一種引導(dǎo)魚類上溯的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種引導(dǎo)魚類上溯的裝置和方法，它包括水動力裝置和若干倒T型供水單元組成，所述的倒T型供水單元由主供水管、分支管構(gòu)成；水泵與若干倒T型供水單元相連，分支管上開有若干噴口，所述噴口上設(shè)置有噴嘴，所述倒T型供水單元含有兩個及以上的噴嘴，每個單元中噴嘴的噴射方向引出的射線大致相交于一點(diǎn)，該點(diǎn)與任意兩個噴嘴的連線與此兩個噴嘴之間的連線呈銳角三角形，任一單元的噴嘴各自的淹沒射流疊加形成一個疊加射流，若干單元噴嘴的疊加射流首尾相連疊加形成所述射流水流通道。本發(fā)明針對喜好動水上溯的魚類在高壩大庫的靜止或者低流速區(qū)域中無吸引水流誘導(dǎo)上溯的問題，利用管網(wǎng)多噴口射流，引導(dǎo)魚類上溯，防止因?yàn)樗こ探ㄔO(shè)而使得有上溯產(chǎn)卵習(xí)性的魚類因?yàn)樗臈l件的改變而無法通過水庫中的大范圍靜止或低流速區(qū)域。
【專利說明】一種弓I導(dǎo)魚類上溯的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種引導(dǎo)魚類上溯的裝置和方法，屬于水利水電工程環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著公眾環(huán)保意識的提高，魚道作為減緩魚類受水利工程阻隔影響的生態(tài)補(bǔ)償措施越來越受到社會各界及環(huán)保行政部門的關(guān)注。目前所建設(shè)的傳統(tǒng)魚道大多數(shù)關(guān)注魚道的進(jìn)口如何高效引魚，魚類進(jìn)入魚道后能否順利經(jīng)過魚道翻越大壩，魚類游出魚道后能否適應(yīng)上游水庫變化的水位，僅著眼于壩址處的魚類越障問題。而國外學(xué)者在1948年、1954年在美國邦納維爾壩及鬼門峽魚道進(jìn)行了試驗(yàn)，證明魚類在過壩和在水庫中洄游會發(fā)生延擱。延擱表現(xiàn)在通過平靜的大水庫可能一度迷失方向。加拿大學(xué)者指出魚類在魚道進(jìn)口及在流速不同的魚道內(nèi)經(jīng)過長時間的延擱，已極度疲乏，故上溯到上游的魚就無力到達(dá)繁殖區(qū)，即使到達(dá)繁殖區(qū)也失去了繁殖能力。這表明喜好動水上溯的魚類既需要動水的引導(dǎo)，也需要有能隨時休息的靜水區(qū)域。
[0003]傳統(tǒng)魚道對此已經(jīng)有較多的考慮和改進(jìn)，而在高壩大庫的廣大靜水或低流速區(qū)域，此問題還缺少有效的解決辦法。另外由于水庫群的實(shí)際運(yùn)行情況復(fù)雜多變，導(dǎo)致低流速區(qū)域的范圍經(jīng)常變動，喜好動水的魚類即使翻壩成功，還是經(jīng)常進(jìn)入到水庫中的低流速區(qū)域或者靜止區(qū)域，無法繼續(xù)上溯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對水庫中低流速區(qū)域或靜水區(qū)域魚類無法上溯的問題，提供一種引導(dǎo)魚類上溯的裝置。
[0005]本發(fā)明另一目的在于提供一種弓I導(dǎo)魚類上溯的方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明中的高壩大庫中保證魚類連續(xù)上溯的長距魚道裝置，包括水動力裝置和若干倒T型供水單元組成，所述的倒T型供水單元由主供水管、分支管構(gòu)成；水泵與若干倒T型供水單元相連，分支管上開有若干噴口，所述噴口上設(shè)置有噴嘴，所述倒T型供水單元含有兩個及以上的噴嘴，每個單元中噴嘴的噴射方向引出的射線大致相交于一點(diǎn)，該點(diǎn)與任意兩個噴嘴的連線與此兩個噴嘴之間的連線呈銳角三角形，任一單元的噴嘴各自的淹沒射流疊加形成一個疊加射流，若干單元噴嘴的疊加射流首尾相連疊加形成所述射流水流通道。利用這些噴嘴形成的射流水流通道，引導(dǎo)喜好動水的魚類逆著射流水流通道水流流動方向前進(jìn)，從而避免這些魚類迷失在水庫中的低流速區(qū)域或靜水區(qū)域。
