一種設置分岔段的豎縫式魚道的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種設置分岔段的豎縫式魚道，包括：主段，使魚道分岔的分岔段，分岔段與主段水池并排平行，主段與分岔段通過池底為水平的分岔池連接，分岔池包括主段分岔口和分岔段分岔口，主段分岔口與分岔段分岔口平行，分岔池內(nèi)還設置整流導板，在與主段分岔口和分岔段分岔口相鄰的水池中分別設置閘門。本發(fā)明通過在上游和下游設置分岔段，在水位相對穩(wěn)定的一個時段里，適當?shù)拈_閉分岔段的閘門，可以使魚類根據(jù)自己的需要方便的進出魚道。在分岔池中適當?shù)牟贾谜鲗О澹@著改善了分岔池中水流結構，實現(xiàn)了魚道由分岔段出入主段的平順過渡。分岔池可以為魚類提供了較開闊的休息空間，具有休息池的作用，有利于魚類上溯過程中恢復體力。
【專利說明】一種設置分岔段的豎縫式魚道
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設置分岔段的豎縫式魚道，是一種水工設施，是一種用于水閘、壩的環(huán)保設施。
【背景技術】
[0002]豎縫式魚道一般設置一個進口和一個出口，這里所說的進口與出口指的是魚的進口和出口。由于上、下游水位變動幅度常常是比較大的，而進口和出口的底板高程一定，當上游水位下降至出口底板高程以下，致使魚道內(nèi)沒有水流流動。同理，當下游水位下降至進口底板高程以下，則魚道進口的水流懸空，魚類不能從進口游入魚道。為了使魚道在水位變動幅度較大時正常運行，往往需要設置兩個或兩個以上不同高程的魚道進口與出口，從而涉及到多個進、出口連接，即分岔段的體型布置問題。但目前國內(nèi)外針對豎縫式魚道分岔段的研究成果鮮見報道，未見成熟完整的設計方法可資借鑒。因此，需要在設置多個進口與出口的豎縫式魚道設計上解決進、出口連接問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明提出了一種設置分岔段的豎縫式魚道。所述的魚道分別在上、下游設立多個分岔段，相當于設立了多個魚道的進出口，使魚類可以在不同水位情況下，順利的進入和游離魚道。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種設置分岔段的豎縫式魚道，包括:由多個底部傾斜的水池串聯(lián)連接而成主段，所述的各個水池之間由設置在左岸或右岸的隔板以及設置在右岸或左岸與隔板相對錯開的導板隔開，所述的水池中設置使魚道分岔的分岔段，所述的分岔段包括2-4個串聯(lián)連接并與主段水池并排平行的分岔段，所述的分岔段中的水池設置與主段中水池相同的隔板和導板，所述的主段與分岔段通過池底為水平的分岔池連接，所述的分岔池包括主段分岔口和分岔段分岔口，所述的主段分岔口與分岔段分岔口平行，所述的主段分岔口正面設置集中口，所述的分岔段分岔口正面和側(cè)面設置分岔池外墻，分岔池內(nèi)還設置整流導板，在與所述的主段分岔口和分岔段分岔口相鄰的水池中分別設置閘門。
[0005]進一步的，所述的分岔段分為上游分岔段和下游分岔段，所述的上游分岔段中各水池的隔板和導板與主段各水池中的隔板和導板設置為同側(cè)；所述下游分岔段中各水池的隔板和導板與主段中各水池的隔板和導板設置為異側(cè)。
[0006]進一步的，所述的上游分岔池中整流導板設置在與分岔段分岔口正面的分岔池外墻上；所述的下游分岔池中的整流導板設置在隔離分岔池和下游水池的隔板上。
[0007]進一步的，所述的整流導板的端頭為半圓形。
[0008]進一步的，所述的整流導板長度為水池寬度的0.25、.30倍。
[0009]進一步的，所述的隔板的墩頭為人字形墩頭，所述人字形墩頭的背水面坡度為1:1，迎水面坡度為1:3。[0010]進一步的，所述的導板的墩頭為人字形墩頭，所述的人字形墩頭的迎水面坡度為1:1，背水面坡度為1:3。
