隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构及其使用方法；在鱼道主体及鱼闸连接下游河床和上游水库水域，鱼道主体设置在电站厂房旁边的山体内部，鱼道主体由侧壁、底板和顶拱组成；鱼道主体内设置有多个收缩段将所述鱼道主体间隔为多个鱼道池室。鱼闸自下游侧依次设置有鱼闸下游工作门、移动赶鱼装置、消力池、鱼闸上游工作门和叠梁门。本发明专利技术能适应库上游水位的大幅、迅速变化以及河床狭窄的地形，根据上游水位的不同过鱼，提供适宜鱼类洄游的水温、流量及流速，能模拟河流的天然水生环境，减少开挖量及工程设计、施工难度，保证过鱼效果的同时降低工程造价。

【技术实现步骤摘要】
隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构及其使用方法
本专利技术属于水利工程和环保工程领域，涉及一种用于解决洄游鱼类通过拦河建筑物上溯的隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构，还涉及利益该隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构，来辅助洄游鱼类过坝的方法，它是解决洄游鱼类上溯后过坝的技术问题。
技术介绍
在天然河流上修筑拦河大坝，阻断了鱼类的洄游通道，国内外一般通过修建鱼道等过鱼设施进行补救。随着我国水电建设日益向河道上游推进，山区河流的枢纽建设经常会遇到坝址河床狭窄、两岸山体高陡的地形，在这种情况下进行枢纽布置时，河床宽度往往会被泄洪建筑物所占据，导致过鱼设施在河床中或两岸靠近河床部位均无布置场所。同时，山区水利枢纽形成的上游水库水位经常陡涨陡落，也给鱼道的布置带来较大困难。按照过鱼设施布置要求，鱼道等过鱼设施宜靠岸布置。在地形陡峭及河床狭窄区域，鱼道只能布置在河岸高陡山体部位，因此需要深切开挖山体，使得鱼道两侧会形成高陡人工开挖边坡。库水位的大幅、迅速变化、高陡人工开挖边坡的稳定、鱼道安全有效的运行要求，使得边坡开挖工程量大且加固支护设计和施工技术难度及造价均较高。同时，山体的深切开挖破坏了陆生动植物的原始生态环境，可能对其造成不利影响。因此，专利技术一种新的鱼道结构，适应河床狭窄、两岸山体高陡、上游水库水位变幅大、水位变化速率快的枢纽坝址总布置，克服工程施工技术难度大、工程量及造价均高的缺点，尽量减小对陆生动植物的生态影响，是一项极具意义的工作。为克服上述缺点及不足，设计了一种隧洞式仿自然鱼道，可以保证洄游鱼群回溯至上游附近。但是，由于某些工程上游过鱼水位变幅大导致普通鱼道出口布置方案难以适应如此大的水位变幅；同时由于上下游水位差大使得隧洞式仿自然鱼道的主体过长，洄游鱼群在鱼道主体内需花费大量时间才能游溯至上游水域中。为加快鱼类洄游过坝并适应上游较大的过鱼水位变幅，需要重新设计了与隧洞式仿自然鱼道相配合的专用转运及提升设备，保证洄游鱼群快速翻越拦河大坝进入上游水域。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术设计了一种隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构，通过鱼道主体连接下游河床和上游水库水域，其特征在于：所述鱼道主体设置在电站厂房旁边的山体内部；鱼道主体的鱼道进口设置在电站厂房的下游河床内；鱼道主体的鱼道出口设置在电站厂房的上游水库内；所述鱼道主体的上游侧连接有鱼闸，在所述鱼闸自下向上游依次设置有：鱼闸下游工作门、鱼闸上游工作门和叠梁门；鱼闸下游工作门和鱼闸上游工作门之间的底板上还设置有消力池；在鱼闸下游工作门和叠梁门之间的两个鱼闸侧墙上设置移动赶鱼装置。