The application of a minimum specific energy concept for a fish ladder design
Loading...
Date
2022-05-13
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Polish Academy of Sciences
Altmetrics
Abstract
Structural solutions in terms of fish ladders and the use of natural materials to construct them often raise concerns regarding the possibility of using the standard calculation methods. The fish ladder being designed on the Wisłok river consists of three pools, separated from each other by baffles made of rock boulders. The purpose of this study was to analyze water surface profiles for fish ladder at specific values of flow rates. The paper presents the results of hydraulic calculations under the conditions of constant flow rate based on the concept of a minimum specific energy. According to this method, water flow through boulders is critical. Thus, it does not take into account head losses, which are hard to estimate and which are the integral part of typical calculation methods, e.g. the use of equations to determine the flow rate of a weir. An additional advantage of this method is that there is no need to assume the flow pattern of one specific weir. Verification calculations of the water depths were conducted using the HEC–RAS software, under an assumption of an one-dimensional steady water flow. Water depths in the fish ladder, calculated using both methods, were similar, despite the adopted different calculation concepts, and can be used in ichthyologic analyses.
Konstrukční řešení z hlediska rybích přechodů a použití přírodních materiálů ke konstrukci často vyvolávají obavy ohledně možnosti použití standardních metod výpočtu. Rybí přechod navržený na řece Wisłok sestává ze tří bazénů, které jsou od sebe odděleny přepážkami ze skalních balvanů. Účelem této studie bylo analyzovat profily vodní hladiny pro rybí přechod při konkrétních hodnotách průtoků. V příspěvku jsou uvedeny výsledky hydraulických výpočtů za podmínky konstantního průtoku, založené na konceptu minimální měrné energie. Podle této metody je průtok vody přes balvany kritický. Nebere tedy v úvahu ztráty, které je těžké odhadnout a které jsou nedílnou součástí typických výpočtových metod, např. použití rovnice pro určení průtoku jezu. Další výhodou této metody je, že neexistuje potřeba předpokládat průběh proudění jednoho konkrétního jezu. Byly provedeny ověřovací výpočty hloubek vody, provedeno pomocí softwaru HEC-RAS za předpokladu jednorozměrné ustálené vody v toku. Hloubky vody v rybím přechodu, vypočtené pomocí obou metod, byly navzdory přijatým metodám podobné a lze je použít v ichtyologických analýzách.
Konstrukční řešení z hlediska rybích přechodů a použití přírodních materiálů ke konstrukci často vyvolávají obavy ohledně možnosti použití standardních metod výpočtu. Rybí přechod navržený na řece Wisłok sestává ze tří bazénů, které jsou od sebe odděleny přepážkami ze skalních balvanů. Účelem této studie bylo analyzovat profily vodní hladiny pro rybí přechod při konkrétních hodnotách průtoků. V příspěvku jsou uvedeny výsledky hydraulických výpočtů za podmínky konstantního průtoku, založené na konceptu minimální měrné energie. Podle této metody je průtok vody přes balvany kritický. Nebere tedy v úvahu ztráty, které je těžké odhadnout a které jsou nedílnou součástí typických výpočtových metod, např. použití rovnice pro určení průtoku jezu. Další výhodou této metody je, že neexistuje potřeba předpokládat průběh proudění jednoho konkrétního jezu. Byly provedeny ověřovací výpočty hloubek vody, provedeno pomocí softwaru HEC-RAS za předpokladu jednorozměrné ustálené vody v toku. Hloubky vody v rybím přechodu, vypočtené pomocí obou metod, byly navzdory přijatým metodám podobné a lze je použít v ichtyologických analýzách.
Description
Citation
Archives of Civil Engineering. 2022, vol. 68, issue 1, p. 555-568.
https://journals.pan.pl/dlibra/publication/140185/edition/122756/content
https://journals.pan.pl/dlibra/publication/140185/edition/122756/content
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Comittee
Date of acceptance
Defence
Result of defence
Document licence
Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/