CN104594320A - 过鱼式船闸及过鱼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了过鱼式船闸及过鱼方法，包括：入口端在上游引航道中，出口端在下游引航道中的集鱼补水廊道系统；入口端在上游引航道中，出口端在船闸闸室中的诱鱼补水廊道系统；入口端在上游引航道中，出口端在上闸首帷墙的上闸首补水廊道系统；包括拦鱼电栅和拦鱼网的拦鱼系统。在通航河流已建拦河工程的船闸和新建拦河工程的船闸上，采用本过鱼式船闸，可大大节省修建过鱼设施的工程投资，同保证河道的生态平衡。

Description

过鱼式船闸及过鱼方法

技术领域

本发明涉及水利工程和环保工程领域，更具体地说它是一种过鱼式船闸，本发明还涉及采用这种过鱼式船闸的过鱼方法，它是解决洄游鱼类通过拦河建筑物上溯的技术问题。

背景技术

在天然河流上修筑拦河大坝，阻断了该天然河流中鱼类的洄游通道。国内外对此采取的补救措施主要为三类：一是修建过鱼设施，主要有鱼道、鱼闸、升鱼机、集运鱼船等；二是在该河道中修建人工模拟产卵场；三是进行增殖放流。

现有的鱼类补救措施均具有一定的效果，却各存利弊。鱼道一般适用于中、小水头的水利工程，对于上下游水位差超过15米的水利工程来说，为了控制内部水流速度，鱼道长度较长，布置相对困难，工程前期投资较大。鱼闸和升鱼机适用于高水头水利工程，其机电设备较多，运行、管理及维护成本较高，且鱼类的过坝过程并不连续。集鱼船适用于有航运条件的河流，存在有噪音、水环境污染及鱼类过坝过程不连续等问题。河道内人工模拟产卵场以及增殖放流，这两项方案经过实践证明有一定的效果，但该区域内鱼类会出现种群多样性下降等伴随性问题。

船闸是拦河工程(通航河流)的重要组成部分，同时也是大坝上下游水体交换的重要通道。船闸运行过程中，闸室水位通过充水、泄水来改变；交替开关上下游的人字门实现船舶进出船闸闸室，完成船只上行或者下行。船舶在进入引航道后处于低速航行状态，依据船舶操纵性的要求，宜在静水中航行。为满足船舶停靠时的系缆力要求，闸室灌泄水时对水流流速和闸室上位上升速度也有限制。因此，船闸闸室以及上、下游引航道内的水流流速相对较缓。现有设计中，一般要修建隔流堤与河道主流隔开，以形成船闸上、下游的静水航道。

依据鱼类习性研究成果，洄游鱼群在静水或者缓流区处于往返巡游状态以寻找下泄水流上溯。由于船闸及下游引航道内下泄水流较不明显，洄游鱼群不会主动进入下游引航道内，或者自发的随着船舶一起过坝，即使利用船闸过鱼，其自然通过大坝的鱼类数量也很少。因此，以往工程规划、设计中，一般不将船闸作为洄游性鱼类的上溯通道。

但是，实际船闸检修时，多地的船闸闸室内有发现相当数量的野生鱼类。所发现的野生鱼类种类较多，数量较大。因此，将船闸作为洄游鱼类通行的通道是具有一定可行性的。

如何将现有的船闸设计进行修改，利用船闸本身作为洄游鱼类迁移的通道是一个技术性难题。此方案可以解决该生态问题，相对的投资和运营成本也不会过高。

发明内容

本发明的第一目的就是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种新型的过鱼式船闸，利用船闸有效空间增设过鱼设施，使船舶过闸的同时也能过鱼。

本发明的第二目的在于提供一种采用过鱼式船闸的过鱼方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：过鱼式船闸，包括船闸和船闸泄水廊道：所述的船闸泄水廊道连接泄水横廊道，所述的泄水横廊道位于下游引航道内的下游泄水段的航槽底板中；泄水横廊道的顶板低于下闸首槛顶高程；所述的泄水横廊道上设置有泄水横廊道侧出水孔；

所述的船闸还包括集鱼诱鱼系统和拦鱼系统，所述的集鱼诱鱼系统由集鱼补水廊道系统、诱鱼补水廊道系统和上闸首补水廊道系统组成；所述的集鱼补水廊道系统的入口端设置在上游引航道中，出口端设置在下游引航道中；所述的诱鱼补水廊道系统的入口端设置在上游引航道中，出口端设置在船闸闸室中；所述的上闸首补水廊道系统的入口端设置在上游引航道中，出口端设置在上闸首帷墙；

所述的拦鱼系统包括拦鱼电栅和拦鱼网，所述的拦鱼电栅安装在拦鱼电栅升降机上，拦鱼电栅升降机的两端安装在船闸闸室左侧墙和船闸闸室右侧墙上；所述的拦鱼网有一端安装在拦鱼网升降机上，另一端安装在上闸首帷墙顶部。

