CN2138145Y - 能使鱼类穿过大坝底部的潜水鱼道 - Google Patents

Abstract

潜水鱼道是放置在河床水中的机器，能够使洄游 鱼类从拦河大坝底部穿过大坝，对于保护水产资源， 保护生态平衡，具有重大价值和深远意义。

一种由转动体和套管组成的转动式鱼道，另一种 由管道和闸门组成的管式鱼道，是潜水鱼道的两种类 型，其中又以内衔静止隔板的双弧转动式鱼道和单壳 双孔并联管式鱼道为两种理想机型。

既要使水生动物顺利穿过大坝，又不允许坝内的 水大量泄漏到坝外，转动体的造型和驱动器的构造， 以及闸门的无失误控制器能够确保这一技术要求。

Description

杂志上介绍葛州坝水电站时，曾经提及一种鱼道，槽形，上下倾斜放置，槽内有从左右两壁等间隔伸出的挡板，挡板只挡住槽宽的大约一半，水从上而下，左拐右拐地向下流，鱼从下而上，左拐右拐地向上游。但是，这种鱼道并没有在葛洲坝上采用。据记者采访宜昌洲坝中华鲟研究所得知，最初曾考虑过修建鱼道或升鱼机，但由于缺乏技术上的可靠性而放弃。因为葛洲坝的阻挡，中华鲟不能游到长江上游繁殖，以至逐年减少，若不是大力开展人工繁殖，那么中华鲟势必最终灭绝。

另外从报纸上曾经见到两条信息：第一条说：”在葛州坝前一百多条白鳍豚在徘徊。”

第二条说：“中国科技界知名人士联合起来，反对在三峡建坝。”因此我认为应当发明一种新型鱼道，使一切水生动物能够顺利通过大坝，这对保护水产资源，保护生态平衡，具有重大价值和深远意义。

本新型鱼道的名称叫做潜水鱼道，它应当具备下列三条基本特征：第一、有封闭的外壳，这是与槽形鱼道相比较而言，槽形鱼道槽口向上敞开，不封闭。这也是因为在水下使用，必须封闭才能隔断鱼道内部与外部的水体；第二、外壳上必须有入口和出口；        第三、有可以移动的障碍物，障碍物的作用是阻断水流，使坝内的水不会大量地泄漏到坝外，障碍物的移动是为了放鱼通过。与此相反，槽形鱼道既让鱼通过，也放水流过，相比较而言，本新型鱼道只让鱼通过，不放水流过。

本新型鱼道是使洄游鱼类从拦河大坝底部穿过大坝，这种新型鱼道不是建筑，而是不断运转的机器；这种新型鱼道可以大量重复制造，不但可以应用在今后将要建造的大坝上，而且可以在过去早已建成的大坝上应用。

潜水鱼道又分为转动式和管式两种类型，下面逐一介绍。

（一）过坝洞：

为了使鱼类能够从大坝底部穿过大坝，在大坝底部应当设置过坝洞。图1表示过坝洞。图中、1、大坝；2、坝外水面；3、4、5、6、过坝洞；7、河底。

过坝洞的截面一般是长方形，也可以是正方形，圆形，椭圆形等；过坝洞下边接近河底，上边接近枯水期坝外水面；过坝洞的高度由水深决定；过坝洞的宽度要受限制，这与大坝的结构强度有关系；过坝洞的数量由河宽坝长决定。

为了和鱼道主体连接，必须在建造大坝时在过坝洞中预先埋设连接管。图2表示连接管的埋设，图中、1、大坝侧剖面；2、过坝洞；3、4、连接管；5、6、安装板。安装板的平面与连接管的管壁垂直，在连接管的两端管口处都有安装板，埋在大坝内部的安装板起到和大坝坚固结合的作用，露在大坝外面的安装板用来与鱼道主体连接。

鱼道主体安装在大坝外侧，叫做坝外鱼道；鱼道的主体安装在大坝内侧，叫做坝内鱼道；鱼道主体的一部分安装在大坝外则，另一部分安装在大坝内侧，可以叫做骑墙鱼道。

（二）、转动式鱼道：

转动式鱼道由转动体和套管两个主要部分组成，套管在外，转动体在内，套管是静止不动的，转动体是转动的，套管是空心圆柱形，套管圆柱面上有位置对称的两个缺口，是鱼道的入口和出口，从出口外侧到入口外侧的水体，总被转动体阻断，因为转动体具有阻断水流的造形，在鱼道中，转动体是水体的障碍物，但在转动过程中，水生动物可以穿过鱼道，从坝外进入坝内。

由于转动体的造形不同，又可分为四种机型。第一种、单弧转动体；第二种、有连接隔板的双弧转动体；第三种、旋转闸门；第四种、内衔静止隔板的双弧转动体。

转动体的转动轴线、可以水平放置，也可以竖直放置，水平放置叫卧式，竖直放置叫立式，立式优于卧式，下面多按立式设计。

（1）、有单弧转动体的鱼道：

图3是这种鱼道的工作部分径向剖视图，图中，1、单弧转动体；2、套管、3、连接管；4、安装板。

本图表示，套管是空心圆柱形，转动体也是空心圆柱形；转动体旋转轴线与套管内表面的圆柱面的轴线重合；转动体的外表面与套管的内表面摩擦接触，这样可以防止漏水损失；套管上每个缺口所占弧度小于四分之一圆周；转动体的圆柱面上只有一个缺口，缺口的大小与套管上的缺口相等，所以转动体径向截面是一条弧线形状，因此叫做单弧转动体。

套管上的两缺口之中，总有一个面对大坝，在这个缺口的边缘有连接管固定其上，连接管与套管是结合成整体的，连接管的另一端管口处有安装板，用来与过坝洞联接。联接方法是，把套管上的连接管与过坝洞上的连接管两个管口对齐，然后在两个安装板上焊接、铆接，或用螺纹联接件固定，注意接口处必须严密防漏。

图4、图5、图6、图7是工作原理图。此四图都是简化示意图，外层的两段弧形代表套管，内层的一段弧形代表单弧转动体。

从图7的状态到图4的状态，转动体顺时针旋转90°，转动体上的缺口与套管左侧的鱼道入口正对，即鱼道入口打开，鱼从下游坝外一侧进入鱼道内部，此时鱼道出口被转动体圆柱面封闭，水体被阻断。

从图4到图5，转动体顺时针旋转90°，转动体的缺口正对套管一侧壁面，所以鱼道的出口和入口都是关闭状态，鱼在鱼道中停留。

从图5到图6，转动体顺时针旋转90°，转动体的缺口正对套管右侧的缺口，即鱼道出口打开，鱼道中的鱼穿过出口，进入坝内上游水域。此时套管左侧的缺口被转动体的圆柱面完全封闭，即鱼道入口关闭，水体同样被阻断。

从图6到图7，转动体顺时针旋转90°，鱼道出口关闭，一个工作循环结束。

从图7再到图4，下一个工作循环开始。单弧转体每旋转一周是一个工作循环，每个工作循环使一批鱼穿过鱼道。

从工作过程可知，当鱼道入口打开时，鱼道出口心然关闭；当鱼道出口打开时，鱼道入口自然关闭，所以单弧转动体的造形可以确保在任何时刻水体总是被阻断。

鱼道的入口和出口都是逐渐打开的，又是逐渐关闭的。只要入口和出口有一部分处在打开状态，鱼儿就可以游进游出，所以单弧转体的运动方式，可以是连续旋转，转速要适当，这是第一种工作方式。

第二种工作方式为间歇转动，就是每转180°，就停一停，之后再转180°，再停一停，停留位置应当在单弧转动体的缺口正对鱼道入口或出口之处。每次转动都取同一方向，或顺时针，或逆时针。

第三种工作方式为往复扭转，它也是间歇转动，只是转动方向不断改变，每次转动的方向都与前次转动方向相反，即顺时针转过180°，停一停，再逆时针转180°，再停一停，然后又顺时针转180°，如此往复扭转一次为一个工作循环。

不论采用哪一种转动方式，有单弧转体的鱼道其入口打开时间只占总时间的一半，因此有下面三种改进机型。

（2）、有连接隔板的双弧转动体及鱼道：

图8是这种鱼道的工作部分径向截面图，图中，1、隔板；2、双弧转动体；3、套管；4、连接管。

本图表示，这种鱼道的套管与第一种鱼道的套管完全相同，不同之处是转动体的造形，转动体也是空心圆柱形，在圆柱面上有位置对称的两个缺口，所以径向截面是两条等长的弧形，并且在两条弧的中点连线上有一道隔板，隔板与双弧面结合成整体，隔板就是转动体的一个组成部分，隔板与双弧同步旋转，所以叫做有连接隔板的双弧转动体。

因为转动体圆柱面上也有两个位置对称的缺口，所以鱼道的入口和出口会同时打开，隔板的作用就是当出入口同时打开的情况下阻断坝内坝外的水体，即转动体的造形具有截断水流的性能。

