一種帶消能柱的魚道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及在水利水電工程中對魚的生存環(huán)境進(jìn)行修復(fù)的工程，尤其是涉及一種帶消能柱的魚道。
【背景技術(shù)】
[0002]洄游是一些魚類的一種主動(dòng)、定期、定向、集群的周期性運(yùn)動(dòng)，隨著魚類生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的推移，每年重復(fù)進(jìn)行。洄游是長期以來魚類對外界環(huán)境條件變化的適應(yīng)結(jié)果，也是魚類內(nèi)部生理變化發(fā)展到一定程度，對外界刺激的一種必然反應(yīng)。通過洄游，更換各生活時(shí)期的生活水域，以滿足不同生活時(shí)期對生活條件的需要，順利完成生活史中各重要生命活動(dòng)。
[0003]水電站的建設(shè)阻斷了魚類的洄游，這對魚類的繁殖以及河流的生態(tài)有著比較大的潛在威脅，而合適有效的魚道、魚路、魚梯能在很大程度上減少這種危害。魚道作為一種幫助魚類洄游和減少河流生態(tài)危害的過魚建筑物，相對于魚路和魚梯有著更廣泛的用途。魚道由于其結(jié)構(gòu)較為成熟，可持續(xù)過魚而使得在國內(nèi)外被廣泛應(yīng)用，但目前大多魚道其結(jié)構(gòu)相對單一，如申請?zhí)枮镃N201210258999.0的發(fā)明專利公開了一種豎縫式魚道結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，通過豎縫設(shè)計(jì)來干擾水流方向和速度，達(dá)到了降低水流速，幫助魚克服水流阻力而實(shí)現(xiàn)洄游的效果。但模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)的魚道在豎縫出口側(cè)出現(xiàn)了一段局部過流流速大于魚類的極限游泳速度和耐久游泳速度的水流，恰好在魚洄游的必經(jīng)之道上，如圖2所示，在這個(gè)位置上對魚的洄游產(chǎn)生較大沖擊，使得魚在此處消耗大量體力，洄游受阻，魚道整體效率偏低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種帶消能柱的魚道，從而達(dá)到擾亂魚道豎縫出口側(cè)水流，最大限度減小水流對魚形成沖擊的效果。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0006]—種帶消能柱的魚道，包括形成流道的兩側(cè)壁、位于兩側(cè)壁內(nèi)側(cè)并相對布置的若干長隔板和短隔板，所述長隔板與短隔板相對安裝，所述每一長隔板與短隔板的端面之間形成一豎縫，所述每兩組長隔板和短隔板之間形成一池室，相鄰兩池室之間通過豎縫連通；所述長隔板靠近豎縫端一側(cè)設(shè)有鉤狀墩頭，所述鉤狀墩頭的朝向與水流方向相反;所述池室內(nèi)還設(shè)有消能柱。
[0007]所述消能柱的高度與長隔板、短隔板、側(cè)壁的高度相同。
[0008]所述豎縫的傾斜角度為45°，縫寬為b。
[0009]所述鉤狀墩頭截面為一直角梯形，其中梯形短邊長度為豎縫縫寬b的0.49倍，傾斜面與水流方向形成鈍角，斜邊比為1:3，鉤狀墩頭在長隔板垂直方向上的高度為豎縫縫寬b的2倍。
[0010]所述消能柱距離短隔板側(cè)側(cè)壁的距離為豎縫縫寬b的3倍，距離長隔板的距離為豎縫縫寬b的2倍。
[0011]所述長隔板的長度是短隔板長度的3倍。
[0012]所述短隔板位于長隔板后，長度為豎縫縫寬b的1.6倍。
[0013]所述長隔板、短隔板和側(cè)壁的厚度為豎縫縫寬b的0.17倍。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明所述的一種帶消能柱的魚道，通過在魚道的池室內(nèi)合理的布置消能柱，擾亂了豎縫處的水流，使得魚道中的水流流速減小，達(dá)到了充分減小了水流阻力的消能效果，確保魚洄游時(shí)在豎縫處能順利通過，減小魚在洄游過程中對體力的消耗，提高其洄游效率，從而減小了水利水電工程對河道內(nèi)魚類生存環(huán)境的不利影響。
【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中豎縫式魚道的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為圖1所示結(jié)構(gòu)的水流流速模擬圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)比例圖一；
