CN109371932B - 水力竖井式过鱼结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过鱼结构，尤其是公开了一种水力竖井式过鱼结构，属于水工建筑物设计建造技术领域。提供一种结构简凑，建设成本低廉的建于狭窄河道上的拦河大坝。所述的水力竖井式过鱼结构包括拦河大坝本体，所述的水力竖井式过鱼结构还包括浮水运鱼系统，位于所述拦河大坝本体下游河道中的鱼群通过所述的浮水运鱼系统，在上游输入水流浮力的配合下运送至所述拦河大坝本体上游侧的河道中。

Description

水力竖井式过鱼结构

技术领域

本发明涉及一种过鱼结构，尤其是涉及一种水力竖井式过鱼结构，属于水工建筑物设计建造技术领域。

背景技术

鱼道是供鱼类洄游的通道。用通俗的语言形容即是，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了破坏，为了保护鱼类的习性，需要穿越挡水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。

为实现过鱼的目的，鱼道通常需满足以下要求：1、鱼道出口需要能够适应挡水坝上游水位变幅，在任何水位下，鱼道出口均能长期保持一定下泄水量；2、鱼道内的水深要求，鱼道内需要始终保持1.0～1.5m水深；3、鱼道内的流速要求，为了使鱼类能够沿鱼道向上游洄游，鱼道内的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。

为了满足上述要求，目前工程中常采用以下两种鱼道布置方案：

第一种方案为，将鱼道出口布置于挡水坝上游，在水位变幅区沿高程同时设计多个鱼道出口，对每个出口均采用1道平板闸门控制，同时再设置穿坝渠道、下游渠道与下游河道相接。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，沿高程布置了多个出口，各鱼道出口在高程上相互衔接，每个出口均布置了1道平板钢闸门控制下泄水流；3、鱼道出口通过穿坝渠道和下游渠道与下游河床相接。该结构的主要缺点在于：1、鱼道出口均布置于上游，要满足上游水位变幅运行及鱼道内流速要求，鱼道出口的长度较长，相应的开挖量或混凝土工程量较大；2、挡水坝下游采用下游渠道与下游河床相接，要满足鱼道内流速要求，下游渠道需要采用较缓的坡度，当挡水坝上、下游水位差较大时，下游渠道的长度较长，相应的开挖量或混凝土工程量较大。

第二种方案，将鱼道出口与挡水坝结合布置，并在水位变幅区沿挡水坝轴线依次设置多个鱼道出口，对每个出口采用1道平板闸门控制。该结构的特征在于：1、鱼道出口与挡水坝结合布置，各鱼道出口水平方向上沿挡水坝轴线依次排开，高程方向上相互衔接，相邻鱼道出口通过下游的衔接渠道相连；2、最低一级鱼道出口通过下游渠道与下游河床相接。该结构的主要缺点在于：1、鱼道出口与挡水坝结合布置，上游需要沿坝轴线设置多个鱼道出口，不能适用于狭窄河谷即坝体长度较小的挡水坝；2、挡水坝下游采用下游渠道与下游河床相接，要满足鱼道内流速要求，下游渠道需要采用较缓的坡度，当挡水坝上、下游水位差较大时，下游渠道的长度仍然较长，相应的开挖量或混凝土工程量较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简凑，建设成本低廉的水力竖井式过鱼结构。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水力竖井式过鱼结构，包括拦河大坝本体，所述的水力竖井式过鱼结构还包括浮水运鱼系统，位于所述拦河大坝本体下游侧河道中的鱼群通过所述的浮水运鱼系统，在上游输入水流浮力的配合下运送至所述拦河大坝本体上游侧的河道中。

进一步的是，所述的浮水运鱼系统包括鱼闸结构和运鱼浮排，所述的鱼闸结构包括运鱼竖井，在所述的运鱼浮排上设置有容纳腔，

布置在所述拦河大坝本体内的鱼闸结构通过所述运鱼竖井的上游端可关闭的与拦河大坝本体上游侧的河道连通，通过所述运鱼竖井的下游端可关闭的与拦河大坝本体下游侧的河道连通，

需要转运的鱼群通过与拦河大坝本体下游侧河道连通的鱼闸结构的下游端进入所述的容纳腔，位于所述的容纳腔中的鱼群通过所述的运鱼浮排在上游输入所述运鱼竖井中的水流浮力的配合下，沿该运鱼竖井运送至与拦河大坝本体上游侧河道连通的鱼闸结构的上游端中。

