CN111335276B - 河道温升引鱼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种河道温升引鱼方法，包括：开启流控闸，河道中的水流进入加热系统，首先进入一级加热室，一级加热室中的加热线圈感应到来水，一级加热室开始加热，待依次相连的其它各级加热室中的加热线圈感应到水流时，开始加热；经多级加热室加热后的温水经过流室和出水管注入河道中，使河水温度开始上升；邻近鱼道口的加热系统中经多级加热室加热后的温水经过过流室到达出水管，从出水管注入到鱼道口周围河水中；河道中的温度传感器分别感测河道中升高后的温度以及河道中未升高的温度；智能温控系统根据邻近鱼道口的河道温升范围，控制流控闸的开度或启闭。根据本发明的河道温升引鱼方法利用鱼类对温度的敏感性来提高鱼道过鱼率。

Description

河道温升引鱼方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程及生态环境领域，特别是涉及一种过鱼建筑，更具体地涉及一种河道温升引鱼方法。

背景技术

鱼道是一种帮助鱼类上溯的工程措施，在江河之上修建闸坝等水利工程，截断了鱼类洄游产卵的途径，通过修建鱼道，使鱼类可以在洄游季节实现上溯，从而维持河段生态平衡。

鱼道是帮助鱼类顺利通过闸坝等障碍物的专用设施，在维系河流连续性与生物种群交流方面具有不可替代的作用。鱼道建筑物的成功与否是河流生态系统健康的评价指标之一，也是水利水电工程环境影响评价中生态环境保护的重要评价指标。而过鱼效率是直接评价鱼道功能的重要指标，使洄游鱼类顺利找到鱼道进口时提高过鱼效率的关键。

国内外已开展了部分诱鱼或驱鱼方面的研究，其中包括利用声、光、电来驱鱼及水流诱鱼等。

由河海大学于2015年1月4日递交的中国实用新型专利CN201520002572.3(授权公告号为CN204385702U)，公开了一种声光一体化鱼道生态导鱼系统，其中下游鱼道在与过鱼槽相连的一边的拐角处设置有声场发生装置，至少一层气泡幕以声场发生装置为原点呈弧形布置，下游鱼道在与声场发生装置相对应的一边的两个拐角处分别设置诱光灯。该实用新型专利根据鱼类怕强光、喜弱光的特性以及不同声强对鱼类转向角度产生不同影响，当鱼群进入下游鱼道时，利用气泡幕引诱远处鱼群游向过鱼槽侧，在声场发生装置以及诱光灯的相互作用下有针对地给鱼群进行导向，使其顺利进入过鱼槽，保障鱼群通过。

由河海大学等于2013年5月27日递交的中国发明专利CN201310200812.6(授权公告号为CN103266585B)，公开了一种利用鱼类趋光特征改善鱼道过鱼效果的装置及其方法，所述装置包括主控计算机和至少一级光导闸室，每级光导闸室包括鱼道和依次设置于所述鱼道断面上的入口集鱼灯和出口集鱼灯，所述入口集鱼灯和出口集鱼灯之间的距离小于所述出口集鱼灯的照射距离，当所述光导闸室为多级时，上一级闸室的出口集鱼灯兼做为紧邻的下一级闸室的入口集鱼灯；所述主控计算机与所述入口集鱼灯和出口集鱼灯连接，控制所述入口集鱼灯和出口集鱼灯的开启和关闭。该发明间接扩展了集鱼灯的照射范围，使集鱼灯可以应用于不同深度的水域，增加过鱼的种类和数量，增强鱼道的通用性。

由佐藤保郎于1990年12月14日递交日本专利局的公开号为特开平7-305329(公开日1995年11月21日)的日本专利，提供一种诱鱼装置来防止鱼类停滞，诱鱼装置在鱼道侧和对岸上游侧之间横过河流倾斜设置，该诱鱼装置由低压电围栏、网、气泡障碍物等形成，鱼被引诱并穿过鱼道，由此可以防止鱼在堰或水坝处停滞。

中国水利水电科学研究院穆祥鹏等于2016年6月6日递交的中国发明专利CN201610392125.2(授权公告号为CN106049377B)公开了一种诱导草鱼的鱼道进口系统和设计方法及诱鱼流速率定装置；中国水利水电科学研究院孙双科等于2016年8月26日递交的中国发明专利CN201610730448.8(授权公告号为CN106192935B)公开了一种鱼道进口处河道流场的调整方法和系统；安徽理工大学戎贵文等于2016年12月23日递交的中国发明专利CN201611206572.0(授权公告号为CN106702979B)公开了一种多级叠弧式鱼道及过鱼方法；浙江水利水电学院秦鹏等于2018年1月25日递交的中国发明专利CN201810073348.1(授权公告号为CN108221886B)公开了一种具有诱鱼功能的流线变截面反冲消能鱼道，以上专利文献都是通过改造过鱼建筑或改善利用水流动力来调整流场、水流流态、流速等，提高鱼道过鱼率。