也是因为转动体圆柱面上有两个缺口，当一个缺口从正对鱼道入口的位置开始转动，鱼道入口逐渐被一条弧面遮盖，最后入口完全关闭，由于转动体并不在这个位置停留，而是继续转动，于是转动体上的另一个缺口跟着转到了鱼道入口处，马上把入口打开，即是说，鱼道入口刚一关闭，马上又会打开，所以第二种转动鱼道比第一种转动鱼道，入口打开的时间增加了一倍。

当鱼道出入口同时打开时，在隔板入口一侧，下游坝外的鱼能够游进鱼道内部，并被隔板阻挡。当转动体旋转180°后，再次出现出入口同时打开，原在隔板入口一侧的鱼已经被转动体的运动带到出口一侧，这些鱼可以穿过出口游出鱼道，进入坝内上游水域，与此同时，在隔板入口一侧下游坝外的鱼又能进入鱼道了。因此转动体每转过180°就会有一批鱼穿过鱼道，所以说有隔板的双弧转动鱼道每转180°为一个工作循环，每旋转一周完成两个工作循环。

与第一种转动鱼道的工作方式完全相同，第二种转动鱼道可以连续旋转，也可以间歇转动，还可以往复扭转。

在旋转过程中，隔板对水有搅动作用，因此功耗较大。

（3）、旋转闸门：

这种鱼道的转动体是由若干块隔板组成，转动体不是圆柱形的，工作部分没有圆柱面。隔板从转动轴线向外辐射状伸出，所以径向截面为叶轮形，隔板的边缘与套管内表面摩擦接触，有几道隔板，就把套管内部分隔成几个相等的区间，每个区间就是一个闸室，闸室是移动的，随同隔板一起旋转。若干隔板在轴线位置结合成一个整体，这就是旋转闸门。

图9是有四道隔板的旋转闸门及套管，图中，1、套管；2、连接管；3、旋转闸门。

图中可见，套管与第一种单弧转动鱼道的套管完全相同，转动体是由四道隔板构成的旋转闸门，隔板把套管内部分隔成四个闸室，旋转闸门的径向截面成十字形交叉，交点在轴心。

如果旋转闸门有三道隔板，那么套管上的缺口应当小于60°弧；如果旋转闸门有五道隔板，那么套管上的缺口可以加宽到接近108°弧；如果旋转闸门有六道隔板，那么套管的缺口可以加宽到接近120°弧。隔板不是越多越好，隔板过多，增加了造价，减少了鱼在鱼道内部的活动范围，过尤不及；隔板也不是越少越好，少于三道隔板，就不能阻断水流。

套管圆柱面的径向截面是两条等长的弧，每段弧面都是鱼道的一个侧壁，旋转闸门能够阻断水流的条件是：相邻两道隔板所夹的圆心角之度数小于每段套管侧壁所占的弧度数，满足了这一条件，那么在任何时刻，任何转动位置，每段套管侧壁都至少有一道隔板边缘与之摩擦接触。

因为旋转闸门没有圆柱面，所以鱼道入口时时刻刻都是打开的，从下游坝外游过来的鱼可以马上进入鱼道内部的一个闸室。进入某一闸室的鱼随同闸室转到出口一侧，就可以马上游出鱼道，进入坝内上游水域，因为出口也是时刻打开的。

旋转闸门的工作方式就是连续的慢速的一个方向的旋转。工作循环对每个闸室是旋转一周，对鱼道总体是旋转180°。

因为旋转闸门对水有搅动作用，所以功耗较大。

（4）内衔静止隔板的双弧转动体及鱼道：

图10是这种鱼道的工作部分径向剖视图。图中，1、静止隔板；2、双弧转动体；3、套管；4、连接管；5、鱼道左室；6、鱼道右室。

看图可知，这种鱼道的套管的缺口较宽，占110°弧心左右；转动体是空心圆柱形，在圆柱面上也有两个位置对称的缺口，每个缺口只占60°弧左右，因此转动体的径向截面是两条等长的弧形，每条弧约占120°，所以叫做双弧转动体；在转动体内部有一道隔板，隔板过转动轴线，并且在套管两缺口的中点连线方向上，隔板是静止不动的，隔板的边缘与转动体内表面摩擦接触，因此叫做内衔静止隔板，隔板把鱼道内部分隔成两个彼此独立的区间，即左室和右室。

图11、图12、图13，是工作原理图，各图都是简化示意图，外层圆周上的两条弧形代表套管壁；内层圆周上的两条弧形是转动体，为了便于观察，在转动体上画出一个黑三角作记号；横在中间的直线形体是静止隔板，图中隔板上侧为左室，不侧为右室。

从图10到图11，双弧转动体逆时针转过60°的角，进入工作状态，左室入口打开，出口关闭，坝外游过来的鱼进入左室；与此同时，右室出口打开，入口关闭。

从图11到图12，双弧转动体顺时针转过一个小于120°的角，此角等于转动体的弧长与隔板厚度之差的弧度数。结果，左室入口关闭，出口打开，原左室中的鱼游出鱼道，进入坝内水域；与此同时，右室出口关闭，入口打开，从坝外游过来的鱼进入右室。

从图12到图13，双弧转动体逆时针转过小于120°的角，于是左室出口关闭，入口打开，坝外的鱼进入鱼道左室；与此同时，右室入口关闭，出口打开，原在右室中的鱼游出鱼道，进入坝内。一个工作循环结束。

然后又是从图13到图12，进入下一个工作循环。每个工作循环都是双弧转动体顺时针转过小于120°的角，然后再逆时针转过小于120°的角，往复扭转一次为一个工作循环。对左室和右室，两者的工作循环并不同步，若从鱼游进鱼道至鱼游出鱼道算一个工作循环，那么，当左室一个工作循环结束时，右室恰好处于一个工作循环的中间状态。同样，当右室一个工作循环结束时，左室正处于一个工作循环的中间状态。但左室或右室与转动体的机械运动是同步的，无论左室或右室，每个工作循环都是在双弧转动体往复扭转一次中完成的。

隔板把鱼道内部分隔成左室和右室两部分，每部分都相当于一个独立的鱼道，有各自的入口和出口，当左室入口关闭时，右室入口必然打开；当右室入口关闭时，左室入口必然打开，所以任何时刻从坝外游来的鱼都可以及时进入鱼道的左右室之一，与单弧转动体比较，入口打开的时间等于增加了一倍，这是静止隔板的主要作用。

比较图12和图13，可以看到，转动体的每条弧在扭转过程中总是分别和静止隔板的一端摩擦接触，绝不脱离接触，这是确保阻断水流的必要条件。

（5）、下面介绍第一种转动鱼道的构造

图14是鱼道外观平视图，图中，1、转动轴        2、套管上底盖板；3、套管；4、套管下底盖板；5、连接管；6、7、套管上的安装边（板）。

图15是图14的F－F剖面·图中，1、转动轴上端；2、上底盖板；3、套管；4、转动体；5、下底盖板；6、转动轴下端。

图16是图14的A－A剖面，图中，1、套管的盖板；2、轴孔；3、转动体的轴。

图14的E－E剖面与A－A剖面相同，也如图16所示。套管上下两底的盖板都是圆形平板，中心处有轴孔，转动轴插入其中，在轴孔与轴之间的缝隙处应当有轴承。

图17是图14的B－B剖面，图中，1、套管；2、转动体。在这个部分，套管和转动体都有完整的圆柱面，没有缺口。图14的D－D剖面与B－B剖面相同。

图18是图14的C－C剖面。图中，1、套管；2、转动体；3、连接管。本图是工作部分截面图，与图3是相同的。

从图14和图15可知，套管和上下底盖板组成鱼道的壳体，在轴孔部分做好密封，那么壳体就是封闭的。

套管两端管口处有与管壁垂直的安装边，安装边的外缘直径与盖板直径相等。盖板与安装边对齐后，可以焊接、铆接，或用螺栓螺母固定，在接口处必须防漏。

图19、图20、图21、是转动体的三视图，对照图15可知，单弧转动体是空心圆柱形，有上下底和图柱面，上下底的中心有向外凸出的轴，上端的轴和下端的轴并不连接在一起，只是和同端的底连结成整体。并且上端轴较长，伸出套管的上底盖板之外，在这端安装驱动装置；下端的轴较短，轴端与下底盖板平齐。

单弧转动体的圆柱面分三段，上下两端是非工作部分，有完整的圆柱面；中间一段是工作部分，有缺口，圆柱面不完整。

图22也是转动体的径向剖面，图中，1、2、3、4、5、是小孔，叫做换水小孔。

鱼道内部是需要换水的，不换水时间一长，就会造成鱼道缺氧，鱼就再不会往鱼道中游。另一方面，鱼道中的水有低速流动，也给鱼指明了前进方向，所以在转动体圆柱面上要钻一些小孔，用来给鱼道换水。先少量钻孔，在使用中检查，测定水体含氧量，如果不能满足需要，再增加小孔数量，或加粗小孔口径。