上述方案的优选方式是，所述的鱼闸结构还包括放鱼池，所述鱼闸结构的上游端通过所述的放鱼池可关闭的与拦河大坝本体上游侧的河道连通。

进一步的是，在所述放鱼池的上游侧和下游侧均设置有闸门组件，所述的放鱼池通过设置在其上游侧的闸门组件可开启和关闭的与拦河大坝本体上游侧的河道连通，所述的放鱼池通过设置在其下游侧的闸门组件可开启和关闭的与运鱼竖井的上端连通。

上述方案的优选方式是，所述的鱼闸结构还包括形状与所述容纳腔形状相适应的集鱼槽，布置在运鱼竖井下端的所述集鱼槽通过其下侧面可关闭的与拦河大坝本体下游侧的河道连通，用于升起运鱼浮排的水流从所述集鱼槽的上侧面可关闭的输入所述的鱼闸结构中。

进一步的是，所述的水力竖井式过鱼结构还包括设置有切断机构的输水管道，所述输水管道的上游端与所述拦河大坝本体上游侧的河道连通，所述输水管道的下游端与所述的集鱼槽连通，所述的输水管道通过所述的切断机构开启和关闭。

上述方案的优选方式是，在所述的拦河大坝本体内还设置有廊道，所述的切断机构为控制阀门，所述的控制阀门通过所述的廊道布置在所述的输水管道上。

进一步的是，在所述的拦河大坝本体内还设置连接通道，在所述的连接通道设置有闸门，所述的集鱼槽通过所述的连接通道在所述闸门的配合下可开启和关闭的与拦河大坝本体下游侧的河道连通。

进一步的是，在所述拦河大坝本体的下游侧河道中还设置有诱鱼道，所述连接通道的下游端与所述诱鱼道的上游端连通。

进一步的是，在放鱼池顶部的坝体上设置有上排架，在连接通道外侧的坝体上设置有下排架，布置在所述放鱼池两侧的闸门组件在所述上排架的配合下开启和关闭该放鱼池的上下两侧，布置在连接通道上的闸门在所述下排架的配合下开启和关闭该连接通道。

本发明的有益效果是：本申请以现有拦河大坝为基础，通过在其上设置浮水运鱼系统，使位于所述拦河大坝本体下游河道中的鱼群通过所述的浮水运鱼系统，在上游输入水流浮力的配合下运送至所述拦河大坝本体上游侧的河道中。这样，由于既不需要在上游河道中设置长度极长的含有多个出鱼口的上游水渠，也不需要在下游河道中设置长度极长的下游渠道供鱼群进入，同时也不需要在坝体内设置多条穿坝涵洞，而仅需要在坝体内或坝体外设置具有浮运功能的结构，然后将运鱼工具置于该结构中以输入水流的浮力即可实现鱼群的转移，达到使拦河大坝结构紧凑，降低建设成本的目的。当然，正如前所述，所述的浮水运鱼系统由于是利用上游输入水流的浮力实现的运鱼工具在上下游之间运行的，此时实现该功能的结构可以有较多种形式，如在拦河大坝下游侧设置竖井，在坝顶设置水平运输通道的结构也能实现，只是此时的运鱼工具则需要具有至少可以在运送阶段不漏水的容纳腔。

