CN111642449B - 一种变坡式鱼类游泳能力测试水槽 - Google Patents

Abstract

本发明公布了变坡式鱼类游泳能力测试水槽，包括开敞式的水槽槽体，该槽体一端连通消能池，另一端出口安装可翻转开闭的尾门，槽体中部底面由T型换向支座支撑，槽体两端以T型换向支座为支点上下摆动，槽体底部在T型换向支座两侧分别由相同数量的升降机的活动端支撑，槽体内沿槽体纵长方向等距布置，槽体上部活动架设有流速仪、两个拦鱼网，流速仪和拦鱼网可沿槽体纵长方向移动，两个拦鱼网在槽体内围成供鱼游动的空间。水泵从地下水池抽水后经进水管进入消能池，水流平稳后流入槽体，经由槽体、尾门排出的水通过管路循环回地下水池，进水管上还安装电磁流量计。本装置可测试大个体鱼类，能在接近于天然无压流状态进行游泳能力实验。

Description

一种变坡式鱼类游泳能力测试水槽

技术领域

本发明涉及过鱼设施技术领域，具体涉及一种变坡式鱼类游泳能力测试水槽。

背景技术

鱼类游泳能力是过鱼设施设计的基础行为学指标，水槽测试是最为直接、定量的一种测试方法，使用也较为普遍。现有的鱼类游泳能力测试水槽体积小、测试段封闭，水体为有压流(CN202979896U/CN206150174)，由于是封闭式的装置只能测试较小尺寸规格的鱼类，且同天然水体的无压流水体存在差异，不能完全反映鱼类在天然状态下的游泳行为指标。或采用固定坡度的开敞式无压流测试水槽(CN206629782 U)也不能解决以下两类问题：1)不同流速工况下，水槽水体的水深也不同，难以准确拆分两指标对鱼类游泳行为的影响；2)根据水力学原理，明渠均匀流是重力和阻力相平衡时的流动，其动能保持不变，而水头损失取自势能的减少。其特性是总水头线、水面线与渠道底坡线为互相平行的直线，故水力坡度和渠道底坡相等。为此，在底坡不变的情况下，一个水槽流速的均匀流水体对应一个坡度，因此除均匀流对应的流速工况外，其它流速工况的流速和水位线会沿程变化，导致鱼类在水槽不同区段运动时对应的流速和水位不同，无法准确定量鱼类的游泳速度指标。

发明内容

本发明的目的是提供一种可测试大个体鱼类，更接近于天然无压流状态的开敞式变坡鱼类游泳能力测试水槽装置。

本发明是一种变坡式鱼类游泳能力测试水槽，包括开敞式的水槽槽体，该槽体一端连通消能池，另一端出口安装可翻转开闭的尾门，所述的槽体中部底面安装在一个T型换向支座上，并且槽体两端以所述T型换向支座为支点上下摆动，所述槽体底部还在所述T型换向支座两侧分别由相同数量的升降机的活动端支撑，所述槽体槽壁固定安装有有水位计，该水位计沿槽体纵长方向等距布置，槽体上部活动架设有流速仪、两个拦鱼网，所述流速仪和拦鱼网可沿槽体纵长方向移动，两个拦鱼网在槽体内围成供鱼游动的空间，所述消能池水由水泵抽水后经进水管排入，进水管上还安装电磁流量计。

进一步地，所述消能池通过水泵从地下水池抽水后经进水管排入，并使水流平稳后流入槽体，经由槽体、尾门排出的水通过管路循环回地下水池。

进一步地，还包括流速控制模块、坡度控制模块、控制器、调节所述尾门开度的执行器一、所述水位计、流速仪、电磁流量计将采集的数据传输给控制器，所述控制器还与流速控制模块、坡度控制模块信号连接，坡度控制模块与各升降机信号连接，用于调整各升降机的活动端的高度，流速控制模块与水泵、执行器一信号连接用于调节水泵运行频率，所述控制器根据流速仪、电磁流量计、水位计采集的数据和所述水槽槽体的宽度尺寸计算水槽槽体靠近尾门侧水流流量与进水管内水流流量的差值，反馈调节尾门开度。

进一步地，所述电磁流量计采集到进水管的体积流量为Q，所述水槽槽体的宽度尺寸为L，所述流速仪用于采集水槽槽体靠近尾门侧水流流速U，所述水位计至少有一个靠近所述流速仪布置，并采集到水位h，得到ΔQc＝Q-Qn，Qn为拟合流量Qn＝ULh，所述执行器一同时采集尾门的开度X值反馈给所述控制器，尾门的开度X与拟合流量Qn具有正相关性，所述控制器根据ΔQc与Qn的比值计算得到尾门开度的反馈调节量ΔX，ΔX/X＝ΔQc/Qn。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：所述的本发明是开敞式变坡水槽，水流条件为同天然水体相近的无压流，解决了有压封闭流测试装置同天然水体压力状况不符的问题。本发明通过水位信息实时反馈，调节水槽坡度至合适坡度，得到在限定水深、流速指标情况下的沿程水面线保持一致的明渠均匀流水体，可得到鱼类在开敞式水体中的定量游泳速度测试结果。