然而，上述现有相关技术存在对周围环境流场要求高，运行成本高等现实问题。

我们知道，鱼类作为变温动物，它们的体温随环境水温变化而变化，一般鱼类的体温与周围水温相差在0.5-1℃之间，幼鱼的体温常与水温相同，只有少数鱼类如金枪鱼类，体温可比环境水温高出10℃以上。由于不能保持体温，所以鱼类的一切生理活动都受到水温变化的影响。作为水生脊椎动物，鱼类对于温度变化的敏感性较一般陆生脊椎动物高，在鱼类的整个生活史上，水温是最重要的环境因子之一。鱼类的生理活动及代谢水平随所处环境的温度变化而变化，通过这种调节来适应变化的生存环境，不同的鱼类形成了不同身体热机制及生活习性。在自然界中，鱼类随着水温的下降，产生追求适温的迁移与洄游。鱼类对于温度存在一定的敏感性，当水体中的温度不能完全满足它的需求时，它会游向温度适宜的地方。然而，现有技术中没有公开任何借助水流温升来引鱼的方法和装置。

在该部分中公开的以上信息仅用于理解发明构思的背景，因此，可能包含不构成现有技术的信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种创新的河道温升引鱼方法，克服现有引鱼装置对引鱼效率低、运行成本高等不足，从而引导洄游鱼类达到鱼道进口，提高鱼道过鱼效率，维系河流连续性与生物种群交流。

本发明提供一种河道温升引鱼包括以下步骤：

S10：开启流控闸，河道中的水流进入加热系统，首先进入一级加热室，一级加热室中的加热线圈感应到来水，一级加热室开始加热，待依次相连的其它各级加热室中的加热线圈感应到水流时，开始加热；

S20：经多级加热室加热后的温水经过流室和出水管注入河道中，使河水温度开始上升；

S30：邻近鱼道口的加热系统中经多级加热室加热后的温水经过过流室到达出水管，从出水管注入到鱼道口周围河水中；

S40：河道中的温度传感器分别感测河道中升高后的温度以及河道中未升高的温度；

S50：智能温控系统根据邻近鱼道口的河道温升范围，控制流控闸的开度或启闭。

优选地，所述步骤S20还包括：河道中水流同时进入与所述加热系统相隔预定距离的下一加热系统。

具体地，所述步骤S50包括：当河道温升小于温升下限时，智能温控系统将保持流控闸开启，加热系统执行上述步骤S10-S40；当河道温升大于温升上限时，智能温控系统关闭流控闸，加热系统停止运行；以及当河道温升大于温升下限且小于温升上限时，智能控制系统将指示减小流控闸的开度。

优选地，所述温升下限为0.5摄氏度，所述温升上限为1摄氏度。

本发明的一种河道温升引鱼方法，具有以下有益效果：

(1)本发明中通过在河道中，尤其是邻近鱼道口的河道区域设置加热系统，使鱼道口区域附近及下游岸边沿程水流水温比河道正常水温高0.5～1.0℃，使洄游鱼类感应到温度变化，从而帮助洄游鱼类找到鱼道进口，使鱼类向岸边聚集，进一步上溯顺利进入鱼道，提高鱼道过鱼效率。

(2)本发明中使用沿程加热的方法升温河水，各加热系统距离合适，既能达到升温效果，又能避免不必要的浪费。

(3)本发明中智能温控系统控制加热系统的操作，既有利于控制鱼道口附近区域水流水温，又节能环保。

附图说明

在下文中将参照附图更完全地描述本发明的一些示例实施例；然而，本发明可以以不同的形式体现，不应当被认为限于本文所提出的实施例。相反，附图与说明书一起例示本发明的一些示例实施例，并用于解释本发明的原理和方面。

在图中，为了例示清楚，尺寸可能被夸大。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。

图1是根据本发明的河道温升引鱼装置的整体平面布置示意图，其示出为仅包括布置在邻近鱼道口的河道侧壁处的加热系统；

图1a是根据本发明的河道温升引鱼方法的流程图；

图2是类似于图1的河道温升引鱼装置的整体平面布置示意图，不同之处在于加热系统布置在邻近鱼道口的对岸河道侧壁处；

图3是根据本发明实施例的河道温升引鱼装置的加热系统的结构示意图；和

图4是图3的多级加热系统的热水上浮原理图。

图中：

F：鱼道；Fi：鱼道口；

R：河道；Rw：河道侧壁；

1000：加热系统；1100：多级加热室；1100a，1100b，1100c：一级、二级、三级加热室；1110：加热线圈；1200：过流室；1300：出水管；1400：流控闸；

