本算例將簡要介紹利用Flow3D軟件對水電站集運魚系統中的集魚廊道進行數值模擬研究的方法。

集魚系統采用多段式集魚廊道組成，保證魚類在到達升魚機位置過程中能有充分的緩沖和休息。以下圖1給出了集魚廊道局部示意圖：

                                                                      圖1 集魚廊道示意圖

1、設計流量水位：

本工程正常運行期間三臺發電機組全部開啟，最大流量為99.8m3/s；下游最低尾水位為1210.08m。

2、 設計流速：

集魚廊道的設計流速主要根據主要過魚魚類的克流能力而定，為滿足大多數魚類能通過最大設計流速不超過為0.4m/s。

本章將對集魚廊道內部流場展開數值模擬研究，以獲得內部的流動特性，對設計的合理性進行探討。集魚系統設置在尾水渠右岸，分為前部補水池和后部集魚段兩部分，補水段長19m，集魚段長26m。補水池與集魚段通過斷面面積為6.25m2的正方形廊道連接。

本次模擬采用正六面體的結構化網格。根據實際計算模型及流量水位關系適當調整網格劃分尺寸，網格數量約為120萬。

                                                                 圖2 魚道三維示意圖

由于自由表面為水體與大氣的交界面，因此，自由表面的邊界條件設定為壓力邊界條件，P=Pa（大氣壓力），F=0（充滿空氣）。

入口邊界采用流量邊界條件，入口給定不同工況下的電站出口流量。

出口邊界采用壓力邊界條件，給定出口斷面的水面高程及水面壓力P=Pa（大氣壓力）。

壁面采用無滑移壁面條件，給定壁面糙率為0.03。

本次模擬首先假定初始時刻下游水位為各工況下尾水位高程，補水池工作閘門保持一定開度，電站尾水經尾水渠前池部分匯入補水池，經補水廊道進入集魚廊道，部分通過補水池閘門匯入下游尾水渠，人形閘門按不同工況下來水量保持一定開度，水流順集魚廊道流出，模擬結果如圖3-圖4所示。

                                                  圖3 集魚廊道水深（進口流量99.8m3/s）

如圖3所示，集魚廊道水深范圍為1.14~1.43m，集魚廊道能水深基本保持恒定，補水池水深大于集魚廊道水深。兩臺大機組和一臺小機組均全部開啟工況下最大流量為99.8m3/s，為了使足夠流量的水流進入集魚廊道，首先關閉補水閘門，同時調節進魚口閘門開度使集魚井和集魚廊道水深與流速滿足魚類生存要求。再適當調節補水池閘門開度使集魚系統進出口流量保持穩定。經初步模擬驗證，當補水池閘門開度為0.5m，進魚口閘門開度為1m模式下，集魚井和集魚廊道流速和水深能滿足魚類生存標準。

                                                  圖4 集魚廊道流速（進口流量99.8m3/s）

如圖4所示，集魚廊道中大部分位置流速為0.36~0.68m/s。僅在補水廊道出口處流速大于1m/s，集魚廊道右岸邊壁處流速偏大，而集魚井流速為0.2m/s，有利于魚群的休息和升魚機的整體抬升，因此集魚廊道內基本適宜魚類游動和休息，水深和流速均滿足設計規范要求。