隧洞式仿自然魚道的攔魚提升設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利工程和環(huán)保工程領(lǐng)域，涉及一種用于解決洄游魚類通過攔河建筑物上溯的過魚設(shè)施，更具體的說是一種新型隧洞式仿自然魚道的攔魚提升設(shè)備及其使用的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]洄游是魚類因生理要求、遺傳和外界環(huán)境因素等影響，引起周期性的定向往返移動。洄游是魚類在系統(tǒng)發(fā)生過程中形成的一種特征，是魚類對環(huán)境的一種長期適應(yīng)，它能使種群獲得更有利的生存條件，更好地繁衍后代。而現(xiàn)今，人類為了能獲得水能，在天然河流上修筑攔河大壩，阻斷了魚類的洄游通道，嚴(yán)重破壞了河流內(nèi)的自然生態(tài)環(huán)境。人類為了補(bǔ)救對河流造成的破壞，在建設(shè)攔河大壩時設(shè)計建設(shè)了多種過魚設(shè)施，幫助洄游魚群過壩。魚道屬于過魚設(shè)施中最常用的一種。
[0003]在修有魚道的攔河大壩的下游河段，洄游魚群通過魚道進(jìn)口流出的誘魚水流找到魚道進(jìn)口，通過魚道進(jìn)口游入魚道主體，最終游向魚道出口，游入上游河段，完成翻過攔河大壩向上游洄游。
[0004]隨著我國水電建設(shè)向河道上游推進(jìn)，往往會遇到在河床狹窄、河道兩岸山體高陡等地形上選取壩址的情況。在這種情況下，河床往往會被泄洪建筑物所占據(jù)，導(dǎo)致魚道難以布置。一般情況下，按照魚道布置的要求，在地形陡峭及河床狹窄區(qū)域，魚道只能布置在電站廠房旁邊的高陡的山體上。在現(xiàn)有技術(shù)中，建設(shè)上述地形中的魚道時，采用的明挖的方式，需要深切開挖山體，在魚道兩側(cè)會形成高陡的開挖邊坡。為了保證開挖邊坡的穩(wěn)定，保證魚道的安全運(yùn)行，邊坡需要加固支護(hù)。由此，在河床狹窄、河道兩岸山體高陡的地形中修建魚道，不僅開挖工程量大，邊坡加固支護(hù)的設(shè)計和施工技術(shù)難度高，整個工程的造價昂貴，而且在修建此種魚道的同時，山體深切開挖，導(dǎo)致水土流失，破壞了山上陸生動植物的原始生態(tài)環(huán)境。
[0005]為克服上述缺點(diǎn)及不足，設(shè)計了一種隧洞式仿自然魚道，可以保證洄游魚群回溯至上游附近。但是，由于某些工程上游過魚水位變幅大導(dǎo)致普通魚道出口布置方案難以適應(yīng)如此大的水位變幅；同時由于上下游水位差大使得隧洞式仿自然魚道的主體過長，洄游魚群在魚道主體內(nèi)需花費(fèi)大量時間才能游溯至上游水域中。為加快魚類洄游過壩并適應(yīng)上游較大的過魚水位變幅，設(shè)計了與隧洞式仿自然魚道相配合的專用轉(zhuǎn)運(yùn)及提升設(shè)備，保證洄游魚群快速翻越攔河大壩進(jìn)入上游水域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種隧洞式仿自然魚道的攔魚提升設(shè)備，設(shè)置在隧洞式仿自然魚道的魚道主體和魚道出口之間的魚道出口段內(nèi)，魚道出口段的兩側(cè)為出口段側(cè)墻，兩個出口段側(cè)墻之間沿逆水流方向依次設(shè)置有:下游移動攔魚電柵、提升轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備、集魚廂、上游固定攔魚電柵、擋水胸墻和出口閘門；兩個出口段側(cè)墻之間的上游水深h;在擋水胸墻和提升轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備之間的魚道出口段的底板上還設(shè)置有消力池；魚道出口內(nèi)設(shè)置有疊梁門。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述的隧洞式仿自然魚道的魚道主體設(shè)置在電站廠房旁邊的山體內(nèi)部、連接下游河床和上游水庫水域;魚道主體的魚道進(jìn)口設(shè)置在電站廠房的下游河床內(nèi)；魚道主體的魚道出口設(shè)置在電站廠房的上游水庫內(nèi)；魚道主體由位于兩側(cè)的側(cè)壁、位于底部的底板和位于頂部的頂拱組成;魚道主體內(nèi)設(shè)置有多個收縮段將魚道主體間隔為多個魚道池室;每一個收縮段上的過魚豎縫連通相鄰的兩個魚道池室。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的出口閘門設(shè)置在擋水胸墻的上游一側(cè)，出口閘門的頂端設(shè)置在擋水胸墻底端以上，出口閘門為平板門結(jié)構(gòu)。
