CN103835271A - 一种设置分岔段的竖缝式鱼道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设置分岔段的竖缝式鱼道，包括：主段，使鱼道分岔的分岔段，分岔段与主段水池并排平行，主段与分岔段通过池底为水平的分岔池连接，分岔池包括主段分岔口和分岔段分岔口，主段分岔口与分岔段分岔口平行，分岔池内还设置整流导板，在与主段分岔口和分岔段分岔口相邻的水池中分别设置闸门。本发明通过在上游和下游设置分岔段，在水位相对稳定的一个时段里，适当的开闭分岔段的闸门，可以使鱼类根据自己的需要方便的进出鱼道。在分岔池中适当的布置整流导板，显著改善了分岔池中水流结构，实现了鱼道由分岔段出入主段的平顺过渡。分岔池可以为鱼类提供了较开阔的休息空间，具有休息池的作用，有利于鱼类上溯过程中恢复体力。

Description

一种设置分岔段的竖缝式鱼道

技术领域

本发明涉及一种设置分岔段的竖缝式鱼道，是一种水工设施，是一种用于水闸、坝的环保设施。

背景技术

竖缝式鱼道一般设置一个进口和一个出口，这里所说的进口与出口指的是鱼的进口和出口。由于上、下游水位变动幅度常常是比较大的，而进口和出口的底板高程一定，当上游水位下降至出口底板高程以下，致使鱼道内没有水流流动。同理，当下游水位下降至进口底板高程以下，则鱼道进口的水流悬空，鱼类不能从进口游入鱼道。为了使鱼道在水位变动幅度较大时正常运行，往往需要设置两个或两个以上不同高程的鱼道进口与出口，从而涉及到多个进、出口连接，即分岔段的体型布置问题。但目前国内外针对竖缝式鱼道分岔段的研究成果鲜见报道，未见成熟完整的设计方法可资借鉴。因此，需要在设置多个进口与出口的竖缝式鱼道设计上解决进、出口连接问题。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种设置分岔段的竖缝式鱼道。所述的鱼道分别在上、下游设立多个分岔段，相当于设立了多个鱼道的进出口，使鱼类可以在不同水位情况下，顺利的进入和游离鱼道。

本发明的目的是这样实现的：一种设置分岔段的竖缝式鱼道，包括：由多个底部倾斜的水池串联连接而成主段，所述的各个水池之间由设置在左岸或右岸的隔板以及设置在右岸或左岸与隔板相对错开的导板隔开，所述的水池中设置使鱼道分岔的分岔段，所述的分岔段包括2-4个串联连接并与主段水池并排平行的分岔段，所述的分岔段中的水池设置与主段中水池相同的隔板和导板，所述的主段与分岔段通过池底为水平的分岔池连接，所述的分岔池包括主段分岔口和分岔段分岔口，所述的主段分岔口与分岔段分岔口平行，所述的主段分岔口正面设置集中口，所述的分岔段分岔口正面和侧面设置分岔池外墙，分岔池内还设置整流导板，在与所述的主段分岔口和分岔段分岔口相邻的水池中分别设置闸门。

进一步的，所述的分岔段分为上游分岔段和下游分岔段，所述的上游分岔段中各水池的隔板和导板与主段各水池中的隔板和导板设置为同侧；所述下游分岔段中各水池的隔板和导板与主段中各水池的隔板和导板设置为异侧。

