魚友型水輪機研究進展及建議

廖翠林，陸 力，李鐵友，王萬鵬

（中國水利水電科學研究院，北京 100038）

魚友型水輪機研究進展及建議

廖翠林，陸 力，李鐵友，王萬鵬

（中國水利水電科學研究院，北京 100038）

魚友型水輪機的研究旨在保證水輪機水力性能的前提下提高過機魚的存活率。某些發(fā)達國家已投入一定的人力和財力進行了魚友型水輪機的研究，取得了不少成果，部分成果已應用到水電站，而我國在該領域的研究還處于空白。本文對過機魚損傷機理、魚友型水輪機設計及水輪機過魚試驗等成果進行全面的歸納和總結，并對魚友型水輪機的研究方向提出建議。

魚友型水輪機；過機魚；損傷機理；存活率；設計

1 研究背景

水電工程的建設會截斷魚類的上下游洄游通道，對依靠向上游洄游產卵、經過一定時間的生長后再向下游遷移而完成生命循環(huán)的溯河產卵魚類的影響很大。魚類上行過壩魚道的研究和應用很多，而對魚類下行過壩的關注比較少。事實上，魚類通過水輪機或溢洪道下行過壩時都會受到一定程度的損傷。水輪機過機魚的損傷率和存活率與很多因素有關，文獻所介紹的數據也各不相同。20世紀70年代，初步的試驗表明，通過美國哥倫比亞河水電站水輪機的洄游魚類直接損傷率在15％內。研究表明，幼魚通過混流式水輪機下行時，存活率為60％～90％（與魚的大小和轉輪速度有關）；通過軸流轉漿式水輪機時，存活率為85％～95％［1］。魚類通過常規(guī)水輪機的死亡率可超過30％，水輪機設計不同，過機魚死亡率不同［2-4］。

在國外，從1980年開始，綠色環(huán)保組織和漁業(yè)者反對筑壩，要求拆毀一些水電站。隨著環(huán)境問題和生態(tài)保護問題日益嚴重、環(huán)保呼聲日益增高，水電站設施損傷魚類的問題引起了更加普遍的關注，不少機構開始研究減輕河流攔截對魚類影響的措施。其中設計魚友型水輪機，降低下行過機魚的損傷情況，是解決魚類下行過壩的措施之一。水輪機設計應考慮改善水輪機的友好過魚能力。近年來，國外投入一定的人力和財力在進行魚友型水輪機的研究，取得了一些成果，部分成果已經被應用到水電站。本文對這些進行了歸納總結，供相關研究工作者參考。

2 水輪機過機魚損傷機理研究

水輪機系統(tǒng)內幾何形狀復雜且流態(tài)變化迅速，過機魚會受到嚴重的損傷。水輪機過機魚的存活率與魚在水輪機系統(tǒng)內的通過路徑有很大的關系［5］。美國陸軍工程師團（USACE）對水輪機過機魚存活率進行了研究，將魚類通過水輪機流道下行可能的損傷分為機械、壓力、剪切力和空蝕等四類損傷［6］。魚類在轉輪附近區(qū)域最容易受到損傷，因為在轉輪附近魚類會與轉輪葉片接觸造成機械損傷，且該區(qū)域流態(tài)復雜，壓力、剪切力及紊流變化較大，也會造成過機魚的損傷。

