CN114263152B - 一种进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，包括有长鱼道和滑轨墩，长鱼道的上游端设有长鱼道出口，长鱼道侧面设置有长鱼道横向滑轨，滑轨墩侧面设置有滑轨墩横向滑轨，其侧面上还间隔设置有多个与滑轨墩横向滑轨连通的滑轨墩竖向滑轨，长鱼道和滑轨墩之间设置有短鱼道，短鱼道的左、右两端分别卡入至滑轨墩横向滑轨和长鱼道横向滑轨中，短鱼道上设置有多个短鱼道进口，滑轨墩上设置有与短鱼道连接的第一移动控制系统，短鱼道上、下游的河道中设置有与其连接的第二移动控制系统。本发明在受船闸运行影响、靠近岸坡侧设置可移动式的诱鱼系统，并结合岸坡嵌入式过鱼系统，形成操作灵活、空间节约、兼具诱集鱼效果和提升过鱼效果的过鱼系统。

Description

一种进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统

技术领域

本发明涉及一种岸坡嵌入式过鱼系统,特别是一种进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统。

背景技术

航运工程一般为具有通航、发电、防洪等综合效益的开发任务。船闸是航运工程的重要组成部分，同时也是大坝上下游水体交换的重要通道。船闸运行过程中，通过充水、泄水来改变闸室中的水位；交替开关上下游的人字门实现船舶进出船闸闸室，完成船只上行或者下行。

近年来，相关学者针对航运工程船闸周边水域鱼类集群效应以及不同运行工况下过鱼可能性进行了研究，并得出可通过调整船闸运行方式提高鱼类过坝效率的研究结论。为减缓工程建设对具有洄游需求的鱼类的阻隔影响，航运工程可在主体工程中考虑建设专门的过鱼设施，在利用船闸过鱼的同时，通过专门的过鱼设施与船闸相互配合，以进一步提高鱼类过坝的效率。现有技术主要有改造、优化船闸结构或通过过鱼设施与船闸组合结构等。

在现有技术中，已有在传统船闸结构中增设诱鱼集鱼系统达到船闸过鱼目的的专利，如申请公布号CN104594321A过鱼式船闸的集鱼诱鱼系统及集鱼诱鱼方法，在船闸下闸首附近设置集鱼补水系统，在船闸上闸首附近设置诱鱼补水系统，结合船闸过船过程，相继开启集鱼补水系统、诱鱼补水系统，以提高鱼类过坝效率。

同时在现有技术中，已有通过船闸与鱼道结合形式的设计提升鱼类过坝效率的专利，如申请公布号CN104480914A鱼道与船闸相结合的过鱼设施及方法，将鱼道的上游端设置在船闸闸室内，并设置集鱼池、连接渠道、转移池，与船闸闸室和流水通道连通，利用船闸克服大坝上下游水头，实现洄游鱼群过坝，明显减少鱼道工程的长度。

由于上下行船只的过坝干扰(如噪音干扰、水体扰动、船桨物理伤害等)，难以在优化船闸结构及其运行方式上兼顾过鱼要求，单独通过船闸的优化实现过鱼的效果始终有限；在船闸-过鱼设施结合的设计方面，由于航运工程枢纽设施较多较复杂，施工总布置设计难度大，常常受场地不足的限制难以实施。另外，鱼道运行过程中发现，进入鱼道的相当比例鱼类并无上溯过坝的需求，存在误入鱼道却很难再游回至自然水体的困难，这一问题有可能导致鱼类在鱼道内迷失方向、不停徘徊并缺乏食物而降低存活率(如2017年6月21日至6月30日，西藏ZM水电站鱼道出口上行鱼类4320尾、下行进入鱼道3320尾，而鱼类在鱼道中的成功通过率为56.54％；在鱼道内部PIT实验中发现，100尾试验鱼中仅58尾上行出鱼道，37尾试验鱼下行出鱼道)，现有传统鱼道设计中尚未考虑为误入鱼道的鱼类设置回归自然水体的方式和通道。