在上述技术方案中，所述的集鱼补水廊道系统包括：集鱼补水廊道、集鱼补水支廊道和集鱼补水支廊道出水孔；集鱼补水廊道上安装有集鱼补水廊道阀门，集鱼补水廊道入口端设置在上游引航道中，沿船闸闸室纵向延伸至下闸首人字门的上游侧，在下闸首内连接集鱼补水支廊道；所述的集鱼补水支廊道横向设置于下闸首人字门底槛内；集鱼补水支廊道上设有集鱼补水支廊道出水孔。

在上述技术方案中，所述的诱鱼补水廊道系统包括：诱鱼补水廊道、诱鱼补水支廊道和诱鱼补水支廊道出水孔；诱鱼补水廊道上设有诱鱼补水廊道阀门，所述的诱鱼补水廊道入口端设置在上游引航道中，沿船闸闸室纵向延伸至下闸首人字门上游侧；所述的诱鱼补水支廊道横向设在船闸闸室底板上方和所述的诱鱼补水廊道连通；所述的诱鱼补水支廊道设置有诱鱼补水支廊道出水孔。

在上述技术方案中，所述的上闸首补水廊道系统设置在上闸首底板下方，包括上闸首补水廊道、上闸首补水室和上闸首帷墙补水孔；上闸首补水廊道上设置有上闸首补水廊道阀门；所述的上闸首补水廊道入口端在上游引航道内；所述的上闸首补水廊道下游侧连通上闸首补水室；所述船闸的上闸首帷墙上贯穿设置有所述的上闸首帷墙补水孔；所述的上闸首补水室的下游侧连通上闸首帷墙补水孔。

在上述技术方案中，所述的拦鱼网为矩形，两侧边分别靠近船闸闸室左侧墙和船闸闸室右侧墙。

在上述技术方案中，从所述的泄水横廊道侧出水孔、集鱼补水支廊道出水孔、诱鱼补水支廊道出水孔和上闸首帷墙补水孔的流出的水流速度为0.2米/秒～0.5米/秒之间。

利用所述的过鱼式船闸使鱼类过船闸的方法：包括如下步骤：

步骤一：开启船闸泄水廊道阀门，泄水横廊道侧出水孔有水流出，诱导洄游鱼群进入下游引航道内并上溯至泄水横廊道附近；

开启船闸泄水廊道阀门的同时开启集鱼补水廊道阀门，集鱼补水支廊道出水孔有水流出，诱导洄游鱼群越过泄水横廊道汇集到下闸首人字门下游侧水域。

步骤二：关闭船闸泄水廊道阀门，船闸闸室充水完成后，开启下闸首人字门的同时开启诱鱼补水廊道阀门并开启上闸首补水廊道阀门，诱鱼补水支廊道出水孔和上闸首帷墙补水孔有水流出，诱导洄游鱼群到达上闸首帷墙下游侧水域；

步骤三：开启船闸充水廊道的阀门时，关闭集鱼补水廊道阀门，关闭诱鱼补水廊道阀门，上闸首帷墙补水孔继续有水流出，诱导洄游鱼群聚集在上闸首帷墙下游侧水域；

步骤四：船闸闸室内水位开始上升后，启动拦鱼电栅，然后启动拦鱼网升降机和拦鱼电栅升降机，控制拦鱼电栅和拦鱼网随船闸闸室内水位同步升高；

步骤五：在上闸首人字门开启至0.5开度时，开始降下拦鱼电栅和拦鱼网；

步骤六：当船闸闸室内船舶开始启动出闸时，关闭拦鱼电栅；然后拦鱼电栅及拦鱼网继续下降至船闸闸室底板上方的初始位置；

步骤七：当上闸首人字门完全开启后且锁定在门龛内时，关闭上闸首补水廊道阀门，完成一次过鱼过程。

与传统的方法相比，本发明的优点在于：

本发明的过鱼式船闸在现有船闸输水系统的基础上，结合鱼闸的功能，增设了集鱼系统、诱鱼系统及拦鱼系统等设施。上述所有设施安装后，均不影响船闸本身结构布置、船舶的航行安全和停泊安全。集鱼、诱鱼系统可在下游引航道内营造适宜洄游鱼类的环境流场；在船闸闸室内形成诱导水流，吸引洄游鱼类从下游引航道进入船闸闸室中，并顺利到达上闸首帷墙附近水域；在船闸闸室充水后达到上游水位时，通过拦鱼、赶鱼系统，洄游鱼类可通过上闸首人字门顺利进入上游水域。

本发明的过鱼式船闸，充分利用鱼闸过鱼的基本原理，结合了船舶通过船闸的工艺流程，是一种全新的过鱼设施形式。在通航河流的拦河工程中，采用本过鱼式船闸，可节省修建过鱼设施的工程投资以及运营成本，同时保证该河流的生态环境平衡。