图23，图24、图25、是套管的三视图，看图可知，套管是圆柱形空心筒状，两端无底，套管也分为三段，两端近管口处是非工作部分，有完整的圆柱面；中间一段是工作部分，有位置对称的两个缺口，圆柱面不完整。

图26也是套管非工作部分的径向剖面，图中、1、2、3、是高压喷水孔，喷水孔的位置在鱼道入口的上下方，在出口一侧没有喷水孔，在左右两侧也没有喷水孔。

因为坝内水位高，坝外水位低，坝内坝外的水体有很大的压力差，转动体是水体的障碍物，所以坝内坝外的压力差就作用在转动体上，对转动体形成很大的摩擦阻力，为了克服这种压力差，在套管入口上下方管壁设置高压喷水孔若干个，用高压泵抽取入口外侧的水，经喷水孔向转动体的上下两端非工作段圆柱面喷射，喷射方向指向鱼道出口，所以能够抵抗坝内坝外的压力差。喷出的水沿转动体外表面和套管内表面之间的缝隙流走。这种方法也适用于其他三种转动式鱼道。

另有一法，就是利用磁极之间的相互作用力来抵抗坝内坝外的压力差，如图27所示，图中、1、转动体和套管的分界线；2、转动体上的磁铁；3、套管入口一侧的磁铁；4、套管出口一侧的磁铁。

在转动体非工作部分的圆周上，径向辐射状排满磁铁，磁极径向朝外，并且各磁极的极性相同。在入口一侧，套管非工作部分径向排列若干磁铁。磁极指向轴心，并且与对面的转动体上的磁极为同名磁极；在出口一侧，套管非工作部分也径向排列若干磁铁，磁极指向轴心，并且与对面的转动体上的磁极为异名磁极。因此，在入口处套管上的磁极与转动体上的磁极相推斥，与此相反，在出口处，套管上的磁极与转动体上的磁极相吸引。对转动体来讲，不论在入口处，或在出口处，作用力的方向都是从坝外指向坝内，因此这个力可以抵抗坝内坝外的压力差。

图28是图27的A－A剖面，表示磁铁的轴向排列方式，图中：1、转动体；2、套管；3、4、转动体上端磁铁；5、6、转动体下端磁铁；7、套管入口上端磁铁；8、套管入口下端磁铁；9、套管出口上端磁铁；10、套管出口下端磁铁；11、磁铁安装座。

无论使用电磁铁或使用永久磁铁，所有的磁铁都是U形的，U形的两个磁极做轴向排列。转动体上下两端都有磁铁，两端磁铁之间距离近的两个磁极应当是同名磁极，以避免附加磁场。套管上的磁极要与转动体上的磁极做相关排列，在入口一侧，即图28左侧，是以同名磁极相面对，套管上的N极面对转动体上的N极，套管上的S极面对转动体上的S极；与此相反，在出口一侧，即图中右侧，是以异名磁极相面对，套管上的N极面对转动体上的S极，套管上的S极面对转动体上的N极。

为了安装磁铁，套管非工作部分要轴向加长；转动体圆柱不变，两端的轴要加长，并在轴上增加磁铁安装座。这种方法也适用于其他三种鱼道。

第三种减少摩擦阻力的方法是在套管内表面贴附一层石墨。本法对另外三种转动鱼道也适用。

第四种减小摩擦阻力的方法是使转动体与套管脱离接触，使用本法必须在套管两缺口处另加密封圈防漏，密封圈为短管状，截面矩形，四壁平直，大小正好插入套管缺口，外侧管口平直；内侧管口要与转动体圆柱面摩擦接触，所以是弧形；同时转动体的缺口要适当缩小；密封圈可用石墨制造。

图29是有密封圈的径向剖视图。图中，1、套管；2、转动体；3、4、密封圈。

在弹簧的推力或拉力下，密封圈紧压在转动体上，所产生的摩擦阻力大小由弹簧的弹力决定，与坝内坝外的压力差无关。坝内坝外的压力差只作用在轴上。

本法只限于第一种转动鱼道，对其他三种转动鱼道不适用。

如果有体形过大的鱼夹在入口处，或有飘浮物进入而夹在鱼道出口处，转动体就需要停转或倒转，因此要在转动体缺口边缘内侧安装传感器。图30和图31给出传感器的机械结构。

在图30中，1、接触杆；2、摇动臂；3、轴支撑；4、传感盒；5、引发器；6、限位器。本图是图31的A－A剖面。

在图31中，1、接触杆；2、摇动臂；3、轴支撑；4、传感盒；5、转动体；6、限位器；7、套管；8、弹簧。本图是图30的俯视图。

当有物体在出入口处被夹住时，首先是接触杆受压，摇动臂摆动，轴随之转动，轴上的引发器也转动，于是传感盒中产生信号，用导线把信号电流从转动体上的轴的部位引出，从而指挥转动体停转成倒转。传感器的构造多种多样，只举一例，引发器是永磁铁，传感盒中有感应线圈，在阻碍出现和解除时感生电流方向相反。

（6）第二种转动鱼道的构造简介：

请再看图14，有连接隔板的双弧转动鱼道的平视图如图14所示，A－A剖面和E－E剖面与图16完全相同，C－C剖面是图8，B－B剖面和D－D剖面是图32，F－F剖面是图33。

在图32中，1、套管；2、转动体；3、隔板。转动体也分三段，中间工作段有两个缺口，上下两端非工作段有完整的圆柱面，图32就是非工作段。

在图33中，1、套管；2、转动体；3、隔板；4、上盖；5、下盖。

另外在隔板上也有换水小孔。

（7）第三种转动鱼道的构造简介：

再请看图14，有旋转闸门的鱼道外观如图14所示，A－A剖面和E－E剖面与图16完全相同；C－C剖面就是图9；B－B剖面和D－D剖面就是图34；F－F剖面就是图33。

在图34中，1、套管；2、转动体；3、隔板。转动体也分三段，中间的工作段只有旋转闸门的隔板，两端的非工作部分即有隔板，又有完整的圆柱面，本图就是非工作部分。

另外在旋转闸门的每片隔板上都有换水小孔；隔板边缘与套管内壁之间采取减少的摩擦措施。图35和图36表示的两种减小摩擦措施。

图35，1、隔板；2、石墨层。是用固体润滑剂制造隔板的边缘，用以减小摩擦阻力。

图36，1、有夹层的隔板；2、夹层间的伸缩臂；3、顶端滚柱；4、压缩弹簧。本图表示用滚动摩擦代替滑动摩擦，用弹簧的推力确保良好的紧密接触。

旋转闸门与地面建筑中使用的旋转门相近似，主要区别是旋转门的边缘不与套壁接触，而旋转闸门必须使边缘与套管内表面摩擦接触。因为旋转闸门是不容易想到的，如果我不提出转动鱼道这种新设想，谁能想到旋转闸门呢！所以我对旋转闸门提出了权利要求。

（8）第四种转动鱼道的构造：

从外形上看第四种“内衔静止隔板的双弧转动鱼道”与第一种“单弧转动鱼道”是大同小异的，最明显的区别是上端的轴，第四种转动鱼道的轴很粗，并且中心有孔。其他部分很相似，因此这里只画出轴向剖面图，表示内部构造的区别。图37就是轴向剖面，相当于图15的剖面位置，可以对照比较。

在图37中，1、隔板；2、隔板上盘；3、隔板下盘；4、双弧转动体；5、上端转动轴；6、下端转动轴；7、套管；8、上盖；9、下盖。

第四种鱼道的套管与第一种鱼道的套管之区别是缺口可以加宽到110°弧。如果套管口径相等，那么第四种鱼道的连接管宽度较大。

上底盖板也是圆形平板，中心有轴孔，只是轴孔直径很大；下底盖板不相同，是较厚的圆板，中心轴孔直径也大，并且轴孔不穿透，看形状是个圆形凹坑。

转动体也是空心圆柱形，有上下底和圆柱面，圆柱面分三段，上下两端非工作部分是完整的圆柱面，中间一段是工作部分，有位置对称的两个缺口。上下底的中央部位都有向外凸出的轴，上端轴长，下端轴短，并且轴很粗，即直径大，轴的中心有孔洞，孔洞轴向穿透。

静止隔板是其他转动鱼道所没有的构造，图38是隔板左视图，图39是隔板俯视图，比较图37、图38和图29，可知静止隔板由三部分组成，中间部分是一块矩形平板，上下两端都是圆柱体，由于圆柱直径相对圆柱母线比较大，形状如盘，所以叫做上下盘。上下盘与平板结合成整体。

再看图37，双弧    转动体下端的轴插入下底盖的轴孔中，隔板下盘再插入下端轴的中心孔洞中，下盘与下底盖要接触，并用焊接或其他方法联接成整体，这样隔板才能静止不动，因此下底盖的轴孔不能穿透。