（1）機械損傷，包含擦傷、碾磨損傷和撞擊損傷。魚類在水輪機流道內與水輪機元件的摩擦可造成過機魚的摩擦損傷，損傷程度與水輪機流量、流速、葉片數及流道的幾何形狀有關。碾磨損傷發(fā)生在水輪機流道的間隙內，比如軸流轉槳式水輪機轉輪葉片與輪轂體、葉片與轉輪室之間的間隙，夾入間隙中的魚可能受到碾磨損傷。摩擦和碾磨造成的過機魚損傷很難精確預估，并且碾磨造成的一些損傷癥狀也可能因為其他類型損傷造成［5］。魚與流道內的物體相撞也可能造成損傷。魚受撞擊的概率取決于魚的大小、水輪機轉輪葉片個數和間距、水輪機轉速、水流流速和泄水量等。轉輪圓周速度越高，過機魚撞擊死亡率越高［7］。針對Bonneville大壩的最小間隙轉輪和原始軸流轉槳式水輪機以及McNary大壩水輪機物理模型（模型和原型之比為1∶25），研究出過機魚葉片撞擊概率預估模型，并通過水輪機過魚撞擊損傷現場試驗和平衡浮力小球通過水輪機模型時的葉片撞擊試驗，對葉片撞擊概率預估模型進行了評估［8］。文獻［9］指出，不是所有與葉片相撞的過機魚都會死亡，撞擊死亡率是變化的。通過試驗研究發(fā)現，轉輪葉片進口邊比較厚鈍時，即便速度很快，過機魚在進口邊的撞擊損傷也很小，試驗中好幾種魚都沒有因撞擊而死亡；葉片型線很窄時，過機魚在葉片前緣的撞擊會產生嚴重的損傷。此外還發(fā)現，質量小的魚能隨著流線繞過葉片，質量大的魚由于慣性太大，與葉片撞擊的概率高很多。因此，過機魚在水輪機流道內的撞擊損傷率預估和撞擊概率預估同樣的重要。

（2）壓力損傷。魚在水輪機系統(tǒng)內經受快速的壓力改變，會造成損傷，損傷程度取決于魚的種類、魚承受的壓力大小和壓力變化率［6］。Cada等［5］人總結水輪機流道內壓力對魚類的損傷情況，閉鰾和通鰾魚都能承受快速的壓力上升而不會受傷，但是魚類承受壓力降低時的情況不一樣，快速的壓力降低可能造成魚鰾的膨脹和擴大，從而造成魚鰾的破裂以及其它器官和組織的損傷，閉鰾和通鰾魚在經歷快速的壓力降低時都容易受到損傷。MontgomeryWatson等［5］人在實驗室讓虹鱒魚經歷不同的壓力變化，研究魚類的損傷情況。采用氣體增壓系統(tǒng)（計算機控制）控制試驗腔內的壓力變化。試驗腔內壓力經歷初始增壓階段（在30～60 s時間內，從大氣壓增壓至300 kPa）、降壓階段（在0.1 s時間內，壓力降低至水的汽化壓力）、低壓階段（保持壓力在水的汽化壓力附近約0.25 s）、壓力恢復階段（在30～60 s時間內，壓力恢復至115～120 kPa）。這一壓力變化過程被認為是魚類經過McNary大壩水輪機轉輪葉片區(qū)域時所能遭遇的最壞的壓力變化過程。虹鱒魚長度為9～10 cm，被分為20組，放入試驗腔中進行壓力損傷試驗。文獻［10］采用壓力容器、真空泵和空氣壓縮機組成的管路系統(tǒng)模擬水力機械內壓力變化過程，觀察并解剖分析不同體長的鯉魚和草魚經歷壓力變化后的損傷情況。研究發(fā)現，負壓狀態(tài)下的壓力變化過程會對魚的生存構成威脅，魚的主要損傷是魚鰾破損，致使魚身失去平衡甚至死亡；經歷相同的壓力變化過程，0.25 kg小鯉魚和0.5 kg大鯉魚的損傷率較小，在5％～15％左右，而草魚損傷率較大，約62％～95％左右。