附图说明

图1是本发明过鱼式船闸的结构示意图。

图2是本发明中过鱼式船闸下闸首附近的结构示意图。

图3是本发明中过鱼式船闸内部诱鱼廊道的结构示意图。

图4是本发明中过鱼式船闸上闸首附近的结构示意图。

图5是本发明中过鱼式船闸拦鱼系统结构示意图。

图6是本发明中过鱼式船闸上闸首附近平面示意图。

图7是本发明中过鱼式船闸下闸首附近平面示意图。

图8是图6中的A—A剖面图。

图9是图6中的B—B剖面图。

图10是图7中的C—C剖面图。

图11是图6中的D—D剖面图。

图12是图7中的E—E剖面图。

图13是过鱼式船闸控制流程图。

图中1-泄水横廊道，2-泄水横廊道侧出水孔，3-下游引航道，3.1-下游引航道泄水段，4-船闸泄水廊道，5-船闸泄水廊道阀门，6-集鱼补水廊道，7-集鱼补水支廊道，8-集鱼补水支廊道出水孔，9-下闸首，10-下闸首人字门，11-船闸闸室，12-船闸闸室底板，13a-船闸闸室左侧墙，13b-船闸闸室右侧墙，14-诱鱼补水廊道，15-诱鱼补水支廊道，16-诱鱼补水支廊道出水孔，17-拦鱼电栅，18-拦鱼电栅升降机，19-拦鱼网，20-拦鱼网升降机，21-上闸首，22-上闸首帷墙，23-上闸首帷墙补水孔，24-上闸首补水室，25-上闸首补水廊道，26-上闸首补水廊道控制室，27-上闸首补水廊道阀门，28-上闸首人字门，29-集鱼补水廊道阀门，30-诱鱼补水廊道阀门，31-船闸充水廊道，32-上游引航道。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过和具体实施对本发明作进一步的详细描述。

本发明所述的过鱼式船闸，利用船闸本身作为上下游水体的交流通道，在船舶过坝的同时过鱼。

2009年6月～2012年3月间，中华鲟研究所在三峡船闸和葛洲坝船闸检修期间，对船闸内发现的所有鱼类进行了调查统计，并对葛洲坝下游庙嘴江段、三峡—葛洲坝两坝间水域进行了鱼类资源调查。

三峡南线船闸3闸室调查采集到鱼类11种，分别为：鳊、餐、瓦氏黄颡鱼、贝氏餐、鲫、翘嘴鲌、草鱼、团头鲂、吻鮈、银鮈及紫薄鳅，共823尾。上述11种鱼中，中上水层分布的4种，中下水层分布的3种，底层分布的4种；栖息环境喜流水分布的3种，喜缓流水域分布的8种。

葛洲坝船闸闸室调查采集到鱼类14种，分别为鳊、贝氏餐、短颌鲚、紫薄鳅、鲫、凹尾拟鲿、瓦氏黄颡鱼、蛇鮈、大银鱼、鲤、铜鱼、双斑副沙鳅、光泽黄颡鱼及鰟鮍属鱼类1种，共184尾。14种鱼中，中上水层分布的4种，中下水层分布的3种，底层分布的7种；栖息环境喜流水分布的6种，喜缓流及静水环境分布的8种。

此次调查所采集的鱼类资源调查结果表明，多种鱼类能够进入三峡及葛洲坝船闸。由此可见，我们可以利用现有船闸进行改造，以适合洄游鱼类进入；然后加以辅助设施，诱导洄游鱼类通过船闸，进入上游水域，完成过鱼过程。

参阅附图可知：过鱼式船闸的设施包括：集鱼诱鱼系统和拦鱼赶鱼系统。

集鱼诱鱼系统包括：集鱼补水廊道系统、诱鱼补水廊道系统和上闸首补水廊道系统。拦鱼系统包括拦鱼电栅17和拦鱼网19。

如图1、2、6、7、10和12所示，集鱼补水廊道系统包括：集鱼补水廊道6、集鱼补水支廊道7和集鱼补水支廊道出水孔8。集鱼补水廊道6入口端设置在上游引航道32中，沿船闸闸室11纵向延伸至下闸首人字门10的上游侧，然后在下闸首9闸室底板内与集鱼补水支廊道7相连。所述的集鱼补水支廊道7横向设置于人字门10底槛内。集鱼补水支廊道7的下游侧设置有集鱼补水支廊道出水孔8。

如图1、3、6、7、9和11所示，诱鱼补水廊道系统包括：诱鱼补水廊道14、诱鱼补水支廊道15和诱鱼补水支廊道出水孔16。诱鱼补水廊道14入口端设置在上游引航道32中，沿船闸闸室11沿程延伸至下闸首人字门10上游侧。诱鱼补水支廊道15横向设在船闸闸室底板12上方和所述的诱鱼补水廊道14连通。所述的诱鱼补水支廊道15上设置有诱鱼补水支廊道出水孔16。

