CN114855690A - 梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统及过鱼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统及过鱼方法，梯级船闸的单个船闸的闸室两侧对称设有气泡幕喷射板，气泡幕喷射板上的喷射孔用于喷射气泡幕，气泡幕喷射板通过液压缸控制调节气泡幕喷射的喷射角度，梯级船闸的单个船闸的闸室一端两侧对称设有挡鱼喷射板，挡鱼喷射板垂直设置，挡鱼喷射板形成挡鱼的气泡幕墙，上游引航道两侧设有多个上流气泡幕喷射板，下游引航道两侧对称设有多个下游引鱼喷射板，气泡幕喷射板与气泡幕泵机连通。气泡幕作为一种重要的诱驱鱼手段对鱼具有吸引、驱赶和阻拦作用,相较其他诱驱鱼方式具有成本低、无污染且对鱼无伤等特点。
Description
技术领域
本发明涉及梯级船闸过鱼领域，尤其是涉及一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统及过鱼方法。
背景技术
利工程建设一定程度上破坏了天然河流的连通性, 阻隔了原有洄游鱼类的洄游通路, 推迟鱼类洄游进程, 最终造成水生生物资源多样性的下降。为此, 人们建造了各型过鱼设施以帮助鱼类洄游。其中, 诱驱鱼措施在提高过鱼设施运行和实施过程中至关重要。船闸是具有通航要求的江河必须修建的建筑物，其通过内置充泄水闸改变闸室内水体水位、交替开关上下游闸门来实现船只过坝问题。目前船闸设计只考虑了过船的需求，船闸自然通过的鱼类数量很少。
目前，在利用船闸过鱼过程中，鱼群的引导也十分重要，中国专利CN103485314B公开了一种利用船闸实现过鱼的装置及方法，利用水流发生装置来起到引鱼和驱赶鱼群的作用，但是由于水流发生装置产生的水流容易产生水流漩涡，且水流容易对鱼群造成伤害，导致过鱼效果差，且鱼群也容易被水流漩涡困住。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统及过鱼方法，解决船闸设计只考虑了过船的需求，船闸自然通过的鱼类数量很少的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统，梯级船闸的单个船闸的闸室两侧对称设有气泡幕喷射板，气泡幕喷射板上的喷射孔用于喷射气泡幕，气泡幕喷射板通过液压缸控制调节气泡幕喷射的喷射角度，梯级船闸的单个船闸的闸室一端两侧对称设有挡鱼喷射板，挡鱼喷射板垂直设置，挡鱼喷射板形成挡鱼的气泡幕墙，上游引航道两侧设有多个上流气泡幕喷射板，下游引航道两侧对称设有多个下游引鱼喷射板，气泡幕喷射板与气泡幕泵机连通。
优选方案中，下游引航道河道底部设有多个固定气泡幕喷射板，固定气泡幕喷射板朝上游引航道方向倾斜设置。
优选方案中，梯级船闸侧壁的气泡幕喷射板均倾斜设置，气泡幕喷射板与航道河底呈锐角，倾斜角度为30-70°。
优选方案中，上游引航道和第一级闸室内部的第一级气泡幕喷射板、上流气泡幕喷射板和第一级挡鱼喷射板与第三气泡幕泵机连通，第三气泡幕泵机与第一级气泡幕喷射板、上流气泡幕喷射板和第一级挡鱼喷射板之间均设有电动阀门。
优选方案中，第二级闸室内部的多个第二级气泡幕喷射板和第二级挡鱼喷射板与第二气泡幕泵机连通，第二气泡幕泵机与第二级气泡幕喷射板和第二级挡鱼喷射板之间均设有电动阀门。
优选方案中，下游引航道内部的多个下游引鱼喷射板和固定气泡幕喷射板与第一气泡幕泵机连通，第一气泡幕泵机与下游引鱼喷射板和固定气泡幕喷射板之间均设有电动阀门。
优选方案中，气泡幕喷射板两端设有转动杆，转动杆中部与墙体转动连接，转动杆尾端与液压缸的活塞杆转动连接，液压缸缸体与墙体转动连接。
优选方案中，第一级闸室和第二级闸室内部均设有鱼群监测装置。
该方法包括：
