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该设计方案的特点在于：鱼道运行时无需闸门控制，仅保留检修闸门以供鱼道检修用，鱼道
深 水 段 运 行 水 深 随 上 游 水 位 变 化 而 同 步 变 化 ， 而 鱼 道 浅 水 段 各 竖 缝 断 面 水 流 流 速 始 终 保 持 不 变 ，
多余的水将由溢流段溢出。溢流量与鱼道上下游设计运行水深有关，通常溢流段溢出的水流经过
衔接过渡后作为下游鱼道进口段诱鱼补水之用。此外，因该设计方案中存在溢流段，溢流口位置
应加设拦鱼格栅，防止洄游鱼类在溢流水流的带动下跌入余水收集池内。本文提出的鱼道出口优
化设计方案在保证出口段（深水段、溢流段、浅水段）内运行水深与流速均满足设计要求的前提下，
能适应上游库区水位变幅，实现了无闸控制，提高了运行效率，在运行维护与工程造价方面具有
显著优势。
2.2 具体案例分析 以某大型水电站鱼道单出口设计方案为例，鱼道出口最低运行水位为 3203 m，
最高运行水位为 3206 m，变幅为 3.0 m，而下游水位则基本稳定在固定值。由工程运行工况可知，水
电站上游库区水位在 3203 ~ 3206 m 范围内日间变动频率较高，采用单出口方案可有效解决水位变幅频
率较高导致难以运维的困扰。
鱼道采用单出口布置方案，深水段与浅水段均采用竖缝式鱼道布置方式，且池室结构一致，仅池
室边墙及隔板高度有所不同。此外，溢流段池室的宽度与上游深水段及下游浅水段池室宽度一致。各
主要布置参数如下：
（1）鱼道池室内最小运行水深 h 为 1.0 m，h = h ，鱼道出口底板高程取 3202 m，出口水深 h 最大
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值 取 4.0 m。 当 水 位 为 3203 m 时 ， 鱼 道 出 口 水 深 为 1.0 m， 不 发 生 溢 流 ， 下 游 鱼 道 浅 水 段 水 深 h =
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1.0 m；当水位为 3203 ~ 3206 m 时，深水段鱼道内水深为 1.0 ~ 4.0 m，通过溢流段发生溢流，下游鱼道
浅水段水深 h = h +h = h +1.0 m。（2）深水段鱼道池室边墙及隔板高度为 4.5 m，浅水段鱼道池室边墙及
4 2 3 3
隔板高度为 1.5 m。（3）根据库区水位变幅条件，溢流段底坡总落差 H = H = 3.0 m，鱼道设计底坡 J =
2 1 1
2.76%，则深水段长度 L ≥L = 108.7 m。
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从图 1 可以看出，当溢流段内的水位超过溢流口高程时，有部分水量通过溢流口流出，故溢流段
长度是单出口方案设计中重点考虑的因素。本文假定溢流段侧边墙全断面溢流，即溢流段长度与溢流
口宽度一致，则可以假设溢流流量满足矩形薄壁侧堰泄流公式。参考文献［23］，溢流段溢流流量可表
示为：

2
Q 2 = C d 2g L 2 h 3 3/2 （1）
3
式中：C 为侧堰流量系数；g 为重力加速度，m/s 。截至目前，已有较多文献对侧堰流量系数进行了试
2
d
验研究 ［24-26］ ，并分别提出了不同的 C 计算式，考虑到试验条件的相似性，本文选取 Jalili 等 ［25］ 提出的 C d
d
计算式进行溢流流量估算：
h 2 + H 2
C d = 0.71 - 0.41Fr - 0.22 （2）
h 3 + h 2 + H 2
式中 Fr 为上游来流弗劳德数。在运行过程中为保证溢流水流对洄游鱼类尽可能产生小的影响，建议堰
上水深 h 最大约为 0.1 m。
3
此外，采用式（3）计算竖缝式鱼道内流量 ［9，11］ ：
Q f = C q ∙b∙h∙ 2gWJ （3）

式中：Q 为鱼道流量，m /s；C 为鱼道流量系数；b 为竖缝宽度，b = 0.3 m；h 为鱼道平均水深，m；W
3
f
q
为鱼道池室长度，W = 2.25 m；J 为鱼道坡度，J = 2.76%。关于鱼道流量系数 C ，Rajaratnam 通过大量
q
试验研究指出 C = 0.6 ~ 0.8 ，故此本文 C 取 0.7。
［8］
q
q
假如鱼道出口位置水深 h = 4.0 m，下游浅水段设计水深 h 近似等于 1.0 m，此时溢流段溢流量达
0 4
到最大，溢流量近似等于鱼道内 3.0 m 水深的流量值。为保证最大溢流流量发生时堰上水头满足设计
要求，将上述参数代入式（1）―（3），得出溢流段 L 长度为 15.3 m。为节省工程投资，本实例采用两侧
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溢流方案，即溢流段长度为 L /2 = 7.65 m，溢流口总长度保持 15.3 m 不变。
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