在上端，转动体上端的轴插入上盖轴孔中，隔板上盘再插入上端轴的孔洞中。在上盖外部要安装驱动装置，所以轴伸出上盖之外，因此上盖的轴孔是穿透的。上盘与上盖之间被上端的轴隔离，上盘不与上盖接触，要想把上盘固定在上盖上，必须使用连接件，绕过上端的轴，才能固定连接。轴上的孔洞有定位作用，所以上盘与上盖不连接也可以。

在隔板边缘与转动体接触的部分，要采取减少摩擦阻力的措施，如图35和图36的方法。

为了在中间安装隔板，转动体要分成上下两部分制造，上底和上端的轴是一部分，圆柱面和下底及下端的轴是另一部分，在两部分的连接处有榫头。

图40是上部分剖视图（与图37位置相同），1、轴；2、上底；3、榫头。

图42是上部分俯视图，1、轴；2、上底；3、榫头。

图41是下部分剖视图，1、圆柱面；2、下底；3、轴；4、榫头。

图43是下部分俯视图，1、轴；2、下底；3、圆柱面；4、榫头。

上下两部分安装后，榫头是啮合的。另外转动体圆柱面上也有换水小孔。

因为内衔静止隔板的双弧转动体的运动方式是往复扭动，顺时针转过小于120°的角，再逆时针转过相同的角，为了满足这种运动方式，并使操纵无失误，可以按照图44来制造驱动装置。

图44是扭转驱动器，图中，1、轴齿轮；2、3、齿条；4、5、液压缸；6、7、限位器。

看图可知，在直径较大的轴上，再装上齿轮，用两条相互平行放置的齿条，从左右两侧与轴齿轮啮合，每个齿条分别用液压装置驱动，不论使轴顺时针转动或逆时针转动，两齿条的运动方向都是相反的，为了使轴在两个方向的转动力量相等，两个液压缸要放在同一侧。转动体转角的大小取决于活塞的位移量。

（9）、转动式鱼道的支承方法：

有两种支承方法：第一种叫做平台支承，就是在河底用混凝土筑成支承平台，把鱼道外壳安放在支承平台上；第二种叫做桩柱支承，就是在河底打桩，用连接件把鱼道外壳固定在桩柱上。图45和图46是平台支承，图47和图48是桩柱支承。

图45是立式鱼道，1、大坝；2、鱼道外壳；3、支承平台。

图46是卧式鱼道，1、大坝；2、鱼道外壳；3、支承座；4、支承平台。

立式鱼道是把套管下底直接放在平台上；卧式鱼道要利用支承座，支承座上有圆弧形支承面，先把支承座安放在平台上，再把鱼道的圆柱形外壳水平放置在支承座上。（支承座也可以用水泥制造，并与平台一起浇筑成整体。）

图47，立式，1、大坝；3、鱼道外壳；3、4、支承桩；5、6、连接件；7、8、承载连接横梁。

图48、卧式，1、大坝；2、鱼道外壳；3、4、支承桩；5、6、连接件；7、弧形承载连接梁。

立式鱼道是把桩柱打在外壳两侧紧靠圆柱面的位置，先在鱼道下端位置于两侧的桩柱之间安装承载连接横梁，鱼道下端可以直接放在横梁上，然后再用其他连接件把外壳的圆柱面固定在桩柱上。

卧式鱼道是把桩柱打在外壳两侧紧靠两底面的位置，先在同侧的两个桩柱之间适当位置安装弧形承载连接梁，鱼道圆柱面的两端可以平放在两侧的两个弧形承载梁上，然后再用其他连接件把两底盖板固定在桩柱上。

立式鱼道比卧式鱼道的优点主要有两条；第一、立式鱼道的入口和出口，上中下各处是同时打开又同时关闭的，上中下各层水域的鱼可以同时游进鱼道或游出鱼道。相反，卧式鱼道的入口和出口，或是从上向下打开，或是从下向上打开，所以上中下各层的鱼不能同时游进游出；第二、立式鱼道容易标准化，即鱼道圆柱的直径可以统一。而卧式鱼道，对水深的河流，鱼道圆柱的直径就应当做大些，对水浅的河流，直径就应当做小些。

转动式鱼道的直径不可能做得太大，所以鱼在鱼道中的游动距离很短，因此说转动式鱼道是短鱼道，对体形较小的水生物，可以从中穿过，而体形过大的水生物，如果转动鱼道内部容纳不下，当然无法穿过。

下面介绍的管式鱼道是长鱼道，只要过坝洞的尺寸允许，五六十米长的大鲸鱼也可以从中穿过。

（三）、管式鱼道：

管式鱼道是由两种主要构造物和一种附属构造物组成的，主要构造物是管道和闸门，附属构造物是闸门的支持物，即闸门框或闸门腔。为了安装闸门，并且把闸门连接在管道上，必须有闸门框或闸门腔，闸门框只是支持闸门，但不包容闸门；闸门腔既支持闸门，又把闸门包容在内部。闸门框和闸门腔可以合称闸门框腔。

鱼道管的管壁就是鱼道的外壳，鱼道管两端的管口就是鱼道的入口和出口，鱼道的入口和出口各有闸门控制，每条管式鱼道最少有两道闸门，在任何时刻，出口和入口之间必须有一道闸门是关闭的，所以坝内坝外的水体被阻断，闸门就是水体的障碍物，然而各道闸门按次序开闭过程中，水生动物可以穿过管式鱼道，从坝外进入坝内。

管式鱼道按闸门的多少及管道之间是独立工作，或是联合工作，可以分为三种机型：第一种是单管双闸鱼道；第二种是单管多闸鱼道；第三种是双管并联鱼道。下面逐一介绍。

（1）、单管双闸鱼道：

图49是单管双闸鱼道的俯视剖视图。图中，1、鱼道管；2、3、入口闸门；4、入口闸门腔；5、6、出口闸门；7、出口闸门框。

本图表示，单管就是由一条单孔鱼道管独立工作，双闸就是只有两道闸门，分别安装在入口和出口处。

入口处的闸门叫做“双扇成角水平平动闸门”，两扇闸门的交角可以是钝角，直角，或锐角，它的闸门腔也是两翼成角向左右展开，使入口处形成喇叭口的形状，交角的尖端朝向上游，喇叭口朝向下游，对引鱼入道很有作用。

出口闸门叫做“双扇弧形转动闸门”，闸门面对上游一侧的表面是弧形的，也就是圆柱面的一部分，而转动轴心就在圆柱面的轴线上，所以在开闸和关闸的运动中，闸门并不抵抗坝内坝外的压力差，再者动作方式为转动，所以动作灵活省力。

入口闸门最好放大坝外侧，出口闸门最好放在大坝内侧，过坝洞就成为鱼道管的中间一段，鱼类从入口进入鱼道管，再从出口游出鱼道管，就已经从坝外进入坝内。

图50、图51、图52、图53、是工作原理图，各图都是简化示意图，在各图中，左端是入口闸门，右端是出口闸门，中间是鱼道管。

从图53到图50，入口闸门打开，鱼从坝外下游水域游进鱼道管，此时出口闸门是关闭状态。

从图50到图51，入口闸门关闭，鱼在鱼道中停留。

从图51到52，出口闸门打开，鱼道中的鱼穿过出口进入坝内上游水域。

从图52到图53，出口闸门关闭，一个工作循环结束。

从图53再到图50，下一个工作循环开始。

要做到阻断水流，出入口的两道闸门绝对不能同时打开，一旦同时打开，就造成泄水事故，就是控制失误。为了确保任何时刻总有一道闸门是关闭的，需要一种附加装置，叫做“无失误控制器”。可以是手动控制，也可以机械自动控制，人们更乐意用电脑控制。下面给出机械自动控制的电路图，这首先因为机械自动控制器容易说明控制原理，再者不论手动控制或电脑控制其执行部分都与机械式的一样。图54和图55就是机械自动控制器。

在图54中，1、2、3、4、自行信号源；5、控制盘；6、动触头；7、8、9、10、静触头对；11、12、13、14、控制回路；15、16、17、18、起动继电器（以上是控制部分）19、20、驱动器；21、22、23、24、起动电键；25、26、工作回路；27、28、29、30、终止电键；31、32、闸门；（以上是工作部分）33、34、35、36、终止信号灯；37、38、39、40、终止继电器；41、42、43、44、终止信号源；45、46、47、48、终止回路；49、50、51、52、终点传感器。（以上是传感部分）

图55是自行回路，所谓自行就是控制器自己运行，在机械自动控制器上专指控制盘的转动。本图中，1、2、3、4、自行电键；5、自行电动机。

图54中的1、2、3、4、就是图55中的1、2、3、4，或者图55中的1、2、3、4、是图54中的1、2、3、4控制下的继电器。图55中的自行电动机5带动图54中的控制盘5一起转动。旋转方向固定，不能逆转，下面从图54所示的状态开始说明工作原理如下。

