CN106759165A - 具有恒定进口流速的鱼道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有恒定进口流速的鱼道，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体、以及设置在水体下游的竖井，所述鱼道主体位于下游的开口形成鱼道进口，位于上游的开口形成鱼道出口；所述竖井与所述鱼道主体位于下游的一端相接并将所述鱼道进口包围，所述竖井内部和所述鱼道进口之间形成一个水域空间；所述竖井上设有至少一个连通所述水域空间和所述竖井外部的进鱼孔。本发明的具有恒定进口流速的鱼道，通过在鱼道进口设置竖井，使其与竖井之间形成一个水域空间，水位与竖井外部的下游水体水位同涨同落，在下游水位波动的情况下保持鱼道进口范围水域流速和流态的稳定，简单实用，可帮助鱼类找到鱼道进口。

Description

具有恒定进口流速的鱼道

技术领域

本发明涉及水利工程中鱼道设计技术领域，尤其涉及一种具有恒定进口流速的鱼道。

背景技术

当前鱼类生境遭受破坏，渔业资源日益减少，修建鱼道等过鱼设施已成为减缓水利工程不利影响的重要举措。随着“生态水利”建设口号的提出以及环保强制政策的执行，我国的鱼道建设再度兴起。

鱼道的设计需要可靠的生物学信息，能否掌握鱼类的上溯习性或喜好是鱼道成败的关键，而在这些习性中鱼类与水流的关系无疑是最直接最敏感的。闸坝的下游，鱼类被电站尾水等经常性水流吸引至尾水区两侧，再依靠小范围鱼道出口水流的吸引进入鱼道，鱼道中又需要凭借自身的游泳能力克流上溯。

实际运用中，下游处鱼道通常分为水上和水下两部分。水上部分每一级鱼道的水深和流速相同，而当鱼道伸入水下后，水深逐渐增大、流速逐渐减小，使得鱼道进口的流速小于设计流速，诱鱼效果较差。此外，受发电机组的影响，下游水位变动也会引起鱼道进口流速的相应变化，不利于鱼类寻找入口。

目前针对鱼道进口处流速过小的问题，多采用在进口处集中补水的方式增大流速来达到吸引鱼类的目的，但是集中补水的方式很容易造成进口处的水流流态紊流，同样会因鱼类迷失方向导致较差的诱鱼效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的具有恒定进口流速的鱼道。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有恒定进口流速的鱼道，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体、以及设置在水体下游的竖井，所述鱼道主体位于下游的开口形成鱼道进口，位于上游的开口形成鱼道出口；所述竖井与所述鱼道主体位于下游的一端相接并将所述鱼道进口包围，所述竖井内部和所述鱼道进口之间形成一个水域空间；所述竖井上设有至少一个连通所述水域空间和所述竖井外部的进鱼孔。

优选地，所述进鱼孔的总面积A满足以下公式：

其中，Q为鱼道的下泄流量，μ为流量系数，μ＝0.60～0.63；g为重力加速度，Z为所述竖井内外的水位差，且不为零。

优选地，所述进鱼孔在所述竖井上位于水体的下层、中层和/或上层。

优选地，所述鱼道主体包括间隔相对的两个侧墙，两个所述侧墙之间的通道形成供鱼类通过的过鱼通道。

优选地，所述鱼道主体还包括多个间隔分布在所述过鱼通道内的隔板；多个所述隔板将所述过鱼通道隔成多个依次连通的鱼池。

优选地，多个所述隔板分别连接在两个所述侧墙上，并且两个所述侧墙上的所述隔板相对错开。

优选地，所述竖井的顶部水平连接所述侧墙。

优选地，所述竖井顶部的高程等于或高于水体下游的最高水位。

优选地，所述竖井的底部设有多个进鱼孔；多个所述进鱼孔等距分布。

优选地，多个所述进鱼孔位于同一水平上。

优选地，所述竖井的外周呈圆形、椭圆形、多边形或不规则的异形。

优选地，所述进鱼孔为圆形孔、拱形孔或多边形孔。

本发明的具有恒定进口流速的鱼道，通过在鱼道进口设置竖井，使其与竖井之间形成一个水域空间，水位与竖井外部的下游水体水位同涨同落，在下游水位波动的情况下保持鱼道进口范围水域流速和流态的稳定，简单实用，可帮助鱼类找到鱼道进口。

当鱼道下泄流量不变的情况下，竖井内水域与下游水体具有不变的水位落差，保证鱼道进口恒定的流速以及稳定的流态，从而持续有效地吸引鱼类进入竖井及鱼道进口，在水利工程鱼道建设领域具有广阔的运用前景。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明第一实施例的具有恒定进口流速的鱼道的平面结构示意图；