[0007]管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)布置形式不限于附圖所示的直線分叉形式，還可以采用橫斷面內(nèi)噴口環(huán)形布置等其它形式，供水單元的組成可以分段，所述主供水管可以采用串聯(lián)、并聯(lián)，分叉連接形式，管線可以是曲線和折線。因所述組成管網(wǎng)主供水管與分支管的作用在于為噴嘴供水，所以能實(shí)現(xiàn)噴嘴供水的常規(guī)手段均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的。
[0008]管網(wǎng)水流通道上設(shè)有流速傳感器，所述流速傳感器與計(jì)算機(jī)控制器用信號線連接。所述計(jì)算機(jī)控制器與所述水動力裝置用信號線連接。[0009]本發(fā)明一種引導(dǎo)魚類上溯的方法，按如下步驟進(jìn)行:
[0010]所述水動力裝置控制供水流量，水流經(jīng)所述主供水管、分支管，最終從所述鴨嘴閥噴嘴流出，在靜水或者低流速水體中形成一條連續(xù)的射流水流通道，水流通道橫斷面的流速分布特征是中心區(qū)域大，沿徑向逐步減小至環(huán)境水體流速。喜好動水但個體游泳能力有差別的各種魚類，均可在該水流通道中找到適合自己的水流子通道上溯。裝置淹沒于水中，與周圍環(huán)境水體相通，魚類可以隨時選擇動水通道上溯，也可以隨時離開動水通道而在周圍的靜水或低流速水體中休息覓食。
[0011]裝置可在水庫水位的變幅范圍內(nèi)，在不同等級的水庫水位下沿岸多層安裝，或者采用浮筒懸掛固定安裝，保證在不同的水庫運(yùn)行水位下，總有淹沒在水中的管網(wǎng)和噴嘴可以形成連續(xù)的水流通道。
[0012]管網(wǎng)和噴射形成的動水水流通道都不必一直連續(xù)，但連續(xù)的水流通道為喜好動水的魚類提供了更多的隨時進(jìn)入水流通道的上溯機(jī)會。
[0013]本發(fā)明在建壩前存在較高流速的區(qū)域，而建壩后經(jīng)常變成緩流和靜止區(qū)域的地方，人工制造穩(wěn)定的動水通道，在空間和時間上保證動水的持久穩(wěn)定，以便魚類能夠隨時找到動水水流上溯。
[0014]本發(fā)明有益效果在于:針對喜好動水上溯的魚類在高壩大庫的靜止或者低流速區(qū)域中無吸引水流誘導(dǎo)上溯的問題，利用管網(wǎng)多噴口射流，引導(dǎo)魚類上溯，防止因?yàn)樗こ探ㄔO(shè)而使得有上溯產(chǎn)卵習(xí)性的魚類因?yàn)樗臈l件的改變而無法通過水庫中的大范圍靜止或低流速區(qū)域。上溯魚類可以在通道內(nèi)，找到自己偏好的水流流速，在相應(yīng)的子通道內(nèi)迎流上溯；當(dāng)需要休息時，可以隨時脫離通道，在環(huán)境水體中休息覓食，待恢復(fù)游泳能力之后，又可以隨時進(jìn)入通道，繼續(xù)上溯至產(chǎn)卵區(qū)。從而達(dá)到魚類保護(hù)的目的。
[0015]本發(fā)明裝置相對獨(dú)立穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，由于采用主動的方式控制通道流態(tài)和流速分布，吸引水流穩(wěn)定，引魚效果良好。喜好動水上溯的魚類，可以根據(jù)自身的游泳能力，找到合適的流速子通道，迎流上溯，適用魚類范圍廣；本裝置實(shí)時監(jiān)控通道內(nèi)的水流流速并與主控計(jì)算機(jī)相連，可靈活調(diào)整通道內(nèi)的流態(tài)與流速，提高過魚效率；本發(fā)明裝置可以長距離布置，在平靜的水庫里形成一定流速的通道，從而引導(dǎo)魚類上溯到達(dá)繁殖區(qū)；由于采用了彈性橡膠鴨嘴閥，裝置管道內(nèi)無水流時，噴口在周圍水體壓力和鴨嘴閥橡膠自身的彈力作用下自動閉合，防止環(huán)境水體中的泥沙和生物入侵系統(tǒng)管網(wǎng)，系統(tǒng)管道使用壽命長；裝置自身體積較小，受水流沖