S1、第一气泡幕泵机开启，打开固定气泡幕喷射板，下游引鱼喷射板处于关闭状态，第一气泡幕泵机为固定气泡幕喷射板提供15-30 L/min的气量，固定气泡幕喷射板将鱼群进入下游引航道位置；
S2、鱼群进入下游引航道位置后，开启第二级闸室下游的闸门，第二级闸室与下游引航道水位平齐后，下游引鱼喷射板和固定气泡幕喷射板同时开启，下游引鱼喷射板调整倾斜角度朝向第二级闸室，第一气泡幕泵机提供30-45 L/min的气量，将鱼群引导赶入到第二级闸室内部；
S3、第二级闸室内部的第二鱼群监测装置监测鱼群是否进入到第二级闸室内部，鱼群进入到第二级闸室内部后，第二级挡鱼喷射板打开形成气泡幕墙，气泡幕墙阻止鱼群回游，关闭第二级闸室下游的闸门，开启第二级闸室内部的第二级气泡幕喷射板，第二级气泡幕喷射板的朝第一级闸室方向倾斜；
S4、第二级气泡幕喷射板喷射气量为15-30 L/min的气量，鱼群根据第二级气泡幕喷射板的气泡幕的流动方向进入到第二级闸室的上游位置，第二级闸室的水位与第一级闸室的水位齐平后，第一级闸室下游的闸门打开；
S5、第二级气泡幕喷射板喷射气量达到30-45 L/min的气量，同时，第一级闸室内部的第一级气泡幕喷射板打开，第一级气泡幕喷射板的喷射气量为15-30 L/min的气量，第二级气泡幕喷射板增大喷射气量驱赶鱼群，第一级气泡幕喷射板打开，开始引入鱼群，鱼群进入到第一级闸室内部，第二级气泡幕喷射板和第二级挡鱼喷射板关闭；
S6、第一级闸室内部的第一鱼群监测装置监测鱼群，鱼群进入到第一级闸室内部后，第一级挡鱼喷射板打开形成气泡幕墙，气泡幕墙阻止鱼群回游；
S7、第一级闸室的第一级气泡幕喷射板调整方向朝向上游引航道位置，第一级气泡幕喷射板将鱼群引入到第一级闸室上游位置，上游引航道与第一级闸室内部的水位齐平后，第一级闸室上游的闸门打开，第一级气泡幕喷射板的喷射气量达到45-50 L/min的气量，将鱼群从第一级闸室驱赶到上游引航道；
S7、上游引航道内部的上流气泡幕喷射板开启引导鱼群进入到上游引航道，鱼群离开第一级闸室后，第一级气泡幕喷射板和第一级挡鱼喷射板关闭，上游引航道的闸门关闭，完成梯级船闸过鱼。
本发明提供了一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统及过鱼方法，利用气泡幕喷射板来形成气泡幕，气泡幕喷射板的喷射角度形成引鱼效果，气泡幕在对称的气泡幕喷射板的作用下形成导向的流槽，前面的气泡幕喷射板引鱼作用，后面的气泡幕喷射板起到增大气量起到赶鱼作用，气泡幕作为一种重要的诱驱鱼手段对鱼具有吸引、驱赶和阻拦作用,相较其他诱驱鱼方式具有成本低、无污染且对鱼无伤等特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明气泡幕喷射板布局示意图；
图2是本发明气泡幕喷射板喷射流通示意图；
图3是本发明气泡幕喷射板俯视喷射流通示意图；
图4是本发明气泡幕喷射板角度调节安装结构图；
图5是本发明气泡幕喷射板角度调节结构图；
图中：上游引航道1；上流气泡幕喷射板2；第一级气泡幕喷射板3；第一级闸室4；第一级挡鱼喷射板5；闸门6；第二级闸室7；第二级气泡幕喷射板8；第二级挡鱼喷射板9；下游引航道10；下游引鱼喷射板11；固定气泡幕喷射板12；第一气泡幕泵机13；第二气泡幕泵机14；第三气泡幕泵机15；第一鱼群监测装置16；第二鱼群监测装置17；墙体18；开口19；转动杆20；液压缸21。
具体实施方式