[0020]圖5為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)比例圖二；
[0021 ]圖6為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的水流流速模擬圖。
[0022]圖中:1-側(cè)壁，2_長隔板，3_消能柱，4_段隔板，5_鉤狀域頭，6_池室，7_豎縫。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0024]如圖3?6所示，本發(fā)明所述的一種帶消能柱的魚道，包括形成流道的兩側(cè)壁1、位于兩側(cè)壁I內(nèi)側(cè)并相對布置的若干長隔板2和短隔板4，所述長隔板2與短隔板4相對安裝，所述每一長隔板2與短隔板4的端面之間形成一豎縫7，所述每兩組長隔板2和短隔板4之間形成一池室6，相鄰兩池室6之間通過豎縫7連通;所述長隔板2靠近豎縫端一側(cè)設(shè)有鉤狀墩頭5，所述鉤狀墩頭5的朝向與水流方向相反;所述池室6內(nèi)還設(shè)有消能柱3。
[0025]所述消能柱3的高度與長隔板2、短隔板4、側(cè)壁I的高度相同，消能柱3在池室中的位置布置通過數(shù)值模擬多種不同的布置情況，采用消能效果最理想的結(jié)構(gòu)。
[0026]所述豎縫7的傾斜角度為45°，縫寬為b;所述相鄰兩長隔板2、相鄰兩短隔板4之間的間距均為豎縫7縫寬b的10倍;所述兩側(cè)壁I之間的間距為豎縫7縫寬b的8倍;所述長隔板
2、短隔板4和側(cè)壁I的厚度約為豎縫7縫寬b的17%?20%。
[0027]所述鉤狀墩頭5截面為一直角梯形，其中梯形短邊長度為豎縫7縫寬b的0.49倍，傾斜面與水流方向形成鈍角，斜邊比為1: 3，鉤狀墩頭5在長隔板2垂直方向上的高度為豎縫7縫寬b的2倍。
[0028]所述消能柱3距離短隔板4側(cè)側(cè)壁的距離為豎縫7縫寬b的3倍，距離長隔板2的距離為豎縫7縫寬b的2倍，正好位于從豎縫7處流出的水流流速最快的部分中間，又不會(huì)對魚通過豎縫7造成影響。
[0029]所述長隔板2的長度是短隔板4長度的3倍，短隔板4位于長隔板2后，長度為豎縫7縫寬b的1.6倍。
[0030]實(shí)施例
[0031]建造魚道時(shí)，所述側(cè)壁1、隔板2和消能柱3采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用混凝土現(xiàn)澆的模式或預(yù)制板的模式均可，魚道底板和消能柱整體澆筑。魚道的長隔板2和短隔板4把魚道分成多個(gè)池室6，水流先流經(jīng)長隔板2，在鉤狀墩頭5斜面的引導(dǎo)下，流向豎縫7處，并由長隔板2和短隔板4之間的豎縫7通過，進(jìn)入下一個(gè)池室6。魚則從短隔板4側(cè)與水流方向相向而行，由于水流通過豎縫7時(shí)，流速很大，對魚類洄游的阻力很大。通過在長隔板2和短隔板4之間的豎縫7附近布置消能柱3，使得水流在從一個(gè)池室6流向下個(gè)池室6的過程中能夠更加充分摻混，增強(qiáng)其消能效果，降低池室6豎縫處的水流流速，減小洄游的魚類受到的阻力。從而使得魚類穿過魚道更加容易，使得部分水流流速滿足游泳能力最弱的魚類洄游的要求，進(jìn)而增加魚類穿過魚道的數(shù)量，減少水電站建設(shè)對魚洄游的影響。
[0032]通過模擬，選取消能柱3的最佳位置布置圖以及各長隔板2和短隔板4的布置圖尺寸。水流從鉤狀墩頭5前端流來，從豎縫7流過，由于豎縫7的傾斜設(shè)計(jì)，引導(dǎo)水流向長隔板2方向偏斜，在此處，水流匯聚，流速較快，從豎縫7中流出的水正好沖擊到消能柱3上，從而被沖散開，形成紊流，如圖6所示。在形成紊流的水流中，水流速度不均，魚在洄游到豎縫7處即可尋找到水流較慢的位置，從豎縫7處穿過，接著游過水流較為平靜的池室6，通過下一道豎縫，進(jìn)入下一個(gè)池室，逐漸向上游去，完成洄游里程。
[0033]如圖6所示，本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)下，魚道中水流的流速明顯減小。該消能柱的位置布置經(jīng)過大量的模擬數(shù)據(jù)得到，剛好正對水流流速最快的地方，將其水流打亂，能達(dá)到最佳的消能效果，并可滿足多種魚類的洄游需求，其中包括幼魚和仔魚的過壩需求。本技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡單，容易建造，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都優(yōu)于同類魚道結(jié)構(gòu)。
