CN209798707U - 一种引水式电站溢流坝段生态改造结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水利水电工程环境保护技术领域，具体涉及一种引水式电站溢流坝段生态改造结构，包括：溢流坝，顶端设置有沿河流流向延伸的开口；第一斜坡和第二斜坡，分别设置在所述溢流坝的上游和下游，所述第一斜坡和第二斜坡的最高点均靠近所述溢流坝的顶端设置，且连通至所述溢流坝的开口。本实用新型提供一种引水式电站溢流坝段生态改造结构，使得溢流坝段处的鱼类和底栖动物自由活动，从而改善了河流的生态系统。

Description

一种引水式电站溢流坝段生态改造结构

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程环境保护技术领域，具体涉及一种引水式电站溢流坝段生态改造结构。

背景技术

引水式电站靠拦河闸坝抬高水位形成前池，通过进水口将水引入河谷一侧约几公里长的压力钢管或隧洞，其下游出口连接水轮机室，水流推动水轮机组发电。由于前池的形成，将河流阻隔成两部分，对于河流生态系统产生严重的干扰和破坏。除了汛期短期弃水闸坝溢洪以外，在非汛期电站运行会造成闸坝与厂房间河段断流、干涸，其长度往往达到几公里至十几公里。其后果直接影响沿河居民饮水和用水，使水生植物失去水源供给，加之拦河闸坝阻碍了鱼类和底栖动物的自由活动，给滨河带植被和水生生物群落带来摧毁性的打击，造成河流生态系统严重退化。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中溢流坝段阻碍了鱼类和底栖动物活动，造成河流生态系统严重退化的缺陷，从而提供一种允许溢流坝段处的鱼类和底栖动物自由活动，改善河流生态系统的引水式电站溢流坝段生态改造结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种引水式电站溢流坝段生态改造结构，包括：

溢流坝，顶端设置有沿河流流向延伸的开口；

第一斜坡和第二斜坡，分别设置在所述溢流坝的上游和下游，所述第一斜坡和第二斜坡的最高点均靠近所述溢流坝的顶端设置，且连通至所述溢流坝的开口。

进一步，所述第一斜坡的坡度大于所述第二斜坡的坡度。

进一步，所述第一斜坡的坡度为1:50～1:15，所述第二斜坡的坡度为1:100～1:20。

进一步，所述第一斜坡和所述第二斜坡均为仿生态鱼坡。

进一步，所述仿生态鱼坡最高点的高度不超过6m。

进一步，在所述仿生态鱼坡远离所述溢流坝的一端设有诱鱼装置，在垂直于所述仿生态鱼坡延伸方向的至少一侧设置有第三斜坡。

进一步，在所述仿生态鱼坡远离所述溢流坝的一端还设有消力池，所述诱鱼装置设置在所述消力池内。

进一步，所述消力池的长度为3-7m。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的一种引水式电站溢流坝段生态改造结构，分别设置在所述溢流坝的上游和下游的第一斜坡和第二斜坡，使受到阻隔的河流上下游得以贯通，延续了水生生物的生存空间，保障了鱼类能按时到达“繁殖、觅食及越冬”场所，对于鱼类顺利完成生活史有重要意义。同时该生态改造结构适用通过的鱼类范围广，根据监测结果表明，多达45种鱼类可通过第一斜坡和第二斜坡上溯，包括七鳃鳗、河鲈、鳊和鳅等游泳能力较弱的种类，且可连续过鱼，过鱼效率高。另外，改造材料就地取材，具有环保性。通过溢流坝坝顶的生物丰富了水体中的基因库，起到了沟通遗传信息的作用，避免了水体中生物物种种群退化。此结构还可以通过底栖生物，起到了帮助水中的各类物质顺利翻越溢流坝，完成迁移。这些迁移满足了下游生物的生活需求，同时也沟通了藻类和微生物群落，完善了河流中的食物链。满足下游脱水河段生态流量要求，保证了河道纵向连通性。同时也增加了水体流动，提升了水体自身的净化能力，从而达到对上游水质提升的目的，对改善河流栖息地环境起到了重要作用。