[0009]上述技術(shù)方案中，兩個出口段側(cè)墻之間的水深為I米?3米，兩個出口段側(cè)墻的間距不少于最長過魚目標(biāo)體長的2倍;魚道主體和疊梁門之間的距離不少于5倍的兩個出口段側(cè)墻的間距，疊梁門和擋水胸墻之間相距為I米?5米，出口閘門的高度為至少3米。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述的消力池為下沉式結(jié)構(gòu)，兩側(cè)為擋水胸墻，上游側(cè)為斜坡面，下游側(cè)為豎直面，底面水平;消力池的縱向長度、豎向深度均有泄洪效能計算確定。消力池的上游側(cè)距離出口閘門不少于0.5米，消力池的下游側(cè)距離提升轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備不少于0.5米。
[0011]上述技術(shù)方案中，下游移動攔魚電柵距離魚道主體的最小距離為0.5米?1.5米；下游移動攔魚電柵距離提升轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的最小距離為0.5米?1.5米;集魚廂設(shè)置在提升轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備內(nèi)部，沿豎直方向移動;所述的集魚廂的橫向?qū)挾却笥趦蓚€出口段側(cè)墻的間距，且二者相差不超過2米，集魚廂的縱向長度不少于I米;下游移動攔魚電柵至集魚廂的最小距離大于I米，上游固定攔魚電柵距離集魚廂大于I米。
[0012]該隧洞式仿自然魚道的攔魚提升設(shè)備根據(jù)上游水位不同的情況，采取如下措施:
[0013]I)當(dāng)上游水位過低時:
[0014]出口段側(cè)墻之間的上游水深h低于I米時，關(guān)閉出口閘門。
[0015]2)當(dāng)上游水位正常時:
[0016]當(dāng)出口段側(cè)墻之間的上游水深h為I米?3米時，出口閘門全部開啟，疊梁門全開。
[0017]3)當(dāng)上游水位較高時:
[0018]當(dāng)出口段側(cè)墻之間的上游水深h大于3米時，首先關(guān)閉出口閘門；然后向出口門門槽中放入部分疊梁門，將疊梁門以上的水深調(diào)節(jié)至I米?3米的范圍內(nèi)；接著可局部開啟出口閘門。
[0019]利用該隧洞式仿自然魚道的攔魚提升設(shè)備幫助魚群過壩時，當(dāng)洄游魚類游出魚道主體后，經(jīng)過如下步驟進(jìn)入上游水庫中:
[0020]步驟一:啟動上游固定攔魚電柵和下游移動攔魚電柵，下游移動攔魚電柵從下游最遠(yuǎn)處開始向上游方向移動;洄游魚類被攔截在上游固定攔魚電柵和下游移動攔魚電柵之間；
[0021]步驟二:集魚廂位于最低點(diǎn)，下游移動攔魚電柵向上游方向移動至終點(diǎn)，洄游魚類被驅(qū)趕進(jìn)集魚廂中；
[0022]步驟三:啟動提升轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備將集魚廂沿豎直方向向上提升；同時關(guān)閉上游固定攔魚電柵和下游移動攔魚電柵，并且下游攔魚電柵向下游方向移動；
[0023]步驟四:當(dāng)集魚廂提升至最高點(diǎn)高于出口段側(cè)墻時，提升轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備將集魚廂傾斜并將洄游魚類傾倒入上游水庫中；
[0024]步驟五:集魚廂傾瀉完畢后歸位并下降；
[0025]步驟六:集魚廂降至最低點(diǎn)的初始位置，且同時下游移動攔魚電柵位于下游最遠(yuǎn)處的初始位置，完成一次過魚過程。
[0026]上述技術(shù)方案中，兩個出口段側(cè)墻之間的水流速度為0.5米/秒?1.5米/秒。
[0027]與傳統(tǒng)的方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0028]其一，攔魚提升設(shè)備設(shè)置在隧洞式仿自然魚道的出口處，相應(yīng)的配合該魚道過魚。使用本發(fā)明所設(shè)計的攔魚提升設(shè)備，可以充分發(fā)揮隧洞式仿自然魚道的開挖方便，消能明顯的特點(diǎn)，保證魚道的過魚效果。
[0029]其二，洄游魚群從隧洞式仿自然魚道內(nèi)回溯至上游側(cè)的魚道出口段時，往往由于上下游過高的水位差及上游較大的水位變幅，無法直接進(jìn)入上游水域。本發(fā)明一方面通過疊梁門、擋水胸墻、出口閘門和消力池控制進(jìn)入魚道主體內(nèi)水流的流量和流速滿足要求;另一方面通過固定攔魚電柵、移動攔魚電柵及提升轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備、集魚廂解決由于上游過魚水位變幅過大造成出魚口布置困難、魚類無法克服較大的水頭差或魚道主體段過長而延緩過