申请/专利权人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司

申请日：2018-11-09

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN109403285B

主分类号：E02B8/08

分类号：E02B8/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2024.03.01#著录事项变更;2019.03.26#实质审查的生效;2019.03.01#公开

摘要：本发明提供了一种高坝过鱼设施进口吸引流系统，包括设置在鱼道内的管道、辅助吸引水消能整流系统、进口通道调节机构；所述管道的一端为辅助吸引水出水口，辅助吸引水出水口设于辅助吸引水消能整流系统内，辅助吸引水消能整流系统的一端与进口通道调节机构连通；所述辅助吸引水消能整流系统包括辅助水消能池，辅助水消能池的一侧依次设有水转向消能叶片和整流器，在整流器的一侧设有消能出口。本发明提供了一种适用于空间有限、地形复杂和坝下尾水波动情况下的鱼道进口内部结构，从吸引流流量、吸引流流态两方面出发，实现、增加了鱼道进口吸引力。

主权项：1.一种高坝过鱼设施进口吸引流系统，包括设置在鱼道内的管道1、辅助吸引水消能整流系统3、进口通道调节机构4，其特征在于：所述管道1的一端为辅助吸引水出水口，辅助吸引水出水口设于辅助吸引水消能整流系统3内，辅助吸引水消能整流系统3的一端与进口通道调节机构4连通；所述辅助吸引水消能整流系统3包括辅助水消能池31，辅助水消能池31的一侧依次设有水转向消能叶片32和整流器33，在整流器33的一侧设有消能出口；所述进口通道调节机构4包括转弯道，在转弯道内设有导鱼网栅43，导鱼网栅43设置在消能出口处，在导鱼网栅43的一侧依次设有过水宽度调节水力栅42和闸门41；所述闸门41为垂直升降闸门，管道1上设有流量控制阀；所述过水宽度调节水力栅42由若干块垂直叶片组合而成，过水宽度调节水力栅42的截面为：由两直径不等的圆，过度连接形成的无锋角的过水过鱼截面；所述过水宽度调节水力栅42有若干个，若干个过水宽度调节水力栅42之间平行布置，相邻的两个过水宽度调节水力栅42之间的间距不小于30cm。