（3）空蝕損傷?？栈菰诘蛪簠^(qū)形成，當汽泡隨著水流運動到壓力高于汽化壓力的區(qū)域時，汽泡會迅速潰滅。汽泡潰滅會產生高壓沖擊波，強度與汽泡大小、潰滅區(qū)水壓、溶解氣體量等有關。汽泡潰滅中心產生的高壓達10 MPa量級，壓力從中心向外逐漸減弱，魚類經過附近會受到損傷。在實驗室中，當小鮭魚受到的壓力從汽化壓力瞬時回到環(huán)境壓力時，空化汽泡潰滅產生的高壓沖擊波致使小鮭魚死亡率為50％［7］。Turnpenny等［9］人采用水下火花發(fā)生裝置來產生空化汽泡，在0.5mm電極間隙之間產生的汽泡在1.4ms時間內迅速發(fā)展到最大尺寸8～10mm，然后在0.1ms時間內潰滅。試驗中，一組連續(xù)汽泡在試驗魚頭部及身體周圍潰滅，并沒有對試驗魚造成組織損傷，但這并不代表水輪機內的空化不會造成過機魚損傷。水輪機空化會在轉輪葉片上形成凹坑及損壞，而在以上試驗中，汽泡潰滅并沒有在銅板上形成凹坑。由此可見，水輪機空化汽泡潰滅所產生的破壞能量遠遠高于以上試驗中空泡潰滅產生的能量。Foster水電站水輪機運行空化系數為臨界空化系數的1/2～1/3時，過機魚存活率最高［11］。Lower Granite大壩的試驗表明，機組分別在最優(yōu)效率和空化工況運行時，過機魚損傷情況沒有顯著的差別［12］。但是兩種工況下的空化都不嚴重［13］。也有研究表明，Lower Granite大壩過機魚死亡率為2％～6％，其中觀察的損傷中19％是由壓力引起的［12］。

（4）剪切力損傷。剪切力最大值出現在固體與水流的交界面處，如葉片前緣、輪葉和導葉處。當魚進入水輪機系統(tǒng)的剪切應力“損傷”區(qū)域時，魚會受到傷害，有時甚至是致命的。損傷程度取決于魚的種類、大小和進入剪切區(qū)的方式［6］。Johnson等人將大馬哈和虹鱒魚幼魚輸入36 cm直徑的管路，管路出口直徑收縮為10 cm或者15 cm，淹沒在水槽中，試驗魚從管口出來進入水槽，研究管口射流對試驗魚的損傷。當射流流速為17.5 m/s時，沒有試驗魚死亡；當流速為20.4、23.6和28m/s時，試驗魚平均死亡率分別為2.4％、7.2％和31％。該試驗中，造成試驗魚死亡的原因除了剪切力和湍流外，還包括其它一些損傷機理因素［14］。Groves等［14］將試驗魚通過有一定角度的管路沖入水槽中的淹沒射流，射流速度為9～37 m/s。試驗推斷，瞬間（時間約1 ms）的局部速度快速變化會造成魚類損傷。Turnpenny等［9］采用Groves的試驗方法測試了剪切力對魚類的影響。水射流速度分別取5、10、15、19和20m/s，試驗魚通過導管誘導至射流中心，待魚回到水槽的平靜水域后通過撈網將魚撈出，檢查試驗魚受到的損傷。Morgan等［5］研究了剪切力造成魚類死亡的回歸方程。在水槽中，將幼魚引入高速的淹沒射流附近，射流通過圓形噴嘴射入水槽，速度為0～23 m/s。通過邏輯回歸法對試驗魚受到的損傷進行分析。當射流速度為9.1m時，最大剪切力為1 600 Pa，試驗魚受到輕微損傷，比如魚鱗損傷［3］。雖然試驗研究了剪切力對魚類的損傷機理，但是分析發(fā)現，剪切力和湍流對魚類的損傷機理很難在實驗室進行深入研究。剪切力和湍流對過機魚的損傷很難精確地描述和量化［5］。

過機魚傷害機理以及生物設計準則是魚友型水輪機研制的基礎。ARL/NREC和Voith Hydro研究小組在進行魚友型水輪機研制時發(fā)現缺少必要的生物設計標準。雖然國外曾進行過一些魚類通過水輪機損傷機理的研究，但因為這些研究并不是以建立魚友型水輪機生物設計準則為目標，缺少導致魚類損傷的相關數值（或閾值），幾乎沒有可用于指導魚友型水輪機研制的數據資料［6］。卡達等［7］人在DOE和AHTS委員會成員的支持下，提出了生物學的臨時設計準則，并建議對有關生物學設計準則作進一步研究，可以在試驗室對需要的魚種通過模型水輪機進行試驗研究。ARL/NREC研究小組在魚友型水輪機研發(fā)中采用的設計及評估準則見表1，其中新型魚類友好型水輪機設計參數為流量28.3m3/s，水頭23～30m。