如图1~5所示，一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统，梯级船闸的单个船闸的闸室两侧对称设有气泡幕喷射板，气泡幕喷射板上的喷射孔用于喷射气泡幕，气泡幕喷射板通过液压缸21控制调节气泡幕喷射的喷射角度，梯级船闸的单个船闸的闸室一端两侧对称设有挡鱼喷射板，挡鱼喷射板垂直设置，挡鱼喷射板形成挡鱼的气泡幕墙，上游引航道1两侧设有多个上流气泡幕喷射板2，下游引航道10两侧对称设有多个下游引鱼喷射板11，气泡幕喷射板与气泡幕泵机连通。利用气泡幕喷射板来形成气泡幕，气泡幕喷射板的喷射角度形成引鱼效果，气泡幕在对称的气泡幕喷射板的作用下形成导向的流槽，前面的气泡幕喷射板引鱼作用，后面的气泡幕喷射板起到增大气量起到赶鱼作用，气泡幕作为一种重要的诱驱鱼手段对鱼具有吸引、驱赶和阻拦作用, 相较其他诱驱鱼方式具有成本低、无污染且对鱼无伤等特点。然而国内关于气泡幕对鱼类行为影响的研究相对较少且对机理研究尚浅,开发程度有待提高。
优选方案中，下游引航道10河道底部设有多个固定气泡幕喷射板12，固定气泡幕喷射板12朝上游引航道1方向倾斜设置。下游引航道10河道底部气泡幕喷射，鱼群在下游引航道10河道底部会被气泡幕驱赶或者引导，下游引航道10河道较深，固定气泡幕喷射板12与下游引鱼喷射板11配合使用，使引导鱼群和驱赶鱼群到第二级气泡幕喷射板8内部效果更好。
优选方案中，梯级船闸侧壁的气泡幕喷射板均倾斜设置，气泡幕喷射板与航道河底呈锐角，倾斜角度为30-70°。如图1-2所示，侧壁安装的气泡幕喷射板均倾斜设置，因为气泡幕喷射板下端的水压大于气泡幕喷射板上端的水压。
如果气泡幕喷射板垂直设置，气泡幕喷射板下端的喷射口喷射气泡后会随着浮力上升，气泡幕喷射板上端的气泡喷射就会与下端的气泡混合产生卷吸效果，为了防止这种卷吸效果的产生，采用倾斜设置，气泡幕喷射板下端的喷射口在前方，气泡幕喷射板上端的喷射口在后方，气泡幕喷射板上端的喷射口不会与下端的气泡混合产生卷吸效果，这种形成的倾斜的气泡幕引鱼效果好。
优选方案中，上游引航道1和第一级闸室4内部的第一级气泡幕喷射板3、上流气泡幕喷射板2和第一级挡鱼喷射板5与第三气泡幕泵机15连通，第三气泡幕泵机15与第一级气泡幕喷射板3、上流气泡幕喷射板2和第一级挡鱼喷射板5之间均设有电动阀门。第三气泡幕泵机15为第一级气泡幕喷射板3、上流气泡幕喷射板2和第一级挡鱼喷射板5提供气量的动力。
优选方案中，第二级闸室7内部的多个第二级气泡幕喷射板8和第二级挡鱼喷射板9与第二气泡幕泵机14连通，第二气泡幕泵机14与第二级气泡幕喷射板8和第二级挡鱼喷射板9之间均设有电动阀门。第二气泡幕泵机14为第二级气泡幕喷射板8和第二级挡鱼喷射板9提供气量的动力。
优选方案中，下游引航道10内部的多个下游引鱼喷射板11和固定气泡幕喷射板12与第一气泡幕泵机13连通，第一气泡幕泵机13与下游引鱼喷射板11和固定气泡幕喷射板12之间均设有电动阀门。第一气泡幕泵机13为下游引鱼喷射板11和固定气泡幕喷射板12提供气量的动力。
优选方案中，气泡幕喷射板两端设有转动杆20，转动杆20中部与墙体18转动连接，转动杆20尾端与液压缸21的活塞杆转动连接，液压缸21缸体与墙体18转动连接。液压缸21控制气泡幕喷射板的转动角度，方便调节气泡幕喷射板的喷射角度，方便引鱼和驱动鱼群。
优选方案中，第一级闸室4和第二级闸室7内部均设有鱼群监测装置。鱼群监测装置起到监测闸室内部的鱼群。
实施例2
结合实施例1进一步说明，如图1-5所示结构，第一气泡幕泵机13开启，打开固定气泡幕喷射板12，下游引鱼喷射板11处于关闭状态，第一气泡幕泵机13为固定气泡幕喷射板12提供15-30 L/min的气量，固定气泡幕喷射板12将鱼群进入下游引航道10位置。
鱼群进入下游引航道10位置后，开启第二级闸室7下游的闸门6，第二级闸室7与下游引航道10水位平齐后，下游引鱼喷射板11和固定气泡幕喷射板12同时开启，下游引鱼喷射板11调整倾斜角度朝向第二级闸室7，第一气泡幕泵机13提供30-45 L/min的气量，将鱼群引导赶入到第二级闸室7内部。