[0011]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明通過在上游和下游設置分岔段，在水位相對穩(wěn)定的一個時段里，適當?shù)拈_閉分岔段的閘門，可以使魚類根據(jù)自己的需要方便的進出魚道。在分岔池中適當?shù)夭贾谜鲗О?，顯著改善了分岔池中水流結構，實現(xiàn)了魚道由分岔段出入主段的平順過渡。分岔池可以為魚類提供了較開闊的休息空間與良好的水流環(huán)境，具有休息池的作用，有利于魚類上溯過程中恢復體力，繼續(xù)其上溯行程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0013]圖1是本發(fā)明的實施例一所述魚道的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的實施例三所述上游分岔池中沒有整流導板的水流結構示意圖；
圖3是本發(fā)明的實施例三所述上游分岔池中設置整流導板的水流結構示意圖；
圖4是本發(fā)明的實施例三所述下游分岔池中沒有整流導板的水流結構示意圖；
圖5是本發(fā)明的實施例三所述下游分岔池中設置整流導板的水流結構示意圖；
圖6是本發(fā)明的實施例六、七所述的隔板和導板的墩頭結構示意圖，是圖1中A點的放大圖；
圖7是本發(fā)明的應用實例中上游分岔池尺寸符號示意圖；
圖8是本發(fā)明的應用實例中下游分岔池尺寸符號示意圖。
【具體實施方式】
[0014]實施例一:
本實施例是一種設置分岔段的豎縫式魚道，如圖1所示，圖1中的箭頭表示水流進、出魚道的方向。本實施例包括:由多個底部傾斜的水池I串聯(lián)連接而成的主段，所述的各個水池之間由設置在左岸或右岸的隔板2以及設置在右岸或左岸與隔板相對錯開的導板3隔開，所述的水池中設置使魚道分岔的分岔段，所述的分岔段包括2-4個串聯(lián)連接并與主段水池并排平行的分岔段，所述的分岔段中的水池設置與主段中水池相同的隔板和導板，所述的主段與分岔段通過池底為水平的分岔池6連接，所述的分岔池包括主段分岔口 4和分岔段分岔口 5，所述的主段分岔口與分岔段分岔口平行，所述的主段分岔口正面設置集中口7,所述的分岔段分岔口正面和側(cè)面設置分岔池外墻9，分岔池內(nèi)還設置整流導板10，在與所述的主段分岔口和分岔段分岔口相鄰的水池中分別設置閘門8。
[0015]本實施例所述的主段即為魚道的主要部分，是一條底部傾斜的，沿地勢逐步上升的長條狀的水槽。水槽由隔板和導板隔開，形成一連串水池，隔板和導板是分別連接在水槽左右岸的短墻，之間形成可以令魚類通過的豎縫。所述的導板和隔板不在一條直線上，而是略微錯開，使豎縫過魚的路線呈傾斜狀，而不是與水槽的走向平行，這樣的設置是為了符合魚類的習性。布置分岔池和分岔段后通過控制閘門的切換運行，可實現(xiàn)具有兩個或兩個以上進口或出口的豎縫式魚道在不同水位情況下有效運行。
[0016]分岔段也是由幾個隔板和導板隔開的水槽，形式與主段基本一致。而分岔池則是將分岔段與主段連接的設施，從結構上看就是將兩個并排平行的魚池橫向連接在一起，形成一個比一般魚池大一倍多的分岔池。通常情況下分岔池的寬度可以選擇比水池大一倍(主段和分岔段并排)，長度可選擇是水池寬度的1.25倍。兩個并排平行魚池的豎縫分別形成分岔池的為兩個岔口，分岔池的第三個豎縫則是集中口。魚類進入魚道時通過主段分岔口或分岔段分岔口進入分岔池，再由分岔池通過集中口而進入魚道主段；魚類游出魚道時則是通過集中口進入分岔池，再根據(jù)水流流向而通過主段分岔口或分岔段分岔口游出魚道。
[0017]所述的主段分岔口正面設置集中口，實際是主段分岔口與集中口在魚道的主要走向上，而分岔段分岔口則是從旁邊連入主段。