上述技术方案中，两个鱼闸侧墙之间的水深为1米～3米，两个鱼闸侧墙的间距不少于最长过鱼目标体长的2倍；鱼道主体和叠梁门之间的距离不少于5倍的两个鱼闸侧墙的间距。上述技术方案中，所述的鱼闸下游工作门为平板门，鱼闸上游工作门为平板门或弧形门。上述技术方案中，所述的消力池为下沉式结构，两侧为鱼闸侧墙，上游侧为斜坡面，下游侧为竖直面，底面水平；消力池的上游侧距离鱼闸上游工作门不少于0.5米。上述技术方案中，所述的移动赶鱼装置距离鱼道主体的最小距离为0.5米～1.5米；移动赶鱼装置距离鱼闸上游工作门的最小距离为0.5米～1.5米。上述技术方案中，两个鱼闸侧墙之间的水流速度为0.5米/秒～1.5米/秒。本专利技术的第二目的是利用所述的隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构，帮助洄游鱼类过坝的方法，包括以下步骤：步骤1)：当鱼类洄游出鱼道主体后，关闭鱼闸下游工作门；鱼闸内充水至和上游水位齐平；步骤2)：鱼闸上游工作闸门及叠梁门全开，启动移动赶鱼装置从鱼闸下游工作门侧向上游移动，将鱼类驱赶到上游水库；步骤3)：叠梁门下闸挡水，鱼闸下游工作门局部开启将鱼闸内部的水缓慢通过鱼道主体泄入下游河床中，同时将移动赶鱼装置移向鱼闸下游工作门一侧；步骤4)：当鱼闸内的水深降至低于3米时，开启鱼闸下游工作门；当鱼闸内的水深超过3米时，叠梁门部分下闸挡水，使得叠梁门顶部的浸没的水深为1米～3米，鱼闸上游工作门局部开启，鱼闸下游工作门全开，开始下一次过鱼过程。与传统的方法相比，本专利技术的优点在于：其一，隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构，上游最低过鱼水位与下游过鱼水位之间的水头差，可由隧洞式仿自然鱼道的洞身段克服，当上游水位处于上游最低过鱼水位附近时可实现连续式过鱼；其二，隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构，上游最低过鱼水位与上游最高过鱼水位之间的水头差，可由布置在隧洞式仿自然鱼道出口段的鱼闸克服。由于鱼类进入鱼闸后依靠鱼闸内部水体的增加来克服上游最低过鱼水位与上游最高过鱼水位之间的水头差，因此鱼类在该段无需克服水流阻力即可通过鱼闸，因此该过鱼方式一定程度上加快了过鱼速度。附图说明图1为隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构的平面总体布置示意图。图2为隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构的一段鱼道主体的俯视结构示意图。图3为隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构的一段鱼道主体的纵剖结构示意图。图4为图2中A-A处的剖视图。图5为图2中B-B处的剖视图。图6为鱼闸及鱼道出口平面布置图。图7为图6的C-C剖视图。其中：鱼道进口1，鱼道进口检修闸门2，鱼道进口段3，鱼道主体4，拱顶4.1，侧壁4.2，底板4.3，鱼闸5，出口闸门6，鱼道出口7，电站厂房8，收缩段9，长收缩板9.1，短收缩板9.2，卵石10，过鱼竖缝11，鱼道池室12，照明设备13，下游河床14，上游水库15，移动赶鱼装置16，消力池17，鱼闸上游工作门18，叠梁门19，鱼闸侧墙20，鱼闸下游工作门21。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的实施情况，但它并不构成对本专利技术的限定，仅做举例而已。同时通过说明，本专利技术的优点将变得更加清楚和容易理解。