全文数据：一种高坝过鱼设施进口吸引流系统技术领域本发明涉及一种高坝过鱼设施进口吸引流系统，属于河流连通性修复、鱼类保护领域，尤其涉及高水头大坝下过鱼设施技术领域。背景技术鱼道是确保鱼类安全、及时和有效地通过障碍物所必需的元素的组合，包括但不限于提供鱼类自主上溯的鱼梯、升鱼机、过鱼旁路、引导装置、流量控制结构，而鱼道的设计和实施的目的是为鱼类提供安全、及时、有效的通道。原则上，鱼道效率取决于鱼道内部结构和鱼道进口条件，鱼道进口取决于进口布局、设计和水力条件，鱼类接近鱼道进口可能性和进口功能性是鱼道效率的关键。Gerhardt谈到：“进口的位置和功能在鱼道设计中至关重要。在鱼道设计规划时，需要解决两个问题：一是将鱼吸引到鱼道进口，二是将鱼移到鱼道上游，第二个任务的成功取决于第一任务的完成，鱼道进口过鱼设施极为关键和具有挑战性的问题”。其次，鱼道进口被感知能力越好，就会有更多鱼的进入鱼道进口，鱼道被感知能力差，会造成鱼类花费更多时间寻找上行通道，导致鱼道效率低，这将造成鱼类无法及时到达产卵场，这可能导致物种数量降低甚至个体物种的灭绝DWA2010,draft，而鱼道进口被感知能力取决于鱼道吸引流和进口位置。最后，吸引流吸引力取决于流速和流量，其流速受限于鱼类游泳能力，在鱼道竞争流量的影响下，为了增加鱼道进口吸引力，可以通过增加水量以增加吸引流吸引力；在欧洲鱼道设计导则中规定鱼道吸引流流量应至少为竞争流量的1-5％，美国国家海洋渔业服务在鱼道设计导则中建议在年平均流量超过1000fts的河流中，其鱼道吸引流流量占河道年平均流量的5％和10％之间，而对于小河流，所占的比例更大，但在我国水利工程过鱼设施设计规范中并没有规定鱼道吸引流设计方法和取值范围。在大多数情况下，鱼道内部不直接排放足够的吸引流和辅助吸引流的合集，以及在鱼道几何尺寸的限制下，鱼道内吸引流流量往往很小。对于大型河流，按照欧洲标准计算的话，1％的鱼道吸引流流量将导致非常高的流量，此时鱼道吸引流流量不可能都从鱼道内流过。为了创造鱼道吸引流，必须增加不直接排放到鱼道内的流量，但是目前，在我国绝大多数过鱼设施并没有涉及辅助吸引流系统，因此，为了创造足够的鱼道吸引流必须增加辅助吸引流，让鱼类成功通过鱼道内部池室，急需一种高坝过鱼设施进口吸引流系统。发明内容为解决上述技术问题，本发明提供了一种高坝过鱼设施进口吸引流系统，该高坝过鱼设施进口吸引流系统解决了当前河道连通性阻隔背景下水生动物保护的问题，以及我国过鱼设施吸引流设计不完善的问题。本发明通过以下技术方案得以实现。本发明提供的一种高坝过鱼设施进口吸引流系统，包括设置在鱼道内的管道、辅助吸引水消能整流系统、进口通道调节机构；所述管道的一端为辅助吸引水出水口，辅助吸引水出水口设于辅助吸引水消能整流系统内，辅助吸引水消能整流系统的一端与进口通道调节机构连通；所述辅助吸引水消能整流系统包括辅助水消能池，辅助水消能池的一侧依次设有水转向消能叶片和整流器，在整流器的一侧设有消能出口；所述进口通道调节机构包括转弯道，在转弯道内设有导鱼网栅，导鱼网栅设置在消能出口处，在导鱼网栅的一侧依次设有过水宽度调节水力栅和闸门。所述管道包括水泵站抽水和库区引水两种供水方式。所述辅助水消能池的底板高程低于鱼道进口的底板高程。所述水转向消能叶片为转向角度可调节的、断面呈椭圆形的多面体。所述整流器由若干个等直径的PVC管组合而成，若干个PVC管水平排列，从中间位置向上排列的PVC管的长度线性减小。所述闸门为垂直升降闸门，管道上设有流量控制阀。所述过水宽度调节水力栅由若干块垂直叶片组合而成，过水宽度调节水力栅的截面为：由两直径不等的圆，过度连接形成的无锋角的过水过鱼截面；所述过水宽度调节水力栅有若干个，若干个过水宽度调节水力栅之间平行布置，相邻的两个过水宽度调节水力栅之间的间距不小于30cm。所述导鱼网栅由间距为10～15mm的细条网组成，导鱼网栅与水流流向呈10°～30°夹角。本系统与鱼道进口连接的坡度不超过1:2。所述转弯道的角度为90°或180°。本发明的有益效果在于：在鱼道内部吸引流的基础上增加了辅助吸引流系统，吸引流经过多次消能，制造了平稳的吸引流流态，增加了鱼道进口吸引力。在空间有限、地形复杂的坝下，转弯通道可以使过鱼设施吸引流与水电站尾水出流平行，减少发电尾水对进口吸引流的影响；通过在进口处通过安装可调节装置来控制进口出流流速、水深，达到在坝下尾水位波动的情况下，也能保持恒定的吸引流流态。附图说明图1是本发明的结构示意图；图2是本发明辅助吸引水消能整流系统的结构示意图；图3是本发明过水宽度调节水力栅的结构示意图；图4是本发明实施例1的实施方案图；图5是本发明实施例2的实施方案图；图中：1-管道，3-辅助吸引水消能整流系统，31-辅助水消能池，32-水转向消能叶片，33-整流器，4-进口通道调节机构，41-闸门，42-过水宽度调节水力栅，43-导鱼网栅。具体实施方式下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。