CN107905186B - 集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，主要解决了现有技术中存在的不能满足任何水位下鱼群洄游及维护水道资金欠缺的问题。该系统包括鱼道、鱼道隔板、观光通道、安全及维护通道；所述鱼道由多条第一横向通道、第一竖向通道、第二横向通道、第二竖向通道，按照上述规律依次连接构成螺旋四边形结构，用于实现过鱼和漂流；并且在每条连接通道与水库外侧的连通处均设有感应式升降堆叠闸门机构，在水库内侧还设有安全闸门机构；所述鱼道中间隔设有多个鱼道隔板。通过上述方案，本发明达到了可满足任意时间段鱼群洄游及解决了鱼道维护的资金问题，具有很高的实用价值和推广价值。

Description

集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统

技术领域

本发明涉及水利工程领域，尤其涉及一种集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统。

背景技术

随着我国水电事业的发展，一大批中小型水电大坝相继建成，这些水电大坝在防洪、灌溉、发电、供水、航运、水产养殖等方面发挥了巨大的作用，取得了显著的经济效益。但是，人们逐渐意识到水力发电在带来经济效益的同时也会对鱼类产生负面的影响，大坝阻断了鱼类洄游产卵的通道，造成了不少逆流而上产卵的鱼类撞坝而亡。为了保护天然渔业资源、保障水生生态系统的连续性和多样性，目前采取的主要修复措施是在水电水利工程中修建鱼道，帮助鱼类洄游。

鱼道作为过鱼设施的一种，是在鱼类洄游时供鱼类通过闸、坝的人工水槽，它的形成和发展代表了人们对河道工程影响水生环境的重视程度的提高，传统的过鱼通道主要有四种：一是与水轮机共享水流通路的鱼道，或船闸兼做鱼道，二是设置集鱼箱用电动方法把鱼提到大坝里面去，三是专门建一条或两条鱼道，四是建一条原生态鱼道；虽然这几种方法解决了部分鱼洄游问题，但都有两个共同的缺点：一是只有在一定水位下、一段时间内、一部分鱼类能洄游，二是渔业部门没有专门资金来维护这些设备，导致设备运行一段时间后大都达不到设计之初的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，主要解决现有技术中存在的不能满足任何水位下鱼群洄游及维护水道资金欠缺的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，包括鱼道、鱼道隔板、观光通道；

所述鱼道由多条第一横向通道、第一竖向通道、第二横向通道、第二竖向通道按照“第一横向通道-第一竖向通道-第二横向通道-第二竖向通道”的规律由上往下依次连接构成，形成环绕的螺旋四边形结构；并且，最底下的第一横向通道与下游河道连通，其它第一横向通道均各自通过一条连接通道与上游水库外侧连通，形成一个鱼道进口通道和多个鱼道出口通道的形式；

同时，在每条连接通道与水库外侧的连通处均设有感应式升降堆叠闸门机构，用于感应水库水位并实现自动开启和关闭，从而使水溢流至该第一横向通道内；所述的感应式升降堆叠闸门机构包括水位感应控制系统，以及均与该水位感应控制系统连接并由其控制开启和关闭的第一闸门组件和第二闸门组件；所述第一闸门组件设置在第二闸门组件的上方，并且第一闸门组件和第二闸门组件根据水库水位由上往下顺序开启；

在每条连接通道内还均设有面积为第一横向通道面积的30％～80％的倾斜式辅助过鱼出口通道，该倾斜式辅助过鱼出口通道斜面高的一端与水库外侧连通，并位于第一闸门组件和第二闸门组件之间；

所述鱼道隔板设有多个，并采用间隔分布的方式依次安装在鱼道中，使得鱼道内充水后可形成溢流堰，用于实现漂流；并且，所有的鱼道隔板中均设有用于实现过鱼的潜孔；所述的倾斜式辅助过鱼出口通道内同样设有间隔分布的鱼道隔板和潜孔；

同时，第一横向通道中靠近倾斜式辅助过鱼出口通道的鱼道隔板采用活动升降方式设置，活动设置的鱼道隔板在与其位于同一连接通道上的第一闸门组件开启时下降，以便鱼群经由倾斜式辅助过鱼出口通道洄游至水库中，活动设置的鱼道隔板在第二闸门组件开启时上升；

