CN111749211A - 一种用于鱼道观测的闸墩 - Google Patents

Abstract

本发明属于河流连通性修复工程技术领域的一种用于鱼道观测的闸墩，技术方案为：闸墩位于鱼道的端头，闸墩包括两侧的混凝土边墙和位于混凝土边墙中间的过流区域，混凝土边墙和过流区域围成的区域依次包括导流段、闸室段、观测段；观测段内包含有分别位于两侧的第三混凝土边墙、第三过流区域、观测系统、补光板、高强度透光玻璃和分层板，观测系统安装在一侧第三混凝土边墙内部的中空结构内；补光板安装在另一侧的第三混凝土边墙的中空结构内。其提高了鱼道过鱼效果监测质量、降低鱼道观测费用、提高观测方案适应性、优化鱼道运行效果。

Description

一种用于鱼道观测的闸墩

技术领域

本发明属于河流连通性修复工程技术领域，具体涉及一种用于鱼道观测的闸墩。

背景技术

河道中鱼类栖息空间以及生境质量受拦河建筑物影响显著，为缓解拦河建筑物所造成的阻碍效应，鱼道工程被迅速推广并实施。

目前，在实践过程中，由于初期设计的鱼道基本没有考虑过鱼效果监测，导致后期无法对鱼道运行效果进行评价，而鱼道过鱼效果时衡量鱼道建设价值和优化改造的依据，对鱼道进行监测是判断过鱼效果的关键所在。鱼道监测手段有张网法、堵截法、电捕鱼法、水声学监测法、遥测法以及视频监测法，其中视频监测法作为一种永久监测方式被广泛应用于鱼道工程中。

根据已建工程应用案例，视频监测法需要在鱼道侧墙外修建地下过鱼观测室，其对布置条件、运行条件要求苛刻，不能广泛适用于各种工程。另一方面，受工程造价高、运行维护复杂等因素，一个鱼道工程通常只配备一个地下观测室，无法记录进入鱼道数量、通过鱼道数量以及过鱼种类等用于鱼道运行评价的关键参数。

此外，鱼道控制断面流速一般是指竖缝、孔口等过流断面较小处的流速，但在鱼道进、出口处，由于过流断面远大于鱼道控制断面，造成鱼道进、出口处流速往往偏小，不能有效刺激并吸引鱼类进入鱼道以及快速引导鱼类通过鱼道，显著降低鱼道运行效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于鱼道观测的闸墩，其提高了鱼道过鱼效果监测质量、降低鱼道观测费用、提高观测方案适应性、优化鱼道运行效果。

技术方案为：一种用于鱼道观测的闸墩，闸墩位于鱼道的端头，闸墩包括两侧的混凝土边墙和位于混凝土边墙中间的过流区域，混凝土边墙和过流区域围成的区域依次包括导流段闸室段、观测段；导流段位于两侧第一混凝土边墙组合形成的V字形，第一过流区域呈八字形，过流截面由宽变窄；闸室段包含有闸门、分别位于两侧的第二混凝土边墙以及第二过流区域，闸门位于第二过流区域内；第二混凝土边墙之间的宽度相同，第二过流区域为矩形；观测段内包含有分别位于两侧的第三混凝土边墙、第三过流区域、观测系统、补光板、高强度透光玻璃和分层板，第三混凝土边墙包括高强度透光玻璃和斜边侧墙，斜边侧墙的斜边向开口方向倾斜，两个斜边侧墙之间形成喇叭口，第三过流区域由矩形和梯形组合，形成由窄变宽的过流截面；第三过流区域的矩形区域为拍摄区；第三混凝土边墙内部为中空结构，第三混凝土边墙的顶部设有中空结构的盖板；斜边侧墙底部布置连通孔，连通第三过流区域与第三混凝土边墙的外侧水域，连通孔位于中空结构的下方；观测系统安装在一侧第三混凝土边墙内部的中空结构内；补光板安装在另一侧的第三混凝土边墙的中空结构内；高强度透光玻璃分别设置在两侧的第三混凝土边墙的过水侧壁上作为中空结构的观测窗；补光板贴在高强度透光玻璃的后侧布置；多个分层板上下分别水平布置在整个第三过流区域且向第二过流区域延伸不小于30cm；第一混凝土边墙、第二混凝土边墙、第三混凝土边墙的内壁依次顺接；斜边侧墙的内壁与鱼道侧墙的内壁顺接。

基于上述技术特征：观测系统包括水下旋转云台、滑道和摄像机；滑道垂直布置，摄像机经水下旋转云台固定于滑道上，水下旋转云台可沿滑道上下移动，且可360度旋转。

基于上述技术特征：斜边侧墙与闸室段的过水中轴线夹角为30°至45°。

基于上述技术特征：第一混凝土边墙的斜边与闸室段的过水中轴线夹角为30°至45°。

基于上述技术特征：连通孔布置范围为距离底部20cm范围内，连通孔孔径不大于2cm。

基于上述技术特征：闸门与观测段距离不小于1m。

基于上述技术特征：第二过流区域宽度为鱼道控制断面宽度2倍。鱼道控制断面一般指现有的鱼道中竖缝、孔口等高流速区的断面。

本发明克服了现有鱼道设计过程中的所有困难。其创造性和优点在于：

(1)提高鱼道过鱼效果监测质量。使用本发明布置方案，在鱼道进、出口处均可布置视频观测系统，视频观测区布置的分层板可将不同栖息水层的鱼类分开统计，补光板可显著提高视频采集效果，从而精准记录进入鱼道数量、通过鱼道数量以及过鱼种类等关键参数。