2.本实用新型提供的一种引水式电站溢流坝段生态改造结构，所述第一斜坡的坡度大于所述第二斜坡的坡度。在逆流时第二斜坡的坡度小一些，便于鱼类和底栖生物顺利运动到上游。

3.本实用新型提供的一种引水式电站溢流坝段生态改造结构，所述第一斜坡和所述第二斜坡均为仿生态鱼坡。第一斜坡和第二斜坡采用植物、天然材料以及混凝土组合的自然型护坡结构，该结构适合水生生物的生存，与鱼类原栖息地生境相仿。

4.本实用新型提供的一种引水式电站溢流坝段生态改造结构，在所述仿生态鱼坡远离所述溢流坝的一端设有诱鱼装置，在垂直于所述仿生态鱼坡延伸方向的至少一侧设置有第三斜坡。诱鱼装置引诱鱼类顺利进入第二斜坡；河道周围的底栖生物也可以顺着第三斜坡爬上去，从而从河道的下游运动到河道的上游。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种引水式电站溢流坝段生态改造结构的纵向剖视图；

图2为图1的实际结构示意图；

图3为图1的俯视图；

图4为大砾石嵌入式的仿生态鱼坡的结构示意图；

图5为松散填石缓坡的仿生态鱼坡的结构示意图；

图6为砾石槛阶梯式缓坡的仿生态鱼坡的结构示意图。

附图标记说明：

1-控制闸门；2-溢流坝；3-仿生态鱼坡；31-第一斜坡；32-第二斜坡；

4-挡水坝；5-第三斜坡；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在现有技术中的堰坝与厂址间形成了局部数公里的减水河段或脱水河段，直接切断了鱼类洄游通道，有上溯要求的鱼类不能到上游产卵育肥，有降河回海或入江的鱼类不能顺利到达下游，导致河流生态破碎化。其次有通过发电站水轮机的下泄水流进入下游的幼鱼，死亡率极高，由于水中含氧量基本达到过饱和状态，鱼类长期在这种水体中生活，会导致鱼类血液循环障碍或吞食气泡，发生鱼苗“气泡病”，严重影响鱼类繁殖，丧失繁殖能力，甚至会造成鱼类的衰退或灭绝。同时，取水口与厂房之间的河段水流减缓，污染物消减能力下降，水体自净能力降低，出现水质变差的现象，不利于鱼类生存。而且不同水域群体之间遗传交流遭到破坏，会导致种群整体遗传多样性丧失，鱼类种质整体资源下降。因此有必要对水式电站溢流坝段生态改造结构进行改善，以解决上述问题。

为此，如图1-2所示的引水式电站溢流坝段生态改造结构的一种具体的实施方式，包括：溢流坝2，顶端设置有沿河流流向延伸的开口；第一斜坡31和第二斜坡32，分别设置在所述溢流坝2的上游和下游，所述第一斜坡31和第二斜坡32的最高点均靠近所述溢流坝2的顶端设置，且连通至所述溢流坝2的开口。

以溢流坝2为分界点，将河流分为上游和下游，在上游设置第一斜坡31，在下游设置第二斜坡32，第一斜坡31和第二斜坡32通过设置在溢流坝2顶端的开口连通，便于鱼类和底栖动物，在上游与下游之间自由活动，有效改善了由于引水式电站导致的减水河段或脱水河段的生态环境，使受到溢流坝2阻隔的上下游河流之间得以连通，延续了水生生物的生存空间。

在减水河段或脱水河段建造第一斜坡31或第二斜坡32时，需要远离漂浮物聚集区、码头、各类取水口等区域，同时注意避开岸坡不稳定区域，防止第一斜坡31或第二斜坡32的坍塌，对周围的水生生物的生命造成威胁。

所述第一斜坡31的坡度大于所述第二斜坡32的坡度。所述第一斜坡31的坡度为1:50～1:15，所述第二斜坡32的坡度为1:100～1:20。第二斜坡32的坡度相对第一斜坡31的坡度较缓一些，在逆流时，第二斜坡32的坡度小一些，便于鱼类和底栖生物顺利运动到上游。