图2是图1所示具有恒定进口流速的鱼道沿A-A线的剖面结构示意图；

图3是本发明第二实施例的具有恒定进口流速的鱼道的平面结构示意图；

图4是本发明第三实施例的具有恒定进口流速的鱼道的平面结构示意图；

图5是本发明第四实施例的具有恒定进口流速的鱼道的平面结构示意图；

图6是本发明第五实施例的具有恒定进口流速的鱼道的剖面结构示意图；

图7是本发明第六实施例的具有恒定进口流速的鱼道的剖面结构示意图；

图8是本发明第七实施例的具有恒定进口流速的鱼道的剖面结构示意图；

图9是本发明第八实施例的具有恒定进口流速的鱼道的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、2所示，本发明第一实施例的具有恒定进口流速的鱼道，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体10、以及设置在水体下游的竖井20。

鱼道主体10位于下游的开口形成鱼道进口11，位于上游的开口形成鱼道出口14。竖井20与鱼道主体10位于下游的一端相接并将鱼道进口11包围，从而竖井20内部与鱼道进口11之间的空间形成一个水域空间30。竖井20上设有至少一个连通水域空间30和竖井20外部的进鱼孔21，从而鱼道进口11、水域空间30和竖井20外部相连通，下游水体可在水域空间30及竖井20外部流通，水域空间30的水位与竖井20外部的下游水体水位同涨同落，两者之间形成一个稳定的水头差，在下游水位波动的情况下保持鱼道进口范围水域流速和流态的稳定。

具体地，鱼道主体10可为根据过鱼对象、地形设置的任何类型的鱼道。本实施例中，鱼道主体10包括间隔相对的两个侧墙12，两个侧墙12之间的通道形成供鱼类通过的过鱼通道。下游、进鱼孔21、竖井20的水域空间30、鱼道进口11、过鱼通道和鱼道出口14依次连通，形成鱼类的洄游路线。

鱼道主体10还包括多个间隔分布在过鱼通道内的隔板13。多个隔板13将过鱼通道隔成多个依次连通的鱼池；鱼类沿洄游路线依次通过过鱼通道的多个鱼池一级一级地游至上游。多个隔板13分别连接在两个侧墙12上，并且两个侧墙12上的隔板13相对错开，以使得多个鱼池依次连通。

另外，隔板13在过鱼通道内的设置还对鱼道下泄水流进行消能，帮助鱼类克流。

在本实施例中，根据上游至下游呈从高处至低处的延伸，鱼道主体10位于上游的一端到位于下游的一端也呈现至高到低的延伸，使得鱼道主体10位于上游的一端的高度高于鱼道主体10位于下游的一端的高度。

竖井20在下游连接鱼道主体10，其墙体可采用砖砌筑而成，外周形状不限定，例如可为圆形、椭圆形、多边形或不规则的异形等。竖井20顶部的高程等于或高于水体下游的最高水位，避免在水体下游最高水位时水越过竖井20顶部进入水域空间30，打破鱼道进口11水域流速和流态的稳定。

本实施例中，竖井20的外周为矩形。竖井20的顶部水平连接鱼道主体10的侧墙12，保持与下游水体的水位平行。

竖井20上的进鱼孔21是竖井20与其外部的下游水体的交换通道，也是鱼类从下游进入竖井20的入口。

进鱼孔21的总面积A满足以下公式：

其中，Q为鱼道的下泄流量(即通过鱼道出口14进入鱼道主体10的水流量)；μ为流量系数，μ＝0.60～0.63；g为重力加速度，Z为竖井20内外的水位差，且不为零。收缩系数ε＝0.63～0.64，流速系数

当进鱼孔21的总面积确定后，根据所需的进鱼孔21数量n，可得出每一个进鱼孔21设置的面积。

此外，根据过鱼对象的生态习性类型，选择将进鱼孔21开设在竖井20上对应水体的下层、中层和/或上层的位置处。

如图2所示，在本实施例中，竖井20的底部设有多个进鱼孔21；从而进鱼孔21位于水体的下层，适用于生活在水体下层的鱼类通过。多个进鱼孔21等距分布。进一步可优选，多个进鱼孔21位于同一水平上。

进鱼孔21的形状不限定，如可为圆形孔、拱形孔或矩形孔等。

本发明的具有恒定进口流速的鱼道，当鱼道下泄流量不变的情况下，竖井20水域空间30与竖井20外部的下游水体具有不变的水位落差，从而保证了进鱼孔21内恒定的流速以及稳定的流态，最终在有限范围的竖井20内鱼类可以轻松找到鱼道进口11并顺利上溯。

在实际运用中，以鱼道下泄流量Q＝0.6m³/s、以四大家鱼为过鱼对象为例，根据四大家鱼等多数鱼类的喜爱流速范围(0.3m/s-0.5m/s)，取0.5m/s作为进鱼孔21的目标值，在竖井20底部设置10个尺寸长×高：40cm×30cm的进鱼孔21，并沿竖井20底部等距排列，竖井20高度为下游最高水位。如图2所示，在竖井20内的水位高于下游水位情况下，水头(两者水位差)为Z，当下游水位变动时由于竖井20底部的进鱼孔21的存在，竖井20内的水位也会产生同样的升降，始终保持高度为Z的水头，根据孔流原理进鱼孔21处流量仅与Z有关，因此保证了进鱼孔21流速和流态的稳定。