[0018]一條魚道可以根據(jù)當?shù)厮坏牟煌叨?，設置2-4個分岔池和相應的分岔段，即在上游設置1-2的分岔池，加上主段的水流入口，就有2-3的魚類出口，同理在下游設立1-2個分岔池，形成2-3的魚類入口。當然也可以設置更多的分岔池，以適應更多水位變化的需要。
[0019]閘門是為了選擇水流的走向，防止水流從不需要的位置流走，而造成魚道失效。閘門設置在分岔口相鄰的水池中，即如果是上游分岔段，則閘門設置在分岔池的上游水池中，以選擇性的控制水流的來向；如果是下游分岔段，則閘門設置在分岔池的下游水池中，以選擇性的控制水流的去向。
[0020]閘門可以有許多種形式，可以簡單地使用一塊與魚池寬度相等的擋板，橫跨在魚道上截流，或者使用較為復雜的機電閘門，甚至可以使用帶有水位傳感器的自動閘門。
[0021]分岔池中的水流結構比較復雜，如果不增加任何設置，水流有可能沿池壁流動，這樣的水流結構不利于魚類的游動，因此，還需要在分岔池中設置整流導板，以改善分岔池中的水流結構。整流導板可以選擇設置在分岔池壁的任何位置上，其基本要求是將分岔池中的水流結構符合魚類游動的要求。為符合這一要求，整流導板的位置必須與分岔口的位置綜合考慮，才能有順暢的水流結構。
[0022]本實施例采用的所有參數(shù)均經(jīng)過數(shù)值模擬計算與試驗研究優(yōu)化所得，并通過過魚試驗，驗證了水流流態(tài)的合理性與優(yōu)越性。
[0023]為使分岔池內(nèi)水流結構的主流方向趨近中間位置，所述的魚道的豎縫位置在分岔池的前后進行調(diào)整，即將導板和隔板的位置左右調(diào)換，以實現(xiàn)魚類順暢進出魚道。
[0024]隔板、整流導板、導板的墩頭形狀和長度需要精心的設計，才能達到良好的效果，特別是隔板與導板之間所形成的豎縫，對過魚有十分重要的影響，因需要特別注意尺寸的把握。
[0025]實施例二:
本實施例是實施例一的改進，是實施例一關于分岔段的細化。本實施例所述的分岔段分為上游分岔段和下游分岔段，所述的上游分岔段中各水池的隔板和導板與主段各水池中的隔板和導板設置為同側(cè)；所述下游分岔段中各水池的隔板和導板與主段中各水池的隔板和導板設置為異側(cè)。
[0026]上游分岔段設置在魚道上游的水流入口，或者說魚類出口。而下游分岔段設置在魚道下游的水流出口，也就是魚類的進口。
[0027]上游分岔段中各水池的隔板和導板與主段各水池中的隔板和導板設置為同側(cè)或異側(cè)的含義是:如果分岔段的隔板設置左岸、導板設置在右岸，而主段的隔板也設置在左岸、導板也設置在右岸，則稱同側(cè)設置；相反，如果分岔段的隔板設置在左岸、導板設置在右岸，而主段的隔板設置在右岸、導板設置在左岸，則稱異側(cè)設置。
[0028]實施例三:
本實施例是是實施例二的改進，是實施例二分岔池中整流導板的細化。本實施例所述的上游分岔池中整流導板設置在與分岔段分岔口正面的分岔池外墻上。所述的下游分岔池中的整流導板設置在隔離分岔池和下游水池的隔板上。
[0029]本實施例是在實施例二的基礎上在分岔池中設置整流導板，改善分岔池中的水流結構。由于上下游的隔板和導板位置有變化，因此，導板的設置需要分別分析和對待。圖2-5說明了未設置導板和增加導板后分岔池中水流結構的變化，圖2-5中的直線箭頭表示的是水流進入和流出分盆池的方向，帶有箭頭的彎曲粗實線表示主流區(qū)，帶箭頭的細實線表示回流區(qū)。
[0030]在上游的分岔池中，當水流從分岔段分岔口向集中口流動時，如果沒有整流導板，則水流結構如圖2所示，水流沿外墻由分岔段分岔口流向集中口，并在分岔池的中央形成大回流區(qū)，以及在外墻一側(cè)形成一個小的回流區(qū)，這種水流結構容易使溯流而上的魚類產(chǎn)生迷失感，也不符合魚類游動的習性。本實施例在分岔段分岔口對面的分岔池的外墻上設置兩個整流導板，如圖3所示。分岔池中的水流結構在整流導板的作用下，產(chǎn)生彎曲的主流結構，這個主流結構可以引導魚類順利得找到集中口而進入魚道。雖然整流導板會形成三個較小的回流區(qū)，不會影響魚類的方向感，使魚類順暢地通過分岔池，同時魚類還可以在分岔池中休息。