进一步的，所述的上游分岔池中整流导板设置在与分岔段分岔口正面的分岔池外墙上；所述的下游分岔池中的整流导板设置在隔离分岔池和下游水池的隔板上。

进一步的，所述的整流导板的端头为半圆形。

进一步的，所述的整流导板长度为水池宽度的0.25~0.30倍。

进一步的，所述的隔板的墩头为人字形墩头，所述人字形墩头的背水面坡度为1:1，迎水面坡度为1:3。

进一步的，所述的导板的墩头为人字形墩头，所述的人字形墩头的迎水面坡度为1:1，背水面坡度为1:3。

本发明产生的有益效果是：本发明通过在上游和下游设置分岔段，在水位相对稳定的一个时段里，适当的开闭分岔段的闸门，可以使鱼类根据自己的需要方便的进出鱼道。在分岔池中适当地布置整流导板，显著改善了分岔池中水流结构，实现了鱼道由分岔段出入主段的平顺过渡。分岔池可以为鱼类提供了较开阔的休息空间与良好的水流环境，具有休息池的作用，有利于鱼类上溯过程中恢复体力，继续其上溯行程。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述鱼道的结构示意图；

图2是本发明的实施例三所述上游分岔池中没有整流导板的水流结构示意图；

图3是本发明的实施例三所述上游分岔池中设置整流导板的水流结构示意图；

图4是本发明的实施例三所述下游分岔池中没有整流导板的水流结构示意图；

图5是本发明的实施例三所述下游分岔池中设置整流导板的水流结构示意图；

图6是本发明的实施例六、七所述的隔板和导板的墩头结构示意图，是图1中A点的放大图；

图7是本发明的应用实例中上游分岔池尺寸符号示意图；

图8是本发明的应用实例中下游分岔池尺寸符号示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种设置分岔段的竖缝式鱼道，如图1所示，图1中的箭头表示水流进、出鱼道的方向。本实施例包括：由多个底部倾斜的水池1串联连接而成的主段，所述的各个水池之间由设置在左岸或右岸的隔板2以及设置在右岸或左岸与隔板相对错开的导板3隔开，所述的水池中设置使鱼道分岔的分岔段，所述的分岔段包括2-4个串联连接并与主段水池并排平行的分岔段，所述的分岔段中的水池设置与主段中水池相同的隔板和导板，所述的主段与分岔段通过池底为水平的分岔池6连接，所述的分岔池包括主段分岔口4和分岔段分岔口5，所述的主段分岔口与分岔段分岔口平行，所述的主段分岔口正面设置集中口7，所述的分岔段分岔口正面和侧面设置分岔池外墙9，分岔池内还设置整流导板10，在与所述的主段分岔口和分岔段分岔口相邻的水池中分别设置闸门8。

本实施例所述的主段即为鱼道的主要部分，是一条底部倾斜的，沿地势逐步上升的长条状的水槽。水槽由隔板和导板隔开，形成一连串水池，隔板和导板是分别连接在水槽左右岸的短墙，之间形成可以令鱼类通过的竖缝。所述的导板和隔板不在一条直线上，而是略微错开，使竖缝过鱼的路线呈倾斜状，而不是与水槽的走向平行，这样的设置是为了符合鱼类的习性。布置分岔池和分岔段后通过控制闸门的切换运行，可实现具有两个或两个以上进口或出口的竖缝式鱼道在不同水位情况下有效运行。

分岔段也是由几个隔板和导板隔开的水槽，形式与主段基本一致。而分岔池则是将分岔段与主段连接的设施，从结构上看就是将两个并排平行的鱼池横向连接在一起，形成一个比一般鱼池大一倍多的分岔池。通常情况下分岔池的宽度可以选择比水池大一倍（主段和分岔段并排），长度可选择是水池宽度的1.25倍。两个并排平行鱼池的竖缝分别形成分岔池的为两个岔口，分岔池的第三个竖缝则是集中口。鱼类进入鱼道时通过主段分岔口或分岔段分岔口进入分岔池，再由分岔池通过集中口而进入鱼道主段；鱼类游出鱼道时则是通过集中口进入分岔池，再根据水流流向而通过主段分岔口或分岔段分岔口游出鱼道。

