CN114481978A - 一种多通消能减阻式生态鱼道 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种多通消能减阻式生态鱼道，包括上游进水鱼道、中间组合鱼道和下游出水鱼道，上游进水鱼道、中间组合鱼道和下游出水鱼道按照顺序通过卯榫结构组合拼接在一起形成鱼道主体，上游进水鱼道沿水平方向设置有进水道，进水道内设置有进水闸门；中间组合鱼道包括多个鱼道单元，左鱼道内设置有向左侧倾斜的左引流通道，右鱼道内设置有向右侧倾斜的右引流通道，休息池将通道分割为侧通道和中通道，所述左侧倾斜的左引流通道的末端设置有反向弧面；所述下游出水鱼道设置有出水道，所述出水道内设置有与水流垂直的挡水板；本发明既可以辅助洄游鱼类及时过坝、提高鱼道的过鱼效果减小鱼类上溯过程中的体能消耗。

Description

一种多通消能减阻式生态鱼道

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种多通消能减阻式生态鱼道。

背景技术

随着人类对水资源需求的日益增长,在天然河道上修建拦河设施造福人类的同时,也破坏了河流原有的面貌,原有河道适合于当地鱼类的繁殖和生长,由于水利工程对水流流态的改变,致使河流中洄游鱼类通道的阻断,同时也造成了上游营养物质的向下输移的原有通道以及上游产卵区鱼苗对下游渔业资源的补充的破坏.河流的连续性在一定的程度上造成了损坏,与此同时鱼类赖以生存的栖息地的环境也发生了变化,甚至导致了某些洄游鱼类种群的灭绝,在对环境要求日益提高的当今社会,对鱼类资源、河流生物多样性和生态系统的保护要求也在增大。在此背景下,在建设水利工程的同时,鱼道作为帮助鱼类洄游的生态友好型水利措施应运而生。

鱼道是在闸坝或天然障碍处为鱼类洄游而兴建的一种过鱼建筑物,是降低闸坝对鱼类生存和繁殖干扰的一种生态措施。但由于缺乏对鱼道的结构、水流流态和洄游鱼类的习性和行为的深入了解,导致了大部分鱼道在诱鱼效果和保持过道鱼类体力及延续过道鱼类的发育过程方面有较大的缺陷,同时,传统鱼道也难以满足当地鱼类对流速、流态的要求,这些因素直接导致了我国大多数鱼道建成后运行效果不理想。因此,深入开展鱼道结构和鱼道水力特性研究,深刻剖析水利水电工程建设对鱼类等生物的影响机制并实时采取修复措施,可以弥补拦河建筑物对河流迁移回游鱼类的生态影响,实现生态水利、和谐水利的建设理念,对促进河流生态文明健康发展具有非常重要的现实意义，基于此，研究一种多通消能减阻式生态鱼道是必要的。

发明内容

针对现有设备存在的缺陷和问题，本发明提供一种多通消能减阻式生态鱼道，有效的解决了现有鱼道结构水流速度快，对水流流态调配能力差，无法根据不同时期对水体流速进行适应性调整的问题。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种多通消能减阻式生态鱼道，包括上游进水鱼道、中间组合鱼道和下游出水鱼道，所述上游进水鱼道、中间组合鱼道和下游出水鱼道按照顺序通过卯榫结构组合拼接在一起形成鱼道主体，其中所述上游进水鱼道沿水平方向设置有进水道，进水道内设置有进水闸门；所述中间组合鱼道包括多个鱼道单元，所述鱼道单元包括对称错位设置的左鱼道和右鱼道，所述左鱼道内设置有向左侧倾斜的左引流通道，右鱼道内设置有向右侧倾斜的右引流通道，所述左引流通道和右引流通道首尾连通，且沿两通道内设置有与其倾斜方向一致的休息池，所述休息池将通道分割为侧通道和中通道，所述左侧倾斜的左引流通道的末端设置有反向弧面；所述休息池的靠近中通道的侧面设置有进鱼口，其内部有休息区；所述下游出水鱼道设置有出水道，所述出水道内设置有与水流垂直的挡水板。

