CN116464004A - 一种泄洪渠与鱼道联合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水利水电工程技术领域，具体涉及一种泄洪渠与鱼道联合系统，设置于拦河闸坝的侧岸处，并包括上游联合段、中部联结段和下游分离段；所述上游联合段具有梯形联合水道，该梯形联合水道内设置有用于对水流进行半遮挡的缓流挡块；该梯形联合水道用于泄洪和鱼类的洄游；所述中部联结段包括沿水流方向依次设置的进水渐变段、衔接段、闸室段和溢流渐变段；所述下游分离段包括下游泄洪渠和下游鱼道；下游泄洪渠和下游鱼道分别连通于泄洪明渠和洄游明渠。本方案将泄洪渠和鱼道进行联合布置，根据地形、地质条件及功能需求等进行一体式设计或分离式设计，中间部分采用联结段进行衔接，以同步保障泄洪渠和鱼道功能需求。
Description
技术领域
本发明属于水利水电工程技术领域，具体涉及一种泄洪渠与鱼道联合系统。
背景技术
城镇航电工程或电航工程开发中，常修建拦河闸坝，并利用拦河闸坝处壅高水位所形成上下游水头差，来满足水力发电的需求。而拦河闸坝上游水位的壅高，又容易导致拦河闸坝上游库区两岸地势较低部位所汇集的大量天然来水无法正常入河，因此，往往需要沿水库的侧岸修建单独的泄洪通道，来将山洪水流引入至拦河闸坝的下游，使得从而使得水流能够汇入河道中。
另一方面，为保护生态环境和鱼类资源，在修建拦河闸坝的同时，往往需要单独修建连通上下游供鱼类洄游的通道。
而在拦河闸坝侧岸的泄洪渠以及鱼道修建过程中，往往都是单独建造，但是随着城镇化发展加速，土地资源的优化利用需求突出。为减少工程开发中的永久占地面积，如何在有限的空间内合理布置工程建筑，实现多方面的功能要求，成为水利水电工程发展中的一大挑战。
因此有必要设计一种泄洪渠与鱼道联合系统，来合理地实现洪水宣泄及鱼类洄游两项功能，同时减少工程征地面积，减少工程投资，以实现工程经济效益和环境效益的双重提高。
发明内容
为了解决现有技术中泄洪渠与鱼道存在统一建造的问题，本方案提供了一种泄洪渠与鱼道联合系统。
本发明所采用的技术方案为：
一种泄洪渠与鱼道联合系统，设置于拦河闸坝的侧岸处，并包括沿水流方向依次设置的上游联合段、中部联结段和下游分离段；
所述上游联合段连通于拦河闸坝的上游，并具有梯形联合水道，该梯形联合水道内设置有用于对水流进行半遮挡的缓流挡块；该梯形联合水道用于泄洪和鱼类的洄游；
所述中部联结段包括沿水流方向依次设置的进水渐变段、衔接段、闸室段和溢流渐变段；所述衔接段具有用于水流缓冲的矩形水道，该矩形水道通过进水渐变段连接于梯形联合水道；所述闸室段设置有泄洪暗渠和洄游暗渠，泄洪暗渠和洄游暗渠均连通于矩形水道；溢流渐变段具有泄洪明渠和洄游明渠，泄洪明渠和洄游明渠分别连通泄洪暗渠和洄游暗渠，泄洪明渠与洄游明渠之间设置有溢流侧堰，溢流侧堰用于泄洪明渠向洄游明渠进行溢流；
所述下游分离段连通至拦河闸坝的下游，并包括下游泄洪渠和下游鱼道；下游泄洪渠和下游鱼道分别连通于泄洪明渠和洄游明渠。