所述第一斜坡31和所述第二斜坡32均为仿生态鱼坡3。第一斜坡31和第二斜坡32采用植物、天然材料以及混凝土组合的自然型护坡结构，该结构适合水生生物的生存，与鱼类原栖息地生境相仿，水流条件根据鱼类游泳能力、水深确定。鱼类游泳能力一般以感应流速、喜爱流速和极限流速等表示。鱼类的极限流速可参考相关调查资料选取，也可根据体长近似估算。

所述仿生态鱼坡3最高点的高度不超过6m。在仿生态鱼坡3流动的水量较少，水深不小于0.3m，最大流速不大于2.0m/s，为满足底栖生物上溯，在仿生态鱼坡3出口底部也设置一定坡度，即第一斜坡31的首端，与上游河床或岸坡平顺衔接，避免中间处先断裂，导致底栖生物不能在河床与岸坡之间自由活动。

溢流坝2的坝顶高程、仿生态鱼坡3宽度需要根据水位和流量关系曲线、环境流量以及鱼类游泳能力确定。对于上游运行水位相对较稳定的枢纽，仿生态鱼坡3上的设计水位可采用主要过鱼季节相应的闸坝正常运行水位；下游设计水位取主要过鱼季节的多年平均低水位。对于运行水位变化较大的枢纽，仿生态鱼坡3上游设计最高水位取正常蓄水位或工程限制运行水位，不低于工程死水位。也可在溢流坝2设置控制闸门1，以满足汛期调节流量防止水流冲毁、及检修需要。小型溢流坝2也可以不设控制闸门1，允许自然溢流。

在所述仿生态鱼坡3远离所述溢流坝2的一端设有诱鱼装置，在垂直于所述仿生态鱼坡3延伸方向的至少一侧设置有第三斜坡5。在所述仿生态鱼坡3远离所述溢流坝2的一端还设有消力池，所述诱鱼装置设置在所述消力池内。作为一种具体的实施方式，所述消力池的长度为3-7m。在溢流坝2的顶部设有控制闸门1，对于引水式电站，当溢流坝2需要泄水时，打开控制闸门1，水流至第二斜坡32，对下游鱼类的诱导作用极好，能把鱼类诱集至溢流坝2处及两侧；但当溢流坝2停止泄水时，下游来鱼类易被厂房附近的尾水吸引，从而游向厂房。因此，需在尾水区设导鱼栅等装置，防止在下游的鱼类进入长方的尾水区，并在第二斜坡32的进口设置诱鱼装置。作为一种具体的实施方式，诱鱼装置可采用喷洒水管网，向第二斜坡32的进口外一定范围内的水域洒水，下游鱼类在水流和水声引诱下可顺利进入第二斜坡32。

如图2所示，在第一斜坡31和第二斜坡32的左侧，设有挡水坝4，第三斜坡5设置在挡水坝4与第二斜坡32的交界处，使得河道周围的底栖生物也可以顺着第三斜坡5爬上去，从而从河道的下游运动到河道的上游。

消力池能使打开控制闸门1后，将下泄的急流迅速变为缓流，一般可将下泄水流的动能消除40％～70％，并可缩短护坦长度，是一种有效而经济的消能设施。在本实施例中，消力池的长度取3-7m，消力池的长度根据单宽流量和水的流速确定，通常在消力池中充填砾石，起到消能的作用。

如图3-5所示，所述第一斜坡31和所述第二斜坡32的底部为土质基底，顶部采用石块铺设形成。可以根据实际情况，在第一斜坡31和第二斜坡32采用大砾石嵌入式、松散填石式和砾石槛阶梯式等结构。采用砾石等表面粗糙的自然材料，沿第一斜坡31和第二斜坡32的斜面连续铺设。在砾石群间隔布置大砾石或砾石槛，起消能和形成水池的作用。为防止冲刷侵蚀，在第一斜坡31和第二斜坡32的边坡处也需要铺设砾石，铺设高度应超过最高水位。砾石与土基接触面上应铺设土工布。