进一步的，所述左鱼道和右鱼道内设置有定轴槽和调节扁槽，所述调节扁槽以定轴槽的圆心为中心，并在其侧面设置有多个调节槽，所述休息池的底部设置有定轴和调节轴，所述定轴转动套装在定轴槽内，调节轴套装在调节扁槽内，并能沿调节扁槽滑动，在所述休息池上设置有与调节槽对应的调节卡槽，当调节卡槽与调节槽对应后，通过卡销板将休息池与鱼道连接。

进一步的，所述休息池呈椭圆状结构，所述定轴和调节轴分别设置在椭圆形的两个焦点上。

进一步的，所述卯榫结构包括榫头和卯眼，所述榫头设置在左鱼道和右鱼道的下部，卯眼设置在左鱼道和右鱼道的上侧。

进一步的，所述下游出水鱼道的末端设置有集鱼灯和诱鱼水草。

进一步的，所述进水闸门包括闸门体、上挡板和紧固套，所述上挡板的上部固定有紧固套，且两者设置有对应的通孔，所述闸门体套装在通孔内，并能滑动，所述紧固套设置有顶丝，所述进水道的侧边设置有闸门槽，所述闸门槽呈台阶状结构，所述闸门体和上挡板匹配套装在闸门槽内。

进一步的，还包括补水结构，所述补水结构包括补水源、浮体和自调节阀，所述自调节阀包括升降套和补水阀体，所述补水阀体与补水源连通，所述升降套与浮体固定连接，所述升降套匹配套装在补水阀体上，并在补水阀体上沿径向设置有多个补水口，所述浮体漂浮在休息池内，在补水阀体和升降套上分别设置有上固定板和下升降板，上固定板与下升降板之间设置有拉簧。

进一步的，所述补水源为补水通道，补水通道开设在鱼道主体上。

进一步的，所述补水源为管道，所述管道架设在鱼道主体上。

进一步的，所述鱼道主体的下部设置有托架，托架的底部设置有承重柱。

本发明的有益效果：本发明针对现有结构鱼道结构，其一般采用迂回设置的挡板来水体进行消能减速，来降低鱼道内水体流速的目的，但是这种结构消能效果差，且无法适应性的调节，基于此，本发明利用特斯拉阀门结构，提供了一种能够消能减速的鱼道结构。

具体结构中，本发明设置了上游进水鱼道、中间组合鱼道和下游出水鱼道，上游进水鱼道与上游挡水建筑物搭接，上游水从此处进入，并对应的设置有闸门，来满足对鱼道的维护和清理，同时可以适应性的调节进水量；中间组合鱼道为多节鱼道单元拼接组合而成，且其内部设置有休息池和引流通道，两者配合形成特斯拉流道，从上游至下游具有单向阻流作用，水体在鱼道内被分别引流至中通道和侧通道，侧通道的底部设置有反向弧面，使两通道水流对冲实现消能，并经过多级消能后，使水体流速减缓。

同时本发明中休息池能够转动，可以根据不同时期来调节休息池的角度，进而改变每级消能的程度，根据不同鱼类洄游时期对应的改变鱼道流速和流量。

本发明的目的是提供一种多通消能减阻式生态鱼道，既可以辅助洄游鱼类及时过坝、提高鱼道的过鱼效果、保护天然渔业资源、保障水生生态系统的连续性和多样性,又可以缩短鱼道长度、减小鱼类上溯过程中的体能消耗、降低对鱼类克流能力和连续跳跃能力的要求，使鱼类能够轻松越过挡水建筑物回到上游，本发明结构简单，便于施工。本发明除集鱼灯外不需要提供额外的能源来确保鱼道的正常运行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明的另一种结构示意图。