所述的主段分岔口正面设置集中口，实际是主段分岔口与集中口在鱼道的主要走向上，而分岔段分岔口则是从旁边连入主段。 

一条鱼道可以根据当地水位的不同高度，设置2-4个分岔池和相应的分岔段，即在上游设置1-2的分岔池，加上主段的水流入口，就有2-3的鱼类出口，同理在下游设立1-2个分岔池，形成2-3的鱼类入口。当然也可以设置更多的分岔池，以适应更多水位变化的需要。

闸门是为了选择水流的走向，防止水流从不需要的位置流走，而造成鱼道失效。闸门设置在分岔口相邻的水池中，即如果是上游分岔段，则闸门设置在分岔池的上游水池中，以选择性的控制水流的来向；如果是下游分岔段，则闸门设置在分岔池的下游水池中，以选择性的控制水流的去向。

闸门可以有许多种形式，可以简单地使用一块与鱼池宽度相等的挡板，横跨在鱼道上截流，或者使用较为复杂的机电闸门，甚至可以使用带有水位传感器的自动闸门。

分岔池中的水流结构比较复杂，如果不增加任何设置，水流有可能沿池壁流动，这样的水流结构不利于鱼类的游动，因此，还需要在分岔池中设置整流导板，以改善分岔池中的水流结构。整流导板可以选择设置在分岔池壁的任何位置上，其基本要求是将分岔池中的水流结构符合鱼类游动的要求。为符合这一要求，整流导板的位置必须与分岔口的位置综合考虑，才能有顺畅的水流结构。

本实施例采用的所有参数均经过数值模拟计算与试验研究优化所得，并通过过鱼试验，验证了水流流态的合理性与优越性。

为使分岔池内水流结构的主流方向趋近中间位置，所述的鱼道的竖缝位置在分岔池的前后进行调整，即将导板和隔板的位置左右调换，以实现鱼类顺畅进出鱼道。

隔板、整流导板、导板的墩头形状和长度需要精心的设计，才能达到良好的效果，特别是隔板与导板之间所形成的竖缝，对过鱼有十分重要的影响，因需要特别注意尺寸的把握。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于分岔段的细化。本实施例所述的分岔段分为上游分岔段和下游分岔段，所述的上游分岔段中各水池的隔板和导板与主段各水池中的隔板和导板设置为同侧；所述下游分岔段中各水池的隔板和导板与主段中各水池的隔板和导板设置为异侧。

上游分岔段设置在鱼道上游的水流入口，或者说鱼类出口。而下游分岔段设置在鱼道下游的水流出口，也就是鱼类的进口。

上游分岔段中各水池的隔板和导板与主段各水池中的隔板和导板设置为同侧或异侧的含义是：如果分岔段的隔板设置左岸、导板设置在右岸，而主段的隔板也设置在左岸、导板也设置在右岸，则称同侧设置；相反，如果分岔段的隔板设置在左岸、导板设置在右岸，而主段的隔板设置在右岸、导板设置在左岸，则称异侧设置。

实施例三：

本实施例是是实施例二的改进，是实施例二分岔池中整流导板的细化。本实施例所述的上游分岔池中整流导板设置在与分岔段分岔口正面的分岔池外墙上。所述的下游分岔池中的整流导板设置在隔离分岔池和下游水池的隔板上。

本实施例是在实施例二的基础上在分岔池中设置整流导板，改善分岔池中的水流结构。由于上下游的隔板和导板位置有变化，因此，导板的设置需要分别分析和对待。图2-5说明了未设置导板和增加导板后分岔池中水流结构的变化，图2-5中的直线箭头表示的是水流进入和流出分岔池的方向，带有箭头的弯曲粗实线表示主流区，带箭头的细实线表示回流区。

