CN101638889A - 一种适用于高坝陡坡的阶梯式过鱼设施及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于高坝陡坡的阶梯式过鱼设施及控制方法，它涉及水产工程和水利工程交叉领域，具体说是一种适用于高坝陡坡的鱼道建筑物及过鱼控制方法。本发明鱼道是一种建造在坝体陡坡上的阶梯式鱼道建筑物，它由若干长方形水池阶梯式接力组合而成，还有鱼类通行监控系统、计算机自动控制系统、鱼道中溢流水诱鱼装置和鱼道进出口诱鱼装置。本发明具有对洄游鱼类及时过坝、自身不受伤害、体能消耗少、对性腺发育无不良影响，自动化程度高，鱼道相对较短(坡陡)，投资省等突出特点，从根本上改变了其它结构形式鱼道过高坝的不足。

Description

一种适用于高坝陡坡的阶梯式过鱼设施及控制方法

技术领域：

本发明涉及水产工程和水利工程交叉领域，具体说是一种适用于高坝陡坡的鱼道建筑物及过鱼控制方法。

背景技术：

水生物保护是水利水电工程项目中很重要的问题，在建设大型水利水电工程时，针对鱼类资源的保护，国家已出台了多项相关条例和法律，用来保护因建坝而导致的上下游水生动物的阻断，保持生态系统的平衡和物种多样性，《中华人民共和国水法》第27条明确指出：“国家鼓励开发、利用水运资源。在水生生物洄游通道、通航或者竹木流放的河流上修建永久性拦河闸坝，建设单位应当同时修建过鱼、过船、过木设施，或者经国务院授权的部门批准采取其他补救措施，并妥善安排施工和蓄水期间的水生生物保护、航运和竹木流放，所需费用由建设单位承担...”。前些年，我国也建设了数十座过鱼设施，但由于经济的限制和缺乏对鱼道的结构、水流流态和洄游鱼类的习性和行为的深入研究与认识，加之人们对渔业资源的保护观念和意识淡薄，造成我国过鱼设施的研究与建设较世界发达国家有很大的差距，因此，加强全民资源保护意识，进一步深入研究适合我国国情的过鱼设施，对保护和改善河流的生态系统有着重大影响，也对建设人与自然和谐发展的社会有着深渊意义。

随着我国经济的飞速发展，我国建设的水利实施的规模越来越大，坝体越来越高，中国最高的三峡大坝最高处可达185米，而全球最高的水坝是中亚塔吉克斯坦的(Rogun)水坝，坝高335米；由此对河流生态系统的影响也越来越严重，虽然国家也采取了诸如建设人工孵化场，人工放流等保护措施，但研究与发明一种新型的用于高坝陡坡的阶梯式过鱼设施及控制方法，无疑是为今后建造大型水利工程提供了更多更为合理的选择与手段。

世界上现有的大型水利枢纽工程建设的过鱼道工程从结构上分主要有一下四种形式：1.溢流偃式；2.淹没孔口式；3.垂直竖缝式；4.组合式。

1、溢流偃式鱼道过鱼平稳，鱼道坡度较缓，适合于过表层鱼和跳跃能力较强的鱼类，鱼道坡度通常为1/10，造价较低。

2、淹没孔口式鱼道主要依靠水流的扩散来消能，孔口布置在中下水层，适合需要一定水深的中大型鱼类。

3、垂直竖缝式也称槽式，是一种应用相对比较多的形式，坡度较陡(1/10-1/4)，他的优点是可连续过鱼，保障鱼及时过坝，机械故障少运行费用低等，但对于现在大型的陡坡高坝式的水利枢纽工程，由于要建造较长的鱼道，工程投资较大，同时因鱼道中水流流速大、鱼道较长，使鱼类体能消耗过大不能完成上溯，同时鱼道造价较高。

