CN110656635A - 一种隧道式鱼道 - Google Patents

Abstract

一种隧道式鱼道涉及水利水库建设方面的鱼道，高坝内侧水体和高坝外侧水体之间通过一个隧道连接；隧道上端全部淹没于高坝水位下方，隧道上端内侧开口高度为隧道内侧竖直方向高度的1/3‑1/2；隧道下端出水口一部分露在水面上方，即隧道下端开口内侧竖直方向高度的1/3‑1/2淹没在高坝外侧水体水位下方；隧道分成两段，靠近上游为导流段、下端为聚鱼段，导流段的坡度为0.08‑0.10，即导流段内侧底面与水平面的夹角为5‑6度，聚鱼段隧道内侧底面与水平面的夹角为2‑3度；隧道下端出水口内侧有一块能够上下移动的闸门，闸门关闭，隧道内的水位上升直到与高坝内侧水体连通，即隧道内充满水。节约用水，节约能源；增加隧道内侧的氧气含量。

Description

一种隧道式鱼道

技术领域

本发明涉及水利水库建设方面的鱼道，用于方便鱼的洄游。

背景技术

水库的建设有利有弊，水库会阻碍鱼的洄游，对于生态是不利的。现有的鱼道多为消能式鱼道或者梯级鱼道，鱼道的水流是连续的，对于水资源是一种浪费。消能式鱼道水流速度的设计和梯级鱼道的梯级落差设计也没有区别对待大鱼和小鱼，消能式鱼道水流速度和梯级鱼道的梯级落差都属于中庸式设计，对于小型鱼的洄游是不利的。

发明内容

为减少鱼道用水和兼顾小型鱼类的洄游，本发明设计一种隧道式鱼道。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：一种隧道式鱼道，其特征是：高坝内侧水体和高坝外侧水体之间通过一个隧道连接；隧道的竖直方向纵剖的截面为长方形（也可以为圆形或者椭圆形，此处的定义为长方形仅仅是从便于表述的角度考虑），长方形内侧高度为3.5-4米，长方形内侧宽度为3米，长方形的宽度方向处于水平；高坝外侧水体指水垫塘堤坝外侧的水体（主要考虑是避免泄洪落水可能对鱼类洄游的冲击）；隧道上端全部淹没于高坝水位下方，隧道上端内侧开口高度为隧道内侧竖直方向高度的1/3-1/2，即隧道上端进水口的竖直方向的高度为隧道内侧竖直方向高度的1/3-1/2（从节约用水的角度，隧道上端进水口可以很小甚至关闭；从鱼类进入的角度，隧道上端内侧开口高度应该大于洄游鱼类的直径），进水口下端为隧道底部；隧道下端出水口一部分露在水面上方，即隧道下端开口内侧竖直方向高度的1/3-1/2淹没在高坝外侧水体水位下方；隧道分成两段，靠近上游为导流段、下端为聚鱼段，导流段的坡度为0.08-0.10，即导流段内侧底面与水平面的夹角为5-6度，聚鱼段隧道内侧底面与水平面的夹角为2-3度；隧道下端出水口内侧有一块能够上下移动的闸门，闸门关闭，隧道内的水位上升直到与高坝内侧水体连通，即隧道内充满水；隧道下端出水口闸门关闭时间长度为tg（此处闸门关闭时间是指闸门处于闭合状态的持续时间，不是指闸门从启动到闭合的时间，闸门从启动到闭合的时间相对于闸门处于关闭状态的持续时间能够忽略），tg为闸门关闭后隧道注满水所需时间tm的2-5倍，然后闸门打开，闸门处于打开状态的时间长度tk为tm的10-20倍，闸门处于打开状态和闸门处于关闭状态周期性地进行，闸门的周期为tg+tk。

隧道底部布置挡板将隧道分隔成阶梯水体，即梯级鱼道，流水从挡板的上方流出；挡板的高度为2m；厚度为0.2米。挡板宽度和隧道宽度相同；相邻挡板之间的平行于鱼道底面的间隔为3-5米，即相邻挡板底部之间的间隔为3-5米，此处所指的距离3-5米是指相邻隔板的相同部位之间的距离；导流段的最后一个挡板位于导流段的末端，导流段的最后一个挡板几何中心和聚鱼段第一块挡板几何中心的距离为4-5米。

闸门通过电机轴旋转关闭或者打开；闸门顶部拉绳缠绕在电机轴上；关闭时电机轴旋转将闸门拉至顶部实现闸门的关闭，然后电机轴锁定、电机断电；打开时，通电使电机轴解除锁定，在闸门自身重力作用下使电机轴反转实现，电机轴反转可以不需要电机通电。