(2)降低鱼道观测费用。本发明无需建造大型观测室，除水下摄像头、水下补光板外无其他高标准防水处理，建造以及运行成本低、维护方便，可大幅降低鱼道观测费用。

(3)提高观测方案适应性。本发明布置方案充分利用鱼道闸墩进行设计并布置鱼道观测系统，无需单独设计其他建筑物，适用于有闸室结构的所有鱼道。

(4)优化鱼道运行效果。本发明将鱼道闸室段的宽度缩窄，减小过水断面，有效增加闸室段水流速度，可有效增强水流刺激并吸引鱼类进入鱼道以及快速引导鱼类通过鱼道。

附图说明

图1平面布置图。

图2闸墩剖面图。

图3补光板光源布置示意图。

图4斜边侧墙连通孔布置图。

图5鱼道上游出口布置工程示例。

图6鱼道下游出口布置工程示例。

图中标号为：导流段1；第一混凝土边墙11；第一过流区域12；闸室段2；闸门21；第二混凝土边墙22；第二过流区域23；观测段3；第三混凝土边墙31；斜边侧墙312；盖板313；第三过流区域32；观测系统33；水下旋转云台331；滑道332；摄像机333；补光板34；高强度透光玻璃35；分层板36；鱼道侧墙41。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1和图2所示，一种用于鱼道观测的闸墩包括两侧的混凝土边墙和位于混凝土边墙中间的过流区域，混凝土边墙和过流区域围成的区域依次包括导流段1、闸室段2、观测段3。

导流段1内包含有第一混凝土边墙11和第一过流区域12。其中第一混凝土边墙11呈V字形布置，V字形顶端可圆弧处理以平顺衔接水流且增加抗冲强度；第一过流区域12呈八字形，形成入水的过流截面由宽变窄，斜边角度与闸室段2的过水中轴线夹角α宜为30°至45°。

闸室段2内包含有闸门21、第二混凝土边墙22以及第二过流区域23。其中闸门21与观测段3距离L不小于1m；第二过流区域23为矩形，宽度宜为鱼道控制断面宽度2倍，鱼道控制断面一般指现有的鱼道中竖缝、孔口等高流速区的断面。

观测段3内包含有第三混凝土边墙31、第三过流区域32、观测系统33、补光板34、高强度透光玻璃35、分层板36。其中第三混凝土边墙31为中空结构，顶部布置有中空结构的盖板313，用于安装观测系统33。第一混凝土边墙11、第二混凝土边墙22、第三混凝土边墙31的内侧壁依次顺接。第三混凝土边墙31包括高强度透光玻璃35和斜边侧墙312，高强度透光玻璃35分别设置在两侧的第三混凝土边墙31的过水侧壁上作为中空结构的观测窗；斜边侧墙312的斜边向另一端的开口方向倾斜，两个所述斜边侧墙312之间形成喇叭口，即两侧的斜边侧墙312构成八字形扩散，用于与鱼道侧墙41平顺相接。第三过流区域32为由矩形和梯形组合，形成由窄变宽的过流截面。第三过流区域32的矩形区域为拍摄区，第三过流区域32在拍摄区宽度与闸室段2的第二过流区域23宽度相同。

斜边侧墙312与闸室段2过水中轴线夹角β宜为30°至45°，斜边侧墙312底部布置连通孔，如图4所示，布置范围为底部向上20cm，连通孔孔径不大于2cm，用于平衡第三混凝土边墙31的中空结构内外水压。

如图2所示，观测系统33包括水下旋转云台331、滑道332和摄像机333。滑道332垂直布置。摄像机333为观测系统33拍摄设备，具有防水、无线传输功能，能实现水下长时间拍摄，拍摄视频可由无线传输至观测展示区域，摄像机333经水下旋转云台331固定于滑道332上，旋转云台331可在滑道332上下移动，且可360度旋转用于调整拍摄角度，摄像机333应能完全拍摄每层区域，具体安装个数以过鱼对象分层情况以及拍摄范围等因素进行增减；如图3所示，补光板34为观测系统33补光设备，具有光强调节、防水、光线均匀等特性，能够实现水下长时间拍摄，补光板34可插取方便便于更换维修，其补光范围与摄像机333拍摄范围一致，安装位置紧贴高强度透光玻璃35；高强度透光玻璃35具有强度高、耐久性强、透光效果好等特点；分层板36为高强、超薄、不透光、耐久性强材质，用于分隔不同水层的鱼类以及平顺水流等，布置范围为整个第三过流区域32且向第二过流区域23延伸不小于30cm。图1中所示的阴影区域为分层板36的布置范围示意。