图4为本发明的使用状态图。

图5为上游进水鱼道的结构示意图。

图6为中间组合鱼道的结构示意图。

图7为鱼道单元的结构示意图。

图8为图7的俯视图。

图9为下游出水鱼道的结构示意图。

图10为定轴槽和调节扁槽的结构示意图。

图11为休息池的结构示意图。

图12为图11的俯视图。

图13为休息池的调节前后对照图。

图14为补水结构的结构示意图。

图中的标号为：1为上游进水鱼道，11为闸门槽，12为进水闸门，2为中间组合鱼道，21为休息池，211为定轴槽，212为调节扁槽，213为调节卡槽，214为调节孔，215为定轴，216为调节轴，217为卡销板，22为反向弧面，23为右鱼道，24为左鱼道，25为侧通道，26为中通道，3为和下游出水鱼道，31为出水道，32为挡水板；4为挡水建筑物，5为鱼道主体，6为承重柱，7为榫头，8为卯眼，9为补水源，91为补水阀体，92为升降套，93为浮体，94为上固定板，95为下升降板，96为拉簧，94为补水孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：本实施例旨在提供一种，本发明属于水利工程领域，涉及一种多通消能减阻式生态鱼道，用于水利工程中的鱼类洄游，是一种过鱼设施；针对现有鱼道结构中一般采用迂回设置的挡板来水体进行消能减速，来降低鱼道内水体流速的目的，但是这种结构消能效果差，且无法适应性的调节，基于此，本发明利用特斯拉阀门结构，提供了一种能够消能减速的鱼道结构。

具体结构如图1-4中展示，一种多通消能减阻式生态鱼道，包括上游进水鱼道1、中间组合鱼道2和下游出水鱼道3，上游进水鱼道1、中间组合鱼道2和下游出水鱼道3按照顺序通过卯榫结构组合拼接在一起形成鱼道主体，鱼道主体5的下部设置有托架，托架的底部设置有承重柱6；其中上游进水鱼道和下游出水鱼道均设置有一个，并分别处于上游和下游，中间组合鱼道一个一个标准的结构拼接而成，可根据实际需要选择拼接的个数，从而控制鱼道的长度，也便于鱼道被破坏后的更换修复。

如图5中所示，其中上游进水鱼道1沿水平方向设置有进水道，进水道内设置有进水闸门12；上游进水鱼道1位于鱼道主体5的最上游端，是水流从上游流向鱼道的入口，整个鱼道只有一个进水口，该进水口结构的中间还有一个闸门槽11，垂直于水流方向，用来在维修鱼道和旋转鱼类休息池时阻断水流，上游头部结构的下游侧有两个榫头，用来连接中间鱼道结构。

如图6中所示，中间组合鱼道2包括多个鱼道单元，鱼道单元之间通过卯榫结构连接在一起， 如图7-8中展示，鱼道单元包括对称错位设置的左鱼道24和右鱼道23，具体的卯榫结构包括榫头7和卯眼8，榫头7设置在左鱼道24和右鱼道23的下部，卯眼8设置在左鱼道和右鱼道的上侧，本实施例中鱼道的主体部分由一个个标准的鱼道单元相互连接组成，标准的鱼道单元的上游侧有两个榫槽，下游侧有两个榫头，左右两侧的结构形状是错位对称的。

从图7中展示，左鱼道24靠下，右鱼道23靠上，两者形状呈对称结构，且错位设置，在左鱼道24内设置有向左侧倾斜的左引流通道，右鱼道内设置有向右侧倾斜的右引流通道，左引流通道和右引流通道首尾连通，且沿两通道内设置有与其倾斜方向一致的休息池21，休息池21将通道分割为侧通道25和中通道26，左侧倾斜的左引流通道的末端设置有反向弧面22；休息池21的靠近中通道26的侧面设置有进鱼口，其内部有休息区。

