本文探討FLOW-3D在鱘魚洄游魚梯設計中的應用。AECOM Tecsult公司通過FLOW-3D成功優化了魚梯設計，使鱘魚能夠順利通過，而不需進行模型試驗。目前我們的土木及環境工程客戶已廣泛采用FLOW-3D HYDRO 進行此類模擬與分析。由于場地限制與成本考慮，模型試驗在該項目中被排除在外。因此，FLOW-3D HYDRO數值模擬結果的精確性至關重要。

SEBJ（Hydro-Québec）在2005-2006年期間在加拿大魁北克省詹姆斯灣的Eastmain河上建造了一座魚梯。2006年和2007年進行的后續研究表明，鱘魚無法成功通過該魚梯，而其他魚類則能夠爬上梯子?，F有魚道存在兩個主要問題：對魚類的吸引力不足及及水流速度過高。AECOM Tecsult公司的工程師決定采用FLOW-3D HYDRO進行數值模擬研究，以找到這些問題的解決方案。

重新設計魚梯

AECOM Tecsult公司的工程師運行了三個模型，以確定改善魚梯設計的最佳方案。

區域模型：評估河流和魚道之間的流量分配，以最大程度吸引魚群。在產卵季節正常情況下，魚道以22立方米/秒接收45％的流量

局部模型：針對凹槽和導流板進行改良的模擬

魚道模型：平衡整個魚道長度的水位

魚梯規格（翻修前）

長度：150米

級數：17級

落差：3米

峰值流速：2.6米/秒

魚道設計優化前的水流情況

圖1. 魚梯45%水流對鱘魚速度過高，無法通行

圖2. 魚梯10%水流符合鱘魚通行所需的1.8m/s標準

圖3. 使用不同的擋塊（粉色）和導流板（黑色）進行測試，以找出最佳配置

數值模型驗證

經過CFD模型仿真后，工程師將數值結果與實驗數據進行了比對。FLOW-3D HYDRO仿真結果與水文數據中的水位高程進行了比較。在124個測得的水流速數據中，有80%與數值結果非常一致。不一致的數據地點位于高度紊流區域，同一地點進行兩次不同時間的測量，結果存在顯著差異。

符合標準-調整流量

工程師們決定修改魚道壁，將流量從45%減少到15%-20%，以避免魚直接游到堰上。相較于圖1魚道流量為45%的情況，圖2顯示魚道流量為10%時的流速顯著降低。圖3顯示了添加擋塊和導流板以減緩流速。設定的標準是最大速度為1.8 m/s。如圖1和圖2所示，模型很好地代表了整體流動條件。

結論

AECOM Tecsult公司的工程師驗證了數值模型的準確性，并利用FLOW-3D HYDRO的數據，將魚道重新設計為適合鱘魚攀爬的條件，避免了與現場測試相關的高昂成本。2008年夏季的后續研究顯示，即使在高流量下，鱘魚也能成功通過魚道。