CN106592541B - 上游水位变幅较大工程用的鱼道系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上游水位变幅较大工程用的鱼道系统，属于水工建筑附属物设计建造技术领域。提供一种开挖量小，建筑用混凝土工程量少的鱼道系统。所述的鱼道系统包括含有多个鱼道出口的鱼道结构和布置在第一个鱼道出口上的闸室结构，所述的鱼道结构包括数量与所述鱼道出口数量相当的多组衔接渠道，各个所述的鱼道出口分别对应的设置在各组所述衔接渠道的上游端，各套所述的衔接渠道沿水流方向相互平行的布置在工程的挡水坝中；各组所述的衔接渠道，在高程方向上分别通过各自的中部和尾部与相领衔接渠道的中部和尾部顺序连通；所述的鱼道结构通过高程最低的那一组所述衔接渠道的尾部与位于所述挡水坝下游侧的鱼道进口连通。

Description

上游水位变幅较大工程用的鱼道系统

技术领域

本发明涉及一种鱼道系统，尤其是涉及一种上游水位变幅较大工程用的鱼道系统，属于水工建筑附属物设计建造技术领域。

背景技术

鱼道是供鱼类洄游的通道。用通俗的语言形容，就是某些鱼类有从河流下游迁移至河流上游产卵的习性。当河流由于人类原因，如修建了挡水坝截断了河流后，鱼类向上游洄游的通道就遭到破坏。为了保护鱼类的习性，需要穿越大坝修建人工水槽作为鱼类洄游的通道，即称为鱼道。水流从上游进入鱼道，从下游流出鱼道，但鱼类从下游进入鱼道，从上游游出鱼道，由此称鱼道上游取水口为鱼道出口，鱼道下游出水口为鱼道进口。

为了实现鱼道过鱼的目的，鱼道通常需要满足以下要求：(1)水深要求，鱼道内需要保持1.0～1.5m的水深；(2)坡度要求，为了使鱼类能够沿水流向上游洄游，鱼道内水流流速要小于鱼类洄游的速度，这就要求鱼道需要保持一个较缓且稳定的坡度；(3)当上游水位变化时，鱼道出口需要有能够适应水位变化的措施，确保各种水位下，鱼道内长期保持1.0～1.5m的水深。

为了满足上述要求，目前的水电工程中通常采用的是将鱼道出口段布置在挡水坝上游，并在水位变幅区内沿高程同时设置多个鱼道出口，对每个出口均采用平板闸门控制的方案，如附图1所示。该结构的特征在于：(1)鱼道出口均布置于挡水坝上游；(2)在上游水位变幅区内，鱼道沿高程布置了多个鱼道出口，各鱼道出口在高程上相互衔接；(3)各鱼道出口均布置了1道平板钢闸门控制下泄水流。该结构的主要优点在于：在上游水位变幅区内，各高程段均布置有鱼道出口，当上游水位位于某一高程时，只需开启相应高程鱼道出口的闸门，而关闭其他鱼道出口的闸门，即可满足鱼道内1.0～1.5m水深的要求。该结构的主要缺点在于：(1)鱼道出口均布置于上游，且鱼道出口位置较高，相应的开挖量或混凝土工程量较大，鱼道工程投资较大；(2)鱼道出口数量较多，且需要根据上游水位的情况，及时进行各闸门开启及关闭，当上游水位变动幅度较大，变动较频繁时，鱼道出口闸门运行控制也较为繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种开挖量小，建筑用混凝土工程量少的上游水位变幅较大工程用的鱼道系统。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种上游水位变幅较大工程用的鱼道系统，包括闸室结构和含有多个鱼道出口的鱼道结构，在每一个所述的鱼道出口上分别设置有一套所述的闸室结构，所述的鱼道结构包括数量与所述鱼道出口数量相当的多组衔接渠道，各个所述的鱼道出口分别一一对应的设置在各组所述衔接渠道的上游端，各套所述的衔接渠道沿水流方向相互平行的布置在工程的挡水坝中；沿水流方向相互平行的布置在工程的挡水坝中的各组所述的衔接渠道，在高程方向上分别通过各自的中部和尾部与相领衔接渠道的中部和尾部顺序连通；所述的鱼道结构通过高程最低的那一组所述衔接渠道的尾部与位于所述挡水坝下游侧的鱼道进口连通。