控制盘5上的箭头表示按顺时针方向旋转，动触头6已经和静触头对10与7分别接触过，所以右侧出口闸门是关闭的，左侧入口闸门是打开的。闸门31和32两侧的实线箭头代表关闭动作，虚线箭头代表打开动作。闸门32在闭闸终点，与传感器52靠近或接触，自行信号源4使自行电键4闭合，闸门31在开闸终点，与传感器49靠近或接触，自行信号源1使自行电键1闭合。则图55中的自行回路是通路，电动机5旋转，带动图54中的控制盘转动，动触头6向静触头对8靠近。

当6转到8的位置，并把8的两个触头接通时，控制回路12成为通路，起动继电器16产生动作，起动电键22闭合，工作回路25成为通路，驱动器19开始工作，左侧闸门31开始关闭动作，图中实线箭头指出31的运动方向，只要闸门31刚一离开传感器49，自行信号源1就使自行电键1切断，自行回路变成断路，电动机5停止旋转，控制盘5也停止运行，动触头6不再移动，6与8保持接触状态，那么继电器16也保持动作状态，22保持闭合状态，19保持工作态状，所以闸门31继续向闭闸终点移动，最后到达闭闸终点，引发终点传感器50产生两个传感信号。

终止信号源42产生终止信号，使终止回路46成为通路，信号灯34发光，继电器38动作，电键28切断，工作回路25变为断路，驱动器19马上停止运行，闸门31停留在闭闸终点。

与此同时自行信号源2产生自行信号，使自行电键2闭合，自行回路又成通路，电动机5恢复旋转，带动控制盘5一起运行，动触头6离开静触头对8，并向9移动，当6与9接触时，产生闸门32的开闸动作。

因为6先与8离开，后与9接触，同样先与10离开，后与7接触，即，总是在一道闸门关闭之后，另一道闸门才能打开，因此可以确保在任何时刻总有一道闸门是关闭的。

在图54中，因为8与9距离很近，同样10与7距离也近，所以从一道闸门关闭到另一道闸门打开，间隔时间很短；相反，7与8距离较远，9与10距离也远，因此从一道闸门打开到同一闸门关闭，间隔时间较长，这是为了给鱼的游进游出提供充分时间。

手动控制器就是用手代替电动机5，与控制盘同轴的有棘轮和锁定轮。棘轮棘瓜装置是为了防止倒转。锁定轮上有锁定槽，锁定轮周围有4个锁定销，当动触头与任何一对静触头接触时，都必有一个锁定销落入锁定槽中，于是控制盘就转不动了。锁定销外侧都有解锁电磁铁，当闸门运动到终点时，自行信号源会使电磁铁线圈通电，产生磁性，把锁定销从锁定槽中吸引出来，于是控制盘又可以转动了。静触头对要均匀分布在控制盘周围，由人看钟表来掌握时间。

电脑控制要取代整个控制回路和自行回路，电脑发出指令直接控制起动继电器15、16、17、18，使闸门产生动作，而自行信号源1、2、3、4，所产生的信号直接输入电脑，使电脑按步骤工作，另外电脑要进行时间计算。

单管双闸鱼道是最简单的管式鱼道，其入口闸门打开的时间只占总时间的一半，因此有下面的两种改进机型。

（2）、单管多闸鱼道：

这种鱼道也是一个鱼道管独立工作，除去入口出口各有闸门之外，在鱼道管中间还等间隔地安装若干道闸门。如果鱼道中间增设一道闸门，再加上出入口的闸门，共计三道闸门，这种鱼道就叫做单管三闸鱼道；如果鱼道管中间增设两道闸门，再加上出入口的闸门，共计四道闸门，这种鱼道就叫做单管四闸鱼道，依此类推，有单管五闸鱼道，有单管六闸鱼道，等等。单管多闸鱼道就是在单管双闸鱼道的基础上再增加若干道闸门。

单管多闸鱼道可以把入口处的开闸时间增加，其中，单管三闸鱼道可以把开闸时间增加到总时间的三分之二；单管四闸鱼道可以把开闸时间增加到总时间的四分之三；单管五闸鱼道可以把开闸时间增加到总时间的五分之四；单管六闸鱼道可以把开闸时间增加到总时间的六分之五，即在一小时中，有50分钟入口闸门是打开的，只有10分钟是关闭的。

图56、图57、图58、图59、图60、图61、图62，是单管三闸鱼道的工作原理图，各图都是简化示意图，在图56中，1、入口闸门；2、中闸；3、出口闸门；4、鱼道管。其他各图相同。

图56表示开始工作，中闸和出口闸门都是关闭的，入口闸门打开，鱼X进入鱼道前段。

图57表示中闸打开，鱼X进入鱼道后段，鱼Y进入鱼道前段。

图58表示关闭入口闸门。

图59表示打开出口闸门，鱼X游出鱼道，鱼Y进入鱼道后段。

图60表示关闭中闸。

图61表示打开入口闸门，鱼Z进入鱼道前段，同时鱼Y游出鱼道。

图62表示关闭出口闸门。

比较图62和图56，可知这两个图完全一样，所以下一步应当是从图62的状态到图57的状态，从图57到图62就是一个工作循环。每个工作循环都包含六个步骤。从一道闸门关闭到另一道闸门打开是马上进行的，没有间隔时间，如：从图62到图57，从图58至图59，从图60至图61，都没有间隔时间；相反，从一道闸门打开至另一道闸门关闭要占时间，即有时间间隔。如：从图57到图58，从图59到图60，从图61到图62，都要延续一定时间，因此入口闸门的打开时间增加了。

单管四闸鱼道、单管五闸鱼道、单管六闸鱼道，工作过程与单管三闸鱼道相似，在此无须赘述。另外对单管多闸鱼道要配备专用无失误控制器。

（3）、双管并联鱼道：

双管并联鱼道所要达到的目的，就是在任何时刻游到入口处的鱼都可以马上进入鱼道内部。为此把两个单管双闸鱼道的入口放置在同一个喇叭口的尖端处，并对两个鱼道的闸门进行统一控制，联合作业，使任何时刻总有一个鱼道入口是打开的。当左侧鱼道入口关闭时，右侧鱼道入口必须打开，鱼可以进入右侧鱼道；当右侧鱼道入口关闭时，左侧鱼道入口必然打开，鱼可以进入左侧鱼道。

所谓并联，一部分内容是统一控制，联合作业，这是方法问题。我的权利要求不包括方法，只限于构造。对构造特征，双管并联鱼道的必要构造就是把两个鱼道入口放置在同一个喇叭口的尖端处，没有这一构造就难以达到目的。

图63是一种双管过洞式的并联鱼道，叫做单壳双孔型并联鱼道。图中，1、大坝；2、单壳双孔鱼道管；3、4、入口闸门；5、6、出口闸门。

把63图和49图作比较，可知，单壳双孔型并联鱼道就是在单管双闸鱼道的管道内部增设一道竖直隔板，隔板从入口闸门延伸到出口闸门，隔板把管道内部平分成两半，形成两个孔道，而外部只有一个外壳，每个孔道就是一个单管双闸鱼道，而两个鱼道在构造上结合成一个整体。

鱼道的入口处仍然是双扇成角水平平动闸门，但是对每个鱼道入口就只有一扇闸门控制。鱼道的出口处仍然是双扇弧形转动闸门，但是对每个鱼道的出口就只有一扇闸门。为了使用这种鱼道，在大坝的过坝洞内要事先埋设隔板。

图64是另一种单管过洞式的并联鱼道，叫做双壳型并联鱼道。图中、1、大坝；2、3、单孔鱼道管；4、5、入口闸门；6、7、8、9、出口闸门。

与图63比较可知异同，双壳指的是两个不相连接的彼此独立的单孔管道，在构造上两个鱼道管没有结合成整体，（异）两个鱼道管分别与相邻的过坝洞连接（异），在大坝外侧，通过弯折管道，使两个鱼道的入口靠近，并置于同一个喇叭口的尖端处（同），两个鱼道的两个入口闸门组成双扇成角水平平动闸门，每个        鱼道入口只有一扇闸门控制（同），在大坝内侧，两个鱼道的出口并不靠近，各有双扇弧形转动闸门控制（异）。

图65、图66、图67、图68、图69、图70、是并联鱼道的工作原理图。在图65中，1、左鱼道；2、右鱼道；3、4、入口闸门，5、6、出口闸门。其他各图彼此相同。