所述观光通道的形状、结构均与鱼道相同，并位于鱼道外侧，用于行人行走。

为确保鱼道系统的安全，本发明还包括设置在水库内侧、用于实现鱼道防洪的安全闸门机构。

具体地说，所述水位感应控制系统包括用于测量水库水位的水位传感器，用于接收水位传感器采集数据信息的控制终端，以及与控制终端连接的卷扬电机；所述第一闸门组件和第二闸门组件均与卷扬电机连接。

进一步地，每个第一闸门组件和第二闸门组件均是由两块上下堆叠的闸门构成(也就是每层连接通道上设有四块堆叠的闸门)。

再进一步地，所述观光通道与每条第一横向通道的交界处均设有用于方便行人通行的同时不阻断第一横向通道与水库大坝连通的桥板。

为方便统计，所述观光通道上还设有用于统计过鱼数量的鱼群计数器。

更进一步地，本发明还包括设置在鱼道内侧并且形状、结构均与鱼道相同的安全及维护通道。

为进一步确保漂流的安全性，所述第一横向通道、第一竖向通道、第二横向通道、第二竖向通道各自的连接处均设有圆倒角。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明设计的鱼道与传统鱼道不同，其是由多条第一横向通道、第一竖向通道、第二横向通道、第二竖向通道按照“第一横向通道-第一竖向通道-第二横向通道-第二竖向通道”的规律连接构成螺旋四边形结构，并通过连接通道、鱼道隔板及其上的潜孔的设计，使鱼道充水后可形成溢流堰，同时鱼道隔板配合潜孔可以起到减小水流对鱼群冲击力的作用，避免洄游的鱼群被水体冲至下游。这样的鱼道形状和构造设计，可以同时满足鱼群的洄游和以及游客的漂流。因此，本发明不仅有效集成了鱼道过鱼和漂流的功能，而且还确保了漂流的安全性，同时还有效避免了鱼群被冲入下游河道的现象发生，可谓一举两得。

(2)本发明设计的鱼道形状和构造，结构稳定、可靠性强，并且省略了传统螺旋式鱼道需要设置的支撑圆柱体，使得整个鱼道系统的构建更加方便。本发明从高空往下看，其类似于多层四合院，各层之间以旋转式楼梯方式自然升降，并且在结合观光通道及安全维护通道后，形成了三排并列通道设计的构造形式，外形上非常美观、大气。

(3)本发明除最底端的第一横向通道外的其它第一横向通道均各自通过一条连接通道与上游水库外侧连通，形成一个鱼道进口通道和多个鱼道出口通道的形式，从而可以满足不同水位鱼群的洄游；同时，本发明将鱼道结合观光通道的设计，可以使过鱼和漂流及观光旅游结合起来，让生态效益与经济效益相结合，解决了维护鱼道的资金问题。

(4)本发明通过设计感应式升降堆叠闸门机构和倾斜式辅助过鱼出口通道，可确保鱼道水位的正常(水不溢出鱼道外)以及鱼群的正常洄游。本发明中的倾斜式辅助过鱼出口通道是根据第一横向通道的大小按照30％～80％的比例进行缩小的，形成了具有倾斜度的“道中道”形式。“道中道”的设计方式，一方面是在感应式升降堆叠闸门机构中的第一闸门组件开启时，鱼群经由倾斜式辅助过鱼出口通道可以洄游至水库中(第一闸门组件关闭时则鱼群经由连接通道洄游至水库中)；另一方面则是部分水流能够自然溢出到第一横向通道中，而不会溢出到鱼道出口外，形成既有瀑布水声吸引鱼、又不会像泄洪一样对下方的鱼群形成伤害的效果。

