CN109056670A - 一种基于仿生植物的仿自然鱼道 - Google Patents

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郭辉
黄国兵
杨文俊
周赤
黄明海
段文刚
毕胜
黄卫
李利
李静
刘志雄
王智娟
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    • E02B8/08—Fish passes or other means providing for migration of fish; Passages for rafts or boats
    • E02B8/085—Devices allowing fish migration, e.g. fish traps
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/60—Ecological corridors or buffer zones

Abstract

本发明提供一种基于仿生植物的仿自然鱼道，涉及水利水电工程生态领域，包括位于两侧的鱼道渠壁、位于底部的鱼道渠床、形成于鱼道渠床上且位于两侧鱼道渠壁之间的鱼道主流区、设于两侧鱼道渠壁与鱼道主流区之间的仿生植物，所述鱼道主流区呈仿自然河流弯曲布置。本发明基于不同高度及密度仿生植物布置的组合，可在鱼道垂向和平面不同区域营造出全断面多种生态水力学力条件，满足多种具有不同生态水力学行为鱼类通过的需要，并且仿生植物布置形式可在鱼道建成运行后根据实际需要灵活调节。本发明工程量小，实施方便，多样化生态水力学条件分区可控，相较于竖缝式等传统鱼道具有明显优势。

Description

一种基于仿生植物的仿自然鱼道
技术领域
本发明涉及水利水电和环境生态工程领域，具体是一种基于仿生植物的仿自然鱼道。
背景技术
基于防洪、发电、通航、取水等目的，人们在河流上修筑了大量挡水建筑物，阻挡了鱼类洄游，破坏了鱼类生境，对鱼类生存繁衍产生显著影响。目前过鱼设施主要有鱼道、升船机、集鱼船等，其中鱼道被人们大量应用。池堰式、竖缝式、隔板式、管道式等传统鱼道一般采用混凝土结构缩窄过流断面，只能营造单一水流条件，且建成后水流条件较难改变，不能满足多种具有不同生态水力学行为鱼类通过的需求；另外，虽然传统鱼道占地面积较一般仿自然鱼道有优势，但鱼道内生境条件较差，不满足鱼类栖息的自然生境需求。
发明内容
本发明的目的是为背景技术的不足提供一种解决具有不同生态水力学行为鱼类通过拦河建筑物的新型过鱼设施，即一种基于仿生植物的仿自然鱼道。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于仿生植物的仿自然鱼道，包括位于两侧的鱼道渠壁、位于底部的鱼道渠床、形成于鱼道渠床上且位于两侧鱼道渠壁之间的鱼道主流区、设于两侧鱼道渠壁与鱼道主流区之间的仿生植物，所述鱼道主流区呈仿自然河流弯曲布置。
进一步的，所述鱼道主流区设有仿生植物。
进一步的，所述鱼道渠床上预置仿生植物固定孔，采用卡扣式接口或螺栓式接口固定仿生植物。
进一步的，所述仿生植物采用交错或平行方式布置，平面布置密度根据目标鱼类体形及其生态水力学行为研究确定，横向布置间距为鱼类体长的0.6～2倍，纵向布置间距为横向布置间距的1～2倍。
进一步的，所述仿生植物高度一致，或从鱼道渠壁至鱼道主流区逐渐减小。
进一步的，所述的仿生植物由刚性茎和设于刚性茎上部的柔性叶组成。
进一步的，所述仿生植物有效高度为水深的0.1～1倍之间，刚性茎直径为1～2cm，高度为水深的0.1～1倍，柔性叶长度为刚性茎的0.5～1倍，且柔性叶长度一般不小于仿生植物纵向布置间距。
进一步的，所述刚性茎外覆柔性层，所述柔性层采用高强度无毒柔性塑料材料制作。
进一步的，所述柔性叶采用生物膜制作。
进一步的，所述的鱼道渠床采用天然卵石铺设。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明基于植物缓流原理，通过仿生植物布置密度和和高度的不同，在基本不缩窄过流断面的条件下，在鱼道平面和垂向同时营造出不同的全断面生态水力学分区，满足多种具有不同生态水力学特性鱼类的通过需求，提升传统鱼道的过鱼效果；
2、本发明利用仿生植物代替传统鱼道内挡水水工结构，在鱼道主流区上溯的鱼类可随时游至旁侧的仿生植物区休息，不需要像传统鱼道通过设置隔墙等方式设置休息段；
3、本发明占地面积类似传统鱼道，但省去了传统鱼道内部的构筑物，节省工程投资，在基本不缩窄过流断面的同时又可以营造出仿自然的复式过流断面，在有限的空间范围内构建出岸滩缓流与深潭急流共存的生境条件；
4、本发明仿生植物采用卡扣式接口或螺栓式接口等快接方式布置，鱼道建成后可根据目标鱼类的实际生态水力学特性的需求，随时优化仿生植物的布置高度和密度，营造出所需要的生态水力学条件，避免了传统鱼道建成后面对过鱼对象增加或过鱼效果不佳等状况的时束手无策；
5、本发明仿生植物的柔性叶部分可采用生物膜制作，使鱼道同时有净化水质的作用。
附图说明
图1为本发明基于仿生植物的仿自然鱼道实施例的立体结构示意图
图2为本发明基于仿生植物的仿自然鱼道实施例的平面结构示意图；
图3为图2中A-A横剖面结构示意图；
图4为本发明仿生植物固定孔交错布置方式平面示意图；
图5为本发明仿生植物固定孔平行布置方式平面示意图；
图6为本发明卡扣式固定仿生植物结构示意图；
图7为本发明螺栓式固定仿生植物结构示意图。
图中：1-鱼道渠壁，2-仿生植物，3-鱼道主流区，4-仿生植物柔性叶，5-仿生植物刚性茎，6-鱼道渠床，7-仿生植物固定孔，8-柔性层，9-卡扣式接口，10-螺栓式接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明较佳实施例作详细阐述，但它们并不构成对本发明的限定，仅做举例而已，同时便于本领域技术人员更加清楚理解本发明的内容和优点。
如图1、图2及图3所示，本发明一种基于仿生植物的仿自然鱼道，包括位于两侧的鱼道渠壁1、位于底部的鱼道渠床6、形成于鱼道渠床6上且位于两侧鱼道渠壁1之间的鱼道主流区3、设于两侧鱼道渠壁1与鱼道主流区3之间的仿生植物2，可根据鱼道类型、目标鱼类体形及其生态水力学行为特性需要考虑是否在鱼道主流区3布置仿生植物2，本实施例中在鱼道主流区3布置有仿生植物2。所述鱼道主流区3呈仿自然河流弯曲布置。
进一步参考图3，所述鱼道渠床6采用天然河道卵石铺设，有利于营造出仿自然的底质条件，满足鱼类栖息需求。所述仿生植物2高度一致，可营造出垂向分层的生态水力学条件；若过鱼对象包括多种不同生态水力学行为特性的鱼类，则仿生植物2高度自鱼道渠壁1到鱼道主流区3逐渐减小，营造出仿自然复式过水断面，从而构建出横向和垂向均分区的生态水力学条件。基于仿生植物2的缓流作用，形成仿自然的岸滩缓流与深潭急流共存的生境条件。在鱼道主流区3上溯的鱼类可随时游至旁侧的仿生植物2布置区休憩，游泳能力较弱的不同鱼类可在不同高度仿生植物2形成的多种缓流区内上溯通行。仿生植物2具体高度值可根据目标鱼类生态水力学行为研究确定，一般为水深的0.1～1倍之间。
进一步参考图4和图5，鱼道渠底6预设仿生植物固定孔7，固定孔7直径要与仿生植物2接口相匹配，可根据需要选择交错布置(图4所示)或并行布置(图5所示)，横向布置间距为鱼类体长的0.6～2倍(例如5～20cm)，纵向布置间距为横向布置间距的1～2倍。
进一步参考图6和图7，仿生植物2固定方式可采用卡扣式接口9或螺栓式接口10等快接方式固定仿生植物2，便于建成后根据过鱼目标的生态水力学需求增加或减少仿生植物2，具有操作和管护简单的优点。卡扣式接口9固定在仿生植物2及仿生植物固定孔7两侧，将仿生植物2插入仿生植物固定孔7后，将卡扣式接口9相连扣紧。螺栓式接口10利用仿生植物底部的外螺纹和固定孔7内侧的内螺纹进行固定
仿生植物2下部为刚性茎5，刚性茎5的消能缓流作用显著，可营造出底层缓流区，高度越高底层缓流区深度越大。刚性茎5直径为1～2cm，以减少阻水面积，高度为水深的0.1～1倍，采用不锈钢等高强度材料制作。为保护鱼类与刚性茎5擦碰受伤，刚性茎5外覆柔性层8，所述柔性层8可采用高强度无毒柔性塑料材料制作。
仿生植物2上部为柔性叶4，与刚性茎5连接，可起到消能稳流的作用，柔性叶4长度为刚性茎5高度的0.5～1倍。当鱼道上游存在水体富营养化等水质问题时，可采用生物膜制作柔性叶4，同时具有改善鱼道内水质的作用。柔性叶4具有消能稳流作用的同时可营造出鱼类栖息所需要的生境。

