CN109469030B - 一种用于引水式发电高坝的集运鱼系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于引水式发电高坝的集运鱼系统，包括引水系统、集鱼通道、诱鱼通道、提升系统、计数暂养系统；所述集鱼通道和诱鱼通道并列设置，集鱼通道和诱鱼通道前端探入水中、后端连通于垂直固定的提升系统，提升系统上部连通水平固定的计数暂养系统，计数暂养系统的另外一端底部接有管道可伸至活体运鱼车；集鱼通道和诱鱼通道中有引水系统引流。本发明在过鱼效果方面，制造了增加集运鱼系统吸引流吸引力减少发电尾水竞争流吸引力的效果，同时诱鱼通道吸引流和集鱼通道吸引流在进口汇集成一股吸引流，大大增加吸引流吸引范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于引水式发电高坝的集运鱼系统，属于水利水电工程鱼类上行过坝技术领域。
背景技术
坝址上下游鱼类交流通道阻隔及鱼类基因交流阻断是水利水电工程开发建设与运行迫切需要解决的环境问题。为此，原国家环境保护总局办公厅下发了《关于印发水电水利建设项目水环境与水生生态保护技术政策研讨会会议纪要的函》，原环境保护部和国家能源局联合下发了《关于深化落实水电开发生态环境保护措施的通知》，两份文件都明确提出：河流筑坝工程应采取科学合理的过鱼措施，充分论证过鱼方式，认真落实过鱼措施，并加强运行期过鱼效果观测，优化过鱼设施的运行管理。过鱼设施的研究、设计和建设也因此掀起高潮，大江大河、干流支流，凡筑坝修堤阻隔河流连通性且有鱼类保护要求的工程，都在积极论证、研究合理的过鱼措施。
目前过鱼设施根据鱼类洄游方向分为鱼类上行过鱼设施和鱼类下行过鱼设施，我国目前涉及的大多为鱼类上行过鱼设施。鱼类上行过鱼设施有鱼类自主上溯型过鱼设施和鱼类非自主上溯型过鱼设施。
其中，鱼类自主上溯型过鱼设施适用于低水头、河岸空间开阔的坝堰，在全球，相关的研究发展较为成熟，并且应用实例较多。但我国现在及未来主要集中于高水头水利工程建设，且大多集中在我国西南高山峡谷地区，加上高坝对水生态环境影响相对低水头坝堰更大。因此，为了减缓高坝对鱼类基因交流阻隔，相关文件均要求修建过鱼设施。但高水头大坝的过鱼问题一直都是世界性技术难题，高坝大库过鱼技术的很多核心问题尚未得以研究并解决，尤其是处于峡谷地区的高水头大坝过鱼问题，受制于工程布置条件限制，形势尤为严峻。
例如，公开号为CN104912041B的中国专利公开了一种峡谷河段高坝升鱼机装置，涉及过鱼建筑物和水利水电工程生态环境领域，是一种适用于高水头水利枢纽的升鱼机提升鱼类过坝系统。该升鱼机装置呈阶梯状分布，包括集鱼池及分别设置于坝体上游和下游河道岸边的上部升鱼机和下部升鱼机，下部升鱼机与上部钢缆相连，下部钢缆上安装有下部集鱼箱。先由下部升鱼机提升坝下集鱼箱到坝中间平台，再由上部升鱼机通过钢缆将集鱼箱提升至坝体上游集鱼池，从而实现坝下鱼类通过大坝的目的。上述升鱼机往往要求多座升降平台，且提升跨度较大，适用于坝体斜面平整、坝后空间足够的情况；另一方面，如果水电工程为引水式发电，上述安装在坝后的升鱼机在竞争流的影响下，鱼类往往很难逆着水流找到升鱼机进口，在发电情况下，鱼类往往被吸引到发电尾水管附近，从而错过升鱼机进口。