如图1～3所示，一种高坝过鱼设施进口吸引流系统，包括设置在鱼道内的管道1、辅助吸引水消能整流系统3、进口通道调节机构4；所述管道1的一端为辅助吸引水出水口，辅助吸引水出水口设于辅助吸引水消能整流系统3内，辅助吸引水消能整流系统3的一端与进口通道调节机构4连通；所述辅助吸引水消能整流系统3包括辅助水消能池31，辅助水消能池31的一侧依次设有水转向消能叶片32和整流器33，在整流器33的一侧设有消能出口；所述进口通道调节机构4包括转弯道，在转弯道内设有导鱼网栅43，导鱼网栅43设置在消能出口处，在导鱼网栅43的一侧依次设有过水宽度调节水力栅42和闸门41。所述管道1包括水泵站抽水和库区引水两种供水方式，管道1将所供的水运输到鱼道进口。所述辅助水消能池31的底板高程低于鱼道进口的底板高程。所述水转向消能叶片32为转向角度可调节的、断面呈椭圆形的多面体。所述整流器33由若干个等直径的PVC管组合而成，若干个PVC管水平排列，从中间位置向上排列的PVC管的长度线性减小；整流器33可降低水流横向和垂向流速，保留水流流速，从而使流出整流器的水流尽可能呈现出均匀流。所述闸门41为垂直升降闸门，也称为鱼道检修闸门，只有在鱼道进行检修时才关闭，在鱼道运行时全开；所示管道1上设有流量控制阀。所述过水宽度调节水力栅42由若干块垂直叶片组合而成，过水宽度调节水力栅42的截面为：由两直径不等的圆，过度连接形成的无锋角的过水过鱼截面；所述过水宽度调节水力栅42有若干个，若干个过水宽度调节水力栅42之间平行布置，相邻的两个过水宽度调节水力栅42之间的间距不小于30cm。所述导鱼网栅43由间距为10～15mm的细条网组成，作为物理网屏，可以防止大多数鱼类和其他水生生物游入辅助吸引水消能整流系统3；所示导鱼网栅43与水流流向呈10°～30°夹角，从水力学角度和鱼类趋流性行为来看，该角度可以让鱼更好的进入鱼道内部池室而不是堵在导鱼网栅旁。进一步地，导鱼网栅43的开口截面过水截面可以根据吸引流和坝下尾水位进行调整，以在入口处产生均匀的流动，同时可以避免鱼道进口出流以跌水形式自由出流流出，同时导鱼网栅43表面光滑，避免鱼类上溯过程中因接触而磨伤。本系统与鱼道进口连接的坡度不超过1:2，以便于底栖鱼类也能找到鱼道进口。所述转弯道的角度为90°或180°，可以让鱼道内部吸引水Q1与辅助吸引水Q2平稳汇合，避免通道水流紊动，同时转弯通道最大的作用是为了让从鱼道进口流出的水流流向与发电尾水水流流向平行，如果进口出流与电站出流呈一定的角度会导致鱼道出流吸引区长度和面积大大的被电站尾水冲撞消减。具体的，辅助吸引水流量为Q2和鱼道内部吸引水流量为Q1两股水流在消能出口平行汇合，汇合的水沿着进口通道调节机构4，经90°或者180°转弯后，流经过水宽度调节水力栅42流出鱼道口，其中出鱼道口的水流流量为Q3，Q3＝Q1+Q2流向与发电机组尾水水流流量为Q流向平行；其中Q3与Q的比例可在结合项目环境的基础上，根据欧洲和美国的过鱼设施吸引流设计标准来定，且过鱼通道最小平均流速必须大于或者等于目标鱼类趋流流速。进一步地，辅助水消能池31对管道3流出的水进行初步消能，辅助水消能池31中的水经过过水宽度调节水力栅32得到进一步消能，降低了水流紊动。进一步地，初步消能并已转向的水流流经整流器33，整流器33的下层PVC管管长为L1，上层PVC管管长为L2，且长度L2从正中间层线性减少到顶层L1L2＝2L1，长度线性减小是为了避免整流器33造成壅水。实施例1如图4所示，在坝下河床窄、坝型为拱坝的条件下，辅助吸引水供水泵站位于河道右岸，鱼道进口位于河道左岸，辅助吸引水供水泵站通过管道1运输流量为Q1将右岸发电尾水中的部分流量作为鱼道辅助吸引流流量，从而增加左岸吸引流，降低右岸吸引流。具体的，经辅助吸引水供水泵站输送过来的水或者库区引入水进入管道1，辅助水消能池31对管道1流出的水进行初步消能，辅助水消能池31中的水经过水转向消能叶片32得到进一步消能，降低水流紊动，然后已经转向的水流进一步流经整流器33，水从整流器33流出，经过鱼道进口导鱼网栅43。此时，鱼道内部池室吸引水Q1与辅助吸引水Q2在转弯道汇合，经过转弯道的水流从鱼道进口通道过水宽度调节水力栅42流出，流出的水流进而在坝下形成一股吸引流，该吸引流在距坝下一定距离处与发电尾水融合。实施例2如图5所示，在高坝重力坝，坝面有有空间布置输水管道条件下，将库区的水通过管道1引入发电机组管道1的进水口高程低于设计最低水位，机组发电尾水经管道1运输到辅助水消能池31，对管道1流出的水进行初步消能，辅助水消能池31中的水经过水转向消能叶片32得到进一步消能，降低水流紊动，然后已经转向的水流进一步流经整流器33，水从整流器33流出经过鱼道进口导鱼网栅43。此时，鱼道内部吸引水Q1与辅助吸引水Q2在转弯道汇合，经过转弯道的水流从鱼道进口通道过水宽度调节水力栅42流出，流出的水流进而在坝下形成一股吸引流，该吸引流在距坝下一定距离处与发电尾水融合。