进水口也是一个闸门，为便于区分，进水口闸门称为上端闸门，出水口闸门称为下端闸门；能够间歇式打开和关闭，即下端闸门打开时，上端闸门同时关闭；下端闸门关闭时，上端闸门同时打开的级联方式。

本发明的有益效果：可以使用较小的水流，从而实现节约用水，高坝的目的就是聚水发电，水流就是一种能源，因此，本发明能够节约能源；比较大的鱼能够按照梯级鱼道的方式向上跳跃实现洄游；力量比较小的鱼能够等待闸门关闭，隧道水位上升从而达到高坝内侧的水体，对鱼的洄游提供助力；对于滞留在隧道没有到达高坝内侧水体的鱼，能够在挡板之间形成水体等待下一次闸门的关闭；闸门的关闭或打开可以采用等间隔时间交替进行；进水口设置为闸门方式能够尽可能的节约用水；下游闸门打开时，隧道内高于挡板的水流出，有利于空气的流入，从而增加隧道内侧的氧气含量。对于上端闸门关闭、下端闸门打开方式，隧道内高于挡板部分水的流出需要外部空气的渗入实现空间交换，能够减小隧道水流出的流速。本发明也能够适应坝体存在两种蓄水位（枯水期水位和汛期水位）的情况，水库水面与进水口的落差过大对水流流速的影响可以通过上端闸门和下端闸门配合的方式予以克服。

附图说明

图1是隧道式鱼道的侧视透视图；

1.高坝，2.隧道，3.进水口，4.出水口，5.水位，6.挡板，7.闸门，8.电机轴，9.导流段，10.聚鱼段。

具体实施方式

初始状态为出水口4闸门7开启，进水口3闸门7关闭。等到下端出水口4外的和外侧水体水位5的位置聚集了一定数量的鱼，或者隧道2中有一定数量的鱼，或者经过较长时间，比如几个小时。闸门7关闭，同时进水口3闸门开启。水从水库进入隧道2。待水充满隧道2，大鱼和小鱼都可以洄游到上游水库。经过一定时间后，闸门7开启，进水口3闸门关闭。但是挡板6之间都会有一定水量，鱼可以在里面休息，大鱼可以跳跃跨过挡板6而到达上游水库（在进水口3闸门打开的情况下）。小鱼可以等待下一次闸门7关闭，同时进水口3闸门开启。一轮循环完成。之后重复上述过程。

一种隧道式鱼道，其特征是：高坝1内侧水体和高坝1外侧水体之间通过一个隧道2连接；隧道2的竖直方向纵剖的截面为长方形，长方形内侧高度为3.5-4米，长方形内侧宽度为3米，长方形的宽度方向处于水平；高坝1外侧水体指水垫塘堤坝外侧的水体；隧道2上端全部淹没于高坝1水位5下方，隧道2上端内侧开口高度为隧道2内侧竖直方向高度的1/3-1/2，即隧道2上端进水口3的竖直方向的高度为隧道2内侧竖直方向高度的1/3-1/2，进水口3下方为隧道底部平面；隧道2下端出水口4一部分露在水面上方，即隧道2下端开口内侧竖直方向高度的1/3-1/2淹没在高坝1外侧水体水位5下方；隧道2分成两段，靠近上游为导流段9、下端为聚鱼段10，导流段的坡度为0.08-0.10，即导流段内侧底面与水平面的夹角为5-6度，聚鱼段隧道内侧底面与水平面的夹角为2-3度；隧道2下端出水口4内侧有一块能够上下移动的闸门7，闸门7关闭，隧道2内的水位5上升直到与高坝1内侧水体连通，即隧道2内充满水；隧道2下端出水口4闸门处于关闭状态的时间长度为tg，tg为闸门7关闭后隧道2注满水所需时间tm的2-5倍，然后闸门7打开，闸门7处于打开的时间长度tk为tm的10-20倍，闸门7打开和关闭周期性地进行，闸门7的周期为tg+tk。由于上游有来水，所以闸门7不需要很好的密封性，即闸门7可以漏水，只要闸门7的泄露速度小于进水口3的进水速度即可，这样有利于减少密封的成本、从而降低对闸门7的要求。