因此如何在合理利用已有船闸诱集鱼研究成果的基础上，设计一种最大程度节省场地空间、诱集鱼效果较好、结构灵活且更加符合多种鱼类生态习性(适应无洄游需求但误入鱼道的鱼类)的专门过鱼设施，是未来航运工程过鱼设施十分值得研究的课题方向。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统。在受船闸运行影响、靠近岸坡侧设置可移动式的诱鱼系统，并结合岸坡嵌入式过鱼系统，形成操作灵活、空间节约、兼具诱集鱼效果和提升过鱼效果的过鱼系统。

本发明的技术方案：一种进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，包括有顺延河道流向相互平行设置的山体嵌入式竖缝长鱼道和滑轨墩，山体嵌入式竖缝长鱼道的上游端设有长鱼道出口，山体嵌入式竖缝长鱼道朝向滑轨墩的侧面设置有长鱼道横向滑轨，长鱼道横向滑轨之间设置有与山体嵌入式竖缝长鱼道内部连通的开口，滑轨墩朝向山体嵌入式竖缝长鱼道的侧面设置有滑轨墩横向滑轨，其侧面上还间隔设置有多个与滑轨墩横向滑轨连通的滑轨墩竖向滑轨，山体嵌入式竖缝长鱼道和滑轨墩之间设置有短鱼道，短鱼道的左、右两端分别卡入至滑轨墩横向滑轨和长鱼道横向滑轨中，短鱼道朝向河道下游的一侧设置有多个短鱼道进口，滑轨墩上设置有与短鱼道连接的第一移动控制系统，短鱼道上、下游的河道中设置有与其连接的第二移动控制系统。

前述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统中，所述第一移动控制系统包括有设置在滑轨墩顶部的移动式吊机，移动式吊机经吊绳与短鱼道左侧顶端的吊点连接。

前述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统中，所述第二移动控制系统包括有分别设置在短鱼道上、下游河道中的基座，基座上设置有卷扬机，卷扬机上的钢丝绳绕行过短鱼道上的滑轮。

前述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统中，位于短鱼道上游的基座经交通桥连接至航运枢纽大坝，滑轨墩位于航运枢纽大坝下游，山体嵌入式竖缝长鱼道从航运枢纽大坝下游延伸至其上游,滑轨墩外侧为船闸。

前述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统中，所述滑轨墩横向滑轨和长鱼道横向滑轨上均设置有齿条，短鱼道的左、右两端均设有齿轮，齿轮与齿条啮合。

前述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统中，所述山体嵌入式竖缝长鱼道嵌入至河道山体岸坡侧面开挖的“凹”字形槽中，山体嵌入式竖缝长鱼道顶部的长鱼道顶座为道路结构；所述短鱼道主体结构坡度按照1:10～1:30设计，其内部设置竖缝式隔板，并经补水管与航运枢纽大坝上游库区连接。

前述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统中，所述山体嵌入式竖缝长鱼道包括有若干个间隔设置的长鱼道池室，相邻若干个长鱼道池室之间设置1个有休息池，休息池朝向滑轨墩一侧设置有筛选池，筛选池外墙上设置若干个的筛选管道，筛选池底部高程高于横向滑轨。

前述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统中，所述长鱼道池室内交错设置有若干个长鱼道隔板，休息池内部设置若干个自下游向上游不规则弯曲折回的仿自然隔墙，仿自然隔墙由泥、砂石、卵石材质堆砌而成，并将墙面设置成凹凸不平的结构，休息池底面沿程上设置有若干个石质跌坎。

前述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统中，所述滑轨墩朝向山体嵌入式竖缝长鱼道的侧面为弧形面，所述短鱼道连接滑轨墩一侧较短鱼道连接山体嵌入式竖缝长鱼道一侧的高程低，山体嵌入式竖缝长鱼道底部由山体中加固的长鱼道底座支撑。