本发明的有益效果是：本申请通过将现有一条阶梯式的鱼道改进为多组衔接渠道式的鱼道结构，并将这些衔接渠道沿水流方向相互平行的布置在工程的挡水坝中，使各组衔接渠道在高程方向上分别通过各自的中部和尾部与相领衔接渠道的中部和尾部顺序连通；并使所述的鱼道结构通过高程最低的那一组所述衔接渠道的尾部与位于所述挡水坝下游侧的鱼道进口连通。这样，直接利用工程建设中必要修建的挡水坝为基体进行所述鱼道系统的设置，不仅不需要单独的开挖鱼道基础，而且也不需要单独的修建混凝土结构的鱼道系统，从而大大的减小了整个工程的开挖工程量，而且由于所述的鱼道系统设置在工程的挡水坝中，以及不需要单独的修建混凝土结构的鱼道系统，还可以既省去单独修建混凝土鱼道的混凝土工程量，同时又减少了挡水坝的混凝土工程量，达到节约工程建设成本的目的。

进一步的是，各个所述的鱼道出口均设置在所述挡水坝的上游侧的侧壁上。

上述方案的优选方式是，各组所述的衔接渠道均包括位于挡水坝上游部分的穿坝段和位于挡水坝下游部分的衔接段，所述的穿坝段和所述的衔接段在所述挡水坝的中部连通，所述的鱼道出口设置在所述穿坝段的上游端，各组所述的衔接渠道在高程方向上分别通过所述的衔接段与相邻衔接渠道的所述衔接段顺序连通。

进一步的是，在所述穿坝段的中部还设置有事故检修闸室结构。

进一步的是，所述的闸室结构包括门叶组件和固装在所述门叶组件顶部的自启组件，每一个所述鱼道出口构成的平面与水平面的夹角为40～50°的锐角；在上游水位降至低于所述鱼道出口的顶部时，铰接在所述鱼道出口顶部的门叶组件通过所述的自启组件自动的打开关闭的鱼道出口。

上述方案的优选方式是，所述的门叶组件包括门叶本体和铰链，所述的门叶本体通过所述的铰链铰接在鱼道出口的顶部。

进一步的是，所述的自启组件包括配重钢筒和填装在该配重钢筒中的配重体。

附图说明

图1为本发明上游水位变幅较大工程用的鱼道系统涉及到的现有鱼道的平面布置图；

图2为本发明上游水位变幅较大工程用的鱼道系统的平面布置图；

图3为图2的A-A剖视图纸；

图4为图2的上游侧局部视图；

图5为本发明涉及到的闸室结构的结构及布置图。

图中标记为：闸室结构1、鱼道出口2、鱼道结构3、衔接渠道4、挡水坝5、鱼道进口6、穿坝段7、衔接段8、事故检修闸室结构9、门叶组件10、自启组件11、门叶本体12、铰链13、配重钢筒14、配重体15。

具体实施方式

如图2、图3、图4以及图5所示是本发明提供的一种开挖量小，建筑用混凝土工程量少的上游水位变幅较大工程用的鱼道系统。所述的鱼道系统包括闸室结构1和含有多个鱼道出口2的鱼道结构3，在每一个所述的鱼道出口2上分别设置有一套所述的闸室结构1，所述的鱼道结构3包括数量与所述鱼道出口2数量相当的多组衔接渠道4，各个所述的鱼道出口2分别一一对应的设置在各组所述衔接渠道4的上游端，各套所述的衔接渠道4沿水流方向相互平行的布置在工程的挡水坝5中；沿水流方向相互平行的布置在工程的挡水坝5中的各组所述的衔接渠道4，在高程方向上分别通过各自的中部和尾部与相领衔接渠道4的中部和尾部顺序连通；所述的鱼道结构3通过高程最低的那一组所述衔接渠道4的尾部与位于所述挡水坝5下游侧的鱼道进口6连通。本申请通过将现有一条阶梯式的鱼道改进为多组衔接渠道4式的鱼道结构，并将这些衔接渠道4沿水流方向相互平行的布置在工程的挡水坝5中，使各组衔接渠道4在高程方向上分别通过各自的中部和尾部与相领衔接渠道4的中部和尾部顺序连通；并使所述的鱼道结构通过高程最低的那一组所述衔接渠道4的尾部与位于所述挡水坝5下游侧的鱼道进口6连通。这样，直接利用工程建设中必要修建的挡水坝5为基体进行所述鱼道系统的设置，不仅不需要单独的开挖鱼道基础，而且也不需要单独的修建混凝土结构的鱼道系统，从而大大的减小了整个工程的开挖工程量，而且由于所述的鱼道系统设置在工程的挡水坝5中，以及不需要单独的修建混凝土结构的鱼道系统，还可以既省去单独修建混凝土鱼道的混凝土工程量，同时又减少了挡水坝5的混凝土工程量，达到节约工程建设成本的目的。

