CN207512709U - 微型生态水利发电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型生态水利发电站，属于水利水电工程建筑物设计建造技术领域。提供一种运行操作平稳，适用于水流量较小，库区水位较浅，储水量相对也较小并与鱼道系统相结合的微型生态水利发电站。所述的微型生态水利发电站包括截流挡水坝和坝后引水发电系统，所述的微型生态水利发电站还包括捕获系统和运输机构，位于下游河道中的洄游鱼群通过所述坝后引水发电系统排出的尾水引诱到截流挡水坝下游侧的诱鱼捕获区，引诱到截流挡水坝下游侧的诱鱼捕获区的洄游鱼群通过所述捕获系统诱惑收集，诱惑收集后的洄游鱼群通过所述的运输机构运至所述截流挡水坝上游侧的河道中。

Description

微型生态水利发电站

技术领域

本实用新型涉及一种水利发电站，尤其是涉及一种微型生态水利发电站，属于水利水电工程建筑物设计建造技术领域。

背景技术

鱼道是供鱼类洄游的通道。用通俗的语言形容，某些鱼类有从河流下游迁移至河流上游产卵的习性，当河流由于人为原因比如修建了挡水坝截断了河流后，鱼类向上游洄游的通道就会遭到破坏。为了保护鱼类的习性，需要穿越大坝修建人工水槽作为鱼类洄游的通道，即称为鱼道。水流从上游进入鱼道，从下游流出鱼道，但鱼类从下游进入鱼道，从上游游出鱼道，由此称鱼道上游取水口为鱼道出口，鱼道下游出水口为鱼道进口。

为了实现鱼道过鱼的目的，鱼道通常需要满足以下要求：一、水深要求，鱼道内需要保持1.0～1.5m水深；二、坡度要求，为了使鱼类能够沿水流向上游洄游，鱼道内水流流速要小于鱼类洄游的速度，这就要求鱼道需要保持一个较缓且稳定的坡度；三、当上游水位变化时，鱼道出口需要有能够适应水位变化的措施，确保各种水位下，鱼道内长期保持1.0～1.5m水深。

为了满足上述要求，目前工程中常采用以下两种鱼道出口布置方案：

1已有方案一

该方案将鱼道出口布置于挡水坝上游，并在水位变幅区内沿高程同时设置多个鱼道出口，对每个出口均采用1道平板闸门进行控制。该结构的特点在于：1、鱼道出口均布置于挡水坝上游；2、在上游水位变幅区内，鱼道沿高程布置了多个出口，各鱼道出口在高程上相互衔接；3、各鱼道出口均布置了1道平板钢闸门控制下泄水流。该结构的主要优点在于：在上游水位变幅区内，各高程段均布置有鱼道出口，当上游水位位于某一高程时，只需开启相应高程鱼道出口的闸门，而关闭其他鱼道出口的闸门，即可满足鱼道内1.0～1.5m水深的要求。该结构的主要缺点在于：1、鱼道出口均布置于上游，顺河向长度较长，相应的开挖量或混凝土工程量较大，鱼道工程投资较大；2、鱼道出口数量较多，且需要根据上游水位的情况，及时进行各闸门开启及关闭，当上游水位变动幅度较大，变动较频繁时，鱼道出口闸门运行控制也较为繁琐。

2已有方案二

该方案将鱼道出口与挡水坝结合布置，并在水位变幅区沿挡水坝轴线依次设置多个鱼道出口，对每个鱼道出口采用1道平板闸门控制。该结构的优点在于：1、将鱼道出口与挡水坝结合布置，各鱼道出口水平方向上沿挡水坝轴线依次排开，高程方向上相互衔接，相邻鱼道出口通过下游的衔接渠道相连，最低高程鱼道出口通过衔接渠道与鱼道进口相接；2、对于单个鱼道出口，上中部设置了1道平板工作闸门启闭，下游设置衔接渠道与下一级鱼道出口相接。该结构的主要缺点在于：1、为适应水位变幅的要求，上游需要沿坝轴线设置多个鱼道出口，不能适用于狭窄河谷的挡水坝；2、由于每个鱼道出口均需设置1道平板工作闸门，且需要根据上游水位的情况，及时进行各闸门开启及关闭，当上游水位变动幅度较大，变动较频繁时，鱼道出口闸门运行控制也较为繁琐。