作为上述泄洪渠与鱼道联合系统的备选结构或补充设计：所述上游联合段的梯形联合水道采用混凝土浇筑而成，在梯形联合水道的两侧均设置有倾斜的护坡。
作为上述泄洪渠与鱼道联合系统的备选结构或补充设计：所述护坡的坡面上设置有植被层，在植被层的下方设置有反滤层。
作为上述泄洪渠与鱼道联合系统的备选结构或补充设计：所述进水渐变段的顶部宽度沿水流方向递减，且底部宽度和深度沿水流方向递增；该进水渐变段的上游侧与梯形联合水道连通，进水渐变段的下游侧与衔接段相接。
作为上述泄洪渠与鱼道联合系统的备选结构或补充设计：所述进水渐变段包括有截面呈梯形的渐变水道；在渐变水道的两侧设置有导流坡；渐变水道和导流坡均由混凝土浇筑而成。
作为上述泄洪渠与鱼道联合系统的备选结构或补充设计：所述闸室段由混凝土浇筑而成，在泄洪暗渠的底部和侧壁上设置有混凝土浇筑的二期混凝土层；该洄游暗渠的深度小于泄洪暗渠的深度；在泄洪暗渠上设置有用于限流的闸门。
作为上述泄洪渠与鱼道联合系统的备选结构或补充设计：在泄洪暗渠和洄游暗渠的渠口处设置有供人通行的盖板。
作为上述泄洪渠与鱼道联合系统的备选结构或补充设计：所述洄游明渠与泄洪明渠并排布置，洄游明渠的深度小于泄洪明渠的深度；该溢流侧堰的高度小于溢流渐变段口部的高度。
作为上述泄洪渠与鱼道联合系统的备选结构或补充设计：所述下游分离段自拦河闸坝的上游，绕经拦河闸坝后，连通至拦河闸坝的下游。
作为上述泄洪渠与鱼道联合系统的备选结构或补充设计：在下游泄洪渠的渠口两侧之间设置有拉杆；所述下游鱼道内设置有L形隔板和直隔板，并形成竖缝式鱼道；在下游鱼道内还设置有多个休息区，休息区的底部水平，且休息区位于两个相邻的L形隔板之间。
本发明的有益效果为：
1.本方案中通过泄洪渠与鱼道联合系统的建造，能够在满足泄洪和鱼类洄游需要的同时减少工程征地面积、工程投资，以实现工程经济效益和环境效益的双重提高；将泄洪渠和鱼道进行联合布置，根据地形、地质条件及功能需求等进行一体式设计或分离式设计，中间部分采用联结段进行衔接，以同步保障泄洪渠和鱼道功能需求；
2.本方案中的中部联结段，通过泄洪渠和鱼道并行的方式，方便于两者的同步建造，同时，能够在洪水水位较高时，将水溢流到鱼道内实现通过鱼道进行泄洪，从而缓解泄洪渠内的泄洪压力，提高泄洪效果；
3.本方案中的上游联合段和中部联结段中部分区段的泄洪和鱼道采用共用的水道，从而有效的实现工程经济效益和环境效益的双重提高。
附图说明
为了更清楚地说明本方案实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本方案中的泄洪渠与鱼道联合系统在拦河闸坝处建造时的示例图；
图2是泄洪渠与鱼道联合系统的俯视图；
图3是泄洪渠与鱼道联合系统的侧视图；
图4是上游联合段处的截面结构图；
图5是进水渐变段处的截面结构图；
图6是衔接段处的截面结构图；
图7是闸室段处的截面结构图；
图8是溢流渐变段处的截面结构图；
图9是下游分离段处的截面结构图.