如图1、4、6、8和11所示，上闸首补水廊道系统设置在上闸首21闸室底板下方，包括上闸首补水廊道25、上闸首补水室24和上闸首帷墙补水孔23。所述的上闸首补水廊道25入口端在上游引航道32中，下游侧连通上闸首补水室24。上闸首帷墙22上的贯穿设置有上闸首帷墙补水孔23。所述的上闸首补水室24的下游侧连通上闸首帷墙补水孔23。

如图2和7所示，在下游引航道3内的下游引航道泄水段3.1中，横向设置有泄水横廊道1。所述的泄水横廊道1的顶板顶面高程不高于下闸首9槛顶的高程。所述的泄水横廊道1的两侧壁上设有泄水横廊道侧出水孔2。船闸泄水时，船闸闸室11内的水流通过船闸泄水廊道4流入泄水横廊道1，然后从所述的泄水横廊道侧出水孔2流出。

如图1、6、7、11和12所示，船闸闸室11的充水过程为：上游引航道32内的水流经由上闸首21侧墙内的船闸充水廊道31，通过分布于船闸闸室底板12或船闸闸室左侧墙13a和船闸闸室右侧墙13b内的出水口流入船闸闸室11内部，使得船闸闸室11内的水位上升。(从上游往下游看，左手边为左侧，右手边为右侧。即上闸首21看向下闸首9时，左手边为船闸闸室左侧墙13a，右手边为船闸闸室右侧墙13b。)该船闸闸室11的泄水过程为：船闸闸室11内的水流通过分布于船闸闸室底板12或船闸闸室左侧墙13a和船闸闸室右侧墙13b内的出水口，进入船闸泄水廊道4，然后流入下游引航道3内。

通过船闸泄水系统设计以及控制所述的船闸泄水廊道阀门5，使得船闸泄水过程中，保证泄水横廊道侧出水孔2流出的水流在下游引航道3内的形成速度为0.2米/秒～0.5米/秒的诱导水流。

通过洄游性鱼群的研究表明，0.2米/秒～0.5米/秒的诱导水流可以保证对洄游鱼群有引诱效果。洄游鱼群基本上感受不到低于0.2米/秒的水流，无法找到来水方向，无法对其进行诱导。下游引航道3内的水流速度高于0.5米/秒时，对进闸船舶的航行会带来不利影响。对于船闸泄水全程的水流状态来说，需要控制调节各个阀门，保证下游引航道3的水流速度在0.2米/秒～0.5米/秒之间。特殊情况下，瞬时或短时的水流速度峰值可达1.0米/秒。

如图1、2、7、10和12所示，船闸闸室11和下闸首9内还设置有集鱼补水系统，包括：集鱼补水廊道6、集鱼补水支廊道7和集鱼补水支廊道出水孔8。所述的集鱼补水廊道6的入口端设置在上游引航道32的进水段内，沿上闸首21侧墙内至船闸闸室右侧墙13a内，然后延伸至下闸首9的上游侧，然后横向转出至船闸闸室底板12上方至船闸中心线处，再向下游方向转弯并沿船闸中心线布置至下闸首9上游侧边缘处；然后埋入下闸首9底板下方并和集鱼补水支廊道7相连通。所述的集鱼补水廊道6上安装有集鱼补水廊道阀门29。

所述的集鱼补水系统中，集鱼补水廊道6的入口端必须设置在上游引航道32或者上游河道内保证水流流入；下游的出口端在下闸首人字门10和泄水廊道1之间，保证流出的诱导水流引诱洄游鱼群能够顺利从下游引航道3中通过下闸首人字门10，进入下闸首9。本实施例采用的设计为：集鱼补水廊道6的主要纵向部分是设置在船闸闸室右侧墙13a内。依据船闸不同的输水系统型式，或者船闸改装需求，可以将所述的集鱼补水廊道6的纵向部分不设置在船闸侧墙内，而是设置在船闸闸室底板12的上方或者下方，并纵向延伸至下闸首9附近。

如图2和7所示，集鱼补水支廊道7横跨整个下闸首9的航槽，并且位于下闸首人字门10的下游侧的闸槛内。在所述的集鱼补水支廊道7的下游侧壁设置有集鱼补水支廊道出水孔8。所述的集鱼补水支廊道出水孔8的单个尺寸和相邻间距必须依照下闸首9的航槽宽度来设计确定。所述的集鱼补水支廊道出水孔8横向平均分布布满整个航槽，保证排水水流为0.2米/秒～0.5米/秒之间。特殊情况下，瞬时或短时的水流速度峰值可达1.0米/秒。

