适应于不同游泳能力鱼类的仿自然鱼道

摘要

本发明公开了一种适应于不同游泳能力鱼类的仿自然鱼道，涉及过鱼建筑物和水利水电工程生态领域。本发明的仿自然鱼道包括鱼道外翼墙、鱼道底板和若干个鱼道单元。鱼道外翼墙与鱼道内翼墙之间形成流速较小的鱼类上溯的外过道，同一个鱼道单元的鱼道内翼墙之间形成流速较大的鱼类上溯的内过道，外过道与内过道相结合，构成多种水动力条件，满足不同游泳能力鱼类上溯的需要。鱼道单元内设有根据流量大小和水深变化自动调整开度大小的偏转板，使得过鱼竖缝处易于形成过鱼的适宜流速。本发明公开的适应于不同游泳能力鱼类的仿自然鱼道与传统鱼道相比，能够形成多样化的水流条件，增强鱼类上溯的环境适宜性，提高不同游泳能力鱼类的洄游效率。

说明书

技术领域

本发明属于过鱼建筑物和水利水电工程生态环境技术领域，具体涉及一种适应于不同游泳能力鱼类的仿自然鱼道。

背景技术

在世界各地的河流中，人类为了防洪、发电、灌溉、航运和供水等目的在河流上修建了众多的闸、坝和堰等水工建筑物。据统计，目前我国已建大约有9.8万多座水库大坝，闸、堰等其他水利设施更是达到无可计量的程度。这些挡水建筑物直接阻断了河道水流的连通性，破坏了原有河道的地形、地貌，阻碍鱼类上溯，使得鱼、虾等水生生物的生境发生变化，水生生物的数量和物种种类逐年减少，导致河流生态系统的多样性和稳定性遭到破坏。鱼道作为恢复河道连通性且帮助鱼类完成上溯洄游的生态型水利工程在全球被广泛应用。

鱼道一般以槽式、竖缝式为主，但淡水鱼类游泳能力一般较弱且游泳能力不同，由于缺乏对鱼道的结构、水流流态和洄游鱼类的习性和行为的深入了解，使得大部分鱼道结构单一，不能同时满足不同游泳能力的鱼类需求，鱼类进入鱼道后难以选择最适用的水流条件完成上溯。槽式、竖缝式为主的鱼道，内部水流的紊动性较大，过鱼口或过鱼竖缝难以根据流量大小和水深变化而自动调整流速大小，不能形成多样化的水流条件，导致过鱼效果不理想。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种适应于不同游泳能力鱼类的仿自然鱼道，解决现有鱼道结构单一、过鱼口或过鱼竖缝难以根据流量大小而自动调节的难题，以满足不同游泳能力的鱼类洄游上溯的需要，辅助洄游鱼类低体能消耗及时过坝，提高鱼道的过鱼效果，保护天然渔业资源，保障水生生态系统的连续性和多样性。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明的一种适应于不同游泳能力鱼类的仿自然鱼道，包括鱼道外翼墙、鱼道底板和若干个鱼道单元。

所述鱼道外翼墙垂直固定于所述的鱼道底板沿长度方向的两侧，所述的鱼道外翼墙内壁随机布置着若干块人造卵石。

所述鱼道单元位于两堵鱼道外翼墙之间，每个鱼道单元包括两堵鱼道内翼墙、两块偏转板、两个气囊和一块挡板，鱼道内翼墙沿水流方向布置，鱼道内翼墙上设有多个过水孔，偏转板靠近鱼道单元进水口处布置，挡板靠近鱼道单元出水口处布置，两块偏转板对称安装在两堵鱼道内翼墙的内侧，偏转板与鱼道内翼墙之间通过阻尼铰链相连接，偏转板内部设有气囊和伸缩板，气囊与偏转板和伸缩板相连接，伸缩板能够在气囊膨胀时伸出偏转板外部、气囊收缩时缩回偏转板内部，挡板垂直水流方向布置在两堵鱼道内翼墙之间，挡板和鱼道内翼墙均垂直固定于鱼道底板。

在本发明中，所述鱼道底板内部设有主通道和支通道，主通道沿水流方向布置于鱼道底板内，支通道垂直连通于主通道并位于偏转板的正下方，主通道和支通道内布设有充气管，支通道内的充气管末端与气囊相连通，主通道内的充气管与气泵相连。

在本发明中，所述鱼道内翼墙形状为侧立、拉伸的马鞍面，同一个鱼道单元的鱼道内翼墙之间形成鱼类上溯的内过道，鱼道内翼墙与鱼道外翼墙之间形成鱼类上溯的外过道。相邻鱼道单元的鱼道内翼墙之间形成导流口。

在本发明中，所述过水孔设在鱼道内翼墙，过水孔由鱼道内翼墙的内侧向外侧的下游倾斜。

在本发明中，所述偏转板底部与鱼道底板相贴合，偏转板顶部隆起。鱼道单元内对称分布的两块偏转板之间形成过鱼竖缝，过鱼竖缝的宽度能够随着两块偏转板之间的开度变化而改变，两块偏转板之间的开度自动适应流量大小和水深变化。