图中：1-拦河闸坝；2-上游联合段；21-缓流挡块；22-梯形联合水道；23-护坡；231-植被层；232-反滤层；3-中部联结段；31-进水渐变段；311-渐变水道；312-导流坡；32-衔接段；321-矩形水道；33-闸室段；331-盖板；332-二期混凝土层；333-泄洪暗渠；334-洄游暗渠；34-溢流渐变段；341-洄游明渠；342-泄洪明渠；343-溢流侧堰；4-下游分离段；41-下游泄洪渠；42-下游鱼道；421-L形隔板；422-直隔板；423-休息区；43-拉杆。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而非是全部，基于本方案中的实施例，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，都属于本方案的保护范围。
实施例1
如图1至图9所示，本实施例设计了一种泄洪渠与鱼道联合系统，设置于拦河闸坝1的侧岸处，并包括沿水流方向依次设置的上游联合段2、中部联结段3和下游分离段4共三部分。通过泄洪渠与鱼道联合系统的建造，能够同时满足于泄洪和鱼类洄游的需要，同时减少工程征地面积、工程投资，以实现工程经济效益和环境效益的双重提高。将泄洪渠和鱼道进行联合布置，根据地形、地质条件及功能需求等进行一体式设计或分离式设计，中间部分采用联结段进行衔接，以同步保障泄洪渠和鱼道功能需求。
1、上游联合段2
所述上游联合段2连通于拦河闸坝1的上游，并具有梯形联合水道22，该梯形联合水道22内设置有用于对水流进行半遮挡的缓流挡块21；该梯形联合水道22用于泄洪和鱼类的洄游；所述上游联合段2的梯形联合水道22采用混凝土浇筑而成，在梯形联合水道22的两侧均设置有倾斜的护坡23。所述护坡23的坡面上设置有植被层231，在植被层231的下方设置有反滤层232。
上游联合段2布置于拦河闸坝1上游河岸，联合段上游起点处设置鱼道出口闸室，上游联合段2结构如图4所示，梯形联合水道22和护坡23形成梯形复式断面的结构，其中下部的梯形联合水道22的断面根据鱼类洄游需求的水深进行设计，梯形联合水道22的侧墙和底面可根据施工地的地质以及预设的水流量等基础条件采用素混凝土衬砌，其宽度一般取0.5～1.5米；梯形联合水道22中沿水流方向以间距D＝6～9m设置一个缓流挡块21，以保障各时期鱼类洄游过程中休息。缓流挡块21的高度h1可以根据当地洄游鱼类的需求而定，一般取0.5～1米；缓流挡块21伸入梯形联合水道22的一端略超出底部与侧墙的相交处，且不超过梯形联合水道22中心线为宜。
梯形联合水道22以上护坡23之间的区域，主要用于汛期泄洪使用，在库周径流汇入渠道后，水位高于梯形联合水道22，而利用护坡23对洪水进行导流从而实现洪水宣泄。上部断面护坡23由于长期出露，考虑景观需求，建议采用草皮护坡23，护坡23坡度需结合基础条件及过流断面需求。
在护坡23与梯形联合水道22之间设置宽度b3的亲水平台，亲水平台的宽度结合过流断面和人体行走需求，亲水平台的宽度以不小于1m为宜。
2、中部联结段3
中部联结段3包括沿水流方向依次设置的进水渐变段31、衔接段32、闸室段33和溢流渐变段34，如图2及图3所示。中部连接段布置于拦河闸坝1附近，在充分收集岸坡天然来水后，与下游分离式矩形渠联结。中部联结段主要作为上下游段衔接点，同时通过闸室和溢流侧堰343巧妙地实现了山洪宣泄及鱼道正常运行。
所述进水渐变段31的顶部宽度沿水流方向递减，且底部宽度和深度沿水流方向递增；该进水渐变段31的上游侧与梯形联合水道22连通，进水渐变段31的下游侧与衔接段32相接。所述进水渐变段31包括有截面呈梯形的渐变水道311；在渐变水道311的两侧设置有导流坡312；渐变水道311和导流坡312均由混凝土浇筑而成。如图5所示：进水渐变段31主要用于实现上游梯形断面和下游矩形断面之间的平顺过渡。进水渐变段31长度L0主要根据上游梯形面宽度和下游矩形面过流宽度以及进水渐变段31的水流流态进行确定，常规流量条件下一般取L0＝5～20m。