因此，从工程特征出发，研究操作性强、高效的和安全的引水式发电拦河高坝集运鱼系统，是目前亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于引水式发电高坝的集运鱼系统，该用于引水式发电高坝的集运鱼系统为水头落差大、河道狭窄的工程提供一种操作性强、高效安全的方式。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种用于引水式发电高坝的集运鱼系统，包括引水系统、集鱼通道、诱鱼通道、提升系统、计数暂养系统；所述集鱼通道和诱鱼通道并列设置，集鱼通道和诱鱼通道前端探入水中、后端连通于垂直固定的提升系统，提升系统上部连通水平固定的计数暂养系统，计数暂养系统的另外一端底部接有管道可伸至活体运鱼车；集鱼通道和诱鱼通道中有引水系统引流。
所述集鱼通道和诱鱼通道有两种设置方式，一种是集鱼通道和诱鱼通道平行设置，另一种是诱鱼通道设置在集鱼通道底部。
所述引水系统由吸引流主管道、第一支管道、第二支管道、第三支管道组成，吸引流主管道进口位于水中，吸引流主管道沿着集鱼通道和诱鱼通道的方向延伸，由吸引流主管道分支为第一支管道和第二支管道，第一支管道连通至诱鱼通道，第二支管道连通至集鱼通道，第二支管道在集鱼通道内分支引出第三支管道连通至提升系统。
所述集鱼通道由关闭闸门、竖缝式鱼道池室、立式自动趋鱼栅、集鱼通道整流消能装置组成，关闭闸门位于整体进口处，竖缝式鱼道池室前级靠近关闭闸门，竖缝式鱼道池室后方设置立式自动趋鱼栅，集鱼通道整流消能装置位于关闭闸门、竖缝式鱼道池室、立式自动趋鱼栅构成的通道最后。
所述诱鱼通道包括诱鱼通道消能池、导流叶片、拦鱼栅网，拦鱼栅网、导流叶片、诱鱼通道消能池由外向内依次设置于一独立通道。
所述提升系统由防逃鱼斗、竖井边墙导轨、钢缆、提升绞车、溜槽组成，防逃鱼斗位于在集鱼通道内，钢缆吊装防逃鱼斗，竖井边墙导轨位于钢缆侧面对防逃鱼斗的吊装移动过程进行限位，钢缆上端固定在提升绞车中，在竖井边墙导轨顶端固定溜槽，溜槽由靠近竖井边墙导轨的一端向远离竖井边墙导轨的一端倾斜向下，倾斜角度小于30°；钢缆将防逃鱼斗吊装的最高位不低于溜槽的最高位。
所述防逃鱼斗由鱼斗贮水池和鱼斗防逃网组成，鱼斗防逃网固定在鱼斗贮水池前端中部；鱼斗防逃网为漏斗状，鱼斗防逃网的尖部朝向鱼斗贮水池内部。
所述计数暂养系统包括暂养槽、计数通道监测系统，暂养槽底面为倾斜向下至管道开口即底部放鱼孔处的坡面，计数通道监测系统设置在坡面中，暂养槽后端开有溢流孔且溢流孔连通至诱鱼通道。
所述计数通道监测系统由计数通道拦鱼栅网、贴有白色反光膜的塑料板、透明塑料板和计数通道水下摄像头组成，计数通道水下摄像头固定在暂养槽坡面的一凹室内，透明塑料板固定在凹室开口位置，在凹室外固定有贴有白色反光膜的塑料板，贴有白色反光膜的塑料板由计数通道拦鱼栅网固定，计数通道水下摄像头正对贴有白色反光膜的塑料板。
本发明的有益效果在于：在过鱼效果方面，制造了增加集运鱼系统吸引流吸引力减少发电尾水竞争流吸引力的效果，同时诱鱼通道吸引流和集鱼通道吸引流在进口汇集成一股吸引流，大大增加吸引流吸引范围；在减少耗能方面，利用天然落差，通过管道自流引水，无需额外的动力，利用坝下马路，大大降低了提升系统提升高度，相对于跨坝提升，大大节省的动力消耗，利用暂养槽流水暂养，减少了运输次数，大大增加的运输效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中集鱼通道和诱鱼通道第一种实施方式的结构示意图；