隧道2底部布置挡板6将隧道2分隔成阶梯水体，即梯级鱼道，流水从挡板6的上方流出；挡板6的高度为2m；厚度为0.2米。挡板宽度和隧道2宽度相同；相邻挡板6之间的平行于鱼道底面的间隔为3-5米（在不考虑来水的情况下，梯级鱼道挡板内侧与外侧的水位差为间隔与坡度的乘积，即0.24米-0.50米），即相邻挡板底部之间的间隔为3-5米，此处所指的距离3-5米是指相邻隔板的相同部位之间的距离；导流段9的最后一个挡板位于导流段的末端，导流段9的最后一个挡板几何中心和聚鱼段10第一块挡板几何中心的距离为4-5米。在进水口3一直打开的情况下，隔板6可以采用插入隧道凹槽的方式实现（从而节约成本和便于维护）；如果进水口3需要关闭，则隔板6与隧道底面和侧壁为密封连接。

闸门7通过电机轴8旋转关闭或者打开；闸门顶部拉绳缠绕在电机轴上；关闭时电机轴旋转将闸门拉至顶部实现闸门的关闭，然后电机轴锁定、电机断电；打开时，通电使电机轴解除锁定，在闸门7自身重力作用下使电机轴反转实现，电机轴反转可以不需要电机通电。

进一步设计：进水口3也是一个闸门，为便于区分，进水口闸门称为上端闸门7，出水口闸门7称为下端闸门7；能够间歇式打开和关闭，即下端闸门7打开时，上端闸门7同时关闭；下端闸门7关闭时，上端闸门7同时打开的级联方式。

Claims (4)

1.一种隧道式鱼道，其特征是：高坝（1）内侧水体和高坝（1）外侧水体之间通过一个隧道（2）连接；隧道（2）的竖直方向纵剖的截面为长方形，长方形内侧高度为3.5-4米，长方形内侧宽度为3米，长方形的宽度方向处于水平；高坝（1）外侧水体指水垫塘堤坝外侧的水体；隧道（2）上端全部淹没于高坝（1）水位（5）下方，隧道（2）上端内侧开口高度为隧道（2）内侧竖直方向高度的1/3-1/2，即隧道（2）上端进水口（3）的竖直方向的高度为隧道（2）内侧竖直方向高度的1/3-1/2，进水口（3）下方为隧道底部；隧道（2）下端出水口（4）一部分露在水面上方，即隧道（2）下端开口内侧竖直方向高度的1/3-1/2淹没在高坝（1）外侧水体水位（5）下方；隧道（2）分成两段，靠近上游为导流段（9）、下端为聚鱼段（10），导流段（9）的坡度为0.08-0.10，即导流段（9）内侧底面与水平面的夹角为5-6度，聚鱼段（10）的隧道内侧底面与水平面的夹角为2-3度；隧道（2）下端出水口（4）内侧有一块能够上下移动的闸门（7），闸门（7）关闭，隧道（2）内的水位（5）上升直到与高坝（1）内侧水体连通，即隧道（2）内充满水；隧道（2）下端出水口（4）闸门处于关闭状态的时间长度为tg，闸门（7）关闭后隧道（2）注满水所需时间tm，tg为tm的2-5倍，然后闸门（7）打开，闸门（7）处于打开状态的时间长度tk为tm的10-20倍，闸门（7）打开和关闭周期性地进行，闸门（7）的周期为tg+tk。

2.根据权利要求1所述的一种隧道式鱼道，其特征是：隧道（2）底部布置挡板（6）将隧道（2）分隔成阶梯水体，即梯级鱼道，流水从挡板（6）的上方流出；挡板（6）的高度为2m；厚度为0.2米；挡板宽度和隧道（2）宽度相同；相邻挡板（6）之间的平行于鱼道底面的间隔为3-5米，即相邻挡板底部之间的间隔为3-5米，此处所指的距离3-5米是指相邻隔板的相同部位之间的距离；导流段（9）的最后一个挡板位于导流段的末端，导流段（9）的最后一个挡板几何中心和聚鱼段（10）第一块挡板几何中心的距离为4-5米。

3.根据权利要求1或2所述的一种隧道式鱼道，其特征是：闸门（7）通过电机轴（8）旋转关闭或者打开；闸门顶部拉绳缠绕在电机轴上；关闭时电机轴旋转将闸门拉至顶部实现闸门的关闭，然后电机轴锁定、电机断电；打开时，通电使电机轴解除锁定，在闸门（7）自身重力作用下使电机轴反转实现，电机轴反转能够不需要电机通电。

4.根据权利要求2所述的一种隧道式鱼道，其特征是：进水口（3）也是一个闸门，为便于区分，进水口闸门称为上端闸门（7），出水口闸门（7）称为下端闸门（7）；能够间歇式打开和关闭，即下端闸门（7）打开时，上端闸门（7）同时关闭；下端闸门（7）关闭时，上端闸门（7）同时打开的级联方式。

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