CN109736255A - 利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置及其集鱼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置。它包括导水墙、集鱼池、集鱼箱和提升机构，所述导水墙设置在尾水洞/管底板和消力池和/或尾水渠底板上，所述集鱼池设置在尾水洞/管下游侧或消力池中，所述集鱼箱与所述提升机构连接，所述提升机构设置在尾水平台和集鱼池上。本发明具有提高集鱼效率，更好的保护鱼类的优点。本发明还公开了利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置的集鱼方法。

Description

利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置及其集鱼方法

技术领域

本发明涉及水利工程和环保工程技术领域，更具体地说它是利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置。本发明还涉及利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置的集鱼方法。

背景技术

水利水电工程在发挥其防洪、发电、航运等效益的同时，也对生态环境带来不可忽视的影响，尤其是对鱼类洄游通道的阻隔影响，近年来备受关注。过鱼设施作为缓解大坝阻隔效应的鱼类保护措施在国际上采用已有300多年，能够起到恢复鱼类洄游通道和沟通上下游鱼类交流的作用。过鱼设施的主要类型包括鱼道、升鱼机、鱼闸和集运鱼系统等。其中集运鱼系统由于布置灵活、过坝简便、不受坝高限制、节省鱼类体力、投资较小等，适用于高坝工程采用，近年来发展迅速。

目前，过鱼设施集鱼方式一般有几种，对于鱼道而言，鱼道进口布置在河岸边，通过鱼道下泄水流或补水进行诱鱼，升鱼机和鱼道一样，一般通过补水诱鱼，进口位置一般设在岸边。

以上方法存在以下弊端：

1)过鱼设施进口布置在岸边或大坝中某一位置，但由于其下泄流量远远低于发电尾水流量，大部分鱼类会仍会被发电尾水吸引，沿尾水主流上溯，聚集在尾水管(尾水洞)附近，造成过鱼设施进口集鱼效率低下；

2)为提高过鱼设施进口诱鱼效率，部分过鱼设施在进进鱼口行补水以增大诱鱼流量，由于补水流量有限，也难以和发电尾水竞争，另外，补水一般来自上游库区或者修建泵站供水，进行补水时会消耗流量或增加能耗，对工程发电效益影响较大；

3)过鱼设施进鱼口高程固定，难以适用于栖息在不同水层的鱼类。

现有申请号为：201711383215.6，专利名称为《一种可适应水位变幅的集运鱼系统》和申请号为：201810150802.9，专利名称为《一种升鱼机集鱼系统装置》均公开了包括补水系统、集鱼系统、升降转移系统的集运鱼装置系统，集鱼箱设置于集鱼廊道首部并安装在升降系统上，根据鱼类监测器观测到的鱼群特征与水位流量变化自动优化调节进鱼口阀门和补水阀门的开度，满足不同种类鱼群在不同位置的适宜水力条件；但其是利用水泵等补水设施抽取水源进行诱鱼，一是流量有限，诱鱼效率较低；二是水泵抽水能耗较大，对工程发电效益影响较大；三是集鱼通道进鱼口高程固定，不能适用于栖息在不同水层的鱼类，集鱼种类受到限制；四是具有拖曳格栅下放、拖曳格栅平移等较多的机械设备及机械操作，机构及操作较为复杂。

现有申请号为201711278801.4，专利名称为《综合性集运鱼平台及解决水电站阻碍鱼类上溯的方法》公开了在尾水下游鱼类上溯到达的最前沿位置下游区域新建集诱鱼通道，并在通道内增设相关集诱鱼措施、观测设备以及提升转运设置，实现坝下鱼类诱集、观测和转运等目的的综合性集运鱼平台及解决水电站阻碍鱼类上溯的方法；其通过水泵组泵送一定流量的水体，经布设在通道两侧与预埋在底部的管道出水，形成针对不同过鱼目标的喜好流速分布来诱集鱼类，但其利用水泵人工造流以吸引鱼类，具有如下不足：①流量有限，诱鱼效率低；②水泵抽水能耗较多较大；③水泵可能产生振动和噪声，影响诱鱼效果；另外，该申请仅公开了通过人造水流及拦鱼网或相关辅助手段将鱼类驱赶或诱集至集鱼箱内，但没有具体公开其设备及操作流程，实际上操作难度极大，并可能带来对鱼类的损伤。