鱼道凹槽两侧的边壁不是平整的直线型，而是带有反向的弧度，由于休息池的分割在中间组合鱼道形成特斯拉流道，从上游至下游具有单向阻流作用，而鱼类反向洄游则不受阻挡，水体在鱼道内被分别引流至中通道和侧通道，侧通道的底部设置有反向弧面，使两通道水流对冲实现消能，并经过多级消能后，使水体流速减缓，使水流在向下游流动的过程中沿着边壁产生反方的水流来冲击向下游流动的水流，以此来减小鱼道中水流的速度，在两侧的反弧鱼道处都安装有一个鱼类休息池，用于鱼类在洄游过程中休息恢复体力，本实施例中鱼类休息池与鱼道单元为一体浇筑设置。

如图9中所示，所述下游出水鱼道3设置有出水道31，所述出水道31内设置有与水流垂直的挡水板32，下游出水口位于鱼道的最下游端，是水流流出鱼道的出口，整个鱼道只有一个出水口，该出水口结构的中部偏下游侧设置有一个横向的挡水板32，该挡水板32垂直于水流流速方向，被用来降低出水口的水流流速，设置在出水口结构的左侧，并且在该挡水板32末端的上游侧接有一小段垂直于该横挡板的隔板，该隔板的作用是为了更有效地降低水流流速。

在整个鱼道末端的下游河床上安装有一套诱鱼系统，包括集鱼灯和诱鱼水草；一般在挡水建筑物的下游有较宽大的水面，鱼类不容易找到鱼道的位置，为避免鱼类在下游水域盲目地游动，设置集鱼灯和诱鱼水草将鱼类吸引到鱼道的位置处，然后鱼类便可以顺着鱼道向上游游动，鱼道末端下游河床上的集鱼灯一直处于开启状态，可以根据各个时期洄游鱼类的数量调整集鱼灯的亮暗程度，定期对诱鱼水草进行种植补充，本实施例除集鱼灯外的其他设施均不需要外界提供额外的能源就能正常运行。

本实施例中，上游进水鱼道1用混凝土浇筑而成，作为与挡水建筑物4的连接结构，其上游面应与挡水建筑物4的表面保持相同的坡度，故在制作时，需要将上游进水鱼道的上游面向上游延伸一定的长度形成一个斜面，其下游面有两个相同的榫头，用来连接中间组合鱼道结构；同样地，下游出水鱼道也用混凝土浇筑而成，其下游面同样需要向下游延伸一定距离与下游河道相接，其上游面有两个榫槽，用来与中间组合鱼道相连。中间鱼道鱼槽采用混凝土材料浇筑，其上游面有两个相同的榫槽，下游面有两个相同的榫头，榫头和榫槽结构形状相同。

首先将承重柱安装在河床上，既可以采用现场浇筑的方法，也可以先将承重柱浇筑完成后再搬到施工现场进行安装，之后将制作好的零部件上游进水鱼道、中间组合鱼道和下游出水鱼道，根据卯榫结构进行拼接，上游进水鱼道连接挡水建筑物，下游出水鱼道连接下游河床，中间组合鱼道鱼槽的拼接个数根据挡水建筑物的高度和鱼道的坡度确定，从下游向上游开始拼接，即先安装下游出水鱼道，最后安装上游进水鱼道即可 。

实施例2：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对休息池21可以旋转。

如图10-12中所示，左鱼道24和右鱼道23内均设置有定轴槽211和调节扁槽212，调节扁槽212以定轴槽211的圆心为中心，并在其侧面设置有多个调节卡槽213，休息池21的底部设置有定轴215和调节轴216，定轴215转动套装在定轴槽211内，调节轴216套装在调节扁槽212内，并能沿调节扁槽212滑动，在所述休息池上设置有与调节卡槽对应的调节孔214，当调节卡槽213与调节孔214对应后，通过卡销板217将休息池与鱼道连接，卡销板217的材料为钢材。