在上游的分岔池中，当水流从分岔段分岔口向集中口流动时，如果没有整流导板，则水流结构如图2所示，水流沿外墙由分岔段分岔口流向集中口，并在分岔池的中央形成大回流区，以及在外墙一侧形成一个小的回流区，这种水流结构容易使溯流而上的鱼类产生迷失感，也不符合鱼类游动的习性。本实施例在分岔段分岔口对面的分岔池的外墙上设置两个整流导板，如图3所示。分岔池中的水流结构在整流导板的作用下，产生弯曲的主流结构，这个主流结构可以引导鱼类顺利得找到集中口而进入鱼道。虽然整流导板会形成三个较小的回流区，不会影响鱼类的方向感，使鱼类顺畅地通过分岔池，同时鱼类还可以在分岔池中休息。

在下游的分岔池中，当水流从集中口向分岔段分岔口流动时，如果没有整流导板，则水流结构如图4所示，水流倾斜的冲向集中口对面的隔板上，并沿隔板流向分岔段分岔口，并在分岔池的中央形成涡旋，以及在外墙一侧形成一个小的涡流，这种水流结构容易使溯流而上的鱼类产生迷失感，也不符合鱼类游动的习性。本实施例在分岔段分岔口对面的隔板上设置两个整流导板，如图5所示。分岔池中的水流结构在整流导板的作用下，产生弯曲的水流结构，使鱼类可以顺畅的找到分岔口，而游出分岔池。虽然整流导板会形成三个较小的涡流，不会影响鱼类的方向感，使鱼类顺畅地通过分岔池，同时还可以在分岔池中休息。

分岔段内的水流流态与流速分布较为复杂，容易出现不利于鱼类上溯的贴壁流动结构，本实施例通过设置整流板可显著改善分岔段内的水流结构，有利于鱼类顺利通过。同时，由于分岔池的宽度较水池增加了1倍，主流区流速衰减更为显著，两侧回流区几何尺度更大，回流强度减弱，鱼类可以更从容地从主流区进入回流区休憩，因此分岔段还兼具休息池的作用。整流板采用的墩头体型，降低了对过鱼对象的伤害风险。

实施例四：

本实施例是实施例三的改进，是实施例三关于整流导板的细化。本实施例所述的整流导板的端头为半圆形。

所述的半圆形就是1/2圆形。整流导板半圆形的墩头有利于水流的流动，同时可以减少杂物的滞留，以及降低对过鱼伤害的风险。

实施例五

本实施例是实施例四的改进，是实施例四关于整流导板长度的细化。本实施例所述的整流导板长度为水池宽度的0.25~0.30倍。

整流导板的作用是防止主流水流沿外墙壁流动，促使主流居于中间部分，同时主流两侧的回流区尺度合理，方便鱼类游入与游出。整流导板的长度如果过长，就会使主流偏离分岔池的中心，致使分岔池的过鱼空间减小。相反的，如果整流导板的长度过短，则无法达到调整主流的作用。

实施例六：

本实施例上述实施例的改进，是上述实施例关于隔板墩头的细化。本实施例隔板的墩头为人字形墩头，所述人字形墩头的背水面坡度为1:1，迎水面坡度为1:3，如图6所示。

图6中的箭头表示水流方向，则隔板墩头背水面端点与顶点之间的纵向距离a₅，隔板墩头顶点与迎水面端点之间的纵向距离a₆，隔板墩头背水面端点与顶点之间的横向距离a₇，隔板墩头迎水面端点与顶点之间的横向距离a₈，所以有：a₅: a₇=1:1，a₈: a₆=1:3。

实施例七：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于导板的细化。本实施例所述的导板的墩头为人字形墩头，所述的人字形墩头的迎水面坡度为1:1，背水面坡度为1:3，如图6所示。

根据水流方向（图6中箭头方向），则导板墩头迎水面端点与顶点之间的纵向距离a₁，导板墩头顶点与背水面端点之间的纵向距离a₂，导板墩头迎水面端点与顶点之间的横向距离a₃，墩头背水面端点与顶点之间的横向距离a₄。所以有：a₁: a₃=1:1，a₄: a₂=1:3。