上述实施方式中，为了设置、安装方便，各个所述的鱼道出口均设置在所述挡水坝5的上游侧的侧壁上。这样，所述的闸室结构1便可以很方便的进行设置和安装。

同时，为了方便各组所述衔接渠道4在挡水坝5内的连接，以及满足鱼道自身的水位和坡度要求，本申请各组所述的衔接渠道4均包括位于挡水坝5上游部分的穿坝段7和位于挡水坝5下游部分的衔接段8，所述的穿坝段7和所述的衔接段8在所述挡水坝5的中部连通，所述的鱼道出口2设置在所述穿坝段7的上游端，各组所述的衔接渠道4在高程方向上分别通过所述的衔接段8与相邻衔接渠道的所述衔接段8顺序连通。这样，即可以在挡水坝5内的连接处设置过滤缓坡满鱼道自身的坡度要求和水位要求，同时，还可以在所述穿坝段7的中部还设置有事故检修闸室结构9，以满足相应部件的衔接渠道4和/或闸室结构1需要维修时切断水流。

进一个步的，为了改变现有闸室结构1随频繁变动的水位而频繁的人工操作开启闸门的现状，本申请对所述的闸室结构也进行了改进，即所述的闸室结构1包括门叶组件10和固装在所述门叶组件10顶部的自启组件11，每一个所述鱼道出口2构成的平面与水平面的夹角为40～50°的锐角；在上游水位降至低于所述鱼道出口2的顶部时，铰接在所述鱼道出口2顶部的门叶组件10通过所述的自启组件11自动的打开关闭的鱼道出口2。此时，所述门叶组件10的优选结构为所述的门叶组件10包括门叶本体12和铰链13，所述的门叶本体12通过所述的铰链13铰接在鱼道出口2的顶部；所述的自启组件11的优选结构为所述的自启组件11包括配重钢筒14和填装在该配重钢筒14中的配重体15。这样，只需要通过计算便可以很好的控制门叶组件10随水位的变化自动的通过自启组件11和水压力开启和关闭所述的鱼道出口2。

综上所述，采用本申请结构的鱼道系统具有以下的优点，

1、鱼道出口2与挡水坝5结合布置，可以大大节约鱼道出口2的开挖及混凝土工程量，有利于节约工程投资；

2、对于单个工作闸门3而言：

(a)当上游水位低于闸门顶时，配重钢筒14的弯矩G1×L1＝门叶本体12的弯矩G2×L2，根据杠杆原理，铰链13两弯矩平衡，闸门处于水平开启状态；

(b)当上游水位高于闸门顶时，根据浮力计算公式：

配重钢筒14的弯矩＝(G1-水的密度×g×V1)×L1；

门叶本体12的弯矩＝(G2-水的密度×g×V2)×L2；

配重钢筒14的弯矩-门叶本体12的弯矩＝(G1-水的密度×g×V1)×L1-(G2-水的密度×g×V2)×L2＝(G1×L1-G2×L2)-水的密度×g×(V1×L1-V2×L2)<0