不管是上述哪一种方案，其都有一个明显的特点，那就是都应用于库区水位较深，储水量较大的大中型水电工程中。而在一些水流量较小，库区水位较浅，储水量相对也较小的小型工程中并不适用。因此，寻找一种能适应中小型水利水电工程的过鱼系统便成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

再者对于引水式微型发电站，由于挡水坝的修建截断了水流，即通常水流通过引水系统输送到了下游发电厂房内冲转发动机组发电，为了满足挡水坝与下游大电站厂房之间河段河床的生态用水要求，常通过挡水坝内设置的管道，在非泄洪时段向下游河床输水。有的工程就利用挡水坝内管道泄流，在挡水坝下游设置小功率的水力发电机即微型电站发电，既确保了下游生态供水的要求，又取得了发电效益。但，由于挡水坝截断了水流，具有洄游习性的鱼群便无法洄游到上游产卵。这是这种小型引水式发电站必须要考的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种运行操作平稳，适用于水流量较小，库区水位较浅，储水量相对也较小并与鱼道系统相结合的微型生态水利发电站。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种微型生态水利发电站，包括截流挡水坝和坝后引水发电系统，所述的微型生态水利发电站还包括捕获系统和运输机构，位于下游河道中的洄游鱼群通过所述坝后引水发电系统排出的尾水引诱到截流挡水坝下游侧的诱鱼捕获区，引诱到截流挡水坝下游侧的诱鱼捕获区的洄游鱼群通过所述捕获系统诱惑收集，诱惑收集后的洄游鱼群通过所述的运输机构运至所述截流挡水坝上游侧的河道中。

本实用新型的有益效果是：本申请通过在现有截流挡水坝和坝后引水发电系统的基础上增设包括捕获系统和运输机构构成的微型生态水利发电站。然后通过所述坝后引水发电系统排出的尾水将位于下游河道中的洄游鱼群引诱到截流挡水坝下游侧的诱鱼捕获区，再通过所述捕获系统诱惑收集并在所述的运输机构的配合下运至所述截流挡水坝上游侧的河道中。本申请充分利用坝后引水发电系统排出的尾水既作为生态水流，又作为引诱洄游鱼群的诱发物质，再配以本申请提供的捕获系统和运输机构实现具有洄游属性的鱼群的洄游功能。尤其适应水流量较小，库区水位较浅，储水量相对也较小的中小型水利水电工程。本申请提供的微型生态水利发电站不仅保留了发电的功能，而且还实现了具有洄游习性的鱼群的洄游功能，而且其中的鱼群洄游原理与现有技术中的鱼群沿水流自由洄游的原理完全不同，而是通过诱捕收集和机械运输实现的，保证了过鱼系统运行操作的平稳。

进一步的是，所述的运输机构包括上支撑排架、下支撑排架和含有集鱼结构的索道运送装置，所述的索道运送装置通过所述的上支撑排架和所述的下支撑排架可移动的布置在所述截流挡水坝的坝顶与所述捕获系统的诱鱼捕获区之间；通过所述坝后引水发电系统排出的尾水诱惑收集的洄游鱼群，通过所述的集鱼结构在所述索道运送装置的配合下运至所述截流挡水坝上游侧的河道中。

上述方案的优选方式是，所述的集鱼结构为长条形集鱼桶，所述的索道运送装置包括运送索道和动力源，可升降的固装在所述运送索道上的长条形集鱼桶，在所述动力源的配合下沿运送索道可往复移动。

进一步的是，所述的捕获系统包括布置在诱鱼捕获区的拦鱼栅和赶鱼栅，所述的集鱼结构活动的布置所述的拦鱼栅与所述的赶鱼栅之间。

上述方案的优选方式是，所述的坝后引水发电系统包括沿水流方向顺序布置的发电水引流管、微型发电站本体、尾水集聚溢流池和所述的诱鱼捕获区，所述的微型发电站本体通过所述发电水引流管引入的上游侧水流发电，所述的微型发电站本体通过排出的尾水与所述的尾水集聚溢流池连通，所述的尾水集聚溢流池通过溢出水流与所述的诱鱼捕获区连通。