表1 ARL/NREC魚友型水輪機設計及評估準則

3 魚友型水輪機的設計

魚友型水輪機設計的最終目的是，使過機魚受到的損傷或死亡率最低，同時高效發(fā)電，實現社會效益和環(huán)境效益最大化。魚友型水輪機發(fā)展至今，代表性研究成果如下。

3.1 ARL/NREC魚友型水輪機在美國高級水輪機系統(tǒng)計劃（AHTS）的支持下，ARL/NREC研究團隊致力于設計一種不同于混流式或軸流式水輪機的新型水輪機轉輪，最大限度地降低過機魚的損傷。新型水輪機的設計目標是過機魚存活率高于96％，效率至少為90％［1］。該研究團隊以導水機構和轉輪的水力設計為核心進行了研究。

ARL/NREC轉輪基于泵葉輪的形狀，盡量減少葉片數、降低轉輪葉片上壓力隨時間及速度隨距離的變化梯度、盡量減小轉輪和轉輪室的間隙、盡量加大流道尺寸，且所有這些有利于魚類通行的設計所引起的水輪機效率下降要盡量小［4］。為了獲取相同的能量，葉片數量減少后，葉片相應加長，而葉片的高度不變。葉片呈螺旋狀繞中心體包卷。該幾何形狀可逐漸降低壓力，將可能損傷魚類的水流流速突變減到最小。ARL/NREC魚友型水輪機轉輪見圖1。

對ARL/NREC魚友型水輪機在中試模型試驗臺上進行過魚試驗，以評估水輪機水力性能和過機魚成活情況。模型轉輪直徑為1.22m，模型和原型轉輪直徑之比為1∶3.25。文獻［1］對水輪機模型試驗進行了詳細介紹。魚從尾水管出來后進入收集箱后，立即檢查魚的傷亡情況，并觀察96 h以確定任何潛在的死亡。同時，測量相關流動參數，計算水輪機水力效率。通過模型試驗結果換算得到原型機組最高效率為90.5％。模型機組過魚試驗表明，美國鰻魚的總存活率超過98％，白鱘魚的存活率高于硬骨魚（如虹鱒魚），過機魚在葉片進口邊的撞擊是造成過機魚立即死亡的主要原因。

3.2 VOITH小組關于魚友型水輪機的設計概念同樣是在AHTS的支持下，VOITH研究小組通過分析水輪機內部流動特性，探索導致魚類損傷的原因，提出魚類友好型設計概念。這些概念可以用于已有水輪機的更新改造，也可用于新的水輪機設計。主要的設計概念如下［7］。

魚友型軸流轉槳式水輪機設計概念：水輪機以高效率運行，沒有空蝕，以降低魚類的損傷概率；消除轉子中心體、葉片和轉輪室附近的間隙，以降低魚類的碾磨損傷概率；優(yōu)化布置固定導葉與活動導葉位置，以消除撞擊損傷的可能性；拋光所有的表面焊縫，以降低對魚的摩擦損傷等。

魚友型混流式水輪機設計概念：減少葉片數，加大流道尺寸，增加葉片長度，以降低魚受撞擊和擦傷的概率，并維持相同的容量；采用較厚的葉片進口邊，使轉輪的效率-水頭特性曲線更平坦，這意味著機組在高水頭運行時葉片進口邊不發(fā)生空化，水流脫流減少，且可以降低魚類在葉片進口邊的撞擊概率（過機魚沿著葉片進口邊繞流通過的概率提高）；降低導葉的懸臂（向外伸出部分），以消除產生有害渦流的間隙；增加導葉和轉輪之間的距離，以降低魚類在導葉出口邊和轉輪之間受到碾磨損傷的可能性；使導葉與固定導葉對齊；提高固定導葉、導葉和尾水管錐管的光滑度，以減少對魚的潛在摩擦損傷等。