另外，其公开了集鱼通道内可通过人造水留，将通道内鱼类诱集至集鱼箱内，也可以通过拦鱼网或相关辅助手段，将鱼类驱赶或诱集至集鱼箱内；但其集鱼箱设于集鱼通道的阶梯上，集鱼期间，集鱼箱一侧箱门向上提升开启，当箱内诱集一定数量鱼类后，放下开启的箱门，防止集鱼箱内鱼类逃逸，增设集鱼通道，耗时耗力，对工程发电效益影响较大。

现有申请号为：201720271676.3，专利名称为《一种基于流场制造的高坝诱鱼集鱼装置》公开了一种容纳被吸引的鱼类的诱鱼集鱼箱，诱鱼集鱼箱端部连接有方便鱼类进入诱鱼集鱼箱中并参与诱鱼流场的构造驼峰型溢流堰的高坝诱鱼集鱼装置；其同构水泵和溢流堰制造“喜鱼流场”，并将LED灯带和小型音箱安装于装置中制造光照和声音，综合流场、光照、声音；

但其由于其利用潜水泵造流，辅之以灯光吸引鱼类，仍存在以下不足：①通过潜水泵造流诱鱼其流量极为有限，诱鱼效率低；②水泵抽水能耗较多较大，作业成本高；③水泵可能产生振动和噪声，影响诱鱼效果；④不同鱼类对灯光、声波等具有不同趋避反应，尚未证明对鱼类有普适的诱集作用，因此除水流诱鱼之外的其它措施的有效性及可行性尚无法印证。

因此，如何使过鱼设施集鱼系统工作更为高效，更好发挥过鱼设施的作用是一个亟待解决的技术性难题。

发明内容

本发明的第一目的是为了提供一种利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置,最大程度利用厂房发电尾水进行诱鱼，流量大，集鱼效率高。

本发明的第二目的是为了提供利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置的集鱼方法,集鱼深度为尾水渠底至水面全深度，能够对不同水层的鱼类进行收集。

为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，其特征在于：包括导水墙、集鱼池、集鱼箱和提升机构，所述导水墙设置在尾水洞/管底板和消力池和/或尾水渠底板上，所述集鱼池设置在尾水洞/管下游侧或消力池中，所述集鱼箱与所述提升机构连接，所述提升机构设置在尾水平台和集鱼池上。

在上述技术方案中，所述集鱼池呈竖井式结构。

在上述技术方案中，所述提升机构包括排架柱、起重机和吊钩，所述排架柱设于所述集鱼池上端，所述起重机设于所述排架柱上端，所述吊钩活动连接于所述起重机上。

在上述技术方案中，有防逃喇叭口设于集鱼池的出水口处；所述防逃喇叭口有一个或多个，多个所述防逃喇叭口呈并列设置和/或叠置。

在上述技术方案中，所述防逃喇叭口呈向所述集鱼池内部延伸且横截面逐渐缩小的内凹结构，有进鱼口设于所述防逃喇叭口的内凹结构端部、且位于所述集鱼池内，所述防逃喇叭口为透水格栅结构；所述进鱼口有一个或多个。