前述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统中，所述短鱼道进口处设置有固定式双频识别声呐。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的优点：

(1)精准筛选航运枢纽船闸附近适宜鱼类聚集的水域，进一步提高了鱼类诱集效率。具体解释为：船闸过船期间，船闸开关闸门引起的水流吸引流可形成吸引鱼类的水力学条件，在靠近船闸的岸坡处设置可沿上下游、水体竖向方向上自由移动的短鱼道结构，这一灵活结构设置克服了传统鱼道进口位置固定、操作复杂、吸引鱼类效率低的固有缺点，在适宜流水区域可根据鱼类集群情况进一步调整鱼道进口位置，精准定位鱼类的聚集区；

(2)统筹考虑误入鱼道内但无上溯需求鱼类的生态特征，为过鱼系统植入顺应多种鱼类生态需求的设计理念。在长鱼道中阶段式设置仿自然休息池，并在休息池外侧相应连通设置筛选池结构，为误入鱼道但无上溯洄游需求的鱼类提供适宜的休憩空间和二次回归下游自然水体的通道。

(3)巧妙利用沿岸山体条件，构建“鱼从鱼道游、车流顶上过”的生态、生产和谐并行双通道。结合航运枢纽沿岸山体坡地形地质条件，设置“凹”字形山体嵌入式竖缝长鱼道，根据短鱼道在上下游方向的变动实现二者结构的相互衔接，进一步提高鱼类上溯过坝的效率。本发明中的嵌入式竖缝式鱼道是在岸坡中进行开挖，基本不占用地表土地，可与岸坡上的交通设施等公用用地同时使用，最大程度减轻了航运工程枢纽布置、当地社会生产生活布置安排的压力。

附图说明

附图1为本发明总体平面布置图；

附图2为附图1的立体结构示意图(不含移动控制系统)；

附图3为长鱼道、短鱼道和滑轨墩的俯视图；

附图4为附图3的下游上视图；

附图5为短鱼道处于下游时的结构示意图；

附图6为短鱼道移动至上游时的结构示意图；

附图7为短鱼道位于低水位时的结构示意图；

附图8为短鱼道位于高水位时的结构示意图；

附图9为第一移动控制系统的结构示意图；

附图10为第二移动控制系统的结构示意图。

附图标记：1-短鱼道进口、2-短鱼道、3-滑轨墩、4-滑轨墩竖向滑轨、5-滑轨墩横向滑轨、6-山体嵌入式竖缝长鱼道、7-长鱼道横向滑轨、8-长鱼道隔板、9-长鱼道池室、10-休息池、11-筛选池、12-石质跌坎、13-仿自然隔墙、14-筛选管道、15-长鱼道底座、16-上溯方向、17-长鱼道顶座、18-山体、19-水面线、20-河床、21-交通桥、22-卷扬机、23-基座、24-钢丝绳、25-滑轮、26-齿轮、27-齿条、28-移动式吊机、29-吊绳、30-吊点、31-船闸、32-长鱼道出口、33-航运枢纽大坝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例：一种进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，如图1-10所示，主要由山体嵌入式竖缝长鱼道6、短鱼道2、滑轨墩3、移动控制系统四大结构组合而成。

航运枢纽大坝33下游靠山体18岸坡侧开挖成一个“凹”字形槽结构，在凹槽中建设山体嵌入式竖缝长鱼道6，山体嵌入式竖缝长鱼道6不占用航运枢纽大坝33工程左右岸交通枢纽地块，交通道路或其他公共道路设置在山体嵌入式竖缝长鱼道顶部(即长鱼道顶座17)，山体嵌入式竖缝长鱼道6为嵌入山体的结构，自下游向上游沿山体岸坡布置。