Claims (10)

1.一种基于仿生植物的仿自然鱼道，其特征在于：包括位于两侧的鱼道渠壁、位于底部的鱼道渠床、形成于鱼道渠床上且位于两侧鱼道渠壁之间的鱼道主流区、设于两侧鱼道渠壁与鱼道主流区之间的仿生植物，所述鱼道主流区呈仿自然河流弯曲布置。
2.如权利要求1所述的基于仿生植物的仿自然鱼道，其特征在于：所述鱼道主流区设有仿生植物。
3.如权利要求1或2所述的基于仿生植物的仿自然鱼道，其特征在于：所述鱼道渠床上预置仿生植物固定孔，采用卡扣式接口或螺栓式接口固定仿生植物。
4.如权利要求1或2所述的基于仿生植物的仿自然鱼道，其特征在于：所述仿生植物采用交错或平行方式布置，平面布置密度根据目标鱼类体形及其生态水力学行为研究确定，横向布置间距为鱼类体长的0.6～2倍，纵向布置间距为横向布置间距的1～2倍。
5.如权利要求1或2所述的基于仿生植物的仿自然鱼道，其特征在于：所述仿生植物高度一致，或从鱼道渠壁至鱼道主流区逐渐减小。
6.如权利要求1或2所述的基于仿生植物的仿自然鱼道，其特征在于：所述的仿生植物由刚性茎和设于刚性茎上部的柔性叶组成。
7.如权利要求6所述的基于仿生植物的仿自然鱼道，其特征在于：所述仿生植物有效高度为水深的0.1～1倍之间，刚性茎直径为1～2cm，高度为水深的0.1～1倍，柔性叶长度为刚性茎5的0.5～1倍，且柔性叶长度一般不小于仿生植物纵向布置间距。
8.如权利要求6所述的基于仿生植物的仿自然鱼道，其特征在于：所述刚性茎外覆柔性层，所述柔性层采用高强度无毒柔性塑料材料制作。
9.如权利要求6所述的基于仿生植物的仿自然鱼道，其特征在于：所述柔性叶采用生物膜制作。
10.如权利要求1所述的基于仿生植物的仿自然鱼道，其特征在于：所述的鱼道渠床采用天然卵石铺设。
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