运行时，四大家鱼在流速的持续稳定吸引下进入竖井20，汇聚在范围相对较小的竖井20水域空间30中的鱼类可以明显感受到鱼道进口11处水流，从而成功找到上溯入口，进入鱼道并洄游至上游。

如图3所示，本发明第二实施例的具有恒定进口流速的鱼道，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体10、以及设置在水体下游的竖井20。

本实施例中，竖井20的外周为圆形。

如图4所示，本发明第三实施例的具有恒定进口流速的鱼道，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体10、以及设置在水体下游的竖井20。

本实施例中，竖井20的外周为大致的椭圆形。

如图5所示，本发明第四实施例的具有恒定进口流速的鱼道，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体10、以及设置在水体下游的竖井20。

本实施例中，竖井20的外周为半圆形。

上述第二至第四实施例的鱼道，鱼道主体10的结构设置、竖井20上进鱼孔的设置等均可参阅第一实施例中相关所述，在此不再赘述。

如图6所示，本发明第五实施例的具有恒定进口流速的鱼道，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体10、以及设置在水体下游的竖井20。

本实施例中，多个进鱼孔21对应水体的中层开设在竖井20上，适用于生活在水体中层的鱼类通过。

如图7所示，本发明第六实施例的具有恒定进口流速的鱼道，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体10、以及设置在水体下游的竖井20。

本实施例中，多个进鱼孔21分别对应水体的下层和中层开设在竖井20上，适用于生活在水体下层和中层的鱼类通过。

如图8所示，本发明第七实施例的具有恒定进口流速的鱼道，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体10、以及设置在水体下游的竖井20。

本实施例中，进鱼孔21在竖井20底部延伸至竖井20的中部，从而位于水体的下层和中层，适用于生活在水体下层和/或中层的鱼类通过。

如图9所示，本发明第八实施例的具有恒定进口流速的鱼道，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体10、以及设置在水体下游的竖井20。

本实施例中，进鱼孔21设置在竖井20的中部位置，位于水体的中层，并且进鱼孔21的底部还延伸至竖井20的下端，使得进鱼孔21的下端部可位于水体的下层，适用于生活在水体下层和/或中层的鱼类通过。

上述第五至第八实施例的鱼道，鱼道主体10的结构设置可参阅第一实施例中相关所述，竖井20的外周形状可参阅第一至第四实施例中相关设置，在此不再赘述。

上述第五至第八实施例的鱼道，进鱼孔21的数量及形状不限定，只要进鱼孔21的总面积A满足公式(参考第一实施例中所述)即可。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有恒定进口流速的鱼道，其特征在于，包括在水体中自下游延伸至上游的鱼道主体、以及设置在水体下游的竖井，所述鱼道主体位于下游的开口形成鱼道进口，位于上游的开口形成鱼道出口；所述竖井与所述鱼道主体位于下游的一端相接并将所述鱼道进口包围，所述竖井内部和所述鱼道进口之间形成一个水域空间；所述竖井上设有至少一个连通所述水域空间和所述竖井外部的进鱼孔。

2.根据权利要求1所述的具有恒定进口流速的鱼道，其特征在于，所述进鱼孔的总面积A满足以下公式：

$A=\frac{Q}{\mathrm{\μ}\sqrt{2gZ}};$

其中，Q为鱼道的下泄流量，μ为流量系数，μ＝0.60～0.63；g为重力加速度，Z为所述竖井内外的水位差，且不为零。

3.根据权利要求1所述的具有恒定进口流速的鱼道，其特征在于，所述进鱼孔在所述竖井上位于水体的下层、中层和/或上层。

4.根据权利要求1所述的具有恒定进口流速的鱼道，其特征在于，所述鱼道主体包括间隔相对的两个侧墙，两个所述侧墙之间的通道形成供鱼类通过的过鱼通道。

5.根据权利要求4所述的具有恒定进口流速的鱼道，其特征在于，所述鱼道主体还包括多个间隔分布在所述过鱼通道内的隔板；多个所述隔板将所述过鱼通道隔成多个依次连通的鱼池。

6.根据权利要求5所述的具有恒定进口流速的鱼道，其特征在于，多个所述隔板分别连接在两个所述侧墙上，并且两个所述侧墙上的所述隔板相对错开。

7.根据权利要求4所述的具有恒定进口流速的鱼道，其特征在于，所述竖井的顶部水平连接所述侧墙。

8.根据权利要求1所述的具有恒定进口流速的鱼道，其特征在于，所述竖井顶部的高程等于或高于水体下游的最高水位。

9.根据权利要求1-8任一项所述的具有恒定进口流速的鱼道，其特征在于，所述竖井的外周呈圆形、椭圆形、多边形或不规则的异形。

10.根据权利要求1-8任一项所述的具有恒定进口流速的鱼道，其特征在于，所述进鱼孔为圆形孔、拱形孔或多边形孔。