山体嵌入式竖缝长鱼道6由若干个长鱼道池室9、休息池10及相应的筛选池11构成，长鱼道池室9内由若干块相间分布的长鱼道隔板8分隔开来。每隔若干个长鱼道池室9设置一个休息池10，休息池10内部设置若干个自下游向上游不规则弯曲折回的仿自然隔墙13，仿自然隔墙13可由泥、砂石、卵石等材质堆砌而成，并将墙面设置成凹凸不平的结构，该结构可提供缓-急交错的水流空间，更适宜鱼类停留栖息。在休息池10底面沿程上设置若干个石质跌坎12，石质跌坎12与仿自然隔墙13搭配，构建休息池10内类似深潭浅滩、迂回曲折的近自然环境。在休息池10外侧，相应连接设置筛选池11，筛选池11与休息池10相互连通，设计筛选池11的底高程高于山体嵌入式竖缝长鱼道6外部的横向滑轨7，以不影响短鱼道2在横向滑轨7上的滑动空间。

每个筛选池11外墙开设有若干个孔，并根据主要鱼类的不同鱼体大小设置若干个筛选管道14，为误入鱼道内部无上溯需求的鱼类回归下游水体提供通道。

短鱼道2一端以固定高度接入山体嵌入式竖缝长鱼道6，另一端以一定倾斜角度接入滑轨墩3。其中，接入山体嵌入式竖缝长鱼道6一端可通过长鱼道横向滑轨7实现在上下游方向的平行滑动；相应的，接入滑轨墩3的一侧可通过滑轨墩3上的滑轨墩横向滑轨5实现在上下游方向的平行滑动。同时，为适应航运枢纽大坝33下游水位的变幅，保障短鱼道2上的各个短鱼道进口1处在鱼道设计规范要求的工作水深、保证短鱼道2上的所有或者绝大多数短鱼道进口1始终位于河床20和水面线19之间，从而方便进鱼，短鱼道2接入滑轨墩3的一侧还可通过滑轨墩3上的滑轨墩竖向滑轨4实现在竖向上的移动。

短鱼道2布置于受航运枢纽船闸31运行影响、靠近岸坡侧的适宜流水区，实际运用中，可根据流水区鱼类资源调查或鱼类资源现场监测鱼类聚居区域，通过移动控制系统实现短鱼道2在上下游方向或水体竖向上进行自由移动。

短鱼道2主体结构坡度按照《水电工程过鱼设施设计规范》规定的1:10～1:30进行设计，短鱼道2内部设置竖缝式隔板，并从航运枢纽大坝33上游库区接入补水管道补充水量，保障短鱼道2内适宜的水深、流速、流量等水力学条件。短鱼道2面向下游侧设置若干个短鱼道进口1，增加鱼类诱集的效率。

短鱼道进口1处可设置固定式双频识别声呐等鱼类在线探测仪，通过对周围水域鱼类资源的实时监控，掌握短鱼道2周边水域鱼类资源聚集情况，以指导本发明过鱼系统中的短鱼道2的布置位置、工作水位的调控。

短鱼道2与滑轨墩3连接处设置第一移动控制系统，用于控制短鱼道2在上下游、水体竖向方向的移动。第一移动控制系统由移动式吊机28、吊绳29、吊点30组成，移动式吊机28设置在滑轨墩3顶部，通过吊绳29、吊点30连接短鱼道2。移动式吊机28还可以沿着滑轨墩3顶面进行移动，以配合短鱼道2在上下游方向的移动。其中，短鱼道2与滑轨墩3的连接面为弧形断面，以使短鱼道2在竖向上自由移动，实现短鱼道2在竖向移动过程中一端高程不变，另一端高程变化。

