專利名稱：一種適用于高壩陡坡的階梯式過魚設(shè)施及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水產(chǎn)工程和水利工程交叉領(lǐng)域，具體說是一種適用于 高壩陡坡的魚道建筑物及過魚控制方法。
背景技術(shù)：
水生物保護(hù)是水利水電工程項(xiàng)目中很重要的問題，在建設(shè)大型水 利水電工程時(shí)，針對魚類資源的保護(hù)，國家已出臺(tái)了多項(xiàng)相關(guān)條例和 法律，用來保護(hù)因建壩而導(dǎo)致的上下游水生動(dòng)物的阻斷，保持生態(tài)系 統(tǒng)的平衡和物種多樣性，《中華人民共和國水法》第27條明確指出 "國家鼓勵(lì)開發(fā)、利用水運(yùn)資源。在水生生物洄游通道、通航或者竹 木流放的河流上修建永久性攔河閘壩，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)同時(shí)修建過魚、 過船、過木設(shè)施，或者經(jīng)國務(wù)院授權(quán)的部門批準(zhǔn)采取其他補(bǔ)救措施， 并妥善安排施工和蓄水期間的水生生物保護(hù)、航運(yùn)和竹木流放，所需 費(fèi)用由建設(shè)單位承擔(dān)..."。前些年，我國也建設(shè)了數(shù)十座過魚設(shè)施， 但由于經(jīng)濟(jì)的限制和缺乏對魚道的結(jié)構(gòu)、水流流態(tài)和洄游魚類的習(xí)性 和行為的深入研究與認(rèn)識(shí)，加之人們對漁業(yè)資源的保護(hù)觀念和意識(shí)淡 薄，造成我國過魚設(shè)施的研究與建設(shè)較世界發(fā)達(dá)國家有很大的差距， 因此，加強(qiáng)全民資源保護(hù)意識(shí)，進(jìn)一步深入研究適合我國國情的過魚 設(shè)施，對保護(hù)和改善河流的生態(tài)系統(tǒng)有著重大影響，也對建設(shè)人與自 然和諧發(fā)展的社會(huì)有著深淵意義。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國建設(shè)的水利實(shí)施的規(guī)模越來越 大，壩體越來越高，中國最高的三峽大壩最高處可達(dá)185米，而全球
最高的水壩是中亞塔吉克斯坦的(Rogun)水壩，壩高335米；由此 對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響也越來越嚴(yán)重，雖然國家也采取了諸如建設(shè)人
4工孵化場，人工放流等保護(hù)措施，但研究與發(fā)明一種新型的用于高壩 陡坡的階梯式過魚設(shè)施及控制方法，無疑是為今后建造大型水利工程 提供了更多更為合理的選擇與手段。
世界上現(xiàn)有的大型水利樞紐工程建設(shè)的過魚道工程從結(jié)構(gòu)上分 主要有一下四種形式l.溢流偃式；2.淹沒孔口式；3.垂直豎縫式； 4.組合式。
1、 溢流偃式魚道過魚平穩(wěn)，魚道坡度較緩，適合于過表層魚和
跳躍能力較強(qiáng)的魚類，魚道坡度通常為1/10，造價(jià)較低。
2、 淹沒孔口式魚道主要依靠水流的擴(kuò)散來消能，孔口布置在中 下水層，適合需要一定水深的中大型魚類。
3、 垂直豎縫式也稱槽式，是一種應(yīng)用相對比較多的形式，坡度 較陡(1/10—1/4)，他的優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)過魚，保障魚及時(shí)過壩，機(jī)械 故障少運(yùn)行費(fèi)用低等，但對于現(xiàn)在大型的陡坡高壩式的水利樞紐工 程，由于要建造較長的魚道，工程投資較大，同時(shí)因魚道中水流流速 大、魚道較長，使魚類體能消耗過大不能完成上溯，同時(shí)魚道造價(jià)較 高。