如图13中展示，每一个休息池都可以绕着一个定轴旋转，在鱼道的鱼槽中开挖有定轴槽，该定轴槽的轴线垂直于鱼道面，同样地，在鱼类休息池的底面有一个尺寸相同的定轴，将该定轴插入到鱼道的定轴槽中，该定轴即为鱼类休息池旋转的旋转轴；同样，在鱼类休息池的底面还有一个动轴调节轴，动轴调节轴位于定轴的上游侧，在鱼道的鱼槽中开挖有一个调节扁槽，将动轴调节轴插入调节扁槽中，并且动轴调节轴可以在调节扁槽中移动，以定轴固定、动轴调节轴转动来实现鱼类休息池的旋转。同时，在调节扁槽的上下游两侧各设置有四个调节卡槽，两侧的卡槽是一一对应的，以此来控制鱼类休息池的旋转角度，故旋转角度可以调节五个挡位，在鱼类休息池的底面的动轴调节轴的两侧也设置有两个调节孔，这两个调节孔贯穿鱼类休息池的底部，当调整好鱼类休息池的角度后，将两个卡销板穿过鱼类休息池底部的调节槽插入到鱼道的调节卡槽里，以此来固定动轴调节轴的位置，同时固定住鱼类休息池。

本发明通过控制鱼类休息池的旋转角度来控制鱼道中水流的流速。当鱼类休息池向中间旋转时，鱼类休息池对水流的阻挡作用增强，水流流速减小；当鱼类休息池向两侧旋转时，鱼类休息池对水流的阻挡作用减弱，水流流速增大，对于鱼类休息池旋转角度的调整，可根据每年各个时期洄游鱼类的洄游能力确定，当处在洄游能力强的鱼类的洄游时期时，可适当将鱼类休息池向两侧旋转；同样地，如果处在洄游能力弱的鱼类的洄游时期时，就将鱼类休息池向中间旋转，降低鱼道中的水流流速，保证鱼类能够顺利洄游。

本实施例中休息池与鱼道单元分离设置，在安装时将鱼类休息池底面的定轴插入到鱼槽中的定轴槽里面，将鱼类休息池底面的动轴调节轴插入到鱼槽中的调节扁槽里面，最后调整好整个鱼道的鱼类休息池的旋转角度后，将卡销板插入到鱼道的调节卡槽中，固定住鱼类休息池的动轴调节轴，至此，整个鱼道安装完成。

实施例3：本实施例与实施例1或2基本相同，其区别在于：本实施例对设置了补水结构。

在实施例1或实施例2的基础上，上游水从上游进水鱼道进入，并经过中间组合鱼道内的消能通道，这种结构水体流速逐渐降低，会导致上游水位高而下游水位低的问题，鱼类在下游处或者在洄游过程中水位过浅，基于此问题，本实施例提供了补水结构。

如图14中所示，补水结构包括补水源9、浮体93和自调节阀，自调节阀包括升降套92和补水阀体91，补水阀体91与补水源9连通，升降套92与浮体93固定连接，所述升降套92匹配套装在补水阀体91上，并在补水阀体上沿径向设置有多个补水口94，在补水阀体和升降套上分别设置有上固定板94和下升降板95，上固定板与下升降板之间设置有拉簧96。

本实施例中补水源有两种实施方式，其中一种补水源为补水通道，补水通道开设在鱼道主体上，另一种实施方式为补水源为管道，管道架设在鱼道主体上；补水通道或管道为无障碍通道，其内部能够提供水源，水源通过管道连接补水阀体，补水阀体置于休息池内。

本实施例中休息池水位平稳，且休息池内储存有一定水体，并与外部的水体连通，因此休息池能够代表外部水位高低，并对应的通过浮体来带动升降套运动，升降套向下运动，水位下降，能够增加补水口的数量，提高补水量，而当水位上升，则反之封闭部分补水口，从而能够自动的对每个鱼道单元进行补水，避免水位过低，影响鱼类洄游。