200：智能温控系统；201：温度传感器；201R，201N：温度传感器。

dF：鱼道水流方向；dR：河道水流方向

具体实施方式

在下面的详细描述中，本发明的某些示例性实施例简单地通过例示的方式被示出和描述。

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

图1是根据本发明的河道温升引鱼装置的整体平面布置示意图，其示出为仅包括布置在邻近鱼道口Fi的河道侧壁Rw处的加热系统；图2是类似于图1的水流温升引鱼装置的整体平面布置示意图，不同之处在于加热系统布置在邻近鱼道口Fi的对岸河道侧壁Rw处。

如图1所示，根据本发明的河道温升引鱼装置应用于河道R中，包括布置在河道R的邻近鱼道口Fi的河道侧壁Rw处的加热系统1000。

加热系统1000包括：平行于河道水流方向dR且邻近河道侧壁Rw设置的多级加热室1100，多级加热室1100依次相连，加热线圈1110设置在每个加热室1100的底部；和通过过流室1200与多级加热室1100相连的出水管1300。

图3示出了水流温升引鱼装置的加热系统1000的结构示意图。如图1和图3所示，多级加热室1100包括：一级加热室1100a、二级加热室1100b和三级加热室1100c。然而，本发明的实施例不限于此，多级加热室1100可以包括多于三级或少于三级加热室，甚至只包括一级加热室。沿河道水流方向dR顺序设置的一级加热室1100a、二级加热室1100b、三级加热室1100c依次相连并且每级加热室深度依次变小，作为优选，每级加热室深度呈台阶分布。此外，加热线圈1110分别设置在一级加热室1100a、二级加热室1100b、三级加热室1100c的底部。图4是图3的多级加热系统的热水上浮原理图。根据水的物理特性，当水的温度大于4℃时，随着温度的升高，水的密度逐渐减小。图3所示的加热系统中，多级加热室1100的上表面为平面，而下表面为台阶状，加热线圈1110位于下表面，当冷水水流由上游流经一级加热室1100a时，底部水流迅速开始加热，从而使底部水的密度减小，即上部水的密度大于底部水的密度，在重力作用下上部冷水下沉，底部热水上浮，在上游水流推动作用下，一级加热室1100a的热水进入二级加热室1100b，而一级加热室1100a的冷水受台阶影响不进入二级加热室1100b。以此类推，二级加热室1100b的热水进入三级加热室1100c，提高了加热效率，最终仅热水由出水管1300流出。如图4所示，位于加热室底部的线圈1110加热水之后，热水上浮，在水流的作用下，进入下一级加热室。

优选地，出水管1300与河道侧壁Rw成一锐角延伸。

在一优选实施例中，过流室1200两端宽度不一样，较宽的一端连接到多级加热室1100，较窄的一端连接到出水管1300。

此外，多级加热室1100和出水管1300的尺寸可以优化设计，例如，出水管1300的宽度比加热室1100的宽度窄，使得出水管1300处出水的水流速度、流场等适合鱼类洄游。

在一优选实施例中，三级加热室1100a、1100b和1100c沿河道水流方向dR的长度均为3m，沿河道R宽度方向的宽度均为2米，一级加热室1100a、二级加热室1100b和三级加热室1100c的高度(即，深度)依次为1.5m、1m和0.5m，出水管1300的管径为0.5m。采用这种设置，出水管1300的出水口水流流速为河道R水流流速的1.2-1.4倍，从而使得鱼道口Fi的水流速度适合鱼类集聚。

加热系统1000设置于河道R的邻近鱼道口Fi的河道侧壁Rw处，顺河道R沿程分布，并且可以设置多个加热系统1000。在图1所示的实施例中，设置了两个加热系统1000，分别位于河道R的在鱼道口Fi上游和下游的河道侧壁Rw处，然而，本发明的实施例不限于此，可以在河道R的远离鱼道口Fi的上游和下游再设置多个加热系统1000。

返回参见图1，根据本发明的水流温升引鱼装置进一步包括智能温控系统200，该智能温控系统200包括位于河道R的对应于加热系统1000处的温度传感器201R和河道R的对应于未加热位置处的温度传感器201N。加热系统1000还包括：设置于多级加热室1100上游的流控闸1400。具体地，流控闸1400位于一级加热室1100a的进口。智能温控系统200的温度传感器201R和201N分别感测河道R中升高后的温度以及河道R中未升高的温度，并根据邻近鱼道口Fi的河道R中的水温与远离鱼道口Fi的河道R中的水温差的范围，控制流控闸1400的开度或启闭。