进一步的是，所述的尾水集聚溢流池包括集水溢流池和位于该集水溢流池下游侧的溢流堰，所述的集水溢流池通过所述溢流堰的下游侧与所述的诱鱼捕获区顺序连通。

上述方案的优选方式是，在所述诱鱼捕获区的下游侧还连接有与下游水体连通的诱鱼通道。

进一步的是，在所述诱鱼通道的底板上设置有助洄游凸起。

进一步的是，在布置有上支撑排架位置处的截流挡水坝上还设置有放鱼结构，诱惑收集在所述的集鱼结构中的洄游鱼群通过所述的放鱼结构放入截流挡水坝上游侧的水体中。

进一步的是，所述的放鱼结构包括设置在所述截流挡水坝上游侧的放鱼孔和与该放鱼孔连接的放鱼池，所述放鱼池的上游侧具有与上游侧水体连通的敞开结构。

附图说明

图1为本实用新型微型生态水利发电站的诱鱼工况示意图；

图2为本实用新型微型生态水利发电站的集鱼工况示意图；

图3为本实用新型微型生态水利发电站的运鱼工况示意图；

图4为本实用新型微型生态水利发电站的放鱼工况示意图。

图中标记为：截流挡水坝1、坝后引水发电系统2、捕获系统3、运输机构4、诱鱼捕获区5、上支撑排架6、下支撑排架7、集鱼结构8、运送索道10、拦鱼栅11、赶鱼栅12、发电水引流管13、微型发电站本体14、尾水集聚溢流池15、集水溢流池16、溢流堰17、诱鱼通道18、助洄游凸起1、放鱼结构20、放鱼孔21、放鱼池22。

具体实施方式

如图1、图2、图3以及图4所示是本实用新型提供的一种运行操作平稳，适用于水流量较小，库区水位较浅，储水量相对也较小并与鱼道系统相结合的微型生态水利发电站。所述的微型生态水利发电站包括截流挡水坝1和坝后引水发电系统2，所述的微型生态水利发电站还包括捕获系统3和运输机构4，位于下游河道中的洄游鱼群通过所述坝后引水发电系统2排出的尾水引诱到截流挡水坝1下游侧的诱鱼捕获区5，引诱到截流挡水坝1下游侧的诱鱼捕获区5的洄游鱼群通过所述捕获系统3诱惑收集，诱惑收集后的洄游鱼群通过所述的运输机构4运至所述截流挡水坝1上游侧的河道中。本申请通过在现有截流挡水坝和坝后引水发电系统的基础上增设包括捕获系统和运输机构构成的微型生态水利发电站。然后通过所述坝后引水发电系统2排出的尾水将位于下游河道中的洄游鱼群引诱到截流挡水坝下游侧的诱鱼捕获区5，再通过所述捕获系统3诱惑收集并在所述的运输机构4的配合下运至所述截流挡水坝1上游侧的河道中。本申请充分利用坝后引水发电系统2排出的尾水既作为生态水流，又作为引诱洄游鱼群的诱发物质，再配以本申请提供的捕获系统3和运输机构4实现具有洄游属性的鱼群的洄游功能。尤其适应水流量较小，库区水位较浅，储水量相对也较小的中小型水利水电工程。本申请提供的微型生态水利发电站不仅保留了发电的功能，而且还实现了具有洄游习性的鱼群的洄游功能，而且其中的鱼群洄游原理与现有技术中的鱼群沿水流自由洄游的原理完全不同，而是通过诱捕收集和机械运输实现的，保证了过鱼系统运行操作的平稳。

上述实施方式中，为了适应本申请针对的水流量较小，库区水位较浅，储水量相对也较小的中小型水利水电工程的现实状况，同时又简化本申请所述的捕获系统3和运输机构4的结构，以方便建造和/或制作、安装，以及后序的维护、维修，同时也降低投次成本，所述的运输机构4包括上支撑排架6、下支撑排架7和含有集鱼结构8的索道运送装置，所述的索道运送装置通过所述的上支撑排架6和所述的下支撑排架7，可移动的布置在所述截流挡水坝1的坝顶与所述捕获系统3的诱鱼捕获区5之间，通过所述坝后引水发电系统2排出的尾水诱惑收集的洄游鱼群，通过所述的集鱼结构8在所述索道运送装置的配合下运至所述截流挡水坝1上游侧的河道中；此时，所述的集鱼结构8优选为长条形集鱼桶，所述的索道运送装置包括运送索道10和动力源，可升降的固装在所述运送索道10上的长条形集鱼桶，在所述动力源配合下沿运送索道可往复移动。而所述的捕获系统3则包括布置在诱鱼捕获区5的拦鱼栅11和赶鱼栅12，所述的集鱼结构8活动的布置所述的拦鱼栅11与所述的赶鱼栅12之间。