在本发明中，所述伸缩板位于偏转板内，伸缩板的上部和底部均与鱼道底板平行，伸缩板的外缘与偏转板的外缘齐平，伸缩板的顶部和底部均通过滑轨与偏转板内部相接触，伸缩板内缘中部设有环扣。气囊左右各设有一个环扣，气囊的一个环扣与伸缩板的环扣相连接、另一个环扣与偏转板内部相连接；气囊为乳胶折叠囊，具有良好的伸缩性。

在本发明中，所述挡板的上半部有交错布置的楔型结构，挡板的下半部设有排沙孔，在排沙孔之间的挡板迎水面一侧布设有棱台形的导流墙。

在本发明中，所述排沙孔的形状为圆形，排沙孔设有四个能够飘动的弧形片，排沙孔的底部与挡板的底部相切。

优选地，所述鱼道外翼墙和所述鱼道底板的形状均采用长方形。

优选地，所述偏转板与所述鱼道内翼墙之间通过阻尼铰链相连。

优选地，所述伸缩板的顶部和底部均通过滑轨与偏转板内部相接触。

优选地，所述挡板上半部的楔型结构，楔尖与楔底相互交错布置。

优选地，所述伸缩板在气囊膨胀时伸出偏转板外部的长度为伸缩板长度的1/3～1/2。

优选地，所述气囊为伸缩性良好的乳胶弹性折叠囊，气囊收缩时能够缩回偏转板内部。

有益效果：本发明的适应于不同游泳能力鱼类的仿自然鱼道，具有以下有益效果：

(1)本发明中的外过道与内过道设计，有利于不同游泳能力的鱼类在上溯过程中根据自身的体能和需求有选择性地通过外过道或者内过道上溯。

(2)本发明中的人工卵石具有仿自然河流岸坡的效果，也能够增加鱼道外翼墙的壁面糙率、减小鱼道内水流速度，满足游泳能力弱的鱼类上溯需求。

(3)本发明中的鱼道内翼墙形状为侧立、拉伸的马鞍面，使得内过道水流蜿蜒曲折，接近自然河道水流特征，增加了鱼类对鱼道的适应性。

(4)本发明中的偏转板能够自动根据上游的来流量调节两偏转板之间的开度，在过鱼竖缝处形成适宜的过鱼流速，提高过鱼效率。

(5)本发明中的伸缩板有利于人为调节鱼道内流速，通过气囊控制伸缩板的出入从而改变鱼道的过水断面，营造鱼类洄游的适宜流速，辅助鱼类更快的完成上溯。

(6)本发明中的挡板上半部设有相互交错的楔型结构，使得表面水流能够对冲，从而达到对冲消能的效果。挡板中部水流受阻形成低流速区域，能够供体力不足的鱼类在该区域休息，有利于鱼类恢复体力顺利完成上溯。

(7)本发明中的排沙孔用于排放鱼道内淤积的泥沙，四周飘动的弧形片能够随着水流脉动产生波动，对喜底生的洄游性鱼类能够产生感应主流的诱导效果。

(8)本发明中的导流墙将上游的水流进行分流，能够增加局部流速和脉动，从而扰动排沙孔弧形片飘动，加大清沙力度，有利于实现鱼道自动清沙的功能。

(9)本发明中的过水孔和导流口，增加了内过道和外过道水流交换的机率，使得水流与鱼道外翼墙、鱼道内翼墙以及水流之间的相互作用增强，不仅能够有效消耗鱼道中水流的动能，而且能够增加诱鱼水声，有利于聚集在鱼道进口周围的鱼快速感应到鱼道水流方位。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的剖面图；

图4为整个鱼道的通道结构图；

图5为图1中偏转板结构图；

图6为图1中挡板结构图；

图7为图1中鱼道内翼墙结构图；

图8为图3内部伸缩板结构图。

图中：1-鱼道外翼墙，2-鱼道内翼墙，3-人造卵石，4-过水孔，5-导流口，6-偏转板，7-气囊，8-伸缩板，9-环扣，10-挡板，11-排沙孔，12-导流墙，13-主通道，14-支通道，15-鱼道底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1-图8所示，本发明的一种适应于不同游泳能力鱼类的仿自然鱼道，包括鱼道外翼墙1、鱼道底板15和若干个鱼道单元。鱼道外翼墙1垂直固定于鱼道底板15沿长度方向的两侧，鱼道外翼墙1内壁随机布置着若干块人造卵石3。鱼道单元位于两堵鱼道外翼墙1之间，每个鱼道单元包括两堵鱼道内翼墙2、两块偏转板6、两个气囊7和一块挡板10，鱼道内翼墙2沿水流方向布置，鱼道内翼墙2上设有多个过水孔4，偏转板6靠近鱼道单元进水口处布置，挡板10靠近鱼道单元出水口处布置，两块偏转板6对称安装在两堵鱼道内翼墙2的内侧，偏转板6与鱼道内翼墙2之间通过阻尼铰链相连接，偏转板6内部设有气囊7和伸缩板8，气囊7与偏转板6和伸缩板8相连接，伸缩板8能够在气囊7膨胀时伸出偏转板6外部、气囊7收缩时缩回偏转板6内部，挡板10垂直水流方向布置在两堵鱼道内翼墙2之间，挡板10和鱼道内翼墙2均垂直固定于鱼道底板15。