所述衔接段32具有用于水流缓冲的矩形水道321，该矩形水道321通过进水渐变段31连接于梯形联合水道22。衔接段32主要用于实现水流流态从渐变段出来后向下游流动至闸室处的平稳过渡，为实现流态的平顺衔接，衔接段32长度一般取L1＝2～6m。该衔接段32能够有效减缓进水渐变段31出口处的急流，从而保证鱼类的顺利洄游。
所述闸室段33设置有泄洪暗渠333和洄游暗渠334，泄洪暗渠333和洄游暗渠334均连通于矩形水道321；所述闸室段33由混凝土浇筑而成，在泄洪暗渠333的底部和侧壁上设置有混凝土浇筑的二期混凝土层332；该洄游暗渠334的深度小于泄洪暗渠的深度。在泄洪暗渠333和洄游暗渠334的渠口处设置有供人通行的盖板331。如图7所示：闸室段33主要用于布设泄洪渠侧的控制闸门，以实现泄洪渠侧水流的合理有效控制。闸室段33高度H1’在泄洪渠高度H’的基础上考虑闸前雍水等因素确定；闸门根据尺寸需求，可选择一体式闸门或采用外部起吊设备控制的钢闸门；闸室段33长度L2一般应结合闸门起吊、安装和检修等需求确定，一般取L2＝3～10m；闸室段33顶部应加设交通盖板331，供闸室顶部交通使用。
溢流渐变段34具有泄洪明渠342和洄游明渠341，泄洪明渠342和洄游明渠341分别连通泄洪暗渠333和洄游暗渠334，泄洪明渠342与洄游明渠341之间设置有溢流侧堰343，溢流侧堰343用于泄洪明渠342向洄游明渠341进行溢流；所述洄游明渠341与泄洪明渠342并排布置，洄游明渠341的深度小于泄洪明渠342的深度；该溢流侧堰343的高度小于溢流渐变段34口部的高度。如图8所示：溢流渐变段34，在实现闸室段33结构与下游泄洪渠41结构间衔接的同时，通过泄洪渠与鱼道之间设计的溢流侧堰343以实现鱼道内过水断面与过水流量的控制。具体而言，当上游来水大于下游竖缝式鱼道设计来水流量时，通过控制泄洪渠侧闸门开度，实现对泄洪流量和过于流量的调节。但由于山洪来水流量不确定性大，上游水量变化频繁，闸门开度调控存在误差与时限，此时鱼道侧水量的调控保障即可通过溢流侧堰343来实现更为精准的把控：即当水量大于下游竖缝式鱼道设计水量时，水流到达溢流渐变段34后，过大水量通过溢流侧堰343溢入泄洪渠内，以此保障鱼类洄游期下游竖缝式鱼道水力学条件。由于山洪爆发期与鱼类洄游期不重叠，故当上游山洪爆发后，泄洪渠内泄洪流量过大，泄洪渠内水流也可通过侧堰溢入鱼道侧，以实现泄洪渠与鱼道的联合泄洪。溢流渐变段34中，溢流侧堰343的高度根据鱼类洄游需求，一般取1～2m。
该中部联结段通过泄洪渠和鱼道并行的方式，方便于两者的同步建造，同时，能够在洪水水位较高时，将水溢流到鱼道内实现通过鱼道进行泄洪，从而缓解泄洪渠内的泄洪压力，提高泄洪效果。
3、下游分离段4
下游分离段4连通至拦河闸坝1的下游，并包括下游泄洪渠41和下游鱼道42；下游泄洪渠41和下游鱼道42分别连通于泄洪明渠342和洄游明渠341。所述下游分离段4自拦河闸坝1的上游，绕经拦河闸坝1后，连通至拦河闸坝1的下游。在下游泄洪渠41的渠口两侧之间设置有拉杆43；所述下游鱼道42内设置有L形隔板421和直隔板422，并形成竖缝式鱼道；在下游鱼道42内还设置有多个休息区423和多个池室，休息区423的底部水平，且休息区423位于两个相邻的L形隔板421之间。池室也形成于L形隔板421之间，当下游鱼道42鱼道长度较长时，沿线每过10～15个池室设一个休息室。
下部分离段布置于拦河闸坝1物下游河岸，下游泄洪渠41和下游鱼道42之间隔开，实现功能分区的同时减少占地和投资。如图9所示，下游泄洪渠41采用矩形的明渠，尺寸根据泄洪流量、流速等综合确定，下游泄洪渠41的顶部每隔1.2～2m设置拉杆43以协调结构受力；下游鱼道42可根据实际过鱼需求进行设置，具体可以设计为生态鱼道、竖缝式鱼道等，若采用竖缝式鱼道，该下游鱼道42根据水位落差、流量、过鱼流速等综合因素进行确定。