圖1 ARL/NREC魚友型水輪機轉輪

3.3 最小間隙轉輪最小間隙轉輪（簡稱MGR）的概念為，除結構上必須的間隙外，葉片與輪轂、葉片與轉輪室之間無間隙或者間隙盡可能?。?5］。最小間隙轉輪設計可以減小與間隙相關的碾磨、空化、剪切力及湍流所引起的過機魚損傷。軸流轉槳式水輪機通過將輪轂體和轉輪室的形狀從圓柱體-球體-圓錐體改為整個球體，從而使葉片全部包入轉輪室，消除輪轂體、葉片和轉輪之間的間隙。

美國陸軍工程師兵團研發(fā)中心（ERDC）采用無色空心小球代替過機魚對ALSTOM研發(fā)的最小間隙轉輪和常規(guī)轉輪進行了模型試驗，衡量轉輪性能和過機魚的下行情況［15］。通過高速攝影系統(tǒng)記錄無色空心小球通過固定導葉、活動導葉及轉輪區(qū)域的過程，分析確定小球與水輪機部件的碰撞情況及剪切應力區(qū)；使用三束兩色激光多普勒測速儀確定流動分布、流速量級和方向、湍流等。通過分析小球表面和過流面的接觸程度及小球運動方向的變化預估過機魚下行通過該水輪機的情況。模型試驗結果表明，最小間隙轉輪實現了在保持常規(guī)軸流轉槳式水輪機效率水平的同時，還能夠改善水輪機中過機魚的通行環(huán)境。并在Bonneville大壩1號水電站6號和4號機組上將常規(guī)軸流轉槳式水輪機轉輪更換為最小間隙轉輪。1999年11月到2000年1月，USACE在6號和5號機組（常規(guī)轉輪）上進行幼年鮭魚通過水輪機下行的現場試驗，測試、比較鮭魚的存活率。兩種轉輪相比：經過輪轂附近的過機魚存活率都很高，為97％或者更高；經過葉片中間的過機魚存活率相當，為95％～97％；經過最小間隙轉輪葉片外緣過機魚的存活率比經過常規(guī)轉輪葉片外緣過機魚的存活率高3％［4］。

3.4 美國瓦納普姆水電站魚友型水輪機格蘭特縣PUD的工程師和VOITH的代表組成研究團隊，以美國瓦納普姆Wanapum水電站（共10臺機組）為依托進行魚友型水輪機研究［16］。研究內容包括：轉輪尺寸和葉片數的改變、降低轉輪安裝高程以改善空化性能、延長固定導葉以改善流態(tài)、活動導葉和固定導葉對齊、尾水管改型等等。通過這些綜合設計研究，使水輪機內部流態(tài)更平穩(wěn)，提高水力性能。最關鍵的設計為，轉輪葉片從5個改為6個，葉片長度變短，以便于采用全球型的輪轂體設計。所需要的裝機容量通過增大轉輪直徑（由285英寸增加到305英寸）和降低安裝高程來保證。對研發(fā)的新型水輪機進行全流道模型試驗。試驗結果表明，新水輪機轉輪內部的流動特性得到顯著改善，流動更加順暢，水輪機效率平均提高3％。此外，新設計使流道內剪切力降低至過機幼鮭魚所能承受的剪切力臨界值以下。根據試驗結果，對新型水輪機固定導葉和活動導葉進行了進一步優(yōu)化設計。

新設計的魚友型水輪機安裝在Wanapum水電站，2005年2月完成了啟動試驗。格蘭特縣PUD采用8 850尾幼鮭魚進行了過機魚存活率試驗。試驗表明，新水輪機過機魚存活率的整體加權估值為97.82％。2005年12月，聯邦能源管理委員會（FERC）批準格蘭特縣PUD采用新水輪機技術對余下的9臺機組進行更新改造［16］。