(5)本发明还设置了安全及维护通道，该安全及维护通道形状、构造均与鱼道相同，可及时、有效地对鱼道进行维护和安全疏散。

(6)本发明设计巧妙、结构合理，很好地符合了科技发展的潮流，实现了创新，因此，本发明具有非常广阔的应用前景，适于大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明的侧视图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-鱼道隔板，2-观光通道，3-安全及维护通道，4-第一横向通道，5-第一竖向通道，6-第二横向通道，7-第二竖向通道，8-安全闸门机构，9-倾斜式辅助过鱼出口通道，10-第一闸门组件，11-第二闸门组件，12-桥板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1、2所示，本发明提供了一种新型的鱼道系统，集合了鱼群洄游、漂流以及观光的功能。本发明包括鱼道、鱼道隔板1、观光通道2、安全及维护通道3、安全闸门机构8。

所述鱼道作为本技术的核心，其由多条第一横向通道4、第一竖向通道5、第二横向通道6、第二竖向通道7按照“第一横向通道-第一竖向通道-第二横向通道-第二竖向通道”的规律由上往下依次连接构成，形成环绕的螺旋四边形结构；并且，最底下的第一横向通道与下游河道连通，其它第一横向通道均各自通过一条连接通道与上游水库外侧连通，形成一个鱼道进口通道和多个鱼道出口通道的形式。连接通道与水库的连接处，可以采用内包比重比水大的物质的自然下沉法进行密封。

所述的安全闸门机构8设置在水库内侧，用于实现鱼道防洪。本实施例中，可采用远程水位传感器或者利用水库已有的洪水来临预警装置，然后结合卷扬电机等设备，保证安全闸门机构先于水位上升关闭；也可以采用自动或者人工辅助方法开启或关闭安全闸门。

在本发明中，每条连接通道与水库外侧的连通处均设有感应式升降堆叠闸门机构，用于感应水库水位并实现自动开启和关闭，从而使水溢流至该第一横向通道内。本实施例中，所述的感应式升降堆叠闸门机构包括水位感应控制系统，以及第一闸门组件10和第二闸门组件11。本实施例中的第一闸门组件10设置在第二闸门组件11的上方，并且第一闸门组件与第二闸门组件的高度之和与对应的上下两条相邻的连接通道之间的高度相同(如图2所示)。本实施例中，第一闸门组件和第二闸门组件均是由两块上下堆叠的闸门构成(也就是每层连接通道上总共设有四块堆叠的闸门，四块闸门的高度之和与上下两条相邻的连接通道之间的高度相同)。

所述的水位感应控制系统用于控制第一闸门组件10和第二闸门组件11的开启和关闭，本实施例中，第一闸门组件和第二闸门组件根据水库水位由上往下顺序开启，而第一闸门组件和第二闸门组件各自的闸门开启顺序则均为依次向上提起，可根据实际需要选择开启一块闸门或者两块闸门。

具体地说，所述的水位感应控制系统包括用于测量水库水位的水位传感器，用于接收水位传感器采集数据信息的控制终端，以及均与控制终端连接的卷扬电机和第二卷扬电机；所述第一闸门组件10与卷扬电机连接；所述第二闸门组件11与第二卷扬电机连接。

在每条连接通道内还均设有面积为第一横向通道面积的30％～80％的倾斜式辅助过鱼出口通道9，该倾斜式辅助过鱼出口通道9斜面高的一端与水库外侧连通，并位于第一闸门组件和第二闸门组件之间(增强两个闸门组件之间密封处的强度)，同时，倾斜式辅助过鱼出口通道9的截面尺寸应大于最大过鱼的体长。本实施例中，鱼道隔板1设有多个，并采用间隔分布的方式依次安装在鱼道中，使得鱼道内充水后可形成溢流堰，从而可以实现漂流，而为了进一步确保漂流的安全性，所述第一横向通道4、第一竖向通道5、第二横向通道6、第二竖向通道7各自的连接处均设有圆倒角。

并且，所有的鱼道隔板中均设有用于实现过鱼的潜孔，同时，倾斜式辅助过鱼出口通道9内也同样设有间隔分布的鱼道隔板和潜孔。实践表明，根据过鱼的大小，选取大小合适的潜孔(例如其中的一些潜孔设计成大小渐变的同轴孔)，对于流量较小的河流节约流量特别有用。