在上述技术方案中，有尾水平台设于所述尾水洞/管上端或位于所述尾水渠上端，所述提升机构设于所述尾水平台侧方，所述起重机位于所述尾水平台侧上方；

有拦鱼设施设于所述集鱼池的进水口处、且位于所述尾水洞/管侧壁与所述导水墙之间，或位于所述尾水渠侧壁与所述导水墙之间。

在上述技术方案中，所述拦鱼设施至少为拦鱼电极和格栅中的一种；所述起重机至少为门式起重机、桥式起重机、臂架式起重机、缆索式起重机和汽车起重机中的一种。

在上述技术方案中，所述集鱼箱包括位于下端的存水挡板和设于存水挡板上端的透水格栅，所述存水挡板有多块，多块所述存水挡板围成上端开口的方形结构；有吊耳设于所述集鱼箱上，所述集鱼箱通过所述吊耳连接于所述提升机构上。

在上述技术方案中，所述集鱼箱通过所述吊耳连接于所述吊钩上；所述集鱼箱与集鱼池之间通过轨道或滑块滑动连接且定位，或通过齿轮齿条的齿式连接且定位；所述集鱼箱与所述及排架柱之间通过轨道或滑块滑动连接且定位，或通过齿轮齿条的齿式连接且定位。

为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置的集鱼方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：发电工况下，开启位于集鱼池上游端的拦鱼设施，集鱼池的出水口放置好防逃喇叭口，开始集鱼作业；

步骤二：当电站发电时，发电尾水从集鱼池的进水口流入、从出水口流出，形成诱鱼水流，鱼类在诱鱼水流的吸引下沿进进鱼口进入集鱼池中，并寻找到适宜的水流处休息；

步骤三：当足够多的鱼类进入集鱼池后，利用提升机构将集鱼箱通过起重机和吊钩垂直提升至尾水平台，并进行转运过坝。

本发明具有如下优点：

(1)本发明最大程度利用厂房发电尾水进行诱鱼，流量大，集鱼效率高；本发明利用鱼类的趋流特性，在鱼类的最密集区域进行集鱼，能够极大提高集鱼效率(本发明的诱鱼水量大，一般可达到常规升鱼机诱鱼流量的百倍以上)；克服了现有技术进鱼口诱鱼水流较小，无法和电站尾水竞争，大部分鱼类聚集至电站尾水处，造成过鱼设施集鱼效率低下的缺点；

(2)本发明不需要额外补水，避免了从坝上引水或修建泵站引水，极大节省了工程运行成本(普通升鱼机建造成本约2000～4000万元，本发明成本约1000万元)；克服了现有技术过鱼设施补水量大、运行成本高的缺点(本发明利用发电尾水诱鱼，不消耗水量和电力，运行成本较低；而现有技术升鱼机一般靠上游引水或水泵补水，按照平均2.0m³/s的补水量计算，每日消耗水量约17.3万吨，耗电量约1.5万度电，运行成本较高)；

(3)本发明集鱼深度为尾水渠底至水面全深度，能够对不同水层的鱼类进行收集；克服了现有技术进鱼口深度固定，难以兼顾表层及底层鱼类的缺点；

(4)本发明能将鱼类安全转移，避免鱼类由于长时间困在尾水门槽等湍流水域而产生受伤及被渔民捕捞的风险；

(5)本发明具有一个或多个进鱼口，在不同电站发电工况下，多个进鱼口形成高低两个诱鱼流速，鱼类可以自由选择其喜好的进鱼口入，因此适合工况范围广。

本发明适用于已建水电站的集鱼装置将集鱼箱直接放置在鱼类上溯的最终点(即厂房尾水管或尾水洞处)，利用本发明对河道中洄游鱼类进行采集的方法，能够全新的高效率的采集鱼类；在过鱼设施工程中，采用本发明对鱼类进行收集，可提高集鱼效率，更好的保护鱼类。

本发明利用导墙将部分或全部尾水导入设置于尾水洞(管)外的集鱼池中，水流从进水口流经集鱼池从进鱼口流出形成诱鱼水流，吸引鱼类进入具有防逃喇叭口结构的进鱼口并不断聚集，再通过设置于集鱼池底部的集鱼箱将鱼类提升收集，以便运输过坝。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为图1的A处放大图。