导流段1、闸室段2与观测段3为整体结构。

本发明的具体实施方式为：本闸墩可设置在鱼道的端头，既可以设置在鱼道的上游(如图5所示)，也可以设置在鱼道的下游(如图6所示)，或者同时设置在鱼道的上游和下游，第三混凝土边墙31的斜边侧墙312的内壁与鱼道侧墙41的内壁顺接。

鱼道运行前，应保持鱼道闸门21处于关闭状态，安装好观测区内的分层板36，调试好摄像机333与远程展示设备的连接，打开盖板313，随后将摄像机333固定于旋转云台331上，通过滑道332将摄像机333下降至拍摄位置，通过旋转云台331调整拍摄角度后锁定位置，接下来安装补光板34至指定位置后锁定，检查摄像机333与补光板34处于正常情况后关闭所有电源及盖好盖板313。缓慢打开鱼道闸门21至水位运行稳定后，依次打开补光板34以及摄像机333，复核摄像机333拍摄位置并修正，调整补光板34光强至最佳拍摄值，至此鱼道观测系统33即可正常运行。

鱼道检修、停止运行时，可先关闭补光板34以及摄像机333电源，再关闭闸门21，随后打开两侧盖板313，先取出补光板34，再依次取出每层摄像机333，清理放置补光板34以及摄像机333区域内杂物后盖好盖板313，最后拆除分层板36。对拆除后的各设备仪器进行保养并放置干燥处，待下一次使用时取出安装即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于鱼道观测的闸墩，其特征在于：所述闸墩位于鱼道的端头，所述闸墩包括两侧的混凝土边墙和位于所述混凝土边墙中间的过流区域，所述混凝土边墙和所述过流区域围成的区域依次包括导流段(1)、闸室段(2)、观测段(3)；所述导流段(1)位于两侧第一混凝土边墙(11)组合形成的V字形，第一过流区域(12)呈八字形，过流截面由宽变窄；所述闸室段(2)包含有闸门(21)、分别位于两侧的第二混凝土边墙(22)以及第二过流区域(23)，所述闸门(21)位于所述第二过流区域(23)内；所述第二混凝土边墙(22)之间的宽度相同，所述第二过流区域(23)为矩形；所述观测段(3)内包含有分别位于两侧的第三混凝土边墙(31)、第三过流区域(32)、观测系统(33)、补光板(34)、高强度透光玻璃(35)和分层板(36)，所述第三混凝土边墙(31)包括所述高强度透光玻璃(35)和斜边侧墙(312)，所述斜边侧墙(312)的斜边向开口方向倾斜，两个所述斜边侧墙(312)之间形成喇叭口，所述第三过流区域(32)由矩形和梯形组合，形成由窄变宽的过流截面；所述第三过流区域(32)的矩形区域为拍摄区；所述第三混凝土边墙(31)内部为中空结构，所述第三混凝土边墙(31)的顶部设有所述中空结构的盖板(313)；所述斜边侧墙(312)底部布置连通孔，连通所述第三过流区域(32)与所述第三混凝土边墙(31)的外侧水域，所述连通孔位于所述中空结构的下方；所述观测系统(33)安装在一侧所述第三混凝土边墙(31)内部的中空结构内；所述补光板(34)安装在另一侧的所述第三混凝土边墙(31)的中空结构内；所述高强度透光玻璃(35)分别设置在两侧的所述第三混凝土边墙(31)的过水侧壁上作为所述中空结构的观测窗；所述补光板(34)贴在所述高强度透光玻璃(35)的后侧布置；多个所述分层板(36)上下分别水平布置在整个所述第三过流区域(32)且向所述第二过流区域(23)延伸不小于30cm；所述第一混凝土边墙(11)、所述第二混凝土边墙(22)、所述第三混凝土边墙(31)的内壁依次顺接；所述斜边侧墙(312)的内壁与鱼道侧墙(41)的内壁顺接。

2.根据权利要求1所述的一种用于鱼道观测的闸墩，其特征在于：所述观测系统(33)包括水下旋转云台(331)、滑道(332)和摄像机(333)；所述滑道(332)垂直布置，所述摄像机(333)经所述水下旋转云台(331)固定于所述滑道(332)上，所述水下旋转云台(331)可沿所述滑道(332)上下移动，且可360度旋转。

3.根据权利要求1所述的一种用于鱼道观测的闸墩，其特征在于：所述斜边侧墙(312)与所述闸室段(2)的过水中轴线夹角为30°至45°。

4.根据权利要求1所述的一种用于鱼道观测的闸墩，其特征在于：所述第一混凝土边墙(11)的斜边与所述闸室段(2)的过水中轴线夹角为30°至45°。

5.根据权利要求1所述的一种用于鱼道观测的闸墩，其特征在于：所述连通孔布置范围为距离底部20cm范围内，所述连通孔孔径不大于2cm。

6.根据权利要求1所述的一种用于鱼道观测的闸墩，其特征在于：所述闸门(21)与所述观测段(3)距离不小于1m。

7.根据权利要求1所述的一种用于鱼道观测的闸墩，其特征在于：所述第二过流区域(23)宽度为鱼道控制断面宽度2倍。

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