[0034]上述實(shí)施情況僅作舉例而已，同時(shí)使本發(fā)明的特征更加清楚和容易理解，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于實(shí)施例所陳述的具體形式，其保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本專利構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶消能柱的魚道，包括形成流道的兩側(cè)壁(I)、位于兩側(cè)壁(I)內(nèi)側(cè)并相對布置的若干長隔板(2)和短隔板(4)，所述長隔板(2)與短隔板(4)相對安裝，所述每一長隔板(2)與短隔板(4)的端面之間形成一豎縫(7)，所述每兩組長隔板(2)和短隔板(4)之間形成一池室(6)，相鄰兩池室(6)之間通過豎縫(7)連通;所述長隔板(2)靠近豎縫端一側(cè)設(shè)有鉤狀墩頭(5)，所述鉤狀墩頭(5)的朝向與水流方向相反;其特征在于:所述池室(6)內(nèi)還設(shè)有消能柱⑶。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶消能柱的魚道，其特征在于:所述消能柱(3)的高度與長隔板(2)、短隔板(4)、側(cè)壁(I)的高度相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶消能柱的魚道，其特征在于:所述豎縫(7)的傾斜角度為45°，縫寬為b。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶消能柱的魚道，其特征在于:所述鉤狀墩頭(5)截面為一直角梯形，其中梯形短邊長度為豎縫(7)縫寬b的0.49倍，傾斜面與水流方向形成鈍角，斜邊比為1:3，鉤狀墩頭(5)在長隔板(2)垂直方向上的高度為豎縫(7)縫寬b的2倍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶消能柱的魚道，其特征在于:所述消能柱(3)距離短隔板(4)側(cè)側(cè)壁的距離為豎縫(7)縫寬b的3倍，距離長隔板(2)的距離為豎縫(7)縫寬b的2倍。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶消能柱的魚道，其特征在于:所述長隔板(2)的長度是短隔板(4)長度的3倍。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶消能柱的魚道，其特征在于:所述短隔板(4)位于長隔板(2)后，長度為豎縫(7)縫寬b的1.6倍。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶消能柱的魚道，其特征在于:所述長隔板(2)、短隔板(4)和側(cè)壁(I)的厚度為豎縫(7)縫寬b的0.17倍。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶消能柱的魚道，屬于水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域，包括形成流道的兩側(cè)壁、位于兩側(cè)壁內(nèi)側(cè)并相對布置的若干長隔板和短隔板，所述長隔板與短隔板相對安裝，每一長隔板與短隔板的端面之間形成一豎縫，每兩組長隔板和短隔板之間形成一池室，相鄰兩池室之間通過豎縫連通；所述池室內(nèi)還設(shè)有消能柱。本技術(shù)方案通過在魚道的池室內(nèi)合理的布置消能柱，擾亂了豎縫處的水流，使得魚道中的水流流速減小，達(dá)到了充分減小了水流阻力的消能效果，確保魚洄游時(shí)在豎縫處能順利通過，減小魚在洄游過程中對體力的消耗，提高其洄游效率，從而減小了水利水電工程對河道內(nèi)魚類生存環(huán)境的不利影響。
【IPC分類】E02B8/08, E02B8/06
【公開號】CN105442503
【申請?zhí)枴緾N201510867103
【發(fā)明人】張文毅, 姚慰煒
【申請人】中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月27日