图3是图1中集鱼通道和诱鱼通道第二种实施方式的结构示意图；
图4是图1中计数暂养系统的结构示意图；
图5是图4中计数通道监测系统的结构示意图。
图中：1-引水系统，2-集鱼通道，3-诱鱼通道，4-提升系统，5-计数暂养系统，6-活体运鱼车，7-坝上放鱼区，11-吸引流主管道，12-第一支管道，13-第二支管道，14-第三支管道，21-关闭闸门，22-竖缝式鱼道池室，23-立式自动趋鱼栅，24-集鱼通道整流消能装置，31-诱鱼通道消能池，32-导流叶片，33-拦鱼栅网，41-防逃鱼斗，411-鱼斗贮水池，412-鱼斗防逃网，42-竖井边墙导轨，43-钢缆，44-提升绞车，45-溜槽，51-暂养槽，52-计数通道监测系统，511-溢流孔，512-底部放鱼孔，521-计数通道拦鱼栅网，522-贴有白色反光膜的塑料板，523-透明塑料板，524-计数通道水下摄像头。
具体实施方式
下面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1至图5所示的一种用于引水式发电高坝的集运鱼系统，一般包括引水系统1、集鱼通道2、诱鱼通道3、提升系统4、计数暂养系统5、活体运鱼车6和坝上放鱼区7。
引水系统设置有进口拦污水池、水输送钢管和流量控制阀门15，进口拦污水池靠近发电尾水管，水输送钢管包括吸引流主管11、第一支管道12、第二支管道13和第三支管道14，引流主管11进口位于拦污水池内，引流主管11沿着集运鱼系统所在方向延伸布置，在靠近集诱鱼通道布置点的时候分为第一支管道12和第二支管道13，第一支管道的出口伸入诱鱼通道3，第二支管道13的出口伸入集鱼通道2，第三支管道14为第二支管道13的支管道。
集鱼通道2包括关闭闸门21、竖缝式鱼道池室22、立式自动趋鱼栅23和集鱼通道整流消能装置24。关闭闸门21位于通道进口，竖缝式鱼道池室22有多级池室，竖缝式鱼道池室22第一级靠近关闭闸门21，立式自动趋鱼栅23靠近竖缝式鱼道池室22最后一级，集鱼通道整流消能装置24位于通道最后。
诱鱼通道3有两种实施方式，如图2所示为第一种实施方式，诱鱼通道3位于集鱼通道2底部；如图3所示为第二种实施方式，诱鱼通道3与集鱼通道2平行布置。诱鱼通道3包括诱鱼通道消能池31、导流叶片32和拦鱼栅网33，诱鱼通道消能池31功能是对第一支管道12流入的水进行消能，导流叶片32可以改变消能后水的流向，拦鱼栅网33紧靠导流叶片32布置。
提升系统设置有防逃鱼斗41、竖井边墙导轨42、钢缆43、提升绞车44和溜槽45；防逃鱼斗41包括鱼斗贮水池411、鱼斗防逃网412，防逃鱼斗41布置在集鱼通道内；鱼斗贮水池411组成防逃鱼斗41下部部分，鱼斗防逃网412组成防逃鱼斗41上部部分；钢缆43的一段与防逃鱼斗41连接，钢缆43的另一段与提升绞车44相连接，提升绞车44能使防逃鱼斗41沿着竖井边墙导轨42提升；溜槽45为U型塑料材质水槽，溜槽45斜向布置(与水平面夹角小于30°)，溜槽45上端位于提升绞车44下方，溜槽45下端位于计数通道52上方。
计数暂养系统5设置有暂养池51和计数通道52。计数通道52包括计数通道拦鱼栅网521、贴有白色反光膜的塑料板522、透明塑料板523和计数通道水下摄像头524，计数通道拦鱼栅网521与通道水流流向呈一定角度布置，计数通道拦鱼栅网521的目的是竖窄通道过水宽度，贴有白色反光膜的塑料板522与水流方向平行布置，贴有白色反光膜的塑料板522的背面与计数通道拦鱼栅网521相连接，透明塑料板523与贴有白色反光膜的塑料板522平行布置，计数通道水下摄像头524正对着明塑料板523和贴有白色反光膜的塑料板522。暂养池51设置有溢流孔511和底部放鱼孔512，溢流孔511接有管道伸向诱鱼通道3，底部放鱼孔512接有管道伸向活体运鱼车6。