本实施例所述隔板和导板的墩头布置，与现有的墩头相比，体型更为简洁，为鱼类游动与休息提供了更为舒适的流场结构，降低了人工建筑物对鱼类造成的伤害风险。同时还具有避免漂浮物滞留与减轻泥沙淤积的作用。

根据上述实施例所述的鱼道进行的鱼道设计实例：

如图1所示，水池长度L为2.5m，宽度B为2m。导板的长度P为0.5m，导板和隔板的厚度b₁均为0.2m。

如图6所示，竖缝的长度l为0.1m，宽度b为0.3m，导向角α为45°。图6的箭头表示水流方向。导板墩头迎水面坡度a₃:a₁为1:1，背水面坡度a₄:a₂为1:3。隔板墩头迎水面坡度a₈:a₆为1:3，背水面坡度a₇:a₅为1:1。

如图7、8所示，主段和上游分岔段的导板设置在左岸，隔板设置在右岸，导板位于隔板下游，两者之间形成过鱼竖缝。下游分岔段的导板设置在右岸上，隔板设置在左岸，导板位于隔板下游，之间形成过鱼竖缝。分岔池内设有整流导板。上游分岔池与下游分岔池，长度L₁均为2.5m，宽度B₁为5.0m。分岔池中设立两个整流导板，上游分岔池中的整流导板并排设置在分岔段分岔口对面的外墙上，下游分岔池中的整流导板并排设置在集中口对面的下游主段水池和分岔段水池的隔板上。上游分岔池中的一个整流导板距右岸的距离L₃为1.3m、另一个导板距右岸的距离L₂为2.8m。下游分岔池中的两个整流导板到右岸的距离与上游分岔池中的两个整流导板相同。上游分岔池和下游分岔池中的整流导板长度P₁均为0.5m，厚度均为0.2m，墩头均采用1/2圆弧型，水池的底坡为0.02，分岔池内底板保持水平。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如分岔段形式、分岔池的位置隔板和导板的形式和位置等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种设置分岔段的竖缝式鱼道，包括：由多个底部倾斜的水池串联连接而成的主段，所述的各个水池之间由设置在左岸或右岸的隔板以及设置在右岸或左岸与隔板相对错开的导板隔开，其特征在于，所述的水池中设置使鱼道分岔的分岔段，所述的分岔段包括2-4个串联连接并与主段水池并排平行的分岔段，所述的分岔段中的水池设置与主段中水池相同的隔板和导板，所述的主段与分岔段通过池底为水平的分岔池连接，所述的分岔池包括主段分岔口和分岔段分岔口，所述的主段分岔口与分岔段分岔口平行，所述的主段分岔口正面设置集中口，所述的分岔段分岔口正面和侧面设置分岔池外墙，分岔池内还设置整流导板，在与所述的主段分岔口和分岔段分岔口相邻的水池中分别设置闸门。

2.根据权利要求1所述的鱼道，其特征在于，所述的分岔段分为上游分岔段和下游分岔段，所述的上游分岔段中各水池的隔板和导板与主段各水池中的隔板和导板设置为同侧；所述下游分岔段中各水池的隔板和导板与主段中各水池的隔板和导板设置为异侧。

3.根据权利要求2所述的鱼道，其特征在于，所述的上游分岔池中整流导板设置在与分岔段分岔口正面的分岔池外墙上；所述的下游分岔池中的整流导板设置在隔离分岔池和下游水池的隔板上。

4.根据权利要求3所述的鱼道，其特征在于，所述的整流导板的端头为半圆形。

5.根据权利要求4所述的鱼道，其特征在于，所述的整流导板长度为水池宽度的0.25~0.30倍。

6.根据权利要求1-5之一所述的鱼道，其特征在于，所述的隔板的墩头为人字形墩头，所述人字形墩头的背水面坡度为1:1，迎水面坡度为1:3。

7.根据权利要求6所述的鱼道，其特征在于，所述的导板的墩头为人字形墩头，所述的人字形墩头的迎水面坡度为1:1，背水面坡度为1:3。

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