附图说明

图1为本发明水力竖井式过鱼结构的结构剖视图；

图2为本发明涉及的运鱼浮排位于起运点的示意图；

图3、图4为本发明涉及的运鱼浮排位于不同水位状况下的放鱼示意图；

图5为本发明涉及的运鱼浮排重新开始回复诱鱼状态的示意图。

图中标记为：拦河大坝本体1、浮水运鱼系统2、鱼闸结构3、运鱼浮排4、运鱼竖井5、容纳腔6、放鱼池7、闸门组件8、集鱼槽9、切断机构10、输水管道11、廊道12、连接通道13、闸门14、诱鱼道15、上排架16、下排架17。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4以及图5所示是本发明提供的一种结构简凑，建设成本低廉的水力竖井式过鱼结构。所述的水力竖井式过鱼结构包括拦河大坝本体1，其特征在于：所述的水力竖井式过鱼结构还包括浮水运鱼系统2，位于所述拦河大坝本体1下游河道中的鱼群通过所述的浮水运鱼系统2，在上游输入水流浮力的配合下运送至所述拦河大坝本体1上游侧的河道中。本申请以现有拦河大坝为基础，通过在其上设置浮水运鱼系统，使位于所述拦河大坝本体下游河道中的鱼群通过所述的浮水运鱼系统，在上游输入水流浮力的配合下运送至所述拦河大坝本体上游侧的河道中。这样，由于既不需要在上游河道中设置长度极长的含有多个出鱼口的上游水渠，也不需要在下游河道中设置长度极长的下游渠道供鱼群进入，同时也不需要在坝体内设置多条穿坝涵洞，而仅需要在坝体内或坝体外设置具有浮运功能的结构，然后将运鱼工具置于该结构中以输入水流的浮力即可实现鱼群的转移，达到使拦河大坝结构紧凑，降低建设成本的目的。当然，正如前所述，所述的浮水运鱼系统由于是利用上游输入水流的浮力实现的运鱼工具在上下游之间运行的，此时实现该功能的结构可以有较多种形式，如在拦河大坝下游侧设置竖井，在坝顶设置水平运输通道的结构也能实现，只是此时的运鱼工具则需要具有至少可以在运送阶段不漏水的容纳腔。

上述实施方式，为了简化各个部件的结构，实现尽可低的建设成本下也能实现鱼群的人工洄游，本申请所述的浮水运鱼系统2包括鱼闸结构3和运鱼浮排4，所述的鱼闸结构3包括运鱼竖井5，在所述的运鱼浮排4上设置有容纳腔6；布置在所述拦河大坝本体1内的鱼闸结构3通过所述的运鱼竖井5的上游端可关闭的与拦河大坝本体1上游侧的河道连通，通过所述的运鱼竖井5的下游端可关闭的与拦河大坝本体1下游侧的河道连通；需要转运的鱼群通过与拦河大坝本体1下游侧河道连通的鱼闸结构3的下游端进入所述的容纳腔6，位于所述的容纳腔6中的鱼群通过所述的运鱼浮排4在上游输入所述运鱼竖井5中的水流浮力的配合下，沿该运鱼竖井5运送至与拦河大坝本体1上游侧河道连通的鱼闸结构3的上游端中。由于在竖井内充满了河水，此时所述的运鱼浮排4只需要具有足够的浮力即可。同样的，由于运鱼浮排4以及容纳腔6均位于所述的运鱼竖井中，此时所述的容纳腔可以为L形的网格结构，只需要保证在集鱼时鱼群能方便进入，而在浮力运送过程中能将位于该容纳腔中的鱼限制并移至竖井顶部即可。当然，要保证鱼群顺利进入，容纳腔6不管是哪种结构，都必须能沉入水下，不能浮于水面，所以其制作材料当然是钢材一类密度大于水的材料。

进一步的，为了便于集鱼和放鱼，本申请所述的鱼闸结构3还包括放鱼池7和形状与所述容纳腔6形状相适应的集鱼槽9，所述鱼闸结构3的上游端通过所述的放鱼池7可关闭的与拦河大坝本体1上游侧的河道连通，所述鱼闸结构3的下游端通过布置在运鱼竖井5下端的所述集鱼槽9通过其下侧面可关闭的与拦河大坝本体1下游侧的河道连通。当然，为了便于放鱼池7的放鱼操作，在所述放鱼池7的上游侧和下游侧均设置有闸门组件8，所述的放鱼池7通过设置在其上游侧的闸门组件8可开启和关闭的与拦河大坝本体1上游侧的河道连通，所述的放鱼池7通过设置在其下游侧的闸门组件8可开启和关闭的与运鱼竖井5的上端连通，用于升起运鱼浮排4的水流从所述集鱼槽9的上侧面可关闭的输入所述的鱼闸结构3中。同时，在所述的拦河大坝本体1内还设置连接通道13，在所述的连接通道13设置有闸门14，所述的集鱼槽9通过所述的连接通道13在所述闸门14的配合下可开启和关闭的与拦河大坝本体1下游侧的河道连通。在所述拦河大坝本体1的下游侧河道中还设置有诱鱼道15，所述连接通道13的下游端与所述诱鱼道15的上游端连通。这样，需要转移鱼群时，先将运鱼浮排4的容纳腔6置于所述的集鱼槽9中，然后通过集鱼槽9以及连接通道13向诱鱼道15内输入水流，鱼群便可顺水流进入集鱼槽9进而进入容纳腔6，接着关闭容纳腔6，关闭闸门14，再向竖井中输入河水，形成浮力，将容纳腔6在运鱼浮排4的配合下运送到竖井顶部的放鱼池7实现鱼群的转运。