第二级闸室7内部的第二鱼群监测装置17监测鱼群是否进入到第二级闸室7内部，鱼群进入到第二级闸室7内部后，第二级挡鱼喷射板9打开形成气泡幕墙，气泡幕墙阻止鱼群回游，关闭第二级闸室7下游的闸门6，开启第二级闸室7内部的第二级气泡幕喷射板8，第二级气泡幕喷射板8的朝第一级闸室4方向倾斜。
第二级气泡幕喷射板8喷射气量为15-30 L/min的气量，鱼群根据第二级气泡幕喷射板8的气泡幕的流动方向进入到第二级闸室7的上游位置，第二级闸室7的水位与第一级闸室4的水位齐平后，第一级闸室4下游的闸门6打开。
第二级气泡幕喷射板8喷射气量达到30-45 L/min的气量，同时，第一级闸室4内部的第一级气泡幕喷射板3打开，第一级气泡幕喷射板3的喷射气量为15-30 L/min的气量，第二级气泡幕喷射板8增大喷射气量驱赶鱼群，第一级气泡幕喷射板3打开，开始引入鱼群，鱼群进入到第一级闸室4内部，第二级气泡幕喷射板8和第二级挡鱼喷射板9关闭。
第一级闸室4内部的第一鱼群监测装置16监测鱼群，鱼群进入到第一级闸室4内部后，第一级挡鱼喷射板5打开形成气泡幕墙，气泡幕墙阻止鱼群回游。
第一级闸室4的第一级气泡幕喷射板3调整方向朝向上游引航道1位置，第一级气泡幕喷射板3将鱼群引入到第一级闸室4上游位置，上游引航道1与第一级闸室4内部的水位齐平后，第一级闸室4上游的闸门6打开，第一级气泡幕喷射板3的喷射气量达到45-50 L/min的气量，将鱼群从第一级闸室4驱赶到上游引航道1。
上游引航道1内部的上流气泡幕喷射板2开启引导鱼群进入到上游引航道1，鱼群离开第一级闸室4后，第一级气泡幕喷射板3和第一级挡鱼喷射板5关闭，上游引航道1的闸门6关闭，完成梯级船闸过鱼。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统，其特征是：梯级船闸的单个船闸的闸室两侧对称设有气泡幕喷射板，气泡幕喷射板上的喷射孔用于喷射气泡幕，气泡幕喷射板通过液压缸（21）控制调节气泡幕喷射的喷射角度，梯级船闸的单个船闸的闸室一端两侧对称设有挡鱼喷射板，挡鱼喷射板垂直设置，挡鱼喷射板形成挡鱼的气泡幕墙，上游引航道（1）两侧设有多个上流气泡幕喷射板（2），下游引航道（10）两侧对称设有多个下游引鱼喷射板（11），气泡幕喷射板与气泡幕泵机连通。
2.根据权利要求1所述一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统，其特征是：下游引航道（10）河道底部设有多个固定气泡幕喷射板（12），固定气泡幕喷射板（12）朝上游引航道（1）方向倾斜设置。
3.根据权利要求1所述一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统，其特征是：梯级船闸侧壁的气泡幕喷射板均倾斜设置，气泡幕喷射板与航道河底呈锐角，倾斜角度为30-70°。
4.根据权利要求1所述一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统，其特征是：上游引航道（1）和第一级闸室（4）内部的第一级气泡幕喷射板（3）、上流气泡幕喷射板（2）和第一级挡鱼喷射板（5）与第三气泡幕泵机（15）连通，第三气泡幕泵机（15）与第一级气泡幕喷射板（3）、上流气泡幕喷射板（2）和第一级挡鱼喷射板（5）之间均设有电动阀门。
5.根据权利要求1所述一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统，其特征是：第二级闸室（7）内部的多个第二级气泡幕喷射板（8）和第二级挡鱼喷射板（9）与第二气泡幕泵机（14）连通，第二气泡幕泵机（14）与第二级气泡幕喷射板（8）和第二级挡鱼喷射板（9）之间均设有电动阀门。