4、 組合式是以上三種形式的不同組合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于高壩陡坡的階梯式過魚設(shè)施及 控制方法，它提出了一種適用于高壩陡坡的階梯式新型魚道建筑物及 過魚控制方法，使之具有對洄游魚類及時(shí)過壩、自身不受傷害、體能 消耗少、對性腺發(fā)育無不良影響，自動(dòng)化程度高，魚道相對較短(坡 陡)，投資省等突出特點(diǎn)，從根本上改變了其它結(jié)構(gòu)形式魚道過高壩 的不足，和須要求魚類具有很強(qiáng)的連續(xù)跳躍能力或較高的克流能力和 體力這些難以達(dá)到的必備條件。
為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案本發(fā)明魚道是一種建造在壩體陡坡上的階梯式魚道建筑物，它由若干 長方形水池階梯式接力組合而成，還有魚類通行監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)自 動(dòng)控制系統(tǒng)、魚道中溢流水誘魚裝置和魚道進(jìn)出口誘魚裝置。
本發(fā)明的控制方法是在魚類洄游季節(jié)，開啟魚道下游首級(jí)池閘 門和閘外誘魚裝置(閘外可設(shè)噴射水流裝置、小型魚礁群和鋪設(shè)卵石 的誘導(dǎo)平臺(tái)等誘魚方法)，在魚道中保持自上而下有一定的溢流量， 利用溢流跌落的水聲誘導(dǎo)魚的上行，通過監(jiān)控觀察窗口、電子計(jì)數(shù)器 和計(jì)算機(jī)分析，根據(jù)不同時(shí)段洄游魚類的數(shù)量確定并控制魚道工作狀 態(tài)，待下游首級(jí)池聚有一定數(shù)量的魚后，自動(dòng)關(guān)閉下游首級(jí)池閘門， 同時(shí)啟動(dòng)上一級(jí)水池的旁通電動(dòng)閘閥，使上一級(jí)水池的水位下降并流 入首級(jí)池(下級(jí)池水位之上，水聲誘魚)，待水位下降到控制水位時(shí)， 指令關(guān)閉該池電動(dòng)閘閥，啟動(dòng)小型電動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)，提拉管道翻蓋閘門， 利用上一級(jí)水池的溢流凹口的下瀉水量，保持管道內(nèi)的一定流速，誘 使魚類通過管道閘進(jìn)入上一級(jí)水池(也可使用色和光等誘魚措施)， 指令關(guān)閉管道閘翻板閘門，開始上一級(jí)水池的泄水步驟；完成這兩級(jí)
水池間的接力后，下游首級(jí)池的閘門打開，接收下一批魚的到來，如 此一級(jí)接一級(jí)的階梯循環(huán)輸送，使大多數(shù)洄游的魚類安全的、連續(xù)的、 體力消耗少的越過大壩到達(dá)上游出口 ，最后通過上游首級(jí)池閘門內(nèi)外 的誘魚裝置，完成整個(gè)魚道的上行過程。
反之，在魚類完成繁殖，當(dāng)新生代魚類要降河下行返回大海或下 游水域時(shí)，過魚道可首先開啟上游首級(jí)池，按照上行程序逆向操作與
控制，自上而下將小魚接力輸送到大壩下游；該魚道的實(shí)施，尤其對 下行的新生代小魚起到的保護(hù)作用是其它結(jié)構(gòu)形式魚道難以比擬的， 大大減少了以往小魚下行過壩死傷率高的難題。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有許多優(yōu)點(diǎn)和積極效果該魚道結(jié)構(gòu)形式 和控制方法的特征是1、設(shè)計(jì)原理合理，結(jié)構(gòu)簡明易行，適用于任
6何高度的大型水利樞紐工程，魚道坡度大，可達(dá)1:1. 