进一步的，为了便于诱鱼和放鱼，在所述诱鱼捕获区5的下游侧还连接有与下游水体连通的诱鱼通道18，在所述诱鱼通道18的底板上设置有助洄游凸起1。在布置有上支撑排架6位置处的截流挡水坝1上还设置有放鱼结构20，诱惑收集在所述的集鱼结构8中的洄游鱼群通过所述的放鱼结构20放入截流挡水坝1上游侧的水体中。此时，所述的放鱼结构20的优选方式包括设置在所述截流挡水坝1上游侧的放鱼孔21和与该放鱼孔21连接的放鱼池22，所述放鱼池22的上游侧具有与上游水体连通的敞开结构。

借鉴现有的微型发电站的结构特点，为了便于诱鱼和收集诱惑到截流挡水坝下游侧的洄游鱼群，所述的坝后引水发电系统2包括沿水流方向顺序布置的发电水引流管13、微型发电站本体14、尾水集聚溢流池15和所述的诱鱼捕获区5，所述的微型发电站本体14通过所述发电水引流管13引入的上游侧水流发电，所述的微型发电站本体14通过排出的尾水与所述的尾水集聚溢流池15连通，所述的尾水集聚溢流池15通过溢出水流与所述的诱鱼捕获区5连通。此时，所述的尾水集聚溢流池15的优选方式为包括集水溢流池16和位于该集水溢流池16下游侧的溢流堰17，所述的集水溢流池16通过所述溢流堰17的下游侧与所述的诱鱼捕获区5顺序连通。

综上所述，本申请提供的技术方案具有以下的有益效果：

1、采用包括放鱼孔和放鱼池构成的放鱼系统取代了鱼道出口结构，放鱼池水深低于上游最低运行水位，在满足上游水位变幅要求的同时，也大大节省了鱼道出口的工程量；

2、采用包括下排架、上排架和运鱼缆索组成的运鱼系统取代了穿坝渠道和下游渠道，在挡水坝上、下游水位差较大时，将大大节省下游渠道的工程量；

3、过鱼结构与微型电站结合布置，布置更为紧凑，能够有效节约狭窄河谷挡水坝的横向空间；采用微型电站发电后的尾水诱鱼，无需再专门下泄过鱼流量，可将节省的过鱼流量用于发电，增加工程发电效益；

4、与传统鱼道相比，无需再根据上游水位变化情况进行复杂的闸门操作，运行操作更为简单。

实施例一

本实施例的主要结构特征：

a.过鱼结构与挡水坝、微型电站结合布置；

b.过鱼结构由诱鱼系统、集鱼系统、运鱼系统和放鱼系统组成；

c.诱鱼系统包括压力钢管、控制阀门、微型电站、尾水池、溢流堰、诱鱼渠道组成，用微型电站发电后的尾水诱鱼；

d.集鱼系统由拦鱼栅、赶鱼栅、集鱼桶和集鱼缆绳组成。其中拦鱼栅布置于溢流堰下游，顶部超过下游水位；赶鱼栅布置于拦鱼栅下游，采用类似于杠杆的布置型式，上游端固定，下游端通过集鱼缆绳与下排架相连；集鱼桶布置于拦鱼栅和赶鱼栅之间，通过运鱼缆绳与运鱼系统相连；

e.运鱼系统由设置在挡水坝下游的下排架，设置在挡水坝坝顶的上排架和运鱼缆绳组成；

f.放鱼系统主要由设置在挡水坝内的放鱼孔和放鱼池组成，其中放鱼池的底高程低于上游最低运行水位高程。

本实施例的具体操作方式

1、诱鱼工况，如图1所示

上游水流通过压力钢管，控制阀门，微型电站下泄至尾水池，再通过溢流堰下泄，经拦鱼栅和处于水平状态的赶鱼栅后，至诱鱼渠道。下游河道中的鱼类会沿来流方向，经诱鱼渠道和赶鱼栅后，到达拦鱼栅与赶鱼栅之间。