短鱼道2与山体嵌入式竖缝长鱼道6连接处设置第二移动控制系统，用于控制短鱼道2在上下游方向的移动。第二移动控制系统由交通桥21、卷扬机22、基座23、钢丝绳24、滑轮25、齿轮26及齿条27组成。其中，交通桥21将航运枢纽大坝33和处于上游的卷扬机22结构连通，方便运行检修人员及器械运输。2台卷扬机22分别设置固定在短鱼道2上下游两侧水体的混凝土基座23上，卷扬机22可驱动钢丝绳24，钢丝绳24通过滑轮25连接短鱼道2。短鱼道2与滑轨墩3和长鱼道6之间通过齿轮26连接，并在滑轨墩横向滑轨5和长鱼道横向滑轨7上分别设置齿条27，实现短鱼道2与滑轨墩3、长鱼道6之间的灵活衔接。

第一移动控制系统和第二移动控制系统由同一套中控系统控制，中控系统纳入到枢纽工程的日常运行管理体系中。

短鱼道2连接滑轨墩3一侧较短鱼道2连接山体嵌入式竖缝长鱼道6一侧的高程低，这样可使得进入短鱼道2的鱼类可在水流吸引和高程差的影响下实现上溯活动并进入山体嵌入式竖缝长鱼道6。山体嵌入式竖缝长鱼道6底部由山体中加固的长鱼道底座15支撑。

山体嵌入式竖缝长鱼道6、短鱼道2内的池室宽度不应小于最大过鱼对象体长的2倍、长度不应小于2.5倍最大过鱼对象体长，池室长度与竖缝宽度的比值宜取8～10，竖缝缝口方向宜与隔板呈45°夹角，鱼道池室内的坡度设置为1:10～1:30之间。

本发明过鱼系统的工作步骤如下：

(1)河道中的鱼类沿箭头所指示的上溯方向16在水体中向上游动，船闸31开启或关闭过程中，周边水域鱼类受水流紊动吸引至靠近短鱼道进口1附近水域，根据短鱼道2外部水体的运行水位变化及鱼类资源在线监测情况，当需要调控短鱼道2在水体竖向上移动时，开启第一移动控制系统，启动移动式吊机28，通过吊绳29带动短鱼道2沿着滑轨墩3上的滑轨墩竖向滑轨4在水体竖向方向移动。保障短鱼道进口1处满足工作水深要求(如一般鱼道要求工作水深在1～2.5m之间)，如附图7、附图8、附图9所示。

(2)根据固定式双频识别声呐等探测器检测到的鱼类资源在线监测情况，进一步识别鱼群较为聚集区域，当需要调控短鱼道2在上下游之间的水平方向上移动时，启动第二移动控制系统，启动卷扬机22，卷扬机22通过钢丝绳24拉动短鱼道2在上下游之间的水平方向上自由移动，保证短鱼道进口1处在鱼群较为聚集区域，如图5、图6、附图10。

(3)鱼群进入短鱼道进口1后，沿短鱼道池室上溯，进而进入山体嵌入式竖缝长鱼道6中。鱼道中存在一定比例的受水力学条件吸引误入鱼道但无过坝需求的鱼类，可在长鱼道的休息池10中经停留休息后进入筛选池11，并随筛选管道14游出鱼道、重归自然水体。

(4)有洄游需求的鱼类继续上溯，最终从长鱼道出口32处完成过坝。(5)当短鱼道进口1处的双频识别声呐探测到水体中鱼群聚集范围发生变化时，通过移动控制系统调节短鱼道2在滑轨墩竖向滑轨4、滑轨墩横向滑轨5、长鱼道横向滑轨7上沿上下游方向或水体竖向上滑动，调整至鱼群聚集范围，继续吸引鱼群进入短鱼道2中。

Claims (8)