另外，靠近倾斜式辅助过鱼出口通道9的鱼道隔板采用活动升降方式设置，活动设置的鱼道隔板在与其位于同一连接通道上的第一闸门组件开启时下降，以便鱼群经由倾斜式辅助过鱼出口通道洄游至水库中，活动设置的鱼道隔板在第二闸门组件开启时上升。本实施例中，鱼道隔板的上升与下降可以采用人工方式控制，也可以采用感应的方式进行控制。

所述的观光通道2的形状、结构均与鱼道相同，并位于鱼道外侧，用于行人行走，并且在紧急时刻还可以作为漂流的安全通道。另外，由于螺旋式鱼道的具有多层出口通道，所以观光通道势必要跨越出口通道，因此，为方便行人通行的同时不阻断第一横向通道与水库大坝的连通，本实施例中，观光通道2与每条第一横向通道的交界处(不影响出口密封的前提下)均设有桥板12。行人站在观光站台上能清楚看到鱼道内的水流以及过鱼的情况。在观光通道上离水闸不远处，还设置有鱼群计数器，用于统计鱼的数量，并把统计的数量实时显示到游客中心的电子显示屏幕上。

此外，条件允许时，可以在螺旋最外圈设置一到两个电梯，达到快速垂直升降至观光通道各层的目的。同时，应该在对边设置至少两个垂直攀爬梯子，供紧急情况下使用。

所述的安全及维护通道3设置在鱼道内侧，并且形状、结构均与鱼道相同，以便于对鱼道进行维护，并且条件允许时，也可在螺旋最内圈设置一到两个电梯，以实现快速垂直升降。同时，也应该在对边设置至少两个垂直攀爬梯子，供紧急情况下使用。另外，每层在横跨鱼道上还可以再设置一个或者两个紧急桥板，便于在紧急情况下，观光通道、安全及维护通道、鱼道都能作为临时疏散通道使用。

本发明的鱼道为螺旋四边形结构，进口与下游河道连通，其中除最底层的第一横向通道外的其他第一横向通道均与上游水库连通形成出口，呈螺旋四边形结构的鱼道在用于漂流时转角处可以起到一定的减速作用，安全性更高。同时，水位传感器采集水位信息并反馈到控制终端，控制终端控制卷扬电机提升或降落闸门，以使水库中的水溢流进鱼道的同时不对鱼道造成过大冲击。而开启第一闸门组件时，将靠近倾斜式辅助过鱼出口通道一端的可升降的鱼道隔板降低，与水库里的水形成一个较小的坡度，使水库中的水流入倾斜式辅助过鱼出口通道中，同时坡度较缓，不会对鱼群洄游造成伤害，并且流动的水声可吸引鱼群，有利于鱼群洄游，而且鱼道隔板中开设有供鱼群通过的潜孔，并在鱼道中放置一下细沙和少量石头，用以模拟自然河道，在鱼道隔板的分割下可供鱼群休息或躲藏。

本实施例以鱼道深度为2米，鱼道的宽为3米，隔板高为0.8米为例，其中闸门的长宽面积应为鱼道流量的截面积三分之一到二分之一之间，保证在提升闸门后放出的水不至于使鱼道发生溢流，同时还能保证漂流艇不被冲出鱼道，并且还有个重要的作用是出口小可以避免鱼类重洄游到下游，所以每块闸门长2米、高1米，示例中鱼道宽3米，所以将观光通道2设置为1.5米宽，安全及维护通道3设置为1.2米款，壁厚0.35米，计算出螺旋四边形一边所在截面积为3+0.5+0.2+0.35*4＝7.1米；其中，螺旋四边形的长度由坡比和第二闸门组件中的两块闸门的高度之和来决定，示例中两块闸门高度之和为2米，坡比选取1:10，所以斜坡长直角边的长度为20米，倾斜式辅助过鱼出口通道以第一横向通道整体按照30％至80％缩小，所以倾斜式辅助过鱼出口通道的长直角边取8米。

并且上下两条第一横向通道4的净高度为鱼道的高度和采光窗的高度之和，带有观光通道2和漂流功能的鱼道最理想的净高是水道水深和漂流人体头顶安全高度之和，同时也是4块闸门的高度之和。而闸门的高度由最小流量决定，示例中，鱼道的高度为2米，闸门高度为1米，壁厚0.35米，所以采光窗高为1.65米，因此在观光通道2中观看鱼道中的鱼群或者漂亮情况，需要借助设置在观光通道2中高度为0.8米的观光台进行观看。