擊力小，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，便于沿岸布置，不影響主航道通航；系統(tǒng)的水泵，管道和噴嘴等部件可以在市場上方便購置，管網(wǎng)的水力計(jì)算和布置也遠(yuǎn)比城市網(wǎng)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，設(shè)計(jì)技術(shù)條件成熟；在魚類洄游的月份，可以開啟“通道”，方便魚類上溯，在平時不用時，可以關(guān)閉檢修；整個“通道”由各分段組合形成，局部發(fā)生故障時不影響其他通道的使用，故障通道也便于及時修理和更換；本裝置雖然是為解決高壩大庫中靜水或低流速區(qū)域中喜好動水上溯的魚類無誘導(dǎo)水流的問題而設(shè)計(jì)，但在一定條件下，也可以替代部分壩址處傳統(tǒng)短距離魚道，發(fā)揮過魚作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明裝置工作過程中所形成的動水主流流動平面示意圖；[0018]圖3是本發(fā)明裝置工作過程中噴嘴射流的側(cè)視圖；
[0019]圖4是本發(fā)明裝置工作過程中位于同一豎直面內(nèi)一組噴嘴射流的正視圖；
[0020]圖5是本發(fā)明裝置工作過程中主流某一橫斷面(即圖2中橫斷面A-A)內(nèi)水流流速分區(qū)示意圖；
[0021]圖6是本發(fā)明裝置在水庫中的平面布置示意圖；
[0022]圖7是本發(fā)明裝置在水庫不同運(yùn)行水位下沿水深布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
[0024]實(shí)施例1
[0025]本發(fā)明中的一種引導(dǎo)魚類上溯的裝置，包括水動力裝置I和若干倒T型供水單元2組成，所述的倒T型供水單元2由主供水管3、分支管4構(gòu)成；所述水動力裝置I與若干倒T型供水單元2相連，所述分支管4上開有若干噴口 5，所述噴口 5上設(shè)置有噴嘴6，所述倒T型供水單元2含有兩個及以上的噴嘴6，每個單元中噴嘴6的噴射方向引出的射線大致相交于一點(diǎn)，該點(diǎn)與任意兩個噴嘴6的連線與此兩個噴嘴6之間的連線呈銳角三角形，任一單元的噴嘴6各自的淹沒射流疊加形成一個疊加射流，若干單元噴嘴6的疊加射流首尾相連疊加形成所述射流水流通道7，如圖3所示。
[0026]這樣通過噴嘴噴射淹沒射流在水下產(chǎn)生射流水流通道便可以引導(dǎo)有上溯習(xí)性的魚類順利穿過水流速較低或者靜水區(qū)域，到達(dá)魚類的繁殖地。管網(wǎng)和噴射形成的射流水流通道不必一直連續(xù)，但空間連續(xù)的水流通道為喜好動水的魚類提供了更多的進(jìn)入水流通道的上溯機(jī)會，因此在構(gòu)建該魚類應(yīng)道裝置時，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置該魚類引導(dǎo)裝置的各部件，使得該射流水流通道7在空間連續(xù)。
[0027]此外，為防止環(huán)境水體中的泥沙和生物入侵系統(tǒng)管網(wǎng)，可以將噴嘴為鴨嘴閥橡膠噴嘴。該噴嘴在不噴水時通過鴨嘴閥橡膠自身的彈力作用而自動閉合，起到延長系統(tǒng)管網(wǎng)使用壽命的作用。
[0028]此外，進(jìn)一步的限定噴射方向交點(diǎn)與任意兩個噴嘴6的連線與此兩噴嘴6之間的連線呈銳角三角形可以使得疊加后的射流水流通道7接近垂直地穿過各噴嘴6之間的空間中，將管路及噴嘴6可能對魚類上溯造成影響降至最小。并且，只有這樣不通過管路和噴嘴6的射流水通道才可以形成如圖3所示的射流水流通道截面示意圖。該水流通道橫斷面的流速分布特征是中心區(qū)域大，沿徑向逐步減小至環(huán)境水體流速依次為，水流低流速區(qū)域10、水流中流速區(qū)域11、水流高流速區(qū)域12，如圖5所示。這樣喜好動水但個體游泳能力有差別的各種魚類，均可在該射流水流通道7中找到適合自己的水流子通道上溯。