1.一种进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，其特征在于：包括有顺延河道流向相互平行设置的山体嵌入式竖缝长鱼道(6)和滑轨墩(3)，山体嵌入式竖缝长鱼道(6)的上游端设有长鱼道出口(32)，山体嵌入式竖缝长鱼道(6)朝向滑轨墩(3)的侧面设置有长鱼道横向滑轨(7)，长鱼道横向滑轨(7)之间设置有与山体嵌入式竖缝长鱼道(6)内部连通的开口，滑轨墩(3)朝向山体嵌入式竖缝长鱼道(6)的侧面设置有滑轨墩横向滑轨(5)，其侧面上还间隔设置有多个与滑轨墩横向滑轨(5)连通的滑轨墩竖向滑轨(4)，山体嵌入式竖缝长鱼道(6)和滑轨墩(3)之间设置有短鱼道(2)，短鱼道(2)的左、右两端分别卡入至滑轨墩横向滑轨(5)和长鱼道横向滑轨(7)中，短鱼道(2)朝向河道下游的一侧设置有多个短鱼道进口(1)，滑轨墩(3)上设置有与短鱼道(2)连接的第一移动控制系统，短鱼道(2)上、下游的河道中设置有与其连接的第二移动控制系统；

所述第一移动控制系统包括有设置在滑轨墩(3)顶部的移动式吊机(28)，移动式吊机(28)经吊绳(29)与短鱼道(2)左侧顶端的吊点(30)连接，第一移动控制系统用于控制短鱼道（2）在上下游、水体竖向方向的移动；

所述第二移动控制系统包括有分别设置在短鱼道(2)上、下游河道中的基座(23)，基座(23)上设置有卷扬机(22)，卷扬机(22)上的钢丝绳(24)绕行过短鱼道(2)上的滑轮(25)，第二移动控制系统用于控制短鱼道（2）在上下游方向的移动。

2.根据权利要求1所述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，其特征在于：位于短鱼道(2)上游的基座(23)经交通桥(21)连接至航运枢纽大坝(33)，滑轨墩(3)位于航运枢纽大坝(33)下游，山体嵌入式竖缝长鱼道(6)从航运枢纽大坝(33)下游延伸至其上游,滑轨墩(3)外侧为船闸(31)。

3.根据权利要求1所述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，其特征在于：所述滑轨墩横向滑轨(5)和长鱼道横向滑轨(7)上均设置有齿条(27)，短鱼道(2)的左、右两端均设有齿轮(26)，齿轮(26)与齿条(27)啮合。

4.根据权利要求1所述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，其特征在于：所述山体嵌入式竖缝长鱼道(6)嵌入至河道山体岸坡侧面开挖的“凹”字形槽中，山体嵌入式竖缝长鱼道(6)顶部的长鱼道顶座(17)为道路结构；所述短鱼道(2)主体结构坡度按照1:10～1:30设计，其内部设置竖缝式隔板，并经补水管与航运枢纽大坝(33)上游库区连接。

5.根据权利要求1所述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，其特征在于：所述山体嵌入式竖缝长鱼道(6)包括有若干个间隔设置的长鱼道池室(9)，相邻若干个长鱼道池室(9)之间设置1个有休息池(10)，休息池(10)朝向滑轨墩(3)一侧设置有筛选池(11)，筛选池(11)外墙上设置若干个的筛选管道(14)，筛选池(11)底部高程高于横向滑轨(7)。

6.根据权利要求5所述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，其特征在于：所述长鱼道池室(9)内交错设置有若干个长鱼道隔板(8)，休息池(10)内部设置若干个自下游向上游不规则弯曲折回的仿自然隔墙(13)，仿自然隔墙(13)由泥、砂石、卵石材质堆砌而成，并将墙面设置成凹凸不平的结构，休息池(10)底面沿程上设置有若干个石质跌坎(12)。

7.根据权利要求1所述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，其特征在于：所述滑轨墩(3)朝向山体嵌入式竖缝长鱼道(6)的侧面为弧形面，所述短鱼道(2)连接滑轨墩(3)一侧较短鱼道(2)连接山体嵌入式竖缝长鱼道(6)一侧的高程低，山体嵌入式竖缝长鱼道(6)底部由山体中加固的长鱼道底座(15)支撑。

8.根据权利要求1所述的进口可移动的岸坡嵌入式过鱼系统，其特征在于：所述短鱼道进口(1)处设置有固定式双频识别声呐。

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