实施例4，本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例进水闸门的结构进一步说明。

本实施例中，进水闸门包括闸门体、上挡板和紧固套，上挡板的上部固定有紧固套，且两者设置有对应的通孔，闸门体套装在通孔内，并能滑动，紧固套设置有顶丝，进水道的侧边设置有闸门槽，所述闸门槽呈台阶状结构，所述闸门体和上挡板匹配套装在闸门槽内。

本实施例能够通过改变上挡板的位置，使进水闸门具有特定的进水量，来对上游进水进行调节。

Claims (10)

1.一种多通消能减阻式生态鱼道，其特征在于： 包括上游进水鱼道、中间组合鱼道和下游出水鱼道，所述上游进水鱼道、中间组合鱼道和下游出水鱼道按照顺序通过卯榫结构组合拼接在一起形成鱼道主体，其中所述上游进水鱼道沿水平方向设置有进水道，进水道内设置有进水闸门；所述中间组合鱼道包括多个鱼道单元，所述鱼道单元包括对称错位设置的左鱼道和右鱼道，所述左鱼道内设置有向左侧倾斜的左引流通道，右鱼道内设置有向右侧倾斜的右引流通道，所述左引流通道和右引流通道首尾连通，且沿两通道内设置有与其倾斜方向一致的休息池，所述休息池将通道分割为侧通道和中通道，所述左侧倾斜的左引流通道的末端设置有反向弧面；所述休息池的靠近中通道的侧面设置有进鱼口，其内部有休息区；所述下游出水鱼道设置有出水道，所述出水道内设置有与水流垂直的挡水板。

2.根据权利要求1所述的多通消能减阻式生态鱼道，其特征在于：所述左鱼道和右鱼道内设置有定轴槽和调节扁槽，所述调节扁槽以定轴槽的圆心为中心，并在其侧面设置有多个调节卡槽，所述休息池的底部设置有定轴和调节轴，所述定轴转动套装在定轴槽内，调节轴套装在调节扁槽内，并能沿调节扁槽滑动，在所述休息池上设置有与调节卡槽对应的调节孔，当调节孔与调节卡槽对应后，通过卡销板将休息池与鱼道连接。

3.根据权利要求1所述的多通消能减阻式生态鱼道，其特征在于：所述休息池呈椭圆状结构。

4.根据权利要求1所述的多通消能减阻式生态鱼道，其特征在于：所述卯榫结构包括榫头和卯眼，所述榫头设置在左鱼道和右鱼道的下部，卯眼设置在左鱼道和右鱼道的上侧。

5.根据权利要求1所述的多通消能减阻式生态鱼道，其特征在于：所述下游出水鱼道的末端设置有集鱼灯和诱鱼水草。

6.根据权利要求1所述的多通消能减阻式生态鱼道，其特征在于：所述进水闸门包括闸门体、上挡板和紧固套，所述上挡板的上部固定有紧固套，且两者设置有对应的通孔，所述闸门体套装在通孔内，并能滑动，所述紧固套设置有顶丝，所述进水道的侧边设置有闸门槽，所述闸门槽呈台阶状结构，所述闸门体和上挡板匹配套装在闸门槽内。

7.根据权利要求1所述的多通消能减阻式生态鱼道，其特征在于：还包括补水结构，所述补水结构包括补水源、浮体和自调节阀，所述自调节阀包括升降套和补水阀体，所述补水阀体与补水源连通，所述升降套与浮体固定连接，所述升降套匹配套装在补水阀体上，并在补水阀体上沿径向设置有多个补水口，所述浮体漂浮在休息池内，在补水阀体和升降套上分别设置有上固定板和下升降板，上固定板与下升降板之间设置有拉簧。

8.根据权利要求7所述的多通消能减阻式生态鱼道，其特征在于：所述补水源为补水通道，补水通道开设在鱼道主体上。

9.根据权利要求7所述的多通消能减阻式生态鱼道，其特征在于：所述补水源为管道，所述管道架设在鱼道主体上。

10.根据权利要求1所述的多通消能减阻式生态鱼道，其特征在于：所述鱼道主体的下部设置有托架，托架的底部设置有承重柱。

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