下面将参照图1a，描述根据本发明的河道温升引鱼方法。

根据本发明的河道温升引鱼方法包括以下步骤：

S10：开启流控闸1400，河水进入一级加热室1100a，一级加热室1100a中的加热线圈1110感应到来水，一级加热室1100a开始加热，待依次相连的其它各级加热室中的加热线圈1110感应到水流时，开始加热；

S20：经多级加热室1100加热后的温水经过流室1200和出水管1300注入河道R中，使河水温度开始上升，河道R中水流同时进入与加热系统1000相隔预定距离的下一个加热系统1000；

S30：邻近鱼道口Fi的加热系统1000中经多级加热室1100加热后的温水经过过流室1200到达出水管1300，从出水管注入到鱼道口Fi周围河水中；

S40：河道R中的温度传感器201R和201N分别感测河道R中升高后的温度以及河道R中未升高的温度；

S50：智能温控系统200根据邻近鱼道口Fi的河道R中的水温与远离鱼道口Fi的河道R中的水温差的范围，控制流控闸1400的开度或启闭。

具体地，当河道R温升小于温升下限(例如，0.5℃)时，智能温控系统200将保持流控闸1400开启，加热系统1000执行上述步骤S10-S40；当河道R温升大于温升上限(例如，1℃)时，智能温控系统200关闭流控闸1400，加热系统1000停止运行；当河道R温升大于温升下限且小于温升上限时，智能控制系统200将指示减小流控闸1400的开度。

优选地，邻近鱼道口Fi的河道R中的水温维持比远离鱼道口Fi的河道R中水温高0.5～1.0℃。然而，本发明的实施例不限于此，温升上限和温升下限可以根据鱼的喜温特定以及河流环境水温基于经济高效的原则进行调节。

图2是类似于图1的水流温升引鱼装置的整体平面布置示意图，不同之处在于加热系统布置在邻近鱼道口Fi的对岸河道侧壁Rw处。图1所示的水流温升引鱼装置优选适合于温水鱼，例如，长江水系中的四大家鱼，青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼。图2所示的水流温升引鱼装置优选适合于冷水鱼，例如，裂腹鱼亚科鱼类。图2中加热系统1000设置在邻近鱼道口Fi的对岸河道侧壁Rw处，这驱使冷水鱼避开升温后的河道侧壁Rw，从对岸河道侧壁Rw洄游，找到位于水流温升引鱼装置的对岸河道侧壁Rw处的鱼道口Fi。

最后应说明的是，如本领域技术人员将认识到的那样，附图和描述为示例性而非限制性的，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。

Claims (4)

1.一种河道温升引鱼方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S10：开启流控闸，河道中的水流进入设置于河道的邻近鱼道口的河道侧壁处的加热系统，其中所述加热系统包括：平行于河道水流方向且邻近所述河道侧壁设置的多级加热室和通过过流室与多级加热室相连的出水管，所述多级加热室依次相连，加热线圈设置在每个加热室的底部，

河道中的水流首先进入一级加热室，一级加热室中的加热线圈感应到来水，一级加热室开始加热，待依次相连的其它各级加热室中的加热线圈感应到水流时，开始加热；

S20：经多级加热室加热后的温水经过流室和出水管注入河道中，使河水温度开始上升，出水管与河道侧壁成锐角延伸设置，过流室两端宽度不一样，较宽的一端连接到多级加热室，较窄的一端连接到出水管；

S30：邻近鱼道口的加热系统中经多级加热室加热后的温水经过过流室到达出水管，从出水管注入到鱼道口周围河水中；

S40：河道中的温度传感器分别感测河道中升高后的温度以及河道中未升高的温度；

S50：智能温控系统根据邻近鱼道口的河道温升范围，控制流控闸的开度或启闭，从而邻近鱼道口的河道加热沿程的温度与河道中未升高的温度在河道中产生温度梯度场。

2.根据权利要求1所述的河道温升引鱼方法，其特征在于，所述步骤S20还包括：

河道中水流同时进入与所述加热系统相隔预定距离的下一加热系统。

3.根据权利要求1或2所述的河道温升引鱼方法，其特征在于，所述步骤S50具体包括：

当河道温升小于温升下限时，智能温控系统将保持流控闸开启，加热系统执行上述步骤S10-S40；

当河道温升大于温升上限时，智能温控系统关闭流控闸，加热系统停止运行；以及

当河道温升大于温升下限且小于温升上限时，智能控制系统将指示减小流控闸的开度。

4.根据权利要求3所述的鱼道温升引鱼方法，其特征在于，

所述温升下限为0.5摄氏度，所述温升上限为1摄氏度。

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