如图1、3、6、7、9、11和12所示，船闸闸室11内还设置有诱鱼补水系统，包括诱鱼补水廊道14和诱鱼补水支廊道15以及诱鱼补水支廊道出水孔16。诱鱼补水廊道14设置在上游引航道32内；沿上闸首21闸室侧墙内延伸至船闸闸室左侧墙13b内；沿船闸闸室左侧墙13a内延伸至上闸首人字门28的下游侧后横向转出至船闸闸室底板12中心线处，再转向下游方向并延伸至下闸首9上游侧。沿中心线设置在船闸闸室底板12上方的所述的诱鱼补水廊道14横向连通有若干诱鱼补水支廊道15。诱鱼补水廊道14上安装有诱鱼补水廊道阀门30。

如图3所示，所述的诱鱼补水支廊道15横向设在船闸闸室底板12上方，下游侧设置有诱鱼补水支廊道出水孔16。所述的诱鱼补水支廊道出水孔16的单个尺寸和相邻间距必须依照船闸闸室11的设计规模及航槽宽度来设计确定。每个诱鱼补水支廊道15上的诱鱼补水支廊道出水孔16横向平均分布布满整个航槽，保证其流出的水流为低流速。

和前述的集鱼补水系统同理，诱鱼补水系统中，诱鱼补水廊道14的入口端必须设置在上游引航道32或者上游河道内，保证水流流入；下游的出口端在下闸首人字门10的上游侧即可。使得洄游鱼群通过下闸首人字门10后，顺利进入船闸闸室11内，并且在船闸闸室11内游向上闸首21。诱鱼补水廊道14尽量沿船闸闸室11的中心线布置，且在上下游方向上尽量延伸靠近下闸首9和上闸首21。依据船闸采用的输水系统型式，或者船闸改装需求，诱鱼补水支廊道15应当尽量接近船闸闸室左侧墙13a和船闸闸室右侧墙13b，即横穿整个航槽。

和前述的集鱼补水系统同理，所述的诱鱼补水廊道14、诱鱼补水支廊道15和诱鱼补水支廊道出水孔16的设计，以及所述的诱鱼补水廊道阀门30的控制调节，应保证诱鱼补水支廊道出水孔16流出的水在船闸闸室11内形成流速为0.2米/秒～0.5米/秒的水流。特殊情况下，瞬时或短时的流速峰值可达1.0米/秒。

如图1、4、6、8和11所示，本发明所设计的过鱼式船闸还安装有上闸首补水廊道系统，包括上闸首补水廊道25、上闸首补水室24和上闸首帷墙补水孔23。上闸首21的底板下设有上闸首补水室24和上闸首补水廊道控制室26。上闸首补水廊道控制室26内设置有上闸首补水廊道阀门27，用于控制上闸首补水廊道25的水流进入上闸首补水室24。上游引航道32的水流通过上闸首补水廊道25进入所述的上闸首补水室24。上闸首补水室24为封闭式结构，上游侧连接上闸首补水廊道25，下游侧为上闸首帷墙补水孔23。上闸首补水室24的底板和船闸闸室11的底板同水平高度，顶部依据现场施工和其他设备设计需求并满足结构要求，尽量贴近上闸首21底板底面。

上闸首补水室24的下游壁面即为上闸首帷墙22。上闸首帷墙22上贯穿的设置有若干上闸首帷墙补水孔23。所述的上闸首帷墙补水孔23在同一高程上为一组，横向均匀分布布满上闸首帷墙22；垂直方向上沿高程设置有多个组，纵向均匀分布布满所述的上闸首帷墙22。

和前述的集鱼补水系统同理，所述的上闸首补水廊道系统中，上闸首补水廊道25的入口端必须设置在上游引航道或者上游河道内，保证水流流入；下游的出口端必须设置在上闸首帷墙22上，即上闸首帷墙补水孔23，流出的水流诱导洄游鱼群由船闸闸室11内尽量向上闸首21区域聚拢。依据不同的船闸设计需求，或者船闸改装需求，上闸首帷墙补水孔23尽量以矩阵形式遍布上闸首帷墙22。

和前述的集鱼补水系统同理，上闸首补水廊道25、上闸首补水室24和上闸首帷墙补水孔23的设计，以及所述的上闸首补水廊道阀门27的控制调节，应保证上闸首帷墙补水孔23的水流流出速度在0.2米/秒～0.5米/秒之间。特殊情况下，瞬时或短时的流速峰值可达到1.0米/秒。

如图1、4～6和11所示，船闸闸室11内，上闸首帷墙22的下游侧还安装有拦鱼赶鱼系统，包括拦鱼电栅17、拦鱼电栅升降机18、拦鱼网19和拦鱼网升降机20。所述的拦鱼电栅17安装在拦鱼电栅升降机18上。所述的拦鱼网19的一端安装在拦鱼网升降机20上。

本实施例中所选择的拦鱼电栅17，电磁影响范围在5～10米。因此将拦鱼电栅升降机18安装在上闸首帷墙22下游侧10～20米处，在船闸闸室左侧墙13a和船闸闸室右侧墙13b上对称安装。