附图说明

图1为开敞式变坡水槽的立面图；

图2为开敞式变坡水槽的结构示意图；

图3为开敞式变坡水槽游泳能力测试的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明的开敞式变坡水槽，如图1、2所示，包括开敞式的水槽槽体4，该槽体4一端连通消能池3，另一端出口安装可翻转开闭的尾门8，槽体4中部底面安装在一个T型换向支座10上，并且槽体4两端以T型换向支座10为支点上下摆动，槽体4底部还在T型换向支座两侧的分别由相同数量的升降机11的活动端支撑，槽体4槽壁固定安装有水位计7，该水位计沿槽体纵长方向等距布置，用于测量槽体4内水位，槽体上部活动架设有流速仪6、两个拦鱼网5，流速仪6和拦鱼网5可沿槽体4纵长方向移动，两个拦鱼网5在槽体4内围成供鱼游动的空间。

消能池3通过进水管1及水泵15从地下水池16抽水，并使水流平稳后流入槽体4，经由槽体4、尾门7排出的水通过管路17循环回地下水池16，进水管2上还安装电磁流量计2。

如图3所示，开敞式变坡水槽控制系统，还包括调节尾门8开度的执行器一12、流速控制模块14、坡度控制模块19、控制器18，水位计7、流速仪6、电磁流量计2将在进水管1内采集的流量Q数据传输给控制器18，控制器18还与流速控制模块14、执行器一12、坡度控制模块19信号连接，坡度控制模块19与各升降机11信号连接，用于调整各升降机11的活动端的高度，流速控制模块与水泵、执行器一信号连接用于调节水泵运行频率，控制器18根据流速仪6、电磁流量计2、水位计7采集的流速U、流量Q、靠近流速仪6处的水位h和水槽槽体的宽度尺寸L计算水槽槽体靠近尾门侧水流流量Qn与进水管内水流流量Q的差值，ΔQc＝Q-Qn，得尾门开度反馈调节量ΔX，ΔX/X＝ΔQc/Qn，其中Qn＝ULh。

可移动流速仪6至不同的水位计7处，通过控制器根据流速仪6、电磁流量计2、水位计7采集的流速U、流量Q、靠近流速仪6处的水位h和水槽槽体的宽度尺寸L重复计算得到尾门开度反馈调节量ΔX，并调节尾门开度，得到沿程水位线平稳的无压槽体水流。

使用本发明，操作人员也可对中央控制系统发出流量、坡度和尾门开度调节指令，一次调节水泵的输出能力、坡度、尾门开度后待水流达到稳定状态，读取沿程水位和流速数据，若符合要求则调节过程结束，若不符合要求则进一步重复上述调节过程。最终达到一个符合指定流速值和水位值，且沿程水位线平稳的无压槽体水流。

本发明涉及更接近自然无压流态的鱼类游泳能力测试装置，测试水流环境更接近天然水体，且可控性强，流体流速和水位控制更为精准，鱼类不会因游泳位置变化而导致测量结果不准确。

Claims (2)

1.一种变坡式鱼类游泳能力测试水槽控制系统调节沿程水位的方法，变坡式鱼类游泳能力测试水槽控制系统包括开敞式的水槽槽体、流速控制模块、坡度控制模块、控制器、执行器一，其特征在于，该槽体一端连通消能池，另一端出口安装可翻转开闭的尾门，执行器一用于调节所述尾门开度，所述的槽体中部底面安装在一个T型换向支座上，并且槽体两端以所述T型换向支座为支点上下摆动，所述槽体底部还在所述T型换向支座两侧分别由相同数量的升降机的活动端支撑，所述槽体槽壁固定安装有水位计，该水位计沿槽体纵长方向等距布置，槽体上部活动架设有流速仪、两个拦鱼网，所述流速仪和拦鱼网可沿槽体纵长方向移动，两个拦鱼网在槽体内围成供鱼游动的空间，所述消能池水由水泵抽水后经进水管排入，进水管上还安装电磁流量计；

所述水位计、流速仪、电磁流量计将采集的数据传输给控制器，所述控制器还与流速控制模块、坡度控制模块信号连接，坡度控制模块与各升降机信号连接，用于调整各升降机的活动端的高度，流速控制模块与水泵信号连接用于调节水泵运行频率，所述电磁流量计采集到进水管的体积流量为Q，所述水槽槽体的宽度尺寸为L，所述流速仪用于采集水槽槽体靠近尾门侧水流流速U，所述水位计至少有一个靠近所述流速仪布置，并采集到水位h，ΔQc＝Q-Qn，Qn为拟合流量Qn＝ULh，所述执行器一同时采集尾门的开度X值反馈给所述控制器，所述控制器根据ΔQc与Qn的比值计算得到尾门开度的反馈调节量ΔX，反馈调节尾门的开度X，ΔX/X＝ΔQc/Qn。

2.根据权利要求1所述的变坡式鱼类游泳能力测试水槽控制系统调节沿程水位的方法，其特征在于，所述消能池通过水泵从地下水池抽水后经进水管排入，并使水流平稳后流入槽体，经由槽体、尾门排出的水通过管路循环回地下水池。

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