2、集鱼工况，如图2所示

经过一定时间诱鱼后，通过集鱼缆绳将赶鱼栅拉起，再通过运鱼缆绳将集鱼桶提起，即可将拦鱼栅与赶鱼栅之间的鱼类收集到集鱼桶中。

3、运鱼工况，如图3所示

通过运鱼缆绳，可将集鱼桶从下排架运送至上排架。

4、放鱼工况，如图4所示

当集鱼桶到达上排架设定位置时，即可通过运鱼缆绳将集鱼桶通过放鱼孔下放至放鱼池，即完成了将鱼类从挡水坝下游搬运至上游的工作。

完成放鱼后，再通过运鱼缆绳将集鱼桶提起，运送回拦鱼栅赶鱼栅之间，再通过集鱼缆绳将赶鱼栅下放至水位位置，过鱼系统又将恢复到诱鱼状态。

Claims (10)

1.一种微型生态水利发电站，包括截流挡水坝(1)和坝后引水发电系统(2)，其特征在于：所述的微型生态水利发电站还包括捕获系统(3)和运输机构(4)，位于下游河道中的洄游鱼群通过所述坝后引水发电系统(2)排出的尾水引诱到截流挡水坝(1)下游侧的诱鱼捕获区(5)，引诱到截流挡水坝(1)下游侧的诱鱼捕获区(5)的洄游鱼群通过所述捕获系统(3)诱惑收集，诱惑收集后的洄游鱼群通过所述的运输机构(4)运至所述截流挡水坝(1)上游侧的河道中。

2.根据权利要求1所述的微型生态水利发电站，其特征在于：所述的运输机构(4)包括上支撑排架(6)、下支撑排架(7)和含有集鱼结构(8)的索道运送装置，所述的索道运送装置通过所述的上支撑排架(6)和所述的下支撑排架(7)可移动的布置在所述截流挡水坝(1)的坝顶与所述捕获系统(3)的诱鱼捕获区(5)之间；通过所述坝后引水发电系统(2)排出的尾水诱惑收集的洄游鱼群，通过所述的集鱼结构(8)在所述索道运送装置的配合下运至所述截流挡水坝(1)上游侧的河道中。

3.根据权利要求2所述的微型生态水利发电站，其特征在于：所述的集鱼结构(8)为长条形集鱼桶，所述的索道运送装置包括运送索道(10)和动力源，可升降的固装在所述运送索道(10)上的长条形集鱼桶在所述动力源的配合下沿运送索道可往复移动。

4.根据权利要求2所述的微型生态水利发电站，其特征在于：所述的捕获系统(3)包括布置在诱鱼捕获区(5)的拦鱼栅(11)和赶鱼栅(12)，所述的集鱼结构(8)活动的布置所述的拦鱼栅(11)与所述的赶鱼栅(12)之间。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的微型生态水利发电站，其特征在于：所述的坝后引水发电系统(2)包括沿水流方向顺序布置的发电水引流管(13)、微型发电站本体(14)、尾水集聚溢流池(15)和所述的诱鱼捕获区(5)，所述的微型发电站本体(14)通过所述发电水引流管(13)引入的上游侧水流发电，所述的微型发电站本体(14)通过排出的尾水与所述的尾水集聚溢流池(15)连通，所述的尾水集聚溢流池(15)通过溢出水流与所述的诱鱼捕获区(5)连通。

6.根据权利要求5所述的微型生态水利发电站，其特征在于：所述的尾水集聚溢流池(15)包括集水溢流池(16)和位于该集水溢流池(16)下游侧的溢流堰(17)，所述的集水溢流池(16)通过所述溢流堰(17)的下游侧与所述的诱鱼捕获区(5)顺序连通。

7.根据权利要求6所述的微型生态水利发电站，其特征在于：在所述诱鱼捕获区(5)的下游侧还连接有与下游水体连通的诱鱼通道(18)。

8.根据权利要求7所述的微型生态水利发电站，其特征在于：在所述诱鱼通道(18)的底板上设置有助洄游凸起(19)。

9.根据权利要求2所述的微型生态水利发电站，其特征在于：在布置有上支撑排架(6)位置处的截流挡水坝(1)上还设置有放鱼结构(20)，诱惑收集在所述的集鱼结构(8)中的洄游鱼群通过所述的放鱼结构(20)放入截流挡水坝(1)上游侧的水体中。

10.根据权利要求9所述的微型生态水利发电站，其特征在于：所述的放鱼结构(20)包括设置在所述截流挡水坝(1)上游侧的放鱼孔(21)和与该放鱼孔(21)连接的放鱼池(22)，所述放鱼池(22)的上游侧具有与上游侧水体连通的敞开结构。