本发明通过合理的结构设计，很好地突破了现有鱼道技术的限制，实现了鱼群洄游、观光、漂流的有效结合，从而将鱼道设计技术提升到了新的台阶。本发明可以让生态效益和经济效益结合，既解决任何时候、任何水位下鱼儿都能洄游到上游，又解决了没有资金维护鱼道的问题。因此，与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，其特征在于，包括鱼道、鱼道隔板(1)、观光通道(2)；

所述鱼道由多条第一横向通道(4)、第一竖向通道(5)、第二横向通道(6)、第二竖向通道(7)按照“第一横向通道-第一竖向通道-第二横向通道-第二竖向通道”的规律由上往下依次连接构成，形成环绕的螺旋四边形结构；并且，最底下的第一横向通道与下游河道连通，其它第一横向通道均各自通过一条连接通道与上游水库外侧连通，形成一个鱼道进口通道和多个鱼道出口通道的形式；

同时，在每条连接通道与水库外侧的连通处均设有感应式升降堆叠闸门机构，用于感应水库水位并实现自动开启和关闭，从而使水溢流至该第一横向通道内；所述的感应式升降堆叠闸门机构包括水位感应控制系统，以及均与该水位感应控制系统连接并由其控制开启和关闭的第一闸门组件(10)和第二闸门组件(11)；所述第一闸门组件(10)设置在第二闸门组件(11)的上方，并且第一闸门组件和第二闸门组件根据水库水位由上往下顺序开启；

在每条连接通道内还均设有面积为第一横向通道面积的30％～80％的倾斜式辅助过鱼出口通道(9)，该倾斜式辅助过鱼出口通道(9)斜面高的一端与水库外侧连通，并位于第一闸门组件和第二闸门组件之间；

所述鱼道隔板(1)设有多个，并采用间隔分布的方式依次安装在鱼道中，使得鱼道内充水后可形成溢流堰，用于实现漂流；并且，所有的鱼道隔板中均设有用于实现过鱼的潜孔；所述的倾斜式辅助过鱼出口通道(9)内同样设有间隔分布的鱼道隔板和潜孔；

同时，第一横向通道中靠近倾斜式辅助过鱼出口通道(9)的鱼道隔板采用活动升降方式设置，活动设置的鱼道隔板在与其位于同一连接通道上的第一闸门组件开启时下降，以便鱼群经由倾斜式辅助过鱼出口通道洄游至水库中，活动设置的鱼道隔板在第二闸门组件开启时上升；

所述观光通道(2)的形状、结构均与鱼道相同，并位于鱼道外侧，用于行人行走。

2.根据权利要求1所述的集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，其特征在于，还包括设置在水库内侧、用于实现鱼道防洪的安全闸门机构(8)。

3.根据权利要求2所述的集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，其特征在于，所述水位感应控制系统包括用于测量水库水位的水位传感器，用于接收水位传感器采集数据信息的控制终端，以及与控制终端连接的卷扬电机；所述第一闸门组件(10)和第二闸门组件(11)均与卷扬电机连接。

4.根据权利要求3所述的集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，其特征在于，每个第一闸门组件(10)和第二闸门组件(11)均是由两块上下堆叠的闸门构成。

5.根据权利要求2～4任一项所述的集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，其特征在于，所述观光通道(2)与每条第一横向通道的交界处均设有用于方便行人通行的同时不阻断第一横向通道与水库大坝连通的桥板(12)。

6.根据权利要求5所述的集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，其特征在于，所述观光通道(2)上还设有用于统计过鱼数量的鱼群计数器。

7.根据权利要求6所述的集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，其特征在于，还包括设置在鱼道内侧并且形状、结构均与鱼道相同的安全及维护通道(3)。

8.根据权利要求7所述的集观光和漂流功能为一体的螺旋形楼房式鱼道系统，其特征在于，所述第一横向通道(4)、第一竖向通道(5)、第二横向通道(6)、第二竖向通道(7)各自的连接处均设有圆倒角。