チョウザメの 魚道
AECOM Tecsult inc. はFLOW-3Dを使用して 、物理的なモデルを使用せずにチョウザメが魚道にうまく進入できるような 魚道 設計を改善することができました。当社の土木および環境分野のお客様は、現在、このようなモデリングと分析に FLOW-3D HYDRO を使用しています。現場の制約とそれに伴う費用のため、現場での実験作業は事実上除外されたため、 FLOW-3D HYDRO の数値モデリング結果が正確な情報を提供することが不可欠でした。
2005年から2006年にかけて、カナダ、ケベック州ジェームズ湾のイーストメイン川に、SEBJ（ハイドロ・ケベック）によって 魚道 が建設されました。2006年と2007年に実施された追跡調査では、チョウザメは 魚道 を利用しなかった一方、他の魚種は魚道を登ることができたことが明らかになりました。既存の魚道には、魚の誘引力が低いことと流速が速いことという2つの大きな問題が特定されました。AECOM Tecsult inc.のエンジニアは、これらの問題の解決策を見つけるために、 FLOW-3D HYDRO を用いた数値モデリング研究を実施することにしました。
魚道 の再設計
AECOM Tecsult社のエンジニアは、 魚道 に最適な設計変更を決定するために3つのモデルを実行しました。
- 河川と魚道間の流量配分を評価し、集魚効果を最大化する地域モデル。産卵期の通常条件下では、魚道には流量の45%（22 m3/s）が流れ込む。
- スロットと偏向器の変更のためのローカルモデル
- 魚道モデルにより、全長にわたって水位のバランスが保たれる。
魚道仕様（改修前）
設計最適化作業前の魚道内の流れ
- 長さ＝150メートル
- 17の流域
- 落下距離 = 3メートル
- 最高速度2.6m/s
 図1 – 魚道内の流量の45%は、チョウザメが航行するには速すぎる流速を示している。
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 図2 – 魚道内の流量の10%が、チョウザメが航行するために必要な1.8m/sの基準を下回っている。
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 図3 – 最適な構成を見つけるために、ブロック（ピンク）と偏向板（黒）を異なる数で追加してテストを行った。
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数値モデルの検証
CFDモデルを実行した後、エンジニアは数値結果を実験データと比較して検証した。 FLOW-3D HYDRO の結果は、水文記録と比較され、表面標高が比較されました。測定された124箇所の水流速度のうち、80%は良好な一致を示した。良好な一致を示さなかった箇所は、同じ場所で2つの異なる測定値が大きく異なる、非常に乱流の激しい領域でした。
基準を満たす — 流量の変更
エンジニアたちは、魚が堰にまっすぐ向かわないように、魚道壁を改造して流量を45%から15～20%に減らすことにしました。図2は、魚道内の流量が45%である図1と比較して、魚道内の流量が10%であるときの速度の大幅な低下を示しています。図3は、流れを遅くするためにブロックと偏向板を追加した様子を示しています。設定された基準は、最大速度が1.8m/sであった。全体的な流れの状態は、図1と図2に示すように、モデルによってよく表現されています。
結論
AECOM Tecsult社のエンジニアは、数値モデルの精度を検証し、 FLOW-3D HYDRO から得られた情報を用いて、チョウザメが遡上しやすいように魚道を再設計し、現場での試験に伴う高額な費用を回避することができました。2008年夏に行われた追跡調査では、チョウザメは高流量時でも魚道を順調に遡上していることが示されました。