱼上溯成功率,增大丁坝附近草鱼平均聚集度。

关键词：透水丁坝;水力特征;冲淤特征;鱼类行为;多样性指数

学科专业：港口、海岸及近海工程

摘要

abstract

主要符号对照表

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究现状

1.2.1 丁坝水力特征研究

1.2.2 鱼类对水流特征的响应研究

1.2.3 丁坝对鱼类生境影响研究

1.2.4 研究现状小结

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 研究目标

1.3.3 技术路线

第二章 新型丁坝水力特征

2.1 传统散抛石丁坝分析

2.1.1 结构稳定性分析

2.1.2 生境影响分析

2.2 WES曲线型透水丁坝设计

2.2.1 新型丁坝坝身曲线设计

2.2.2 新型丁坝透水孔设计

2.2.3 新型丁坝施工流程

2.3 天然流量过程模拟

2.3.1 汉口站水文资料

2.3.2 集合经验模态分解理论

2.3.3 日均流量过程模拟

2.4 水槽试验

2.4.1 模型相似

2.4.2 模型设计

2.4.3 测量系统

2.4.4 测点布置及试验方案

2.5 水位变化

2.5.1 横向水面线分布

2.5.2 纵向水面线分布

2.6 流场分布

2.6.1 不同流量下流场分布

2.6.2 不同透水率下流场分布

2.6.3 丁坝附近流速分布

2.7 紊动特征

2.7.1 紊动强度分析

2.7.2 紊动结构分析

2.7.3 雷诺应力和紊动能

2.7.4 紊动特征多因素耦合计算

2.8 小结

第三章 新型丁坝河床冲淤特征

3.1 水槽试验

3.1.1 模型砂选择

3.1.2 测量系统及试验方案

3.2 河床等高线特征

3.3 坝头冲刷坑特征

3.4 丁坝缓流区河床特征

3.5 小结

第四章 鱼类行为对流速因子响应机制

4.1 水槽试验

4.1.1 试验条件

4.1.2 试验鱼选择

4.2 鱼类游泳能力

4.2.1 感应流速

4.2.2 临界游速

4.2.3 爆发游速

4.3 鱼类行为对流速的响应

4.3.1 鱼类个体行为特征

4.3.2 鱼类群体行为特征

4.4 小结

第五章 丁坝对鱼类洄游栖息行为影响

5.1 航道流速—地形多样性

5.1.1 流速—地形斑块划分

5.1.2 航道流速—地形多样性指标

5.1.3 流速多样性

5.1.4 地形多样性

5.2 航道流速—地形多样性对鱼类洄游上溯成功率的影响

5.2.1 水槽试验

5.2.2 丁坝对鱼类游泳影响

5.2.3 丁坝对鱼类上溯路径影响

5.2.4 航道流速—地形多样性对鱼类上溯成功率影响

5.3 航道流速—地形多样性对鱼类平均聚集度影响

5.3.1 水槽试验

5.3.2 丁坝对鱼类栖息选择影响

5.3.3 航道流速—地形多样性对鱼类平均聚集度影响

5.4 小结

第六章 主要研究结论及展望

6.1 主要结论

6.2 主要创新点

6.3 展望

致谢

参考文献