图3为图1的B处放大图。

图4为本发明下游面视图。

图5为本发明局部放大图。

图6为本发明横剖面结构示意图。

图7为本发明纵剖面结构示意图。

图8为本发明集鱼箱立体结构示意图。

图中1-导水墙,2-集鱼池,2.1-进水口,2.2-出水口,3-进鱼口,4-防逃喇叭口,5-拦鱼设施,6-集鱼箱,6.1-存水挡板,6.2-透水格栅,6.3-吊耳,7-提升机构,7.1-排架柱,7.2-起重机,7.3-吊钩,8-尾水渠,9-消力池,10-尾水平台,11-尾水洞/管。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，包括导水墙1、集鱼池2、集鱼箱6和提升机构7，所述导水墙1设置在尾水洞/管11底板和消力池9和/或尾水渠8底板上，所述集鱼池2设置在尾水洞/管11下游侧或消力池9中，所述集鱼箱6与所述提升机构7连接，所述提升机构7设置在尾水平台10和集鱼池2上(如图1所示)，利用导墙将部分或全部尾水导入设置于尾水洞(管)外的集鱼池中，水流从进水口流经集鱼池从进鱼口流出形成诱鱼水流，吸引鱼类进入具有防逃喇叭口结构的进鱼口并不断聚集，再通过设置于集鱼池底部的集鱼箱将鱼类提升收集，以便运输过坝。

所述集鱼池2呈竖井式结构(如图1、图2、图4、图5、图6、与7所示)，能够灵活调整工作深度，对不同水层的鱼类进行收集。

所述提升机构7包括排架柱7.1、起重机7.2和吊钩7.3，所述排架柱7.1设于所述集鱼池2上端，所述起重机7.2设于所述排架柱7.1上端，所述吊钩7.3活动连接于所述起重机7.2上(如图1、图3、图4、图5、图7所示)，便于提升或下放集鱼箱。

有防逃喇叭口4设于集鱼池2的出水口2.2处(如图6所示)；所述防逃喇叭口4有一个或多个，多个所述防逃喇叭口4呈并列设置和/或叠置(如图1、图2、图4、图5、图6、图7所示)，能够灵活调整工作深度，对不同水层的鱼类进行收集，防止鱼类逃跑。

所述防逃喇叭口4呈向所述集鱼池2内部延伸且横截面逐渐缩小的内凹结构，有进鱼口2.1设于所述防逃喇叭口4的内凹结构端部、且位于所述集鱼池2内，所述防逃喇叭口4为透水格栅结构；所述进鱼口3有一个或多个(如图2、图5、图6、图7所示)，防逃喇叭口的作用是形成鱼类易进难出的单向通行结构，使鱼类能够从外侧通过防逃喇叭口进入集鱼池2，同时不容易从集鱼池2内逃逸至集鱼箱外。

有尾水平台10设于所述尾水洞/管11上端或位于所述尾水渠8上端，所述提升机构7设于所述尾水平台10侧方，所述起重机7.2位于所述尾水平台10侧上方(如图1所示)；通过起重机将集鱼箱提升至尾水平台上；

有进水口2.1设于邻近尾水洞/管11的集鱼池2侧；有出水口2.2设于远离尾水洞/管11的集鱼池2侧(如图6所示)；形成诱鱼水流，便于集鱼箱集鱼；

有拦鱼设施5设于所述集鱼池2的进水口2.1处、且位于所述尾水洞/管11侧壁与所述导水墙1之间，或位于所述尾水渠8侧壁与所述导水墙1之间(如图6所示)，防止进入集鱼箱的鱼类逃跑。

所述拦鱼设施5至少为拦鱼电极和格栅中的一种；所述起重机7.2至少为门式起重机、桥式起重机、臂架式起重机、缆索式起重机和汽车起重机中的一种(如图1、图6所示)，适用性强。