4、组合式是以上三种形式的不同组合。

发明内容：

本发明的目的是提供一种适用于高坝陡坡的阶梯式过鱼设施及控制方法，它提出了一种适用于高坝陡坡的阶梯式新型鱼道建筑物及过鱼控制方法，使之具有对洄游鱼类及时过坝、自身不受伤害、体能消耗少、对性腺发育无不良影响，自动化程度高，鱼道相对较短(坡陡)，投资省等突出特点，从根本上改变了其它结构形式鱼道过高坝的不足，和须要求鱼类具有很强的连续跳跃能力或较高的克流能力和体力这些难以达到的必备条件。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：本发明鱼道是一种建造在坝体陡坡上的阶梯式鱼道建筑物，它由若干长方形水池阶梯式接力组合而成，还有鱼类通行监控系统、计算机自动控制系统、鱼道中溢流水诱鱼装置和鱼道进出口诱鱼装置。

本发明的控制方法是：在鱼类洄游季节，开启鱼道下游首级池闸门和闸外诱鱼装置(闸外可设喷射水流装置、小型鱼礁群和铺设卵石的诱导平台等诱鱼方法)，在鱼道中保持自上而下有一定的溢流量，利用溢流跌落的水声诱导鱼的上行，通过监控观察窗口、电子计数器和计算机分析，根据不同时段洄游鱼类的数量确定并控制鱼道工作状态，待下游首级池聚有一定数量的鱼后，自动关闭下游首级池闸门，同时启动上一级水池的旁通电动闸阀，使上一级水池的水位下降并流入首级池(下级池水位之上，水声诱鱼)，待水位下降到控制水位时，指令关闭该池电动闸阀，启动小型电动卷扬机，提拉管道翻盖闸门，利用上一级水池的溢流凹口的下泻水量，保持管道内的一定流速，诱使鱼类通过管道闸进入上一级水池(也可使用色和光等诱鱼措施)，指令关闭管道闸翻板闸门，开始上一级水池的泄水步骤；完成这两级水池间的接力后，下游首级池的闸门打开，接收下一批鱼的到来，如此一级接一级的阶梯循环输送，使大多数洄游的鱼类安全的、连续的、体力消耗少的越过大坝到达上游出口，最后通过上游首级池闸门内外的诱鱼装置，完成整个鱼道的上行过程。

反之，在鱼类完成繁殖，当新生代鱼类要降河下行返回大海或下游水域时，过鱼道可首先开启上游首级池，按照上行程序逆向操作与控制，自上而下将小鱼接力输送到大坝下游；该鱼道的实施，尤其对下行的新生代小鱼起到的保护作用是其它结构形式鱼道难以比拟的，大大减少了以往小鱼下行过坝死伤率高的难题。

本发明与现有技术相比有许多优点和积极效果：该鱼道结构形式和控制方法的特征是：1、设计原理合理，结构简明易行，适用于任何高度的大型水利枢纽工程，鱼道坡度大，可达1∶1.0-1∶0.5，甚至更大；2、鱼道布置可根据地形地貌灵活布置，可调整某段几级水池的深度来改变鱼道的坡度，也可转弯，不会因坡度转弯等因素造成鱼道中水流的紊乱，影响鱼类的游动和判断；3、自动化程度高，整个鱼道系统可由计算机程序控制，可根据监控观察数据分析，调整鱼道控制系统工作间隔和上游鱼道溢流量，提高诱鱼效果；4、可连续过鱼，缩短过鱼时间，对鱼类安全有保障，在鱼道中自身不受伤害、体能消耗少、尤其对体质较差或体能消耗过大的鱼类有积极的保护作用，对性腺发育无不良影响，为鱼类后续上行洄游和产卵提供了必要的体能储备；5、大大减少了以往小鱼下行过坝死伤率高的难题，起到了其它结构鱼道难以比拟的保护作用；6、鱼道设置坡度陡，可缩短鱼道长度，节省造价。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图和接力过鱼的过程，图2是本发明的平面结构示意图，图3是本发明中溢流水诱鱼装置结构示意图。