鱼道底板15内部设有主通道13和支通道14，主通道13沿水流方向布置于鱼道底板15内，支通道14垂直连通于主通道13并位于偏转板6的正下方，主通道13和支通道14内布设有充气管，支通道14内的充气管末端与气囊7相连通，主通道13内的充气管与气泵相连。

如图1-图4和图7所示，鱼道内翼墙2形状为侧立、拉伸的马鞍面，同一个鱼道单元的鱼道内翼墙2之间形成鱼类上溯的内过道，鱼道内翼墙2与鱼道外翼墙1之间形成鱼类上溯的外过道。内过道能够供游泳能力强的鱼类游动，外过道既能够供游泳能力弱的鱼类游动也能够成为内过道鱼类恢复体力的休息区域。相邻鱼道单元的鱼道内翼墙2之间形成导流口5。过水孔4设在鱼道内翼墙2，过水孔4由鱼道内翼墙2的内侧向外侧的下游倾斜。

如图1-图3和图5所示，偏转板6底部与鱼道底板15相贴合，偏转板6顶部隆起，鱼道单元内对称分布的两块偏转板6之间形成过鱼竖缝，过鱼竖缝的宽度能够随着两块偏转板6之间的开度变化而改变，两块偏转板6之间的开度自动适宜流量大小和水深变化，偏转板6内部设有气囊7和伸缩板8，气囊7为乳胶折叠囊，具有一定的伸缩性，气囊7左右各设有一个环扣9，气囊7的环扣9分别与偏转板6和伸缩板8的环扣9相连接。

如图1-图3和图6所示，挡板10垂直水流方向布置在两堵鱼道内翼墙2之间，挡板10垂直固定于鱼道底板15，挡板10的上半部有交错布置的楔型结构，挡板10的下半部设有排沙孔11，在排沙孔11之间的挡板10迎水面一侧布设有棱台形的导流墙12。

如图3和图8所示，伸缩板8的上部和底部均与鱼道底板15平行，伸缩板8的外缘与偏转板6的外缘平行，伸缩板8的顶部和底部均通过滑轨与偏转板6内部相接触，通过滑轨的连接，减少偏转板6与伸缩板8之间的摩擦力，使伸缩板8运行起来较灵活，伸缩板8内缘中部还设有环扣9，环扣9与气囊7上的环扣9相连。

在本实施例中，人造卵石3呈椭球形，迎水面粗糙度大、背水面粗糙度小，随机布置在鱼道外翼墙1内壁。迎水面粗糙度大，能够增加鱼道外翼墙1的摩擦阻力，减缓水流的流速；背水面粗糙度小，能够保护鱼类上溯免受意外损伤。

在本实施例中，过水孔4设置在鱼道内翼墙2上，过水孔4由鱼道内翼墙2的内侧向外侧的下游倾斜，实现内过道与外过道水体的横向交换。

在本实施例中，导流口5将外过道的水流进行分流，减小外过道中急流对较弱游泳能力的鱼类上溯的影响，同时，增加鱼道单元入口处的流速，满足内过道中强游泳能力鱼类的感应流速的需要。

在本实施例中，偏转板之间的开度会根据上游来流量的大小自动适宜流量大小和水深变化，随着上游来流量的增大，偏转板6之间的开度会在水流的推动作用下逐渐变大，从而减小过鱼竖缝处的流速，避免过鱼竖缝的流速超过过鱼对象的极限流速。

在本实施例中，伸缩板8能够在气囊7的拉动和推动下在偏转板6内移动。当鱼道单元内的两块偏转板6之间形成的过鱼竖缝处流速达不到过鱼对象的感应流速时，将气泵设置在风管的档位，通过充气管对气泵充气，气囊7膨胀使伸缩板8伸出偏转板6内部，增加了原有偏转板6的横截面积，增加了偏转板6对水流的阻力，从而减小了两块偏转板6之间的开度，增加过鱼竖缝处的流速达到过鱼对象的适宜流速。当伸缩板8伸出偏转板6内部时，此时，过鱼竖缝处的流速大于过鱼对象的极限流速，将气泵的风管与消音帽对换，转换为吸气状态，气囊7收缩，伸缩板8被拉回偏转板6内部，两块偏转板6之间的开度变大，过鱼竖缝处的流速减小。

在本实施例中，导流墙12设定在挡板10上游一侧的下部，形状为棱台。棱台的侧壁坡度既减少泥沙在此处的堆积，也避免涡流的出现，导流墙12能将上游的水流形成收缩水流，收缩水流能够使排沙孔11的弧形片飘动变强，加大清沙力度。

本实施例中，排沙孔11的形状为圆形，排沙孔11的底部与挡板10的底部相切，排沙孔11的弧形片在导流墙12产生的束流作用下浮动频率更高，加快清沙速度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还能够做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。