拦鱼网升降机20安装在靠近拦鱼电栅升降机18的上游侧。拦鱼网19为矩形，上游侧边水平固定在上闸首帷墙22顶部沿程，下游侧的两个顶点分别安装在拦鱼网升降机20上。所述的拦鱼网19的左右侧边分别贴近船闸闸室左侧墙13a和船闸闸室右侧墙13b。

如图13所示流程图，本发明过鱼式船闸的工作步骤为：

步骤一：开启船闸泄水廊道阀门5，船闸闸室11内的水体通过船闸泄水廊道4进入泄水横廊道1和泄水横廊道侧出水孔2泄入下游引航道3中，诱导洄游鱼群进入下游引航道3内并上溯至泄水横廊道1附近；

开启船闸泄水廊道阀门5的同时开启集鱼补水廊道阀门29，从上游引航道32内自流引水，通过集鱼补水廊道6，经集鱼补水支廊道7后从集鱼补水支廊道出水孔8流出，形成诱导水流；诱导洄游鱼群越过泄水横廊道1上游，汇集到下闸首人字门10下游侧水域。

初始状态时，船闸的上闸首人字门28和下闸首人字门10均处于关闭状态，船闸闸室11内水位为上游通航水位。然后，船闸开始泄水时，通过船闸泄水廊道4，将船闸闸室11内的水体经泄水横廊道1和泄水横廊道侧出水孔2泄入下游引航道3中，然后流向下游河道。

船闸泄水过程是一个非恒定流过程，水流流速由小至大然后再由大至小。船闸泄水过程的中后期，下游引航道内水流流速在0.2米/秒～0.5米/秒时，形成稳定的诱导水流，诱导洄游鱼群进入下游引航道3内并上溯至达泄水横廊道1附近。

步骤二：开启下闸首人字门10，同时开启诱鱼补水廊道阀门30以及开启上闸首补水廊道阀门27，从上游引航道32内自流引水，通过诱鱼补水廊道14以及上闸首补水廊道25，水流从诱鱼补水支廊道出水孔16以及上闸首帷墙补水孔23流出。洄游鱼群受前述水流诱导，穿过下闸首人字门10进入船闸闸室11内并继续溯流上行，直至到达上闸首帷墙22附近水域。

利用船闸泄水时的惯性水头差开启下闸首人字门10，同时开启诱鱼补水廊道阀门30以及上闸首补水廊道阀门27，从上游引航道32内自流引水，流入诱鱼补水廊道14和上闸首补水廊道25中。若干个诱鱼补水支廊道15横向设置在船闸闸室底板12上方。诱鱼补水廊道14中的水流流经诱鱼补水支廊道15，然后从诱鱼补水支廊道出水孔16流出。

此时的上闸首补水室24内的水位略高于船闸闸室11内的水位，也高于下游水位。相对应的，高于下游水位的部分上闸首帷墙补水孔23中也有水流流出。从所述的诱鱼补水支廊道出水孔16和所述的部分上闸首帷墙补水孔23中流出的水流，共同在船闸闸室11内形成流速在0.5m/s左右的诱导水流，诱导洄游鱼群穿过下闸首人字门10进入船闸闸室11内并继续溯流上行，直至到达上闸首帷墙22附近水域。

步骤三：开启船闸充水廊道31的阀门时，关闭集鱼补水廊道阀门29，关闭诱鱼补水廊道阀门30，继续开启上闸首补水廊道阀门27，水流从上游引航道32流入上闸首补水廊道25中，进入上闸首补水室24，在上闸首帷墙22下游侧附近形成诱导水流，吸引船闸闸室11内的洄游鱼群向此处聚集。

当船舶进入船闸闸室11后，关闭下闸首人字门10，然后开启船闸充水廊道31的阀门，船闸闸室11内开始充水。同时，关闭集鱼补水廊道阀门29和诱鱼补水廊道阀门30，继续开启上闸首补水廊道阀门27，水流从上游引航道32流入上闸首补水廊道25中，进入上闸首补水室24，通过上闸首帷墙补水孔23自下而上逐步流出。随着船闸闸室11内水位的上升，上闸首帷墙补水孔23流出的水流在上闸首帷墙22下游侧附近形成诱导水流，吸引船闸闸室11内的洄游鱼群。

步骤四：船闸闸室11内水位开始上升后，启动拦鱼电栅17，然后启动拦鱼网升降机20和拦鱼电栅升降机18，控制二者的升起速度保证拦鱼电栅17和拦鱼网19随船闸闸室11内水位同步升高。

依据洄游鱼群聚集情况，启动所述的拦鱼电栅17，形成电磁场拦截洄游鱼群，防止洄游鱼群在船闸闸室11水位上升过程中离开上闸首帷墙22附近水域。启动拦鱼电栅17的同时，启动拦鱼网升降机20提升拦鱼网19，保证洄游鱼群聚集在上闸首帷墙22和拦鱼电栅17之间及拦鱼网19上方区域。