3.5 最小間隙導葉對于低水頭水輪機，導葉在全開位置時是向外伸出的，這是由于導葉開度大、且節(jié)圓直徑與水輪機進口直徑之比小。導葉全開時其下部的尾流形成很大的剪切力和極強的紊流，會損傷經過的魚類。針對這一問題，ALSTOM的設計人員提出了一項與傳統(tǒng)導葉相適應的新設計方案，即完全消除導葉外伸結構，該設計方法稱為“最小間隙導葉（MGGV）”。這一創(chuàng)新設計是采用回轉表面底環(huán)嵌入物，每只導葉處有一個嵌入物，嵌入物的形狀保證了在任何導葉開度下導葉與底環(huán)之間無間隙。MGGV的應用可以完全取消導葉外伸結構，極大地減小流場中的剪切力區(qū)和導水機構下游區(qū)域的紊流，從而提高過機魚的存活率。此外，CFD分析和模型試驗都表明，采用傳統(tǒng)導葉和最小間隙導葉，水輪機效率幾乎沒有改變［17］。

3.6 上流式水輪機上流式水輪機將傳統(tǒng)的向下出流式水輪機改為向上出流式，在設計思路中兼顧了環(huán)保因素和能量性能的需求，整個水輪機系統(tǒng)結構簡潔、緊湊。上流式水輪機保護過機魚的主要設計特點為［18-19］：（1）采用向上開放式出流，無尾水管。這種尾水出流方式可以增加空氣的溶入量，消除空化，從而避免劇烈的壓力變化，減少由此引起的過機魚損傷。（2）應用豎直的壓力平衡針閥，取代導葉，減少了機械碰撞引起的過機魚損傷。

4 結論與建議

綜上所述，國外研究機構在魚友型水輪機研究方面取得了一些成果，但從文獻來看，我國在這方面的研究幾乎為零，處于缺失狀態(tài)。在環(huán)保呼聲日益增高、生態(tài)保護更加關注的形勢下，魚友型水輪機作為解決魚類下行過壩的有效途徑之一，很有必要展開系統(tǒng)、深入的研究，以促進水電和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調可持續(xù)發(fā)展，使社會經濟效益和環(huán)境效益最大化，同時也為國家制定和實施相關環(huán)保政策、法規(guī)、標準提供技術支撐。建議從以下方面展開魚友型水輪機的研究：（1）過機魚損傷情況與魚的種類和大小、上下游水位、水輪機運行工況及水輪機本身結構等都有很大的關系，我國水電站及所在流域內魚類特點多樣，建議選擇代表性水電站進行過機魚損傷情況調研及試驗研究，以助于水輪機過機魚損傷機理的研究。（2）生物設計準則是魚友型水輪機設計的基礎，建議以建立魚友型水輪機生物設計準則為目標，開展以機械、壓力、空蝕及剪切力等單一因素和多因素聯合作用的魚類損傷機理研究。（3）兼顧水輪機友好過魚能力和水力性能要求，開展以導水機構、轉輪等單一部件設計和多部件匹配設計的關鍵技術研究。（4）水輪機過機魚損傷試驗可以評估水輪機的友好過魚能力，是過機魚損傷機理及魚友水輪機設計理論深入研究的重要手段，建議開展水輪機過機魚損傷試驗系統(tǒng)及方法研究。

［1］Hecker George E，Cook Thomas C.Development and evaluation of a new helical fish-friendly hydroturbine［J］. JournalofHydraulic Engineering，2005，131（10）：835-844.

［2］Cada Glenn F，Rinehart Ben N.Hydropower R＆D：Recent Advances in Turbine Passage technology［R］.Pre?pared for the U.S.Departmentof Energy Idaho Operations Office，2000.

［3］Cada Glenn F，Garrison Laura A，Fisher Richard K.Determ ining the effect of shear stress on fish mortality dur?ing Turbine Passage［J］.Hydro Review，2007，26（7）：52-59.

［4］Cada Glenn F.The development of advanced hydroelectric turbines to improve fish passage survival［J］.Fisher?ies，2001，26（9）：14-23.

［5］Cada Glenn F，Coutant Charles C，Whitney Rechard R.Development of Biological Criteria for the Design of Ad?vanced Hydro Power Turbines（DOE/ID-10578）［R］.Prepared for U.S.Department of Energy Idaho Operation Office Idaho Falls，ID.1997.