6.根据权利要求1所述一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统，其特征是：下游引航道（10）内部的多个下游引鱼喷射板（11）和固定气泡幕喷射板（12）与第一气泡幕泵机（13）连通，第一气泡幕泵机（13）与下游引鱼喷射板（11）和固定气泡幕喷射板（12）之间均设有电动阀门。
7.根据权利要求1所述一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统，其特征是：气泡幕喷射板两端设有转动杆（20），转动杆（20）中部与墙体（18）转动连接，转动杆（20）尾端与液压缸（21）的活塞杆转动连接，液压缸（21）缸体与墙体（18）转动连接。
8.根据权利要求1所述一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统，其特征是：第一级闸室（4）和第二级闸室（7）内部均设有鱼群监测装置。
9.根据权利要求1-8任一项所述一种梯级船闸利用气泡幕过鱼的系统的过鱼方法，其特征是：该方法包括：
S1、第一气泡幕泵机（13）开启，打开固定气泡幕喷射板（12），下游引鱼喷射板（11）处于关闭状态，第一气泡幕泵机（13）为固定气泡幕喷射板（12）提供15-30 L/min的气量，固定气泡幕喷射板（12）将鱼群进入下游引航道（10）位置；
S2、鱼群进入下游引航道（10）位置后，开启第二级闸室（7）下游的闸门（6），第二级闸室（7）与下游引航道（10）水位平齐后，下游引鱼喷射板（11）和固定气泡幕喷射板（12）同时开启，下游引鱼喷射板（11）调整倾斜角度朝向第二级闸室（7），第一气泡幕泵机（13）提供30-45 L/min的气量，将鱼群引导赶入到第二级闸室（7）内部；
S3、第二级闸室（7）内部的第二鱼群监测装置（17）监测鱼群是否进入到第二级闸室（7）内部，鱼群进入到第二级闸室（7）内部后，第二级挡鱼喷射板（9）打开形成气泡幕墙，气泡幕墙阻止鱼群回游，关闭第二级闸室（7）下游的闸门（6），开启第二级闸室（7）内部的第二级气泡幕喷射板（8），第二级气泡幕喷射板（8）的朝第一级闸室（4）方向倾斜；
S4、第二级气泡幕喷射板（8）喷射气量为15-30 L/min的气量，鱼群根据第二级气泡幕喷射板（8）的气泡幕的流动方向进入到第二级闸室（7）的上游位置，第二级闸室（7）的水位与第一级闸室（4）的水位齐平后，第一级闸室（4）下游的闸门（6）打开；
S5、第二级气泡幕喷射板（8）喷射气量达到30-45 L/min的气量，同时，第一级闸室（4）内部的第一级气泡幕喷射板（3）打开，第一级气泡幕喷射板（3）的喷射气量为15-30 L/min的气量，第二级气泡幕喷射板（8）增大喷射气量驱赶鱼群，第一级气泡幕喷射板（3）打开，开始引入鱼群，鱼群进入到第一级闸室（4）内部，第二级气泡幕喷射板（8）和第二级挡鱼喷射板（9）关闭；
S6、第一级闸室（4）内部的第一鱼群监测装置（16）监测鱼群，鱼群进入到第一级闸室（4）内部后，第一级挡鱼喷射板（5）打开形成气泡幕墙，气泡幕墙阻止鱼群回游；
S7、第一级闸室（4）的第一级气泡幕喷射板（3）调整方向朝向上游引航道（1）位置，第一级气泡幕喷射板（3）将鱼群引入到第一级闸室（4）上游位置，上游引航道（1）与第一级闸室（4）内部的水位齐平后，第一级闸室（4）上游的闸门（6）打开，第一级气泡幕喷射板（3）的喷射气量达到45-50 L/min的气量，将鱼群从第一级闸室（4）驱赶到上游引航道（1）；
S7、上游引航道（1）内部的上流气泡幕喷射板（2）开启引导鱼群进入到上游引航道（1），鱼群离开第一级闸室（4）后，第一级气泡幕喷射板（3）和第一级挡鱼喷射板（5）关闭，上游引航道（1）的闸门（6）关闭，完成梯级船闸过鱼。
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