CN105442503A - 一种带消能柱的鱼道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带消能柱的鱼道，属于水利水电工程技术领域，包括形成流道的两侧壁、位于两侧壁内侧并相对布置的若干长隔板和短隔板，所述长隔板与短隔板相对安装，每一长隔板与短隔板的端面之间形成一竖缝，每两组长隔板和短隔板之间形成一池室，相邻两池室之间通过竖缝连通；所述池室内还设有消能柱。本技术方案通过在鱼道的池室内合理的布置消能柱，扰乱了竖缝处的水流，使得鱼道中的水流流速减小，达到了充分减小了水流阻力的消能效果，确保鱼洄游时在竖缝处能顺利通过，减小鱼在洄游过程中对体力的消耗，提高其洄游效率，从而减小了水利水电工程对河道内鱼类生存环境的不利影响。

Description

一种带消能柱的鱼道
技术领域
本发明属于水利水电工程技术领域，涉及在水利水电工程中对鱼的生存环境进行修复的工程，尤其是涉及一种带消能柱的鱼道。
背景技术
洄游是一些鱼类的一种主动、定期、定向、集群的周期性运动，随着鱼类生命周期各个环节的推移，每年重复进行。洄游是长期以来鱼类对外界环境条件变化的适应结果，也是鱼类内部生理变化发展到一定程度，对外界刺激的一种必然反应。通过洄游，更换各生活时期的生活水域，以满足不同生活时期对生活条件的需要，顺利完成生活史中各重要生命活动。
水电站的建设阻断了鱼类的洄游，这对鱼类的繁殖以及河流的生态有着比较大的潜在威胁，而合适有效的鱼道、鱼路、鱼梯能在很大程度上减少这种危害。鱼道作为一种帮助鱼类洄游和减少河流生态危害的过鱼建筑物，相对于鱼路和鱼梯有着更广泛的用途。鱼道由于其结构较为成熟，可持续过鱼而使得在国内外被广泛应用，但目前大多鱼道其结构相对单一，如申请号为CN201210258999.0的发明专利公开了一种竖缝式鱼道结构，其结构示意图如图1所示，通过竖缝设计来干扰水流方向和速度，达到了降低水流速，帮助鱼克服水流阻力而实现洄游的效果。但模拟实验发现，该结构的鱼道在竖缝出口侧出现了一段局部过流流速大于鱼类的极限游泳速度和耐久游泳速度的水流，恰好在鱼洄游的必经之道上，如图2所示，在这个位置上对鱼的洄游产生较大冲击，使得鱼在此处消耗大量体力，洄游受阻，鱼道整体效率偏低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种带消能柱的鱼道，从而达到扰乱鱼道竖缝出口侧水流，最大限度减小水流对鱼形成冲击的效果。
本发明是通过如下技术方案予以实现的。
一种带消能柱的鱼道，包括形成流道的两侧壁、位于两侧壁内侧并相对布置的若干长隔板和短隔板，所述长隔板与短隔板相对安装，所述每一长隔板与短隔板的端面之间形成一竖缝，所述每两组长隔板和短隔板之间形成一池室，相邻两池室之间通过竖缝连通；所述长隔板靠近竖缝端一侧设有钩状墩头，所述钩状墩头的朝向与水流方向相反；所述池室内还设有消能柱。
所述消能柱的高度与长隔板、短隔板、侧壁的高度相同。
所述竖缝的倾斜角度为45°，缝宽为b。
所述钩状墩头截面为一直角梯形，其中梯形短边长度为竖缝缝宽b的0.49倍，倾斜面与水流方向形成钝角，斜边比为1:3，钩状墩头在长隔板垂直方向上的高度为竖缝缝宽b的2倍。
所述消能柱距离短隔板侧侧壁的距离为竖缝缝宽b的3倍，距离长隔板的距离为竖缝缝宽b的2倍。
所述长隔板的长度是短隔板长度的3倍。
所述短隔板位于长隔板后，长度为竖缝缝宽b的1.6倍。
所述长隔板、短隔板和侧壁的厚度为竖缝缝宽b的0.17倍。
本发明的有益效果是：
本发明所述的一种带消能柱的鱼道，通过在鱼道的池室内合理的布置消能柱，扰乱了竖缝处的水流，使得鱼道中的水流流速减小，达到了充分减小了水流阻力的消能效果，确保鱼洄游时在竖缝处能顺利通过，减小鱼在洄游过程中对体力的消耗，提高其洄游效率，从而减小了水利水电工程对河道内鱼类生存环境的不利影响。
附图说明
图1为现有技术中竖缝式鱼道的结构示意图；
图2为图1所示结构的水流流速模拟图；
图3为本发明的结构示意图；
图4为本发明的结构比例图一；
图5为本发明的结构比例图二；
图6为本发明结构的水流流速模拟图。
图中：1-侧壁，2-长隔板，3-消能柱，4-段隔板，5-钩状墩头，6-池室，7-竖缝。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图3～6所示，本发明所述的一种带消能柱的鱼道，包括形成流道的两侧壁1、位于两侧壁1内侧并相对布置的若干长隔板2和短隔板4，所述长隔板2与短隔板4相对安装，所述每一长隔板2与短隔板4的端面之间形成一竖缝7，所述每两组长隔板2和短隔板4之间形成一池室6，相邻两池室6之间通过竖缝7连通；所述长隔板2靠近竖缝端一侧设有钩状墩头5，所述钩状墩头5的朝向与水流方向相反；所述池室6内还设有消能柱3。