所述集鱼箱6包括位于下端的存水挡板6.1和设于存水挡板6.1上端的透水格栅6.2，所述存水挡板6.1有多块，多块所述存水挡板6.1围成上端开口的方形存水结构，通过方形存水结构存放一定深度的水体，在集鱼箱升出水面后能够保持箱体内有满足鱼类的需求的水深；有吊耳6.3设于所述集鱼箱6上，所述集鱼箱6通过所述吊耳6.3连接于所述提升机构7上(如图8所示)，便于提升机构提升集鱼箱。

所述集鱼箱6通过所述吊耳6.3连接于所述吊钩7.3上；所述集鱼箱6与集鱼池2之间通过轨道或滑块滑动连接且定位，或通过齿轮齿条的齿式连接且定位；所述集鱼箱6与所述排架柱7.1之间通过轨道或滑块滑动连接且定位，或通过齿轮齿条的齿式连接且定位(如图1、图3所示)。

透水格栅的疏密情况根据集鱼目标的体长，体宽，体高等特征参数确定。集鱼箱6的框架为钢架。

参阅附图可知：所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置的集鱼方法，包括如下步骤：

步骤一：发电工况下，开启位于集鱼池2上游端的拦鱼设施5，集鱼池2的出水口2.2放置好防逃喇叭口4(如图1所示)，开始集鱼作业；

步骤二：当电站发电时，发电尾水从集鱼池2的进水口2.1流入、从出水口2.2流出(如图6所示)，形成诱鱼水流，鱼类在诱鱼水流的吸引下沿进进鱼口3进入集鱼池2中，并寻找到适宜的水流处休息；

步骤三：当足够多的鱼类进入集鱼池2后，利用提升机构7将集鱼箱6通过起重机7.2和吊钩7.3垂直提升至尾水平台10(如图1-图5所示)，并进行转运过坝。

实施例

现以本发明应用于某水电站尾水管处集鱼为实施例对本发明进行进一步的说明，对本发明应用于其他地域尾水管(洞)进行集鱼同样具有指导作用。

某水电站位于某西南地区，共装机6台，单机流量417m³/s，分3个尾水洞，可在尾水洞出口建设本发明所述的升鱼机，利用发电尾水集鱼，较传统技术可提升集鱼效率，减低建设及运行成本。

具体内容如下：导水墙设置在尾水渠底板上，导水墙与尾水出流方向平行或呈一定偏角，集鱼池内宽4m，长10m；

朝向尾水区一侧设有进水口，进水口宽2.5m；进鱼口位于集鱼池靠河道侧，与进水口相对，为二个2.0m宽的矩形结构，二个进口相隔0.6m；

进水口处设有防逃喇叭口，防逃喇叭口采用使鱼类易进不易出的喇叭口，采用格栅结构；每个防逃喇叭口高10m，可以叠放，喇叭口宽度可在0.1m～0.5m之间调节；

集鱼池的进水口处设置拦鱼电栅，阻挡集鱼池中的鱼类从进水口游出，拦鱼电栅二个电极分别安装在进水口两侧，不对进水产生影响；

集鱼箱作业时沉在集鱼池底部，在进行提升作业时收集集鱼池内的鱼类；集鱼箱宽3.9m，长9.9m，高1.5m，留有存水箱，在提升式可只保留部分保持鱼类健康存活的水量。

本发明利用导水墙将厂房发电尾水导入集鱼池，再通过二个设有防逃喇叭口的进鱼口流出，二个进鱼口相隔一段距离，与进水方向呈不同角度，因此出流流速不同，适合不同游泳能力的鱼类进入；集鱼池进水端设有拦鱼电极，工作时形成拦鱼电场，避免鱼类从进水端逃逸。集鱼池内流速较缓，适合鱼类休息，同时可在集鱼池内适当投放诱饵，提高集诱鱼效率。

结论：采用本发明集鱼效果较高，诱鱼流量提升百倍以上；运行成本仅为提升设备的耗电，较传统技术可降低运行成本至百分之一之内。

为了能够更加清楚的说明本发明所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置及其集鱼方法与现有技术相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表：