从图70到图65，两个鱼道的入口闸门同时动作，左鱼道入口闸门打开，右鱼道入口闸门关闭，出口闸门不动，保持关闭状态。

图66，右鱼道出口闸门打开，此时，左鱼道有鱼进入，右鱼道有鱼游出。

图67，右鱼道出口闸门关闭。

从图67到图68，两个鱼道的两个入口闸门同时动作，左鱼道入口关闭，右鱼道入口打开。

图69，左鱼道出口闸门打开，此时，左鱼道有鱼游出去，右鱼道有鱼游进来。

图70，左鱼道出口闸门关闭，一个工作循环现完成。

在每个循环过程中都有快动作和慢动作之分。从一个鱼道的出口闸门关闭到另一个鱼道的出口闸门打开，这之间是快动作，一个动作完成之后，马上进行另一个动作；相反，从一个鱼道的出口闸门打开到这个闸门关闭是慢动作，出口闸门打开后，要等一等，给鱼儿留下游进游出的时间，然后这道闸门才可以关闭。

从工作原理可知，两个鱼道的出口闸门要分别控制，分别动作。相反，入口闸门要同时控制，同时动作，但是动作恰好相反，一个鱼道入口闸门打开，另一个鱼道的入口闸门就关闭。

双管并联鱼道要另外设计相应的无失误控制器。在鱼道管内部如果水的透明度较好，可以安装水下摄像机，并把鱼道内部情况投影在控制室，以便工作人员了解情况，如有意外情况出现，可按暂停键，使闸门动作中途停止，暂停键应当是切断工作电源，堵塞液压输油管，当意外情况解除后再按暂停键就恢复工作。

（4）、鱼道管：

图71、图72、图73表示鱼道管。

图71是平视图，1、管壁；2、安装板。

图72是单孔管左视图。

图73是单壳双孔管的左视图，1、隔板；2、管壁；3、安装板。

鱼道管可以用任何适当材料制造，如水泥、玻璃钢、金属等。以坚固和可以焊接及安装方便等角度判断，用钢材制造是较好的。钢制管道要作防锈处理，防锈层应当是无毒无气味的。另外在管道上壁可以安装透光窗。

鱼道管是一节一节制造的，每节管道的两端管口处都有与管壁相垂直的安装板，利用安装板可以把鱼道管与过坝洞连接起来，也可以把许多节管道相互连接起来，使鱼道加长。鱼道的长短与工作循环的周期长短有关系，鱼道越长，鱼在鱼道内游动距离就越长，所用的游动时间也就长，每个工作循环所占的时间就可以长一些，即工作周期长，每个工作周期放过去的鱼就较多，工作效率就高。

水生动物中有用肺呼吸的种群，对长鱼道水生动物在其中停留的时间自然也长，为了不至于造成用肺呼吸的水生动物在鱼道中闷死，鱼道中必须设有空气呼吸室，一般设在鱼道未端，靠近出口处，以便出口闸门打开时，水生动物可以尽快游出鱼道。对长度过大的鱼道，在中间也要多设几处空气呼吸室。空气呼吸室就是在管道上壁制造一处向上向外凸出的空腔，空腔与管道内部空间是连通的，之间无隔壁。在空腔内气体可以存留，气体与水的界面应当与管道上壁平齐。用空气泵向空腔内打气，还要有排气孔排气，以便空气更新。对空气室要用隐形灯照明，以便叫水生动物看得见。

安装板与安装板的连接方法已如前述，关于有隔板的单壳双孔管道，隔板与隔板的连接方法，可以直接焊接，也可以用两块长条形金属板做夹板放在接缝处两侧，再用铆接或螺栓螺母固定，在接缝处要严格防漏。

图中所示管道的横截面是矩形的，当然管道截面形状无限制，是椭圆形，是正方形，是    圆形，都可以，但安装板必须是矩形或方形，这是为了支承方便，图74和图75表示两种支承方法。

图74是平台支承，1、混凝土支承平台；2、鱼道管；3、安装板；4、透光窗；5、大坝。

图75是桩柱支承，1、2、3、支承桩；4、支承横梁；5、鱼道管；6、安装板；7、空气呼吸室；8、大坝。

平台支承就是把管道上的安装板下部边缘直接放在支承平台上。桩柱支承要在支承桩顶端先放支承横梁，然后把鱼道管平放在上面。

在大江大河，水位很深，过坝洞就可能很高，但是鱼道管高度过大，一方面难以预制，既使能够预制，搬运和安装也是困难的。自然有两种普通的解决办法，第一法：是现场施工，焊接出高大的金属管道；第二法：是用混凝土现场施工，浇筑成高大的水泥管道。除此之外还有更简便的方法两种。

方法三：是把高度较小的金属管道放在中上层水域，过坝洞的高度也缩小，并设在中上层水域。在鱼道入口前面修筑一个混凝土斜坡，叫做引导坡，引导坡从河底开始向大坝的方向逐渐升高，终止在鱼道入口前的喇叭口处。深层水域的鱼游过来，遇到引导坡就会顺坡向中上层水域游去，直至游到鱼道入口处。这种方法由图76表示，图中、1、引导坡；2、喇叭口；3、鱼道管；4、大坝。

方法四：把高度较小的金属管道上下重叠放在一起，并与同一个过坝洞连接。这种方法由图77表示，图中，1、2、3、鱼道管；4、大坝。

（5）、双扇成角水平平动闸门：

图78是实物直观图，表示闸门框腔是由十六个配件组合而成；其中，1、连接管；2、3、夹板；4、密封圈；5、6、7、8、闸门轨道槽；9、10、轨道终端连接板；11、12、13、14、闸门腔密封板；15、16、加强筋。其中4在3上。

把这十六部分组装起来，俯视图是图79，图中，1、连接管；2、3、夹板；4、5、轨道；6、7、轨道终端连接板；8、9、10、11、密封板；12、加强筋。

夹板是个只有四条边的框，中间的开口正对鱼道管口；轨道四条。槽形，上边两条，槽口向下，下边两条，槽口向上，左右两侧的轨道在中央位置相连接。因为夹板从中间向左右两侧弯折成角，所以夹在两块夹板之间的左右两侧轨道也就相交成角，闸门在轨道上运动，于是左右两扇闸门在闭合状态就相交成角；加强筋在鱼道入口的最前端，成三角形，与外侧夹板连接，在入口上下侧各有一块加强筋；连接管与内侧夹板连接，而夹板的角是朝鱼道出口方向凸出的，所以连接管与夹板结合的部位是向内凹进成角的，连接管的另一端管口平直，并有安装板；轨道终端连接板和闸门腔密封板都是平板。

图80是图79的A－A剖面，剖面在竖直方向上，图中，1、连接管；2、内侧夹板；3、轨道；4、外侧夹板；5、密封圈；6、加强筋。

从本图可知，密封圈在鱼道入口外侧的夹板上，即闸门的下游一侧，并且密封圈安装在这块夹板的里侧，密封圈的工作面朝向出口方向。

如果把这种闸门安装在鱼道的中间部位，即做单管多闸鱼道的中间闸门，那么闸门腔的两端都要有连接管，如图81所示，1、轨道；2、3、连接管。

如果把这种闸门安装在鱼道的出口处，当做出口闸门，那么闸门腔只需要一端有连接管，连接管在出口内侧。夹板的角仍朝出口方向凸出，如图82所示，1、轨道；2、连接管。

图83表示闸门卡在上下轨道之间，图中、1、闸门；2、上侧轨道；3、下侧轨道；4、5、6、滚动圆柱；7、8、9、10、滚动架板；11、挡板。

为了减小摩擦阻力，在轨道槽的三个内表面上配备许多滚动圆柱，滚动圆柱是随滚随移，位置不固定，所以有架板来确保滚动圆柱之间的距离，架板上有成排的轴孔，滚动圆柱两端有凸出的轴，插入架板的轴孔中。9和10是平板条，7和8是角钢一样的板条，在弯折的两个面上都有成排的轴孔，        供槽底滚柱和槽边滚柱共同使用。在架板两端有挡板，与架板连接成整体，当滚柱的位置不正确时，挡板就挡住闸门，闸门的运动不会停止，挡板和架板被闸门推动，滚柱在轨道上打滑，从而使位置得到纠正。由于挡板的存在必须把每扇闸门的四个角都去掉一小块。表示在后面的图86和图87中，挡板的平面垂直于架板平面，四块架板的两端与两块挡板连接，形成框架，框架和滚动圆柱共同组成滚动移动架，每条轨道配备一个滚动移动架。

图84是下轨滚动移动架平视图，1、槽边滚柱；2、槽底滚柱；3、平直架板；4、角形架板；5、6、挡板。

图85是下轨滚动移动架的俯视图、1、槽边滚柱；2、槽底滚柱；3、4、平直架板；5、6、挡板。

图86是闸门打开状态，图87是闸门关闭状态。两图标号相同，1、闸门；2、轨道；3、滚柱。比较两图可知，滚柱的位移只有闸门位移的一半，所以滚柱需要多少，需要排满多长的距离是可以根据位移量计算的。另外闸门的角少掉一块，即图中的AB两处，这是为了容纳挡板。

图88、图89、图90、是密封圈的三视图。主视图88表示密封圈是四边形的框；左视图89表示密圈的竖直边是直线形，上下两条横边不是直的；俯视图90表示上下两横边是V字形的，即弯折成角，与两扇闸门的交角相同。另外，密封圈是用有弹性的橡胶制造的。