[0031]在下游的分岔池中，當水流從集中口向分岔段分岔口流動時，如果沒有整流導板，則水流結構如圖4所示，水流傾斜的沖向集中口對面的隔板上，并沿隔板流向分岔段分岔口，并在分岔池的中央形成渦旋，以及在外墻一側(cè)形成一個小的渦流，這種水流結構容易使溯流而上的魚類產(chǎn)生迷失感，也不符合魚類游動的習性。本實施例在分岔段分岔口對面的隔板上設置兩個整流導板，如圖5所示。分岔池中的水流結構在整流導板的作用下，產(chǎn)生彎曲的水流結構，使魚類可以順暢的找到分岔口，而游出分岔池。雖然整流導板會形成三個較小的渦流，不會影響魚類的方向感，使魚類順暢地通過分岔池，同時還可以在分岔池中休肩、O
[0032]分岔段內(nèi)的水流流態(tài)與流速分布較為復雜，容易出現(xiàn)不利于魚類上溯的貼壁流動結構，本實施例通過設置整流板可顯著改善分岔段內(nèi)的水流結構，有利于魚類順利通過。同時，由于分岔池的寬度較水池增加了 I倍，主流區(qū)流速衰減更為顯著，兩側(cè)回流區(qū)幾何尺度更大，回流強度減弱，魚類可以更從容地從主流區(qū)進入回流區(qū)休憩，因此分岔段還兼具休息池的作用。整流板采用的墩頭體型，降低了對過魚對象的傷害風險。
[0033]實施例四:
本實施例是實施例三的改進，是實施例三關于整流導板的細化。本實施例所述的整流導板的端頭為半圓形。
[0034]所述的半圓形就是1/2圓形。整流導板半圓形的墩頭有利于水流的流動，同時可以減少雜物的滯留，以及降低對過魚傷害的風險。
[0035]實施例五
本實施例是實施例四的改進，是實施例四關于整流導板長度的細化。本實施例所述的整流導板長度為水池寬度的0.25、.30倍。
[0036]整流導板的作用是防止主流水流沿外墻壁流動，促使主流居于中間部分，同時主流兩側(cè)的回流區(qū)尺度合理，方便魚類游入與游出。整流導板的長度如果過長，就會使主流偏離分岔池的中心，致使分岔池的過魚空間減小。相反的，如果整流導板的長度過短，則無法達到調(diào)整主流的作用。
[0037]實施例六:
本實施例上述實施例的改進，是上述實施例關于隔板墩頭的細化。本實施例隔板的墩頭為人字形墩頭，所述人字形墩頭的背水面坡度為1:1，迎水面坡度為1:3，如圖6所示。
[0038]圖6中的箭頭表示水流方向，則隔板墩頭背水面端點與頂點之間的縱向距離a5，隔板墩頭頂點與迎水面端點之間的縱向距離a6，隔板墩頭背水面端點與頂點之間的橫向距離a7,隔板墩頭迎水面端點與頂點之間的橫向距離a8,所以有:a5: a7=l:1, a8: a6=l:3。
[0039]實施例七:
本實施例是上述實施例的改進，是上述實施例關于導板的細化。本實施例所述的導板的墩頭為人字形墩頭，所述的人字形墩頭的迎水面坡度為1:1，背水面坡度為1:3，如圖6所示。
[0040]根據(jù)水流方向(圖6中箭頭方向)，則導板墩頭迎水面端點與頂點之間的縱向距離%，導板墩頭頂點與背水面端點之間的縱向距離a2，導板墩頭迎水面端點與頂點之間的橫向距離a3,墩頭背水面端點與頂點之間的橫向距離a4。所以有^1: a3=l:l,a4: a2=l:3。
[0041]本實施例所述隔板和導板的墩頭布置，與現(xiàn)有的墩頭相比，體型更為簡潔，為魚類游動與休息提供了更為舒適的流場結構，降低了人工建筑物對魚類造成的傷害風險。同時還具有避免漂浮物滯留與減輕泥沙淤積的作用。
[0042]根據(jù)上述實施例所述的魚道進行的魚道設計實例:
如圖1所示，水池長度L為2.5m,寬度B為2m。導板的長度P為0.5m,導板和隔板的厚度h均為0.2mο