再者，为了便于所述闸门组件8和所述闸门14的开启和关闭，在放鱼池顶部的坝体上设置有上排架16，在连接通道外侧的坝体上设置有下排架17，布置在所述放鱼池两侧的闸门组件8在所述上排架16的配合下开启和关闭该放鱼池7的上下两侧，布置在所述连接通道13上的闸门14在所述下排架17的配合下开启和关闭该连接通道13。此时，为操作方便，不管是布置放鱼池上侧还是下侧的闸门组件8均设置成分块式，而设置在连接通道上的闸门14则设置成整体式。

综上所述，采用本申请提供的上述结构的拦河大坝实现河道鱼群的洄游还具有以优点，

1、采用包括调节闸门、出口控制闸门、上排架和放鱼池等构成的放鱼系统取代了鱼道出口结构，在满足上游水位变幅要求的同时，大大节省了鱼道出口的工程量。

2、采用包括浮排、升鱼井等运鱼系统取代了穿坝渠道和下游渠道，在挡水坝上、下游水位差较大时，将大大节省下游渠道的工程量；另外，运鱼系统采用水力提升，与机械提升相比，能够节约运行费用。

3、过鱼结构与挡水坝结构布置，布置更为紧凑，能够有效节约狭窄河谷挡水坝的横向空间。

实施例一

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

1、本发明的主要结构特征：

a)过鱼结构与挡水坝即上述的拦河大坑结合布置；

b)过鱼结构由诱鱼系统、集鱼系统、运鱼系统和放鱼系统组成；

c)诱鱼系统包括泄水钢管即上述的输水管道、廊道、控制阀门、连接通道、进口控制闸门即上述的闸门、下排架、诱鱼道等组成，采用泄水钢管泄流诱鱼；

d)集鱼系统由上游拦鱼栅、下游拦鱼栅、集鱼槽和赶鱼栅等组成；上游拦鱼栅布置于泄水钢管出口、高度与泄水钢管高度一致；下游拦鱼栅布置于连接通道进口顶部、高度约为0.5～0.7倍的连接通道高度；赶鱼栅底板格栅即上述呈L型容纳腔的水平边尺寸与升鱼井即上述的竖井、集鱼槽基本一致，上游侧、左侧、右侧均透空，下游侧格栅即为上述呈L型容纳腔的竖直边高度与集鱼槽深度基本一致，约为0.5倍连接通道高度；

e)运鱼系统由浮排和升鱼井组成，其中浮排与赶鱼栅之间采用缆绳相连；

f)放鱼系统由调节闸门、出口控制闸门、上排架和放鱼池等组成，其中出口控制闸门底坎高程＝最低运行水位，调节闸门底坎高程＝最低运行水位-连接通道的高度-集鱼槽的高度，出口控制闸门采用整体式，调节闸门采用分块式。

2、本发明的具体操作方式；

a.诱鱼工况，如图1所示，

进口控制闸门开启、出口控制闸门关闭、调节闸门开启的顶高程＝上游水位-连接通道的高度-集鱼槽的高度、控制阀门局部开启小流量泄水。此时，上游水流通过泄水钢管、集鱼槽、连接通道、诱鱼道下泄至下游河道。下游河道中的鱼类会沿来流方向，经诱鱼道、连接通道后，到达集鱼槽。

b.集鱼工况，如图2所示，

进口控制闸门关闭、出口控制闸门关闭、调节闸门开启的顶高程＝上游水位-连接通道的高度-集鱼槽的高度、控制阀门全部开启充水。在浮力的作用下，随着水位的上升，赶鱼栅随着浮排上升，赶鱼栅下游侧格栅与下游拦鱼栅合围完成了集鱼。随着水位的持续上升，赶鱼栅将随浮排沿升鱼井上升。

c.一次放鱼工况，如图3所示，

进口控制闸门关闭、出口控制闸门关闭、调节闸门开启的顶高程＝上游水位-连接通道的高度-集鱼槽的高度、控制阀门全部开启充水。根据连通器的原理，升鱼井最的水位将最终上升至与上游水位一致，浮排也将上升至水面；由于调整闸门开启高程较低，赶鱼栅中的鱼类将随水流进入放鱼池。

d.二次放鱼工况，如图4所示，

在保持进口控制闸门关闭、控制阀门全部开启的情况下，首先关闭调节闸门，使其顶高程高于上游水位，再开启出口控制闸门。此时，放鱼池中的水流与上游水库连通，鱼类也将进入上游水库。

e.复位工况，如图5所示，

首先关闭出口控制闸门、控制阀门，再开启调节闸门使其顶高程＝上游水位-连接通道的高度-集鱼槽的高度，然后再开启进口控制闸门缓慢放水，待浮排和赶鱼栅随升鱼井中水位复位后，再局部开启控制阀门泄水，即可恢复到诱鱼状态。