上述实施例仅仅是为了清楚地说明所做的举例，而并非对实施方式的限定；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围内。
Claims (10)
1.一种泄洪渠与鱼道联合系统，其特征在于：设置于拦河闸坝(1)的侧岸处，并包括沿水流方向依次设置的上游联合段(2)、中部联结段(3)和下游分离段(4)；
所述上游联合段(2)连通于拦河闸坝(1)的上游，并具有梯形联合水道(22)，该梯形联合水道(22)内设置有用于对水流进行半遮挡的缓流挡块(21)；该梯形联合水道(22)用于泄洪和鱼类的洄游；
所述中部联结段(3)包括沿水流方向依次设置的进水渐变段(31)、衔接段(32)、闸室段(33)和溢流渐变段(34)；所述衔接段(32)具有用于水流缓冲的矩形水道(321)，该矩形水道(321)通过进水渐变段(31)连接于梯形联合水道(22)；所述闸室段(33)设置有泄洪暗渠(333)和洄游暗渠(334)，泄洪暗渠(333)和洄游暗渠(334)均连通于矩形水道(321)；溢流渐变段(34)具有泄洪明渠(342)和洄游明渠(341)，泄洪明渠(342)和洄游明渠(341)分别连通泄洪暗渠(333)和洄游暗渠(334)，泄洪明渠(342)与洄游明渠(341)之间设置有溢流侧堰(343)，溢流侧堰(343)用于泄洪明渠(342)向洄游明渠(341)进行溢流；
所述下游分离段(4)连通至拦河闸坝(1)的下游，并包括下游泄洪渠(41)和下游鱼道(42)；下游泄洪渠(41)和下游鱼道(42)分别连通于泄洪明渠(342)和洄游明渠(341)。
2.根据权利要求1所述的泄洪渠与鱼道联合系统，其特征在于：所述上游联合段(2)的梯形联合水道(22)采用混凝土浇筑而成，在梯形联合水道(22)的两侧均设置有倾斜的护坡(23)。
3.根据权利要求2所述的泄洪渠与鱼道联合系统，其特征在于：所述护坡(23)的坡面上设置有植被层(231)，在植被层(231)的下方设置有反滤层(232)。
4.根据权利要求1所述的泄洪渠与鱼道联合系统，其特征在于：所述进水渐变段(31)的顶部宽度沿水流方向递减，且底部宽度和深度沿水流方向递增；该进水渐变段(31)的上游侧与梯形联合水道(22)连通，进水渐变段(31)的下游侧与衔接段(32)相接。
5.根据权利要求4所述的泄洪渠与鱼道联合系统，其特征在于：所述进水渐变段(31)包括有截面呈梯形的渐变水道(311)；在渐变水道(311)的两侧设置有导流坡(312)；渐变水道(311)和导流坡(312)均由混凝土浇筑而成。
6.根据权利要求1所述的泄洪渠与鱼道联合系统，其特征在于：所述闸室段(33)由混凝土浇筑而成，在泄洪暗渠(333)的底部和侧壁上设置有混凝土浇筑的二期混凝土层(332)；该洄游暗渠(334)的深度小于泄洪暗渠的深度；在泄洪暗渠(333)上设置有用于限流的闸门。
7.根据权利要求6所述的泄洪渠与鱼道联合系统，其特征在于：在泄洪暗渠(333)和洄游暗渠(334)的渠口处设置有供人通行的盖板(331)。
8.根据权利要求1所述的泄洪渠与鱼道联合系统，其特征在于：所述洄游明渠(341)与泄洪明渠(342)并排布置，洄游明渠(341)的深度小于泄洪明渠(342)的深度；该溢流侧堰(343)的高度小于溢流渐变段(34)口部的高度。
9.根据权利要求1所述的泄洪渠与鱼道联合系统，其特征在于：所述下游分离段(4)自拦河闸坝(1)的上游，绕经拦河闸坝(1)后，连通至拦河闸坝(1)的下游。
10.根据权利要求9所述的泄洪渠与鱼道联合系统，其特征在于：在下游泄洪渠(41)的渠口两侧之间设置有拉杆(43)；所述下游鱼道(42)内设置有L形隔板(421)和直隔板(422)，并形成竖缝式鱼道；在下游鱼道(42)内还设置有多个休息区(423)，休息区(423)的底部水平，且休息区(423)位于两个相邻的L形隔板(421)之间。
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