[0029]在本實(shí)施例中將位于同一豎直面內(nèi)分支管4上的四個噴嘴6稱為一組噴嘴，四個噴嘴6位置的連線為一矩形，四個噴嘴6噴射方向引出的射線交點(diǎn)在該組噴嘴6所處的豎直平面上的投影位于該組噴嘴6連線形成的矩形中心，如圖4所示。這樣進(jìn)一步優(yōu)化，使得四個噴嘴對稱設(shè)置，疊加的水流可以很容易得達(dá)到射流水流通道的最優(yōu)化形狀，并且四條射流疊加也使得射流的疊加過程更加均勻，擴(kuò)大了圖5所示各區(qū)域的面積，增強(qiáng)了適應(yīng)各種流速魚類的選擇范圍增大了各種魚類的通道寬度。
[0030]該實(shí)施例的裝置還包括計(jì)算機(jī)控制器8和流速傳感器9，所述的流速傳感器9測量射流水流通道7中水的流速并傳送至計(jì)算機(jī)控制器8，所述的計(jì)算機(jī)控制器8控制水動力裝置I的輸出流量。
[0031]圖6為本發(fā)明裝置在水庫中的平面布置示意圖，如圖所示的區(qū)域分別為靜水區(qū)域13、庫尾自然流水區(qū)域14還有本發(fā)明中的引導(dǎo)魚類上溯的裝置15和大壩16。
[0032]裝置引導(dǎo)魚類上溯的方法為:開啟水動力裝置1，向管網(wǎng)供水，水流經(jīng)主管和分支管道從鴨嘴閥噴射而出，在靜水或低流速水體中形成一條連續(xù)的射流水流通道7。
[0033]實(shí)施例2
[0034]按照實(shí)施例1中同樣的裝置引導(dǎo)魚類上溯的方法，在魚類上溯的月份，開啟裝置中的水動力裝置1，向管網(wǎng)供水，水流經(jīng)主管和分支管道從鴨嘴閥噴射而出，在靜水或低流速水體中形成一條連續(xù)的射流水流通道7形成如附圖2中所示的沿管網(wǎng)中心軸線的穩(wěn)定連續(xù)動水水流，流速傳感器9測量流速，將信號傳遞回計(jì)算機(jī)控制器8，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)專家?guī)旆桨?，適時調(diào)整水動力裝置I供水流量，直至流速傳感器9監(jiān)測到合理流速數(shù)值，系統(tǒng)進(jìn)入相對穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。多噴口鴨嘴閥射流形成沿管網(wǎng)中心的高速主流，在主流的卷吸作用下，帶動周圍環(huán)境流體流動，在主流橫斷面內(nèi)形成如附圖5所示的不同流速分區(qū)，即沿管線主流中心形成類似“同心圓柱面”的在徑向存在流速梯度的水流子通道，喜好動水上溯的魚類，不管是什么種類的魚，還是同類但個體游泳能力存在差異的魚，都可以在該裝置產(chǎn)生的動水總通道中找到適合自己的水流子通道，并在持續(xù)的動水吸引下不斷上溯；當(dāng)需要休息時，可以隨時在管網(wǎng)的任何位置脫離動水通道，在周圍靜止或者低流速區(qū)域水體中休息覓食，待游泳能力恢復(fù)之后，可繼續(xù)進(jìn)入通道，迎流上溯。
[0035]在非魚類上溯月份或者檢修期間，水動力裝置I關(guān)閉，管道內(nèi)無動水壓力，此時鴨嘴閥橡膠噴口在自身材料的彈力作用和環(huán)境水體的壓力作用下，自動閉合，防止環(huán)境水體中的泥沙和生物入侵系統(tǒng)管網(wǎng)。
[0036]實(shí)施例3
[0037]對于水位變幅較大的水庫，可以在水位漲落范圍內(nèi)，設(shè)置多條長距魚道裝置，如圖7所示，低水位時，可以開啟A通道；中水位時，A、B兩條通道可選，高水位時，A、B、C三條通道可選；各水位下，各通道的工作方法與實(shí)施例2相同，裝置設(shè)置與實(shí)施例1相同。如附圖7所示的河道水庫斷面，其中引導(dǎo)魚類上溯裝置15被支架17固定，該支架是一種通常設(shè)置，用來固定本發(fā)明的引導(dǎo)魚類上溯裝置。
[0038]實(shí)施例4
[0039]本發(fā)明裝置可沿岸通過支架固定于水中，也可以選擇浮筒懸掛固定的方式，這樣當(dāng)遇到實(shí)施例4中水庫水位變幅較大的情況，浮筒懸掛固定的方式只需要一條通道，但管網(wǎng)材料需要柔性管材或者有柔性的接頭，工作方法與實(shí)施例2相同，裝置設(shè)置與實(shí)施例1相同。