配重钢筒14的弯矩将会小于门叶本体12的弯矩，门叶本体12将会沿铰链13向下转动关闭闸门。

(c)当上游水位逐渐下降，配重钢筒14露出水面，门叶本体12仍处于淹没状态：

配重钢筒14的弯矩＝G1×L1；

门叶本体12的弯矩＝G2×L2-水的密度×g×V2×L2；

配重钢筒14的弯矩-门叶本体12的弯矩＝G1×L1-(G2-水的密度×g×V2)×L2

＝(G1×L1-G2×L2)+水的密度×g×V2×L2)＝水的密度×g×V2×L2>0

配重钢筒14的弯矩将会大于门叶本体12的弯矩，门叶本体12将会沿铰链13向上转动开启闸门。

由此实现了单个工作闸门随上游水位的变化而自动开启和关闭。

3、对于多个鱼道出口2的闸门结构1来说，当上游水位位于某闸门结构1时，该闸门结构1将处于开启过流的状态，而上游水位以上的闸门结构1处于开启无水通过状态，上游水位以下的闸门结构1则处于关闭状态。由此，在任何上游水位下，均始终能够保持仅有1道上游水位附近的闸门结构1处于过流的状态，实现了根据上游水位情况自动切换过流鱼道出口2的目的。

4、当闸门结构1出现故障时，还可采用事故检修闸室结构9挡水，能够确保鱼道出口2始终处于低水位状态下过流，有利于结构安全。

Claims (7)

1.一种上游水位变幅较大工程用的鱼道系统，包括闸室结构(1)和含有多个鱼道出口(2)的鱼道结构(3)，在每一个所述的鱼道出口(2)上分别设置有一套所述的闸室结构(1)，其特征在于：所述的鱼道结构(3)包括数量与所述鱼道出口(2)数量相当的多组衔接渠道(4)，各个所述的鱼道出口(2)分别一一对应的设置在各组所述衔接渠道(4)的上游端，各套所述的衔接渠道(4)沿水流方向相互平行的布置在工程的挡水坝(5)中；沿水流方向相互平行的布置在工程的挡水坝(5)中的各组所述的衔接渠道(4)，在高程方向上分别通过各自的中部和尾部与相邻衔接渠道(4)的中部和尾部顺序连通；所述的鱼道结构(3)通过高程最低的那一组所述衔接渠道(4)的尾部与位于所述挡水坝(5)下游侧的鱼道进口(6)连通。

2.根据权利要求1所述的上游水位变幅较大工程用的鱼道系统，其特征在于：各个所述的鱼道出口均设置在所述挡水坝(5)的上游侧的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的上游水位变幅较大工程用的鱼道系统，其特征在于：各组所述的衔接渠道(4)均包括位于挡水坝(5)上游部分的穿坝段(7)和位于挡水坝(5)下游部分的衔接段(8)，所述的穿坝段(7)和所述的衔接段(8)在所述挡水坝(5)的中部连通，所述的鱼道出口(2)设置在所述穿坝段(7)的上游端，各组所述的衔接渠道(4)在高程方向上分别通过所述的衔接段(8)与相邻衔接渠道的所述衔接段(8)顺序连通。

4.根据权利要求3所述的上游水位变幅较大工程用的鱼道系统，其特征在于：在所述穿坝段(7)的中部还设置有事故检修闸室结构(9)。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的上游水位变幅较大工程用的鱼道系统，其特征在于：所述的闸室结构(1)包括门叶组件(10)和固装在所述门叶组件(10)顶部的自启组件(11)，每一个所述鱼道出口(2)构成的平面与水平面的夹角为40～50°的锐角；在上游水位降至低于所述鱼道出口(2)的顶部时，铰接在所述鱼道出口(2)顶部的门叶组件(10)通过所述的自启组件(11)自动的打开关闭的鱼道出口(2)。

6.根据权利要求5所述的上游水位变幅较大工程用的鱼道系统，其特征在于：所述的门叶组件(10)包括门叶本体(12)和铰链(13)，所述的门叶本体(12)通过所述的铰链(13)铰接在鱼道出口(2)的顶部。

7.根据权利要求5所述的上游水位变幅较大工程用的鱼道系统，其特征在于：所述的自启组件(11)包括配重钢筒(14)和填装在该配重钢筒(14)中的配重体(15)。