图91表示把密封圈安装在夹板上的一种方法，在夹板内口边缘朝向鱼道出口的一侧，先焊接金属凹槽，密封圈的连接面上制造有凸楞，把凸楞插入凹槽中即可。图中、1、金属凹槽；2、有凸楞的密封圈。

图92表示把密封圈安装在夹板上的另一种方法，在夹板的内口边缘朝向鱼道出口的一侧，先焊接金属凸楞，密封圈的连接面制造有凹槽，把凹槽卡在凸楞上即可。图中：1、金属凸楞；2、有凹槽的密封圈。

图93表示密封圈上和闸门上的密封斜面，密封圈从左右两侧向中间逐渐增厚，形成斜面，左右两扇闸门，从外侧边缘向内侧边缘逐渐减薄，形成斜面。图中：1、密封圈；2、3、左右闸门；4、5、密封圈上的斜面；6、7、闸门上的斜面。

图94表示，当闸门关闭时，闸门上的斜面与密封圈上的斜面正好吻合，因此可以严格防漏。另外，在闸门开闭运动中，闸门不与密封圈发生滑动摩擦，可以使密封圈经久耐用。本图中：1、密封圈；2、3、闸门。

图95给出闸门边框的造形。图中：1、闸门边框；2、闸门芯（空缺）；3、4、闸门上下边缘；5、密封斜面；6、闸门闭合端。

密封斜面这一构造在闸门边框上，但是闸门上下边缘部分要在轨道上滑动，必须具备规整的外形，所以图中3和4两部分没有斜面，也不与密封圈接触。与密封圈接触的部分是5，5是一个斜面，图纸上为了显明清楚，斜面斜得很严重，而实际制造时，只要很少的一点斜度就能达到目的。

图96和图97是图95的不同位置，不同方向上的剖面图，从这两图中更可以理解闸门边框的造形，请注意A－A剖面或E－E剖面是矩形。

图98、图99、图100表示闸门芯的构造和换水小孔，闸门芯的两表面是金属板，中间空心，并有加强筋，形成浮力箱，所产生的浮力最好等于闸门的自重。

图98中：1、闸门边框；2、闸门芯板；3、换水小孔。

图99中：1、边框；2、3、芯板；4、加强筋；5、换水小孔。

图100中，1、2、3、4、5、细管。

在图98和图99中，小孔集中在两条加强筋之间，这两条加强筋之间的空腔会充满水。

在图100中，小孔中插入细管，细管从一侧芯板直达另一侧芯板，使水不会流入闸门空腔中，所以小孔可以分散在闸门芯板各处。

与转动式鱼道不同，转动式鱼道若没有换水小孔，鱼道内部就无法换水，而在管式鱼道中，闸门缝隙漏水也能起到鱼道换水的作用。所以这里有个问题，既然鱼道需要换水，那么不要密封圈，叫闸门与闸门框之间的缝隙漏水，也能达到目的，于是就可以不要换水小孔，两方面都可以省去。在此我要说明我的设计思想，因为原则上潜水鱼道只让鱼通过，不放水流过，所以我设计了密封圈和密封斜面，圆满地达到了不放水流过之目的，又因为鱼道需要换水，所以保留了换水小孔，另外在鱼道首尾两端管道壁上或闸门框腔的连接管管壁上，可以设置换水阀门，也能给鱼道换水，并且更容易控制和调节，进一步考虑到大坝上常有人造瀑布存在，如果让瀑布的一部分水从潜水鱼道中流过，也不为损失，所以在实际运用中，鱼道换水的方式方法可以灵活掌握。

当闸门闭合时，为了防止把鱼夹在两扇闸门中间，在闸门的前缘装有V形橡胶条，如图101所示。橡胶条V形的一边固定在闸门闭合端边缘上，V形的另一边向前伸出。当两扇闸门靠近时，首先是两个V形桷胶条的伸出边提前接触，由于橡胶柔软可变形，如果有鱼被夹住，鱼也可以奋力逃脱。并且当橡胶条相接触之后，鱼不会再向两扇闸门之间的缝隙里钻，所以有防止夹鱼的作用。在图101中：1、2、V形橡胶条；3、4、闸门。

闸门闭合后，V形橡胶条会变形，两个变形后的橡胶条相互挤得很紧密，有密封防漏作用。图102表示闸门闭合后V形橡胶条的变形状态，1、2、变形后的橡胶条；3、4、闸门。

图103和图104表示内藏式液压驱动器。

图103是闸门关闭状态，图中：1、闸门；2、轨道终端连接板；3、4、液压缸；5、6、活塞和连杆。

图104是闸门打开状态，图中标号与上图完全相同。

液压缸安装在闸门内部，水平放置，活塞上的连杆外端固定在轨道终端连接板上，所以活塞和连杆都是静止不动的。液压缸要随闸门一起移动，或者说闸门在液压缸的推动下，随液压缸一起移动。

为了向液压缸内输送液体，或让缸内液体流出来，在连杆和活塞内部有两条孔道贯穿其中，并且在活塞的两个表面各有一个孔道出口。在连杆外端，孔道与液压输油管道连接。图105表示活塞和连杆上的孔道，图中：1、活塞；2、连杆；3、4、孔道。

对于单壳双孔并联鱼道，闸门腔内要增加一道隔板，隔板在连接管中央竖直放置，并且插入左右轨道的接缝处。在闸门关闭状态，闸门前缘与隔板接触，设计上略做改变，容易理解，不必赘述。

（6）弧形转动闸门：

做为鱼道末端的出口闸门，放置在大坝内侧最好，这样可以使构造更简单，弧形转动闸门不用轨道，放在坝内出口处，也不用闸门腔，闸门的支持物只是一段连接管，这就是弧形转动闸门的优点。

图106、图107、图108是三个造形略有不同的闸门框俯视图，各图标号相同：1、安装板；2、连接管；3、密封圈；4、5、闸门轴。

闸门框是由安装板、连接管、密封圈三部分组成，密封圈直接安装在连接管末端管口处，闸门轴安装在连接管两侧壁外面。连接管末端管口造形不同，密封圈的造形也就不同，图106中的密封圈是雁翅形，图107是V字形，图108是直线形。密封圈有四条边，竖直的两条边都是直线形，而上下两条横边有上述的不同形状。密封圈没有厚度变化，即没有密封斜面，闸门上也没有密封斜面。

图109、图110、图111是三个造形略有不同的闸门俯视图。三图标号内容相同，1、转动轴孔；2、辐杆；3、闸门外表面；4、闸门内表面。

三图中，闸门的共同点是：闸门与转动轴之间用辐杆连接，闸门外表面都是弧形的，弧线所在的圆之圆心就在闸门轴上。三图中不同之处是闸门的内表面，图109与图106对应，闸门内表面为弧线形；图110与图107对应，闸门内表面是平面，但两扇闸门的内表面相交成V字形的角；图111与图108对应，闸门内表面也是平的，并且两扇闸门的内表面在同一平面上。

对于图109和图106，怎样才能使闸门内表面与密封圈之间既能紧密接触，又能不发生滑动摩擦，答案由图112给出。

在图112中有四条弧线，

和

两弧代表闸门外表面； 和 两弧代表闸门内表面，0₁、0₂、0₃、0₄，分别是

、

、

、 、的圆心，并且0₁、0₂、0₃、0₄，四点在同一直线上，只要0₁和0₄两点在0₂和0₃两点的外侧，就可以确保闸门在开闭动作时不与密封圈摩擦。

图113是闸门平视图，1、轴孔；2、辐杆；3、闸门。

闸门的内部构造与平动闸门相似，闸门的四边有边框，闸门芯两面是金属板，之间有加强筋，是空心浮力箱，所产生的浮力，最好等于闸门自重。芯板上要钻出换水小孔，闭合端要安装V形橡胶条。

在单管鱼道上，两扇弧形转动闸门要同时同速驱动，为此在辐杆上安装连杆，两扇闸门上的两个连杆也要连接在一起，连接点叫做连杆节。

图114和图115表示连杆及闸门的驱动方法，两图的标号内容相同，1、2、辐杆；3、4、连杆；5、连相节。

图114中的箭头表示，向左推连杆节，闸门就关闭；图115中的箭头表示，向右推连杆节，闸门就打开。

如果把弧形转动闸门用作鱼道的入口闸门，或作中间闸门，或安装在坝外，就要增加闸门腔，图116表示弧形转动闸门的闸门腔，图中，1、闸门腔侧壁；2、连接管及管口；3、4、弧形闸门；5、6、闸门轴；7、8、安装板。

这种闸门腔就是口径加大的管道，是在两个安装板的外围边缘之间，垂直地焊接上金属板，四面金属板围成闸门腔，在下游一侧的安装板内口边缘还要焊接连接管，连接管的自由端管口是一个圆弧线形。两扇闸门的轴相互靠近，这样设计可以使闸门打开时所占宽度较小，因此闸门的轴安装在连接管的上下壁，图116也表示闸门腔与前后鱼道管的连接方法，前后鱼道管的安装板可以直接与闸门腔的安装板连接。