在开启上闸首人字门28之前，将所述的拦鱼电栅17和拦鱼网19升起至水面，引导洄游鱼群垂直上游越过上闸首帷墙22顶部。

船闸闸室11充水结束后开启上闸首人字门28，利用船闸充水末期形成惯性水头差在所述的上闸首人字门28中形成竖缝水流，诱导洄游鱼群随着所述的水流进入上游引航道32内。

步骤五：在上闸首人字门28开启至0.5开度时，开始降下拦鱼电栅17和拦鱼网19。

为了保证船舶的过闸时间，在上闸首人字门28开启至0.5开度后开始降下拦鱼电栅17和拦鱼网19。依据上闸首人字门28的开启时间等因素确定此处的上闸首人字门28的开度上。

当上闸首人字门28完全开启后，拦鱼电栅17和拦鱼网19的顶部必须位于最小通航水深以下，或低于上闸首21槛顶高程。

当上闸首人字门28完全开启后，船闸闸室11内的船舶准备通过上闸首人字门28向上游河道行驶。因此，此时的拦鱼电栅17和拦鱼网19的顶部必须下降到最小通航水深以下或低于上闸首21槛顶高程(即低于上闸首21底板顶部的水平高度)。

步骤六：当船闸闸室11内船舶开始启动出闸时，关闭拦鱼电栅17。在船舶出闸过程中，拦鱼电栅17及拦鱼网19继续下降至船闸闸室底板12上方的初始位置。

步骤七：当上闸首人字门28完全开启后且锁定在门龛内时，关闭上闸首补水廊道阀门27。

以上步骤为一次完整的过鱼过程，利用本发明设计的过鱼式船闸，在船舶过坝的同时达到过鱼的目的。

本发明过鱼式船闸的过鱼原理为：

假定某上溯鱼群M能够循着引诱水流，向来水方向迅速无碍的在本发明的设施中向上游迁移。

上溯鱼群M受到泄水横廊道侧出水孔2流出的水流吸引，进入下游引航道3入口端内。随后，上溯鱼群M在泄水横廊道1附近聚集。

如果集鱼补水廊道阀门29处于关闭状态，即集鱼补水支廊道出水孔8中无水流流出，上溯鱼群M聚集在泄水横廊道1附近。如果集鱼补水廊道阀门29处于开启状态，即集鱼补水支廊道出水孔8中有水流流出，上溯鱼群M受到水流吸引随聚集到下闸首人字门10附近水域。

此时，诱鱼补水廊道阀门30处于开启状态，诱鱼补水支廊道出水孔16有水流流出，上溯鱼群M受其影响进入船闸闸室11并到达上闸首帷墙22附近。

此时，上闸首补水廊道阀门27处于开启状态，上闸首帷墙补水孔23有水流流出，上溯鱼群M受其影响聚集在拦鱼电栅17的上游侧及拦鱼网19的上方。

待上闸首人字门28开启时，上溯鱼群M早于上行船舶通过上闸首人字门28进入上游水域中。

本发明充分利用鱼闸过鱼的基本原理，适应于各种水头的船闸，结合了船舶通过船闸的工艺流程，是一种全新的过鱼设施形式。在通航河流已建拦河工程的船闸和新建拦河工程的船闸上，采用本过鱼式船闸，可大大节省修建过鱼设施的工程投资，同保证该处的生态平衡。

其他未说明的部分均属于现有技术。

Claims (7)

1.过鱼式船闸，包括船闸和船闸泄水廊道(4)，其特征在于：所述的船闸泄水廊道(4)连接泄水横廊道(1)，所述的泄水横廊道(1)位于下游引航道(3)内的下游泄水段(3.1)的航槽底板中；泄水横廊道(1)的顶板低于下闸首(9)槛顶高程；所述的泄水横廊道(1)上设置有泄水横廊道侧出水孔(2)；

所述的船闸还包括集鱼诱鱼系统和拦鱼系统，所述的集鱼诱鱼系统由集鱼补水廊道系统、诱鱼补水廊道系统和上闸首补水廊道系统组成；所述的集鱼补水廊道系统的入口端设置在上游引航道(32)中，出口端设置在下游引航道(3)中；所述的诱鱼补水廊道系统的入口端设置在上游引航道(32)中，出口端设置在船闸闸室(11)中；所述的上闸首补水廊道系统的入口端设置在上游引航道(32)中，出口端设置在上闸首帷墙(22)；

所述的拦鱼系统包括拦鱼电栅(17)和拦鱼网(19)，所述的拦鱼电栅(17)安装在拦鱼电栅升降机(18)上，拦鱼电栅升降机(18)的两端安装在船闸闸室左侧墙(13a)和船闸闸室右侧墙(13b)上；所述的拦鱼网(19)有一端安装在拦鱼网升降机(20)上，另一端安装在上闸首帷墙(22)顶部。