0-1:0.5，甚至 更大；2、魚道布置可根據(jù)地形地貌靈活布置，可調(diào)整某段幾級(jí)水池 的深度來改變魚道的坡度，也可轉(zhuǎn)彎，不會(huì)因坡度轉(zhuǎn)彎等因素造成魚 道中水流的紊亂，影響魚類的游動(dòng)和判斷；3、自動(dòng)化程度高，整個(gè) 魚道系統(tǒng)可由計(jì)算機(jī)程序控制，可根據(jù)監(jiān)控觀察數(shù)據(jù)分析，調(diào)整魚道 控制系統(tǒng)工作間隔和上游魚道溢流量，提高誘魚效果；4、可連續(xù)過 魚，縮短過魚時(shí)間，對魚類安全有保障，在魚道中自身不受傷害、體 能消耗少、尤其對體質(zhì)較差或體能消耗過大的魚類有積極的保護(hù)作 用，對性腺發(fā)育無不良影響，為魚類后續(xù)上行洄游和產(chǎn)卵提供了必要 的體能儲(chǔ)備；5、大大減少了以往小魚下行過壩死傷率高的難題，起 到了其它結(jié)構(gòu)魚道難以比擬的保護(hù)作用；6、魚道設(shè)置坡度陡，可縮 短魚道長度，節(jié)省造價(jià)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖和接力過魚的過程，圖2是本發(fā)明的 平面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明中溢流水誘魚裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖1-3，本具體實(shí)施方式
由翻蓋管道閘1、小型電動(dòng)巻揚(yáng)機(jī) 及鋼絲繩2、凹口溢流槽及防跳網(wǎng)3、旁通排水管引水口 4、旁通排 水管出水口5、階梯池橫隔墻6、魚道兩翼擋墻7、魚道水池底板8、 擋墻防跳網(wǎng)9、電動(dòng)螺桿啟閉機(jī)10、閘門11、溢流凹口槽電控閘板 或閘閥12、計(jì)算機(jī)監(jiān)控和電子計(jì)數(shù)窗口 13、旁通管電動(dòng)閘閥或電動(dòng) 蝶閥14、電動(dòng)閥檢修井15等組成；
每層(每單元)階梯魚道由翻蓋管道閘1、階梯池橫隔墻6、兩 個(gè)魚道兩翼擋墻7、魚道水池底板8、擋墻防跳網(wǎng)9、凹口溢流槽及 防跳網(wǎng)3、旁通排水管引水口 4、旁通排水管出水口 5、旁通管電動(dòng) 閘閥14組成。翻蓋管道閘1和凹口溢流槽及防跳網(wǎng)3設(shè)置在每個(gè)階梯池橫隔墻6上，魚道的兩側(cè)設(shè)置有兩翼擋墻7和在其上方設(shè)置有擋 墻防跳網(wǎng)9，魚道的底面為魚道水池底板8;魚道的在每個(gè)翻蓋管道 閘1的上連接有小型電動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)及鋼絲繩2，小型電動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)及鋼絲 繩2用于打開或關(guān)閉翻蓋管道閘1，用旁通排水管引水口 4和旁通排 水管出水口 5連通相鄰兩級(jí)水池，并由旁通管上的電動(dòng)閘閥14控制 兩水池間的流通(計(jì)算機(jī)程序指令控制)。
在水壩上游和下游魚道兩端的首級(jí)池分別設(shè)置進(jìn)出口閘門11， 閘門11上設(shè)置有電動(dòng)螺桿啟閉機(jī)10;在魚道上下游兩個(gè)首級(jí)池的兩 翼擋墻7上設(shè)置有計(jì)算機(jī)監(jiān)控和電子計(jì)數(shù)窗口 13，計(jì)算機(jī)通過檢測 數(shù)據(jù)分析，調(diào)控整個(gè)魚道的運(yùn)行狀態(tài)，也可根據(jù)不同洄游魚類調(diào)整溢 流凹口槽電控閘板12的流量，來改變整個(gè)魚道水池的流速和管道閘 內(nèi)的流速，本具體實(shí)施方式
通過計(jì)算機(jī)程序控制階梯式魚道接力輸送 洄游魚類，實(shí)現(xiàn)洄游魚類的過壩上溯或下降。
本發(fā)明中魚道的工作原理如下該魚道是利用大壩上下游的水位 差，通過研究不同洄游魚類的克流能力和行為習(xí)性和生理迫切性，預(yù) 先設(shè)定計(jì)算機(jī)控制參數(shù)，由計(jì)算機(jī)控制階梯式各級(jí)水池的電動(dòng)閥門， 利用水重力流動(dòng)的特性，將上一級(jí)水池內(nèi)的水導(dǎo)流到下一級(jí)水池，消 除兩水池間的水頭差，使魚類由下一級(jí)水池順利地穿越管道閘到達(dá)上 一級(jí)水池，如此階梯式的逐級(jí)接力，并利用計(jì)算機(jī)控制上游源源不斷 的庫容水從高水頭自流補(bǔ)充魚道內(nèi)的水量，保持魚道內(nèi)水的流動(dòng)和管 道閘內(nèi)的流速，同時(shí)產(chǎn)生誘魚效果，完成魚類過壩的過程，該方法屬 一種節(jié)能環(huán)保、可自動(dòng)控制的利用水流動(dòng)輸送的方法。