由上表可知，本发明所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置及其集鱼方法与现有技术相比，成本较低，集鱼效率较高，能调整工作深度，对不同水层的鱼类进行收集。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (10)

1.利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，其特征在于：包括导水墙(1)、集鱼池(2)、集鱼箱(6)和提升机构(7)，所述导水墙(1)设置在尾水洞/管(11)底板和消力池(9)和/或尾水渠(8)底板上，所述集鱼池(2)设置在尾水洞/管(11)下游侧或消力池(9)中，所述集鱼箱(6)与所述提升机构(7)连接，所述提升机构(7)设置在尾水平台(10)和集鱼池(2)上。

2.根据权利要求1所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，其特征在于：所述集鱼池(2)呈竖井式结构。

3.根据权利要求1或2所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，其特征在于：所述提升机构(7)包括排架柱(7.1)、起重机(7.2)和吊钩(7.3)，所述排架柱(7.1)设于所述集鱼池(2)上端，所述起重机(7.2)设于所述排架柱(7.1)上端，所述吊钩(7.3)活动连接于所述起重机(7.2)上。

4.根据权利要求3所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，其特征在于：有防逃喇叭口(4)设于集鱼池(2)的出水口处；所述防逃喇叭口(4)有一个或多个，多个所述防逃喇叭口(4)呈并列设置和/或叠置。

5.根据权利要求4所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，其特征在于：所述防逃喇叭口(4)呈向所述集鱼池(2)内部延伸且横截面逐渐缩小的内凹结构，有进鱼口(3)设于所述防逃喇叭口(4)的内凹结构端部、且位于所述集鱼池(2)内，所述防逃喇叭口(4)为透水格栅结构；所述进鱼口(3)有一个或多个。

6.根据权利要求5所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，其特征在于：有拦鱼设施(5)设于所述集鱼池(2)的进水口处、且位于所述尾水洞/管(11)侧壁与所述导水墙(1)之间，或位于所述尾水渠(8)侧壁与所述导水墙(1)之间。

7.根据权利要求6所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，其特征在于：所述拦鱼设施(5)至少为拦鱼电极和格栅中的一种；所述起重机(7.2)至少为门式起重机、桥式起重机、臂架式起重机、缆索式起重机和汽车起重机中的一种。

8.根据权利要求7所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，其特征在于：所述集鱼箱(6)包括位于下端的存水挡板(6.1)和设于存水挡板(6.1)上端的透水格栅(6.2)，所述存水挡板(6.1)有多块，多块所述存水挡板(6.1)围成上端开口的方形结构；有吊耳(6.3)设于所述集鱼箱(6)上，所述集鱼箱(6)通过所述吊耳(6.3)连接于所述提升机构(7)上。

9.根据权利要求8所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置，其特征在于：所述集鱼箱(6)通过所述吊耳(6.3)连接于所述吊钩(7.3)上；所述集鱼箱(6)与集鱼池(2)之间通过轨道或滑块滑动连接且定位，或通过齿轮齿条的齿式连接且定位；所述集鱼箱(6)与所述排架柱(7.1)之间通过轨道或滑块滑动连接且定位，或通过齿轮齿条的齿式连接且定位。

10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的利用水电站尾水进行集鱼的升鱼机装置的集鱼方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：发电工况下，开启位于集鱼池(2)上游端的拦鱼设施(5)，集鱼池(2)的出水口放置好防逃喇叭口(4)，开始集鱼作业；

步骤二：当电站发电时，发电尾水从集鱼池(2)的进水口2.1流入、从出水口2.2流出，形成诱鱼水流，鱼类在诱鱼水流的吸引下沿进进鱼口(3)进入集鱼池(2)中，并寻找到适宜的水流处休息；

步骤三：当足够多的鱼类进入集鱼池(2)后，利用提升机构(7)将集鱼箱(6)通过起重机(7.2)和吊钩(7.3)垂直提升至尾水平台(10)，并进行转运过坝。