［6］Odeh M，Sommers G.New design concepts for fish friend ly turbines［J］.International Journal on Hydropower＆ Dams，2000，7（3）：64-70.

［7］Odeh M.A Summary of Environmentally Friend ly Turbine Design Concepts（DOE/ID/13741）［R］.Prepared for the U.S.Departmentof Energy Idaho Operations Office.1999.

［8］Dauble D D，Deng Z D，Richmond M C，et al.Biological Assesment of the Advanced Turbine Design atWa?napum Dam［R］.Prepared for the United States Departmentof Energy.2005.

［9］Turnpenny A W H，Davis M H，Flem ing JM，et al.Experimental Studies Relating to the Passage of Fish and Shrimps Through Tidal Power Turbines［R］.Marine and freshwater biology，National Power，England.1992.

［10］邵奇，李萌，吳玉林，等.水力機械內鯉魚草魚的壓力損傷模擬試驗［J］.工程熱物理學報，2003，24（6）：954-957.

［11］Bell M C.Updated Compendium on the Success of Passage of Small Fish Through Turbines［R］.Prepared for U. S.Army Corp.of Engineers.1981.

［12］Normandeau Associates，Inc.，Skalski JR，MCC.Turbine Passage Survival of Juvenile Chinook Salmon（On?corhynchus tshawytscha）at Lower Granite Dam，Snake River，Washington［R］.Reportprepared for U.S.Army Corps Engineers.1995.

［13］Cook T C，Hecker G E，Faulkner H B，et al.Development of a More Fish Tolerant Turbine Runner-Advanced Hydropower Turbine Project［R］.prepared for DOE（Idaho Operations Office）.1997.

［14］Groves A lan B.Effects of Hydraulic Shearing Actions on Juvenile Salmon：Summary Report［R］.National Ocean?ic and Atmospheric Adm inistration，NationalMarine Fisheries Service，Northwest Fisheries Center.1972.

［15］Loiseau F，Davidson R A，Couston M，et al.Fish environment＆new turbines design［C］//23rdIAHR Sympo?sium-Yokohama.October，2006.

［16］Brown Stephen R，Garnant Gary M.Advanced-design turbine at Wanapum Dam improve power output，helps protect fish［J］.Hydro Review，2006，25（2）：SR2-SR7.

［17］Loiseau F，Couston M，Sabourin M，et al.M inimum Gap Guide Vane（MGGV）［C］//22ndIAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems，Stockholm-Sweden.2004.

［18］David T，Zhong Ting，Mahar James R.A cost effective and environmentally sustainable approach to retrofitting existing dams for hydroelectric power generation［Z］.Waterpower XVI，2009.

［19］李海鋒，吳玉林，王正偉，等.新式環(huán)保上流式水輪機的試驗研究［J］，水力發(fā)電學報，2002（1）：89-95.

The state of the art and suggestions on fish-friend ly turbine

LIAO Cui-lin，LU Li，LI Tie-you，WANG Wan-peng

（China InstituteofWater resourcesand Hydropower Research，Beijing 100038，China）

The research and developments of fish friendly turbine is to increase the fish passage survival，while minimizing the impact on the turbine efficiency.Studies were made in some developed countries with a certain amount of manpower and financial resources.Good achievements were obtained and some were ap?plied to hydropower station successfully.But similar research has not yet been conducted in China.In this paper the research and developments of fish friendly turbine are summarized overall from the aspects of mechanisms of injury to fish，design of fish friend ly turbine，turbine-passed fish test，etc.The suggestions are given on the research direction of fish friendly turbine.

fish-friendly turbine；turbine-passed fish；injury mechanism；survival rate；design

TV734

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2014.04.013

1672-3031（2014）04-0414-07

（責任編輯：韓昆）

2014-06-25

廖翠林（1981-），女，湖北荊門人，高級工程師，主要從事水力機械研究。E-mail：liaocuilin@163.com