Claims (3)

1.一种水力竖井式过鱼结构，包括拦河大坝本体（1），其特征在于：所述的水力竖井式过鱼结构还包括浮水运鱼系统（2），位于所述拦河大坝本体（1）下游侧河道中的鱼群通过所述的浮水运鱼系统（2），在上游输入水流浮力的配合下运送至所述拦河大坝本体（1）上游侧的河道中，

所述的浮水运鱼系统（2）包括鱼闸结构（3）和运鱼浮排（4），所述的鱼闸结构（3）包括运鱼竖井（5），在所述的运鱼浮排（4）上设置有容纳腔（6），

布置在所述拦河大坝本体（1）内的鱼闸结构（3）通过所述运鱼竖井（5）的上游端可关闭的与拦河大坝本体（1）上游侧的河道连通，通过所述运鱼竖井（5）的下游端可关闭的与拦河大坝本体（1）下游侧的河道连通，

需要转运的鱼群通过与拦河大坝本体（1）下游侧河道连通的鱼闸结构（3）的下游端进入所述的容纳腔（6），位于所述的容纳腔（6）中的鱼群通过所述的运鱼浮排（4）在上游输入所述运鱼竖井（5）中的水流浮力的配合下，沿该运鱼竖井（5）运送至与拦河大坝本体（1）上游侧河道连通的鱼闸结构（3）的上游端中，

所述的鱼闸结构（3）还包括放鱼池（7），所述鱼闸结构（3）的上游端通过所述的放鱼池（7）可关闭的与拦河大坝本体（1）上游侧的河道连通，

在所述放鱼池（7）的上游侧和下游侧均设置有闸门组件（8），所述的放鱼池（7）通过设置在其上游侧的闸门组件（8）可开启和关闭的与拦河大坝本体（1）上游侧的河道连通，所述的放鱼池（7）通过设置在其下游侧的闸门组件（8）可开启和关闭的与运鱼竖井（5）的上端连通，

所述的鱼闸结构（3）还包括形状与所述容纳腔（6）形状相适应的集鱼槽（9），布置在运鱼竖井（5）下端的所述集鱼槽（9）通过其下侧面可关闭的与拦河大坝本体（1）下游侧的河道连通，用于升起运鱼浮排（4）的水流从所述集鱼槽（9）的上侧面可关闭的输入所述的鱼闸结构（3）中，

在所述的拦河大坝本体（1）内还设置连接通道（13），在所述的连接通道（13）上设置有闸门（14），所述的集鱼槽（9）通过所述的连接通道（13）在所述闸门（14）的配合下可开启和关闭的与拦河大坝本体（1）下游侧的河道连通，

在所述拦河大坝本体（1）的下游侧河道中还设置有诱鱼道（15），所述连接通道（13）的下游端与所述诱鱼道（15）的上游端连通，

在放鱼池顶部的坝体上设置有上排架（16），在连接通道外侧的坝体上设置有下排架（17），布置在所述放鱼池两侧的闸门组件（8）在所述上排架（16）的配合下开启和关闭该放鱼池（7）的上下两侧，布置在连接通道（13）上的闸门（14）在所述下排架（17）的配合下开启和关闭该连接通道（13）。

2.根据权利要求1所述的水力竖井式过鱼结构，其特征在于：所述的水力竖井式过鱼结构还包括设置有切断机构（10）的输水管道（11），所述输水管道（11）的上游端与所述拦河大坝本体（1）上游侧的河道连通，所述输水管道（11）的下游端与所述的集鱼槽（9）连通，所述的输水管道（11）通过所述的切断机构（10）开启和关闭。

3.根据权利要求2所述的水力竖井式过鱼结构，其特征在于：在所述的拦河大坝本体（1）内还设置有廊道（12），所述的切断机构（10）为控制阀门，所述的控制阀门通过所述的廊道（12）布置在所述的输水管道（11）上。