本發(fā)明魚道理論上適合于任何高度的大型水利樞紐工程，可根據(jù) 地形地貌靈活布置，建設(shè)中通過調(diào)整某區(qū)段幾級(jí)水池的深度來改變魚 道的坡度，魚道可自由轉(zhuǎn)彎，不會(huì)因坡度和轉(zhuǎn)彎等因素造成魚道中水 流的紊亂和流速的大幅度增減，影響魚類的游動(dòng)和判斷，可根據(jù)魚類
8洄游季節(jié)水壩水下游的水位變化，在不同水位變化區(qū)間上設(shè)置多個(gè)位
置不同的魚道進(jìn)出口閘門，以適用不同水位的要求；整個(gè)魚道系統(tǒng)的 運(yùn)作可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)全程自動(dòng)控制，可靠度高，計(jì)算機(jī)可根據(jù)監(jiān)控觀察 和數(shù)據(jù)分析，自行調(diào)整魚道控制系統(tǒng)的循環(huán)工作間隔和魚道沿程的溢 流量，提高誘魚效果；溢流凹口電控閘板是為保持整個(gè)魚道的溢流量 而設(shè)置的，它由計(jì)算機(jī)控制，主要調(diào)控魚道橫隔墻上管道閘內(nèi)的流速。
權(quán)利要求
1、一種適用于高壩陡坡的階梯式過魚設(shè)施及控制方法，其特征在于本發(fā)明魚道是一種可建造在落差較大的高壩體或陡坡上的階梯式魚道建筑物，它由若干長方形水池階梯式接力組合而成，還有水池旁通管路系統(tǒng)、魚類通行監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)、魚道中溢流水誘魚裝置和魚道進(jìn)出口誘魚裝置等組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高壩陡坡的階梯式過魚設(shè)施及控制方法，其特征在于控制方法是在魚類洄游季節(jié)，開啟魚道 下游首級(jí)池閘門和閘外誘魚裝置，在魚道中保持自上而下有一定的溢 流量，利用溢流跌落的水聲誘導(dǎo)魚的上行，通過監(jiān)控觀察窗口、電子 計(jì)數(shù)器和計(jì)算機(jī)分析，根據(jù)不同時(shí)段洄游魚類的數(shù)量確定并控制魚道 工作狀態(tài)，待下游首級(jí)池聚有一定數(shù)量的魚后，自動(dòng)關(guān)閉下游首級(jí)池 閘門，同時(shí)啟動(dòng)上一級(jí)水池的旁通電動(dòng)閘閥，使上一級(jí)水池的水位下 降并流入首級(jí)池，待水位下降到控制水位時(shí)，指令關(guān)閉該池電動(dòng)閘閥， 啟動(dòng)小型電動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)，提拉管道翻蓋閘門，利用上一級(jí)水池的溢流凹 口的下瀉水量，保持管道內(nèi)的一定流速，誘使魚類通過管道閘進(jìn)入上 一級(jí)水池，指令關(guān)閉管道閘翻板閘門，開始上一級(jí)水池的泄水步驟； 完成這兩級(jí)水池間的接力后，下游首級(jí)池的閘門打開，接收下一批魚 的到來，如此一級(jí)接一級(jí)的階梯循環(huán)輸送，使大多數(shù)洄游的魚類安全 的、連續(xù)的、體力消耗少的越過大壩到達(dá)上游出口，最后通過上游首級(jí)池閘門內(nèi)外的誘魚裝置，完成整個(gè)魚道的上行過程。