在第一斜坡31和第二斜坡32及溢流坝2处可设置必要的观测设施，以满足对流速、流量、水深、过鱼数量、种类、规格等观测记录的需要。

一种引水式电站溢流坝段生态改造方法为，在溢流坝2的顶端设置沿河流流向延伸的开口，然后在所述溢流坝2的上游和下游分别设置允许水生生物从上游向下游流动或从下游向上游流动的第一斜坡31和第二斜坡32，所述第一斜坡31和第二斜坡32的最高点均靠近所述溢流坝2的顶端设置，且连通至所述溢流坝2的开口。

具体方法为：首先进行减水河段和脱水河段的现场实地调研工作，和资料收集整编工作，以确认过鱼对象、过鱼季节及过鱼设施设计条件等。基本资料主要包括河段形态、水文、地质、现有工程布置、工程的特征水位及调度运行方式、主要过鱼对象及过鱼季节等，其中主要过鱼对象应收集：实际过鱼的种类、习性、数量、体长及游泳能力等。主要过鱼季节需要根据主要过鱼对象需要的溯河时段来进一步确定。其次对减水河段和脱水河段生态进行流量核算。简易的核算方法可采用水文学、水力学及栖息地模拟法三类。根据现有电站挡水建筑物枢纽布置进行减水河段和脱水河段的鱼道改造，其中需保留拦河闸坝的大部分建筑物，以继续发挥挡水和泄洪功能。改造的溢流坝段需远离漂浮物聚集区、码头、各类取水口等区域，可直接对现有溢流坝段进行改造，同时注意避开岸坡不稳定区域。然后对减水河段和脱水河段的进行改造，以溢流坝2为分界点，将河流分为上游和下游，在上游设置第一斜坡31，在下游设置第二斜坡32，第一斜坡31和第二斜坡32通过设置在溢流坝2顶端的开口连通。改建后的溢流坝2坝顶高程、仿生态鱼坡3的宽度需要根据水位和流量关系曲线、环境流量、鱼类游泳能力确定。其中，仿生态鱼坡3采用大砾石嵌入式鱼坡结构。改建后的仿生态鱼坡3和溢流坝2可设置必要的观测设施，来满足对流速、流量、水深、过鱼数量、种类、规格的观测和记录的需要。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种引水式电站溢流坝段生态改造结构，其特征在于，包括：

溢流坝(2)，顶端设置有沿河流流向延伸的开口；

第一斜坡(31)和第二斜坡(32)，分别设置在所述溢流坝(2)的上游和下游，所述第一斜坡(31)和第二斜坡(32)的最高点均靠近所述溢流坝(2)的顶端设置，且连通至所述溢流坝(2)的开口。

2.根据权利要求1所述的引水式电站溢流坝段生态改造结构，其特征在于，所述第一斜坡(31)的坡度大于所述第二斜坡(32)的坡度。

3.根据权利要求2所述的引水式电站溢流坝段生态改造结构，其特征在于，所述第一斜坡(31)的坡度为1:50～1:15，所述第二斜坡(32)的坡度为1:100～1:20。

4.根据权利要求1-3任一项所述的引水式电站溢流坝段生态改造结构，其特征在于，所述第一斜坡(31)和所述第二斜坡(32)均为仿生态鱼坡(3)。

5.根据权利要求4所述的引水式电站溢流坝段生态改造结构，其特征在于，所述仿生态鱼坡(3)最高点的高度不超过6m。

6.根据权利要求4所述的引水式电站溢流坝段生态改造结构，其特征在于，在所述仿生态鱼坡(3)远离所述溢流坝(2)的一端设有诱鱼装置，在垂直于所述仿生态鱼坡(3)延伸方向的至少一侧设置有第三斜坡(5)。

7.根据权利要求6所述的引水式电站溢流坝段生态改造结构，其特征在于，在所述仿生态鱼坡(3)远离所述溢流坝(2)的一端还设有消力池，所述诱鱼装置设置在所述消力池内。

8.根据权利要求7所述的引水式电站溢流坝段生态改造结构，其特征在于，所述消力池的长度为3-7m。