活体运鱼车6设置有活鱼箱、增氧系统、水循环装置和放鱼溜槽。
坝上放鱼区7设置有宣传拦、停车安全线、警示灯和路面防倒退安全带。
下面以诱鱼通道3的第一种实施方式为例，以鱼的过坝路径来说明一般操作流程：
①过鱼对象在集诱鱼通道吸引流的吸引下进入集运鱼系统进口：
发电尾水流入进口拦污水池，水通过吸引流主管道11沿着河岸流向集诱鱼通道，在靠近集鱼通道2和诱鱼通道3的时候，引流主管道11分为流向诱鱼通道3的第一支管道12和流向集鱼通道2的第二支管道13；流向诱鱼通道的第一支管道的水首先在诱鱼通道消能池31进行消能，然后通过导流叶片和拦鱼栅网，最后通过栅网流向集鱼通道进口。与此同时，流向集鱼通道的第二支管道的水通过位于集鱼通道内消能整流装置24后流向鱼斗41，然后依次通过立式自动趋鱼栅23和竖缝式鱼道池室22，最后流向通道进口；集鱼通道的水与诱鱼通道的水在进口处汇合成一股水流一起作为进口吸引流吸引上溯鱼类。鱼类在吸引流的吸引和拦鱼测试下进入集鱼通道。
②通过竖缝式鱼道池室：
进入集鱼通道的鱼类逆着通道水流游向竖缝式鱼道池室，直到通过一级级竖缝式鱼道池室的竖缝。
③趋鱼栅驱赶进入鱼斗：
鱼通过竖缝式池室后继续逆着通道水流上溯，然后通过立式自动趋鱼栅的八字门，在通道水下摄像头的观察下，操作员可以估计通过八字门的鱼数量，等到有一定数量的鱼通过八字门后，此时，操作员驱动立式自动趋鱼栅驱赶进入的鱼向鱼斗方向上溯。
④绞车提升鱼斗：
鱼进入鱼斗后，操作员驱动绞车，通过钢缆使鱼斗沿着竖井边墙导轨逐渐上升，上升到设计高程为止。
⑤鱼斗中的鱼倒入暂养池中进行计数和鱼种鉴别：
将上升到指定高程的鱼斗向暂养计数槽方向倾斜，此时鱼斗内的鱼和鱼斗内的水一起进入暂养计数槽中的通道内，这时的第三支管道一直在向暂养计数通道补水，以增加暂养计数通道的水要求。进一步一条条的鱼会进入计数通道，与此同时通道内的摄像头会对通过鱼类进行大小和鱼种的鉴别。这个过程中暂养槽中的溢流孔处于打开状态。
⑥暂养池中的鱼进入运鱼车：
提升系统多次工作后，暂养槽中有一定数量鱼类后，将运鱼车的进口对准暂养槽底部放鱼孔，同时将运鱼车的运鱼箱装入三分之一深度的水，然后打开底部放鱼孔阀门，从而使暂养槽中的鱼转移到运鱼车中。
⑦运鱼车进行公路跨坝运输：
运鱼车沿着上坝公路一直开到坝上游放鱼区进行放流。
⑧重复上述操作。
Claims (7)
1.一种用于引水式发电高坝的集运鱼系统，包括引水系统(1)、集鱼通道(2)、诱鱼通道(3)、提升系统(4)、计数暂养系统(5)，其特征在于：所述集鱼通道(2)和诱鱼通道(3)并列设置，集鱼通道(2)和诱鱼通道(3)前端探入水中、后端连通于垂直固定的提升系统(4)，提升系统(4)上部连通水平固定的计数暂养系统(5)，计数暂养系统(5)的另外一端底部接有管道可伸至活体运鱼车(6)；集鱼通道(2)和诱鱼通道(3)中有引水系统(1)引流；