2.根据权利要求1所述的过鱼式船闸，其特征在于：所述的集鱼补水廊道系统包括：集鱼补水廊道(6)、集鱼补水支廊道(7)和集鱼补水支廊道出水孔(8)；集鱼补水廊道(6)上安装有集鱼补水廊道阀门(29)，集鱼补水廊道(6)入口端设置在上游引航道(32)中，沿船闸闸室(11)纵向延伸至下闸首人字门(10)的上游侧，在下闸首(9)内连接集鱼补水支廊道(7)；所述的集鱼补水支廊道(7)横向设置于下闸首人字门(10)底槛内；集鱼补水支廊道(7)上设有集鱼补水支廊道出水孔(8)。

3.根据权利要求1或2所述的过鱼式船闸，其特征在于：所述的诱鱼补水廊道系统包括：诱鱼补水廊道(14)、诱鱼补水支廊道(15)和诱鱼补水支廊道出水孔(16)；诱鱼补水廊道(14)上设有诱鱼补水廊道阀门(30)，所述的诱鱼补水廊道(14)入口端设置在上游引航道(32)中，沿船闸闸室(11)纵向延伸至下闸首人字门(10)上游侧；所述的诱鱼补水支廊道(15)横向设在船闸闸室底板(12)上方和所述的诱鱼补水廊道(14)连通；所述的诱鱼补水支廊道(15)设置有诱鱼补水支廊道出水孔(16)。

4.根据权利要求3所述的过鱼式船闸，其特征在于：所述的上闸首补水廊道系统设置在上闸首(21)底板下方，包括上闸首补水廊道(25)、上闸首补水室(24)和上闸首帷墙补水孔(23)；上闸首补水廊道(25)上设置有上闸首补水廊道阀门(27)；所述的上闸首补水廊道(25)入口端在上游引航道(32)内；所述的上闸首补水廊道(25)下游侧连通上闸首补水室(24)；所述船闸的上闸首帷墙(22)上贯穿设置有所述的上闸首帷墙补水孔(23)；所述的上闸首补水室(24)的下游侧连通上闸首帷墙补水孔(23)。

5.根据权利要求4所述的过鱼式船闸，其特征在于：所述的拦鱼网(19)为矩形，两侧边分别靠近船闸闸室左侧墙(13a)和船闸闸室右侧墙(13b)。

6.根据权利要求5所述的过鱼式船闸，其特征在于：从所述的泄水横廊道侧出水孔(2)、集鱼补水支廊道出水孔(8)、诱鱼补水支廊道出水孔(16)和上闸首帷墙补水孔(23)的流出的水流速度为0.2米/秒～0.5米/秒之间。

7.上述根据权利要求1-6中任一要求所述的过鱼式船闸的鱼类过船闸的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：开启船闸泄水廊道阀门(5)，泄水横廊道侧出水孔(2)有水流出，诱导洄游鱼群进入下游引航道(3)内并上溯至泄水横廊道(1)附近；

开启船闸泄水廊道阀门(5)的同时开启集鱼补水廊道阀门(29)，集鱼补水支廊道出水孔(8)有水流出，诱导洄游鱼群越过泄水横廊道(1)汇集到下闸首人字门(10)下游侧水域；

步骤二：关闭船闸泄水廊道阀门(5)，船闸闸室(11)充水完成后，开启下闸首人字门(10)的同时开启诱鱼补水廊道阀门(30)并开启上闸首补水廊道阀门(27)，诱鱼补水支廊道出水孔(16)和上闸首帷墙补水孔(23)有水流出，诱导洄游鱼群到达上闸首帷墙(22)下游侧水域；

步骤三：开启船闸充水廊道(31)的阀门时，关闭集鱼补水廊道阀门(29)，关闭诱鱼补水廊道阀门(30)，上闸首帷墙补水孔(23)继续有水流出，诱导洄游鱼群聚集在上闸首帷墙(22)下游侧水域；

步骤四：船闸闸室(11)内水位开始上升后，启动拦鱼电栅(17)，然后启动拦鱼网升降机(20)和拦鱼电栅升降机(18)，控制拦鱼电栅(17)和拦鱼网(19)随船闸闸室(11)内水位同步升高；

步骤五：在上闸首人字门(28)开启至0.5开度时，开始降下拦鱼电栅(17)和拦鱼网(19)；

步骤六：当船闸闸室(11)内船舶开始启动出闸时，关闭拦鱼电栅(17)；然后拦鱼电栅(17)及拦鱼网(19)继续下降至船闸闸室底板(12)上方的初始位置；

步骤七：当上闸首人字门(28)完全开启后且锁定在门龛内时，关闭上闸首补水廊道阀门(27)，完成一次过鱼过程。