图117是闸门腔竖向平视剖面图，图中，1、闸门上部的轴；2、闸门下部的轴；3、闸门腔上壁；4、连接管上壁；5、弧形闸门；6、上部的辐杆。

图中可见，上部的轴，穿过闸门腔上壁，再穿过上部辐杆的轴孔，最后穿过连接管上壁。在下部，轴的安装方法相同。

若做单壳双孔并联鱼道的出口闸门，需要在连接管内部增加一道竖直隔板，对两扇闸门也要分别驱动。

（四）在已建大坝上怎样利用潜水鱼道：

有三种可能方法，即：闸门法、涵洞法、螺旋管法。

方法1：如果大坝上原有普通闸门构造，把闸门向上提高，在闸门下面，平放一段管道，在管道两端就可以安装鱼道主体，如图118所示，图中，1、大坝；2、普通竖直平动闸门；3、管道。

方法2：如果大坝上根本没有闸门，就在河流的一侧河岸或两侧河岸开凿涵洞，涵洞的一端开口在坝外，另一端开口在坝内，在大坝外侧河道中修筑一条总鱼道，总鱼道与河岸斜交，从一侧河岸延伸至另一侧河岸，并与涵洞的坝外口连接，在总鱼道面向下游的一侧有许多接口，即连接管，在接口上安装鱼道主体，进入鱼道主体的鱼会游进总鱼道，并沿着总鱼道向涵洞游去，穿过涵洞之后就到达坝内上游水域。此法由图119表示，图中，1、大坝；2、涵洞；3、总鱼道；4、5、6、7、8、连接管。另外在总鱼道和涵洞内部必须多设空气呼吸室。

方法3：此法又分两种情况，看大坝上有没有人造瀑布，有瀑布则用螺旋管接水法，没有瀑布用螺旋管虹吸法，总之，都是利用螺旋管使鱼从大坝顶部翻越大坝。

图120是螺旋虹吸法装置示意图，图中：1、大坝；2、坝顶水平管；3、坝内螺旋管；4、坝外螺旋管；5、螺旋管终端管口；6、螺旋管首端喇叭形连接管；7、水平管上的灌水口及阀门；8、空气呼吸室。

在大坝顶部横放一条管道，管道口径应当有2－3米，管道2的一端伸出坝外，另一端伸出坝内，这条水平管的两端分别和竖直向下放置的螺旋管连接，大坝两侧的两个螺旋管下端都要插入水中，从坝内水面到坝顶水平管的上壁之间距离应当小于10米，这是使用本法的先决条件，在坝内，螺旋管3的终端管口5处装有密封闸门；在坝外，螺旋管4的首端有喇叭形连接管，可与鱼道主体连接，鱼道主体的高度相对较大，螺旋管的口径相对较小；在大坝顶部，水平管道上有灌水口及阀门；在螺旋管的每一圈都设有空气呼吸室。这种螺旋管除去用金属材料制造之外，还可以用钢筋混凝土按照建筑螺旋楼梯的相似方式现场施土建造。

开始工作时，螺旋管终端闸门关闭。螺旋管首端有鱼道主体自然截断水流，从坝顶灌水口灌水，把螺旋管及水平管都灌满水之后，关闭阀门，堵死灌水口，打开螺旋管终端闸门。因为潜水鱼道上有换水小孔，所以坝内的水沿螺旋管上升，流过坝顶水平管，到坝外再沿螺旋管下降，从螺旋管首端穿过鱼道主体，流出坝外，因此螺旋管是虹吸管，因为鱼道换水小孔只允许少量水通过，所以螺旋管内的水流动很慢，坝外水面到坝顶既使距离很高，螺旋管内也会充满了水，不会有断水情况发生。进入鱼道的鱼只能游进螺旋管，在坝外一侧，鱼沿螺旋管上升，翻过大坝顶部，即穿过坝顶水平管，在坝内一侧，再沿螺旋管下降，最后游出螺旋管终端，进入坝内上游水域。

当坝上有人工瀑布时，就用螺旋管接水法，在图120中，不要坝内的螺旋管，把坝顶的水平管道改为向上敞开的水平引水槽，引水槽一端与坝外螺旋管上口连接，另一端与人工瀑布的源头连接，其高度位置必在坝顶之下，引水槽把水引来并灌满螺旋管，螺旋管下端不变，通过喇叭形连接管与鱼道主体连接。

于是要问，不要潜水鱼道行不行？

要回答这一问题，可以先设想：当没有潜水鱼道主体时会出现什么情况，由于没有潜水鱼道，水是畅通无阻的，在螺旋管中水的流速越到下边越快，由于离心力作用，水会变成贴在外侧管壁上的一个薄层，螺旋管靠中央的一侧会成无水的真空，这样鱼类自然无法通过。

潜水鱼道可以使螺旋管内具有低速和恒速的水流，所以螺旋管内部处处充满了水，为水生动物通过准备了良好的条件。

坝内水面至坝顶水平管上壁的距离小于10米，才能用螺旋虹吸法，只要大坝上有人工瀑布就不用螺旋虹吸法，而用螺旋接水法；只要人工瀑布的后面是普通闸门，就不用螺旋接水法而用闸门法。闸门法施工量最少，涵洞法施工量最大，但是，涵洞法不要求任何先决条件。

至此，潜水鱼道的全部内容介绍完毕。

Claims (10)

1、能够使洄游鱼类穿过拦河大坝底部的潜水鱼道，它具有封闭的外壳，外壳上设有入口和出口，为了只让鱼通过，不放水流过，从出口到入口之间，设有可以移动的水体的障碍物，其特征是：鱼道主体由套管和转动体两个主要部分组成，静止的套管就是鱼道的外壳，它是空心圆柱形，在圆柱面上有位置对称的两个缺口，即鱼道的入口和出口，转动体设置在套管内部，并且转动体具有能够阻断水流的造型，即可移动的水体的障碍物，从而构成转动式鱼道。

2、根据权利要求1所述的鱼道，其特征在于转动体是空心圆柱形，在圆柱面上有一个缺口，所以径向中截面是一条弧形，从而构成单弧转动鱼道。

3、根据权利要求1所述的鱼道，其特征在于转动体是空心圆柱形，在圆柱面上有位置对称的两个缺口，所以径向中截面是两条等长的弧形，在两条弧的中点连线上有一道隔板，隔板与两个弧面连接成整体，从而构成有连接隔板的双弧转动鱼道。

4、根据权利要求1所述的鱼道，其特征在于转动体是由若干块隔板组成，隔板的数量不少于三个，每块隔板都是从转动轴线辐射状伸出，隔板边缘与套管内表面摩擦接触，有几块隔板就把套管内部分隔成几个相等的区间，且相邻两块隔板的夹角的度数小于套管侧壁所占弧度数，从而构成旋转闸门。

5、根据权利要求1所述的鱼道，其特征在于转动体是空心圆柱形，在圆柱面上有位置对称的两个缺口，所以径向中截面是两条等长的弧形，并且在转动体空心圆柱的内部有一道静止隔板，隔板通过转动轴线，并且在套管的两个缺口的中点连线方向上，隔板边缘与转动体内表面摩擦接触，从而构成内衔静止隔板的双弧转动鱼道。

6、能够使一切水生动物顺利穿过拦河大坝底部的潜水鱼道，它具有封闭的外壳，外壳上设有入口和出口，为了只让鱼通过，不放水流过，从出口到入口，设有可以移动的水体的障碍物，其特征是：鱼道主体由管道和闸门及闸门的支持物组成，管道壁就是鱼道的外壳，两端的管口分别是鱼道的入口和出口，闸门就是可以移动的水体的障碍物，闸门的支持物是闸门框腔，闸门框腔与管道连接，从而构成管式鱼道。

7、根据权利要求6所述的鱼道，其特征在于鱼道主体由一条管道和两道闸门组成，闸门分别设置在入口处和出口处，从而构成单管双闸鱼道。

8、根据权利要求6所述的鱼道，其特征在于鱼道主体由一条管道和多道闸门组成，闸门数量不少于三个，其中两个分别设置在入口处和出口处，其余闸门设置在管道中间，并且等距设置，从而构成单管多闸鱼道。

9、根据权利要求6所述的鱼道，其特征在于鱼道主体是由并排设置的两条管道组成，每条管道的入口和出口都设置闸门，并且两条管道的入口设置在同一个喇叭口的尖端处，从而构成双管并联鱼道。

10、根据权利要求6、9所述的鱼道，其特征在于鱼道主体是在一条管道内部增设一道竖直隔板，此隔板从入口处延伸到出口处，把管道内部分隔成两个相同的孔洞，相当于两条管道，而外部只有一个外壳，从而构成单壳双孔并联鱼道。

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