[0040]實(shí)施例5
[0041]附圖1所示的管道和管嘴的個數(shù)和分布不限制于圖中所示，各種變化形式的目的是在水庫中形成連續(xù)的多通道動水水流，工作方法與實(shí)施例2相同，裝置設(shè)置與實(shí)施例1相同。[0042]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種引導(dǎo)魚類上溯的裝置，其特征在于，包括水動力裝置(I)和若干倒T型供水單元(2)組成，所述的倒T型供水單元(2)由主供水管(3)、分支管(4)構(gòu)成；所述水動力裝置(I)與若干倒T型供水單元(2)相連，所述分支管(4)上開有若干噴口(5)，所述噴口(5)上設(shè)置有噴嘴(6)，所述倒T型供水單元(2)含有兩個及以上的噴嘴(6)，每個單元中噴嘴(6)的噴射方向引出的射線大致相交于一點(diǎn)，該點(diǎn)與任意兩個噴嘴(6)的連線與此兩個噴嘴(6)之間的連線呈銳角三角形，任一單元的噴嘴(6)各自的淹沒射流疊加形成一個疊加射流，若干單元噴嘴出)的疊加射流首尾相連疊加形成所述射流水流通道(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種引導(dǎo)魚類上溯的裝置，其特征在于，所述的射流水流通道(7)空間連續(xù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種引導(dǎo)魚類上溯的裝置，其特征在于，所述的噴嘴(6)為鴨嘴閥橡膠噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種引導(dǎo)魚類上溯的裝置，其特征在于，在同一豎直面上，所述兩根分支管(4)上的四個噴嘴(6)為一組噴嘴，四個噴嘴(6)位置的連線為一矩形，四個噴嘴(6)噴射方向引出的射線交點(diǎn)在該組噴嘴(6)所處的豎直平面上的投影位于該組噴嘴(6)連線形成的矩形中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種引導(dǎo)魚類上溯的裝置，其特征在于，該裝置還包括計(jì)算機(jī)控制器(8)和流速傳感器(9)，所述的流速傳感器(9)測量射流水流通道(7)中水的流速并傳送至計(jì)算機(jī)控制器(8)，所述的計(jì)算機(jī)控制器(8)控制水動力裝置(I)的輸出流量。
6.利用權(quán)利要求1-5所述一種引導(dǎo)魚類上溯的方法，其特征在于，在不同等級的水庫下沿岸多層安裝或采用浮筒懸掛固定安裝所述裝置，開啟水動力裝置(I)，水流經(jīng)過主供水管(3)、分支管(4)，最終從噴嘴(6)噴出，在靜水或低流速水體中形成一條連續(xù)的射流水流通道(7);所述水流通道橫斷面的流``速分布特征是中心區(qū)域大，沿徑向逐步減小至環(huán)境水體流速，喜好動水但個體游泳能力有差別的各種魚類，均可在該水流通道中找到適合自己的水流子通道上溯；裝置淹沒于水中，與周圍環(huán)境水體相通，魚類隨時選擇動水通道上溯，或隨時離開動水通道而在周圍的靜水或低流速水體中休息覓食。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種引導(dǎo)魚類上溯的方法，其特征在于，開啟水動力裝置(I)后，流速傳感器(9)將測得的流速數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)控制器(8)，計(jì)算機(jī)控制器(8)根據(jù)該流速數(shù)據(jù)控制水動力裝置(I)，調(diào)整水動力裝置(I)的輸出流量。
【文檔編號】E02B1/00GK103669277SQ201310613366
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】戴會超, 高柱, 譚均軍, 尹章昭, 唐夢君, 高勇 申請人:河海大學(xué), 中國長江三峽集團(tuán)公司