权利要求：1.一种高坝过鱼设施进口吸引流系统，包括设置在鱼道内的管道1、辅助吸引水消能整流系统3、进口通道调节机构4，其特征在于：所述管道1的一端为辅助吸引水出水口，辅助吸引水出水口设于辅助吸引水消能整流系统3内，辅助吸引水消能整流系统3的一端与进口通道调节机构4连通；所述辅助吸引水消能整流系统3包括辅助水消能池31，辅助水消能池31的一侧依次设有水转向消能叶片32和整流器33，在整流器33的一侧设有消能出口；所述进口通道调节机构4包括转弯道，在转弯道内设有导鱼网栅43，导鱼网栅43设置在消能出口处，在导鱼网栅43的一侧依次设有过水宽度调节水力栅42和闸门41。2.如权利要求1所述的高坝过鱼设施进口吸引流系统，其特征在于：所述管道1包括水泵站抽水和库区引水两种供水方式。3.如权利要求1所述的高坝过鱼设施进口吸引流系统，其特征在于：所述辅助水消能池31的底板高程低于鱼道进口的底板高程。4.如权利要求1所述的高坝过鱼设施进口吸引流系统，其特征在于：所述水转向消能叶片32为转向角度可调节的、断面呈椭圆形的多面体。5.如权利要求1所述的高坝过鱼设施进口吸引流系统，其特征在于：所述整流器33由若干个等直径的PVC管组合而成，若干个PVC管水平排列，从中间位置向上排列的PVC管的长度线性减小。6.如权利要求1所述的高坝过鱼设施进口吸引流系统，其特征在于：所述闸门41为垂直升降闸门，管道1上设有流量控制阀。7.如权利要求1所述的高坝过鱼设施进口吸引流系统，其特征在于：所述过水宽度调节水力栅42由若干块垂直叶片组合而成，过水宽度调节水力栅42的截面为：由两直径不等的圆，过度连接形成的无锋角的过水过鱼截面；所述过水宽度调节水力栅42有若干个，若干个过水宽度调节水力栅42之间平行布置，相邻的两个过水宽度调节水力栅42之间的间距不小于30cm。8.如权利要求1所述的高坝过鱼设施进口吸引流系统，其特征在于：所述导鱼网栅43由间距为10～15mm的细条网组成，导鱼网栅43与水流流向呈10°～30°夹角。9.如权利要求1所述的高坝过鱼设施进口吸引流系统，其特征在于：本系统与鱼道进口连接的坡度不超过1:2。10.如权利要求1所述的高坝过鱼设施进口吸引流系统，其特征在于：所述转弯道的角度为90°或180°。

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