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高壩陡坡的階梯式過魚設(shè) 施及控制方法，其特征在于它是由翻蓋管道閘(l)、小型電動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)及鋼絲繩(2)、凹口溢流槽及防跳網(wǎng)(3)、旁通排水管引水口(4)、旁通排水管出水口(5)、階梯池橫隔墻(6)、魚道兩翼擋墻(7)、魚道水 池底板(8)、擋墻防跳網(wǎng)(9)、電動(dòng)螺桿啟閉機(jī)(IO)、閘門(ll)、溢流 凹口槽電控閘板或閘閥(12)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控和電子計(jì)數(shù)窗口(13)、旁通 管電動(dòng)閘閥或電動(dòng)蝶閥(14)、電動(dòng)閥檢修井(15)等組成；每層(每 單元)階梯魚道由翻蓋管道閘(l)、階梯池橫隔墻(6)、兩個(gè)魚道兩翼 擋墻(7)、魚道水池底板(8)、擋墻防跳網(wǎng)(9)、凹口溢流槽及防跳網(wǎng) (3)、旁通排水管引水口(4)、旁通排水管出水口(5)、旁通管電動(dòng)閘 閥(14)組成，翻蓋管道閘(1)和凹口溢流槽及防跳網(wǎng)(3)設(shè)置在每個(gè)階 梯池橫隔墻(6)上，魚道的兩側(cè)設(shè)置有兩翼擋墻(7)和在其上方設(shè)置有 擋墻防跳網(wǎng)(9)，魚道的底面為魚道水池底板(8);魚道的在每個(gè)翻蓋 管道閘(l)的上連接有小型電動(dòng)巻揚(yáng)機(jī)及鋼絲繩(2)，小型電動(dòng)巻揚(yáng)機(jī) 及鋼絲繩(2)用于打開或關(guān)閉翻蓋管道閘(1)，用旁通排水管引水口 (4) 和旁通排水管出水口 (5)連通相鄰兩級(jí)水池，并由旁通管上的電動(dòng)閘 閥(14)控制兩水池間的流通(計(jì)算機(jī)程序指令控制)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高壩陡坡的階梯式過魚設(shè) 施及控制方法，其特征在于在魚道的上下游兩端設(shè)置閘門(ll)(也可 根據(jù)季節(jié)水位變化，在不同水位變化區(qū)間設(shè)置多個(gè)進(jìn)出口閘門)，閘 門(11)上設(shè)置有電動(dòng)螺桿啟閉機(jī)(10)，在魚道上游首級(jí)水池橫隔墻凹 口上設(shè)置電控閘板，由計(jì)算機(jī)控制其過流量來保持魚道內(nèi)與管道閘內(nèi) 的流速。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高壩陡坡的階梯式過魚設(shè) 施及控制方法，其特征在于每個(gè)魚道的兩翼擋墻(7)上設(shè)置有旁通排 水管引水口 (4)、旁通排水管出水口 (5)和旁通管電動(dòng)閘閥或電動(dòng)蝶閥(14);在上下游魚道兩端的首級(jí)池兩翼擋墻(7)上設(shè)置有計(jì)算機(jī)監(jiān)控 和電子計(jì)數(shù)窗口 (13)，整個(gè)魚道運(yùn)行由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制。全文摘要
一種適用于高壩陡坡的階梯式過魚設(shè)施及控制方法，它涉及水產(chǎn)工程和水利工程交叉領(lǐng)域，具體說是一種適用于高壩陡坡的魚道建筑物及過魚控制方法。本發(fā)明魚道是一種建造在壩體陡坡上的階梯式魚道建筑物，它由若干長方形水池階梯式接力組合而成，還有魚類通行監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)、魚道中溢流水誘魚裝置和魚道進(jìn)出口誘魚裝置。本發(fā)明具有對洄游魚類及時(shí)過壩、自身不受傷害、體能消耗少、對性腺發(fā)育無不良影響，自動(dòng)化程度高，魚道相對較短(坡陡)，投資省等突出特點(diǎn)，從根本上改變了其它結(jié)構(gòu)形式魚道過高壩的不足。
文檔編號(hào)E02B8/00GK101638889SQ20081018346
公開日2010年2月3日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者關(guān)長濤, 濱 黃 申請人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所