具体实施方式：

参看图1-3，本具体实施方式由翻盖管道闸1、小型电动卷扬机及钢丝绳2、凹口溢流槽及防跳网3、旁通排水管引水口4、旁通排水管出水口5、阶梯池横隔墙6、鱼道两翼挡墙7、鱼道水池底板8、挡墙防跳网9、电动螺杆启闭机10、闸门11、溢流凹口槽电控闸板或闸阀12、计算机监控和电子计数窗口13、旁通管电动闸阀或电动蝶阀14、电动阀检修井15等组成；

每层(每单元)阶梯鱼道由翻盖管道闸1、阶梯池横隔墙6、两个鱼道两翼挡墙7、鱼道水池底板8、挡墙防跳网9、凹口溢流槽及防跳网3、旁通排水管引水口4、旁通排水管出水口5、旁通管电动闸阀14组成。翻盖管道闸1和凹口溢流槽及防跳网3设置在每个阶梯池横隔墙6上，鱼道的两侧设置有两翼挡墙7和在其上方设置有挡墙防跳网9，鱼道的底面为鱼道水池底板8；鱼道的在每个翻盖管道闸1的上连接有小型电动卷扬机及钢丝绳2，小型电动卷扬机及钢丝绳2用于打开或关闭翻盖管道闸1，用旁通排水管引水口4和旁通排水管出水口5连通相邻两级水池，并由旁通管上的电动闸阀14控制两水池间的流通(计算机程序指令控制)。

在水坝上游和下游鱼道两端的首级池分别设置进出口闸门11，闸门11上设置有电动螺杆启闭机10；在鱼道上下游两个首级池的两翼挡墙7上设置有计算机监控和电子计数窗口13，计算机通过检测数据分析，调控整个鱼道的运行状态，也可根据不同洄游鱼类调整溢流凹口槽电控闸板12的流量，来改变整个鱼道水池的流速和管道闸内的流速，本具体实施方式通过计算机程序控制阶梯式鱼道接力输送洄游鱼类，实现洄游鱼类的过坝上溯或下降。

本发明中鱼道的工作原理如下：该鱼道是利用大坝上下游的水位差，通过研究不同洄游鱼类的克流能力和行为习性和生理迫切性，预先设定计算机控制参数，由计算机控制阶梯式各级水池的电动阀门，利用水重力流动的特性，将上一级水池内的水导流到下一级水池，消除两水池间的水头差，使鱼类由下一级水池顺利地穿越管道闸到达上一级水池，如此阶梯式的逐级接力，并利用计算机控制上游源源不断的库容水从高水头自流补充鱼道内的水量，保持鱼道内水的流动和管道闸内的流速，同时产生诱鱼效果，完成鱼类过坝的过程，该方法属一种节能环保、可自动控制的利用水流动输送的方法。

本发明鱼道理论上适合于任何高度的大型水利枢纽工程，可根据地形地貌灵活布置，建设中通过调整某区段几级水池的深度来改变鱼道的坡度，鱼道可自由转弯，不会因坡度和转弯等因素造成鱼道中水流的紊乱和流速的大幅度增减，影响鱼类的游动和判断，可根据鱼类洄游季节水坝水下游的水位变化，在不同水位变化区间上设置多个位置不同的鱼道进出口闸门，以适用不同水位的要求；整个鱼道系统的运作可实现计算机全程自动控制，可靠度高，计算机可根据监控观察和数据分析，自行调整鱼道控制系统的循环工作间隔和鱼道沿程的溢流量，提高诱鱼效果；溢流凹口电控闸板是为保持整个鱼道的溢流量而设置的，它由计算机控制，主要调控鱼道横隔墙上管道闸内的流速。

Claims (5)

1、一种适用于高坝陡坡的阶梯式过鱼设施及控制方法，其特征在于本发明鱼道是一种可建造在落差较大的高坝体或陡坡上的阶梯式鱼道建筑物，它由若干长方形水池阶梯式接力组合而成，还有水池旁通管路系统、鱼类通行监控系统、计算机自动控制系统、鱼道中溢流水诱鱼装置和鱼道进出口诱鱼装置等组成。