所述消能柱3的高度与长隔板2、短隔板4、侧壁1的高度相同，消能柱3在池室中的位置布置通过数值模拟多种不同的布置情况，采用消能效果最理想的结构。
所述竖缝7的倾斜角度为45°，缝宽为b；所述相邻两长隔板2、相邻两短隔板4之间的间距均为竖缝7缝宽b的10倍；所述两侧壁1之间的间距为竖缝7缝宽b的8倍；所述长隔板2、短隔板4和侧壁1的厚度约为竖缝7缝宽b的17％～20％。
所述钩状墩头5截面为一直角梯形，其中梯形短边长度为竖缝7缝宽b的0.49倍，倾斜面与水流方向形成钝角，斜边比为1:3，钩状墩头5在长隔板2垂直方向上的高度为竖缝7缝宽b的2倍。
所述消能柱3距离短隔板4侧侧壁的距离为竖缝7缝宽b的3倍，距离长隔板2的距离为竖缝7缝宽b的2倍，正好位于从竖缝7处流出的水流流速最快的部分中间，又不会对鱼通过竖缝7造成影响。
所述长隔板2的长度是短隔板4长度的3倍，短隔板4位于长隔板2后，长度为竖缝7缝宽b的1.6倍。
实施例
建造鱼道时，所述侧壁1、隔板2和消能柱3采用钢筋混凝土结构，采用混凝土现浇的模式或预制板的模式均可，鱼道底板和消能柱整体浇筑。鱼道的长隔板2和短隔板4把鱼道分成多个池室6，水流先流经长隔板2，在钩状墩头5斜面的引导下，流向竖缝7处，并由长隔板2和短隔板4之间的竖缝7通过，进入下一个池室6。鱼则从短隔板4侧与水流方向相向而行，由于水流通过竖缝7时，流速很大，对鱼类洄游的阻力很大。通过在长隔板2和短隔板4之间的竖缝7附近布置消能柱3，使得水流在从一个池室6流向下个池室6的过程中能够更加充分掺混，增强其消能效果，降低池室6竖缝处的水流流速，减小洄游的鱼类受到的阻力。从而使得鱼类穿过鱼道更加容易，使得部分水流流速满足游泳能力最弱的鱼类洄游的要求，进而增加鱼类穿过鱼道的数量，减少水电站建设对鱼洄游的影响。
通过模拟，选取消能柱3的最佳位置布置图以及各长隔板2和短隔板4的布置图尺寸。水流从钩状墩头5前端流来，从竖缝7流过，由于竖缝7的倾斜设计，引导水流向长隔板2方向偏斜，在此处，水流汇聚，流速较快，从竖缝7中流出的水正好冲击到消能柱3上，从而被冲散开，形成紊流，如图6所示。在形成紊流的水流中，水流速度不均，鱼在洄游到竖缝7处即可寻找到水流较慢的位置，从竖缝7处穿过，接着游过水流较为平静的池室6，通过下一道竖缝，进入下一个池室，逐渐向上游去，完成洄游里程。
如图6所示，本发明中的结构下，鱼道中水流的流速明显减小。该消能柱的位置布置经过大量的模拟数据得到，刚好正对水流流速最快的地方，将其水流打乱，能达到最佳的消能效果，并可满足多种鱼类的洄游需求，其中包括幼鱼和仔鱼的过坝需求。本技术方案结构简单，容易建造，在技术和经济上都优于同类鱼道结构。
上述实施情况仅作举例而已，同时使本发明的特征更加清楚和容易理解，本发明的保护范围不限于实施例所陈述的具体形式，其保护范围也包括本领域技术人员根据本专利构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.一种带消能柱的鱼道，包括形成流道的两侧壁(1)、位于两侧壁(1)内侧并相对布置的若干长隔板(2)和短隔板(4)，所述长隔板(2)与短隔板(4)相对安装，所述每一长隔板(2)与短隔板(4)的端面之间形成一竖缝(7)，所述每两组长隔板(2)和短隔板(4)之间形成一池室(6)，相邻两池室(6)之间通过竖缝(7)连通；所述长隔板(2)靠近竖缝端一侧设有钩状墩头(5)，所述钩状墩头(5)的朝向与水流方向相反；其特征在于：所述池室(6)内还设有消能柱(3)。
2.根据权利要求1所述的一种带消能柱的鱼道，其特征在于：所述消能柱(3)的高度与长隔板(2)、短隔板(4)、侧壁(1)的高度相同。
3.根据权利要求1所述的一种带消能柱的鱼道，其特征在于：所述竖缝(7)的倾斜角度为45°，缝宽为b。
4.根据权利要求1所述的一种带消能柱的鱼道，其特征在于：所述钩状墩头(5)截面为一直角梯形，其中梯形短边长度为竖缝(7)缝宽b的0.49倍，倾斜面与水流方向形成钝角，斜边比为1:3，钩状墩头(5)在长隔板(2)垂直方向上的高度为竖缝(7)缝宽b的2倍。
5.根据权利要求1所述的一种带消能柱的鱼道，其特征在于：所述消能柱(3)距离短隔板(4)侧侧壁的距离为竖缝(7)缝宽b的3倍，距离长隔板(2)的距离为竖缝(7)缝宽b的2倍。
6.根据权利要求1所述的一种带消能柱的鱼道，其特征在于：所述长隔板(2)的长度是短隔板(4)长度的3倍。
7.根据权利要求1所述的一种带消能柱的鱼道，其特征在于：所述短隔板(4)位于长隔板(2)后，长度为竖缝(7)缝宽b的1.6倍。
8.根据权利要求1所述的一种带消能柱的鱼道，其特征在于：所述长隔板(2)、短隔板(4)和侧壁(1)的厚度为竖缝(7)缝宽b的0.17倍。
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