鱼类通过水轮机的损伤分为机械、压力、剪切力和空蚀4类损伤。机械损伤是鱼类在流道内与过流部件之间的摩擦、碾磨和撞击损伤；压力损伤是流道内快速的压力改变造成的鱼类损伤；剪切力损伤是当鱼进入剪切应力区域时受到的损伤；空蚀损伤是当空化汽泡迅速溃灭时造成附近鱼类的损伤。

20世纪90年代初，美国开始进行鱼友型水轮机的研究。依据设计概念的不同分为基于常规水轮机提出的鱼友型水轮机和不同于常规水轮机的新型鱼友型水轮机。新型鱼友型水轮机研究的主要是阿登（Alden）水轮机，由美国阿登研究实验室（ARL）和北方研究工程公司（NREC）联合进行。

水轮机按工作原理分为反击式水轮机和冲击式水轮机。鱼友型优化设计重点是反击式水轮机。反击式水轮机包括混流式、轴流式（转桨和定桨）、斜流式等类别，其中轴流式水轮机根据其转轮叶片在运行之中能否转动，又可分为轴流转浆式和轴流定浆式两种。常规鱼友型的设计研究集中在混流式和轴流式水轮机上。

①混流式鱼友型水轮机设计。减少叶片数，加大流道尺寸，增加叶片长度；采用较厚的叶片进口边；增加导叶和转轮之间的距离；活动导叶与固定导叶对齐布置；提高固定导叶、活动导叶和尾水管锥管的光滑度等。

②轴流转桨式鱼友型水轮机设计。消除轮毂体、叶片和转轮室之间的间隙，如最小间隙转轮；活动导叶与固定导叶对齐布置；采用生物降解的润滑液；抛光所有的表面焊缝等。最小间隙转轮是将轮毂体和转轮室的形状从圆柱体—球体—圆锥体改为整个球体，使叶片全部包入转轮室，消除间隙或者间隙尽可能小，以减小与间隙相关的碾磨、空化、剪切力及湍流所引起的过机鱼损伤。

转轮基于泵叶轮的形状，叶片呈螺旋状绕中心体包卷，叶片数很少（2～3个）。与常规水轮机相比，转速更低、流道尺寸更大。

阿登水轮机（见图）在水轮机模型试验台上进行了过鱼试验，水轮机模型转轮直径为1.22米（与原型转轮之比为1:3.25）。试验鱼有6种，分别是虹鳟鱼、灰西鲱、小嘴鲈鱼、银鲑、美国鳗鱼和白鲟鱼，鱼长35～175毫米。试验结果显示：小尺寸试验鱼成活率高，美国鳗鱼总成活率超过98%，试验鱼受到的主要损伤为撞击擦伤；预估原型机组最高效率约90%。之后研究者对阿登水轮机设计又进行不断地研究和完善，预估设计的阿登水轮机原型机组最高效率达93.64%。

阿登水轮机转轮