所述引水系统(1)由吸引流主管道(11)、第一支管道(12)、第二支管道(13)、第三支管道(14)组成，吸引流主管道(11)进口位于水中，吸引流主管道(11)沿着集鱼通道(2)和诱鱼通道(3)的方向延伸，由吸引流主管道(11)分支为第一支管道(12)和第二支管道(13)，第一支管道(12)连通至诱鱼通道(3)，第二支管道(13)连通至集鱼通道(2)，第二支管道(13)在集鱼通道(2)内分支引出第三支管道(14)连通至提升系统(4)；
所述集鱼通道(2)由关闭闸门(21)、竖缝式鱼道池室(22)、立式自动趋鱼栅(23)、集鱼通道整流消能装置(24)组成，关闭闸门(21)位于整体进口处，竖缝式鱼道池室(22)前级靠近关闭闸门(21)，竖缝式鱼道池室(22)后方设置立式自动趋鱼栅(23)，集鱼通道整流消能装置(24)位于关闭闸门(21)、竖缝式鱼道池室(22)、立式自动趋鱼栅(23)构成的通道最后。
2.如权利要求1所述的用于引水式发电高坝的集运鱼系统，其特征在于：所述集鱼通道(2)和诱鱼通道(3)有两种设置方式，一种是集鱼通道(2)和诱鱼通道(3)平行设置，另一种是诱鱼通道(3)设置在集鱼通道(2)底部。
3.如权利要求1所述的用于引水式发电高坝的集运鱼系统，其特征在于：所述诱鱼通道(3)包括诱鱼通道消能池(31)、导流叶片(32)、拦鱼栅网(33)，拦鱼栅网(33)、导流叶片(32)、诱鱼通道消能池(31)由外向内依次设置于一独立通道。
4.如权利要求1所述的用于引水式发电高坝的集运鱼系统，其特征在于：所述提升系统(4)由防逃鱼斗(41)、竖井边墙导轨(42)、钢缆(43)、提升绞车(44)、溜槽(45)组成，防逃鱼斗(41)位于在集鱼通道(2)内，钢缆(43)吊装防逃鱼斗(41)，竖井边墙导轨(42)位于钢缆(43)侧面对防逃鱼斗(41)的吊装移动过程进行限位，钢缆(43)上端固定在提升绞车(44)中，在竖井边墙导轨(42)顶端固定溜槽(45)，溜槽(45)由靠近竖井边墙导轨(42)的一端向远离竖井边墙导轨(42)的一端倾斜向下，倾斜角度小于30°；钢缆(43)将防逃鱼斗(41)吊装的最高位不低于溜槽(45)的最高位。
5.如权利要求4所述的用于引水式发电高坝的集运鱼系统，其特征在于：所述防逃鱼斗(41)由鱼斗贮水池(411)和鱼斗防逃网(412)组成，鱼斗防逃网(412)固定在鱼斗贮水池(411)前端中部；鱼斗防逃网(412)为漏斗状，鱼斗防逃网(412)的尖部朝向鱼斗贮水池(411)内部。
6.如权利要求1所述的用于引水式发电高坝的集运鱼系统，其特征在于：所述计数暂养系统(5)包括暂养槽(51)、计数通道监测系统(52)，暂养槽(51)底面为倾斜向下至管道开口即底部放鱼孔(512)处的坡面，计数通道监测系统(52)设置在坡面中，暂养槽(51)后端开有溢流孔(511)且溢流孔(511)连通至诱鱼通道(3)。
7.如权利要求6所述的用于引水式发电高坝的集运鱼系统，其特征在于：所述计数通道监测系统(52)由计数通道拦鱼栅网(521)、贴有白色反光膜的塑料板(522)、透明塑料板(523)和计数通道水下摄像头(524)组成，计数通道水下摄像头(524)固定在暂养槽(51)坡面的一凹室内，透明塑料板(523)固定在凹室开口位置，在凹室外固定有贴有白色反光膜的塑料板(522)，贴有白色反光膜的塑料板(522)由计数通道拦鱼栅网(521)固定，计数通道水下摄像头(524)正对贴有白色反光膜的塑料板(522)。
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