2、根据权利要求1所述的一种适用于高坝陡坡的阶梯式过鱼设施及控制方法，其特征在于控制方法是：在鱼类洄游季节，开启鱼道下游首级池闸门和闸外诱鱼装置，在鱼道中保持自上而下有一定的溢流量，利用溢流跌落的水声诱导鱼的上行，通过监控观察窗口、电子计数器和计算机分析，根据不同时段洄游鱼类的数量确定并控制鱼道工作状态，待下游首级池聚有一定数量的鱼后，自动关闭下游首级池闸门，同时启动上一级水池的旁通电动闸阀，使上一级水池的水位下降并流入首级池，待水位下降到控制水位时，指令关闭该池电动闸阀，启动小型电动卷扬机，提拉管道翻盖闸门，利用上一级水池的溢流凹口的下泻水量，保持管道内的一定流速，诱使鱼类通过管道闸进入上一级水池，指令关闭管道闸翻板闸门，开始上一级水池的泄水步骤；完成这两级水池间的接力后，下游首级池的闸门打开，接收下一批鱼的到来，如此一级接一级的阶梯循环输送，使大多数洄游的鱼类安全的、连续的、体力消耗少的越过大坝到达上游出口，最后通过上游首级池闸门内外的诱鱼装置，完成整个鱼道的上行过程。

3、根据权利要求1所述的一种适用于高坝陡坡的阶梯式过鱼设施及控制方法，其特征在于它是由翻盖管道闸(1)、小型电动卷扬机及钢丝绳(2)、凹口溢流槽及防跳网(3)、旁通排水管引水口(4)、旁通排水管出水口(5)、阶梯池横隔墙(6)、鱼道两翼挡墙(7)、鱼道水池底板(8)、挡墙防跳网(9)、电动螺杆启闭机(10)、闸门(11)、溢流凹口槽电控闸板或闸阀(12)、计算机监控和电子计数窗口(13)、旁通管电动闸阀或电动蝶阀(14)、电动阀检修井(15)等组成；每层(每单元)阶梯鱼道由翻盖管道闸(1)、阶梯池横隔墙(6)、两个鱼道两翼挡墙(7)、鱼道水池底板(8)、挡墙防跳网(9)、凹口溢流槽及防跳网(3)、旁通排水管引水口(4)、旁通排水管出水口(5)、旁通管电动闸阀(14)组成，翻盖管道闸(1)和凹口溢流槽及防跳网(3)设置在每个阶梯池横隔墙(6)上，鱼道的两侧设置有两翼挡墙(7)和在其上方设置有挡墙防跳网(9)，鱼道的底面为鱼道水池底板(8)；鱼道的在每个翻盖管道闸(1)的上连接有小型电动卷扬机及钢丝绳(2)，小型电动卷扬机及钢丝绳(2)用于打开或关闭翻盖管道闸(1)，用旁通排水管引水口(4)和旁通排水管出水口(5)连通相邻两级水池，并由旁通管上的电动闸阀(14)控制两水池间的流通(计算机程序指令控制)。

4、根据权利要求1所述的一种适用于高坝陡坡的阶梯式过鱼设施及控制方法，其特征在于在鱼道的上下游两端设置闸门(11)(也可根据季节水位变化，在不同水位变化区间设置多个进出口闸门)，闸门(11)上设置有电动螺杆启闭机(10)，在鱼道上游首级水池横隔墙凹口上设置电控闸板，由计算机控制其过流量来保持鱼道内与管道闸内的流速。

5、根据权利要求1所述的一种适用于高坝陡坡的阶梯式过鱼设施及控制方法，其特征在于每个鱼道的两翼挡墙(7)上设置有旁通排水管引水口(4)、旁通排水管出水口(5)和旁通管电动闸阀或电动蝶阀(14)；在上下游鱼道两端的首级池两翼挡墙(7)上设置有计算机监控和电子计数窗口(13)，整个鱼道运行由计算机程序自动控制。

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