[0043]如圖6所示，豎縫的長度I為0.lm，寬度b為0.3m，導向角α為45°。圖6的箭頭表示水流方向。導板墩頭迎水面坡度a3: B1為1:1，背水面坡度a4: a2為1:3。隔板墩頭迎水面坡度a8: a6為1:3，背水面坡度a7: a5為1:1。
[0044]如圖7、8所示，主段和上游分岔段的導板設置在左岸，隔板設置在右岸，導板位于隔板下游，兩者之間形成過魚豎縫。下游分岔段的導板設置在右岸上，隔板設置在左岸，導板位于隔板下游，之間形成過魚豎縫。分岔池內(nèi)設有整流導板。上游分岔池與下游分岔池，長度L1均為2.5m,寬度B1為5.0m。分岔池中設立兩個整流導板，上游分岔池中的整流導板并排設置在分岔段分岔口對面的外墻上，下游分岔池中的整流導板并排設置在集中口對面的下游主段水池和分岔段水池的隔板上。上游分岔池中的一個整流導板距右岸的距離L3S1.3m、另一個導板距右岸的距離L2為2.Sm。下游分岔池中的兩個整流導板到右岸的距離與上游分岔池中的兩個整流導板相同。上游分岔池和下游分岔池中的整流導板長度P1均為
0.5m，厚度均為0.2m，墩頭均采用1/2圓弧型，水池的底坡為0.02，分岔池內(nèi)底板保持水平。
[0045]最后應說明的是，以上僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳布置方案對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案(比如分岔段形式、分岔池的位置隔板和導板的形式和位置等)進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種設置分岔段的豎縫式魚道，包括:由多個底部傾斜的水池串聯(lián)連接而成的主段，所述的各個水池之間由設置在左岸或右岸的隔板以及設置在右岸或左岸與隔板相對錯開的導板隔開，其特征在于，所述的水池中設置使魚道分岔的分岔段，所述的分岔段包括2-4個串聯(lián)連接并與主段水池并排平行的分岔段，所述的分岔段中的水池設置與主段中水池相同的隔板和導板，所述的主段與分岔段通過池底為水平的分岔池連接，所述的分岔池包括主段分岔口和分岔段分岔口，所述的主段分岔口與分岔段分岔口平行，所述的主段分岔口正面設置集中口，所述的分岔段分岔口正面和側(cè)面設置分岔池外墻，分岔池內(nèi)還設置整流導板，在與所述的主段分岔口和分岔段分岔口相鄰的水池中分別設置閘門。
2.根據(jù)權利要求1所述的魚道，其特征在于，所述的分岔段分為上游分岔段和下游分岔段，所述的上游分岔段中各水池的隔板和導板與主段各水池中的隔板和導板設置為同側(cè)；所述下游分岔段中各水池的隔板和導板與主段中各水池的隔板和導板設置為異側(cè)。
3.根據(jù)權利要求2所述的魚道，其特征在于，所述的上游分岔池中整流導板設置在與分岔段分岔口正面的分岔池外墻上；所述的下游分岔池中的整流導板設置在隔離分岔池和下游水池的隔板上。
4.根據(jù)權利要求3所述的魚道，其特征在于，所述的整流導板的端頭為半圓形。
5.根據(jù)權利要求4所述的魚道，其特征在于，所述的整流導板長度為水池寬度的0.25?0.30 倍。
6.根據(jù)權利要求1-5之一所述的魚道，其特征在于，所述的隔板的墩頭為人字形墩頭，所述人字形墩頭的背水面坡度為1:1，迎水面坡度為1:3。
7.根據(jù)權利要求6所述的魚道，其特征在于，所述的導板的墩頭為人字形墩頭，所述的人字形墩頭的迎水面坡度為1:1，背水面坡度為1:3。
【文檔編號】E02B8/08GK103835271SQ201410109621
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權日:2014年3月24日
【發(fā)明者】孫雙科, 邊永歡, 柳海濤, 姜涵, 鄭鐵剛, 呂強 申請人:中國水利水電科學研究院