如图1～7所示，本专利技术所设计的隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构，它主要是利用鱼道主体4连接电站厂房8的下游河床14和上游水库15的水域。鱼道主体4为隧洞式，布置在电站厂房8旁边的山体内部。鱼道主体4下游侧的鱼道进口段3靠近河流下游侧，设置在下游河床14上。所述的鱼道进口段3下游侧的最远端为鱼道进口1。该鱼道进口1的底板设置在下游河床14的岸坡水面线以下。在所述的鱼道进口1与鱼道主体4之间，即鱼道进口段3内设置鱼道进口检修闸门2。如图2至图4所示，鱼道主体4的两边为侧壁4.2，顶部为圆弧形拱顶4.1，下方为底板4.3，所述拱顶4.1、侧壁4.2和底板4.3相互之间无缝衔接。鱼道主体4采用的是钢筋混凝土衬砌结构，充分利用山体内岩体与钢筋混凝土衬砌结构联合受力，共同承受鱼道主体4外部的荷载。在完建、检修的工况下，利用锚杆将钢筋混凝土衬砌结构与鱼道主体4外部的岩体联成整体，共同承受围岩压力、渗透压力等荷载。鱼道主体4的隧洞中，设置收缩段9，所述收缩段9个数由鱼道主体4的长度、收缩段9的间隔距离确定。所述收缩段9将鱼道主体4内间隔成多个鱼道池室12。每一个收缩段9由一个长收缩板9.1和一个短收缩板9.2组成，所述的长收缩板9.1为长方形板块结构，所述的短收缩板9.2为在横水流方向上窄下宽的直角梯形板块结构。在同属一个收缩段9内的长收缩板9.1和短收缩板9.2竖直的，相对的固定在鱼道主体4的横截面上。所述长收缩板9.1的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的综合布置，通过鱼道主体(4)连接下游河床(14)和上游水库(15)水域，其特征在于：所述鱼道主体(4)设置在电站厂房(8)旁边的山体内部；鱼道进口(1)设置在电站厂房(8)的下游河床(14)内；鱼道出口(7)设置在电站厂房(8)的上游水库(15)内；所述鱼道主体(4)的上游侧连接有鱼闸(5)，在所述鱼闸(5)自下向上游依次设置有：鱼闸下游工作门(21)、鱼闸上游工作门(18)和叠梁门(19)；鱼闸下游工作门(21)和鱼闸上游工作门(18)之间的底板上还设置有消力池(17)；在鱼闸下游工作门(21)和叠梁门(19)之间的两个鱼闸边墙(20)上设置移动赶鱼装置(16)。

【技术特征摘要】
1.一种隧洞式仿自然鱼道结合鱼闸的布置结构，通过鱼道主体(4)连接下游河床(14)和上游水库(15)水域，其特征在于：所述鱼道体(4)设置在电站厂房(8)旁边的山体内部；鱼道进口(1)设置在电站厂房(8)的下游河床(14)内；鱼道出口(7)设置在电站厂房(8)的上游水库(15)内；所述鱼道主体(4)的上游侧连接有鱼闸(5)，在所述鱼闸(5)自下向上游依次设置有：鱼闸下游工作门(21)、鱼闸上游工作门(18)和叠梁门(19)；鱼闸下游工作门(21)和鱼闸上游工作门(18)之间的底板上还设置有消力池(17)；在鱼闸下游工作门(21)和叠梁门(19)之间的两个鱼闸侧墙(20)上设置移动赶鱼装置(16)；所述的消力池(17)为下沉式结构，两侧为鱼闸侧墙(20)，上游侧为斜坡面，下游侧为竖直面，底面水平；消力池(17)的上游侧距离鱼闸上游工作门(18)不少于0.5米；鱼道主体(4)的隧洞中设置收缩段(9)，所述收缩段(9)将鱼道主体(4)内间隔成多个鱼道池室(12)；每一个收缩段(9)由一个长收缩板(9.1)和一个短收缩板(9.2)组成，所述的长收缩板(9.1)为长方形板块结构，所述的短收缩板(9.2)为在横水流方向上窄下宽的直角梯形板块结构；在同属一个收缩段(9)内的长收缩板(9.1)和短收缩板(9.2)竖直的，相对的固定在鱼道主体(4)的横截面上；所述长收缩板(9.1)的一侧面与鱼道主体(4)的一侧壁(4.2)相连，所述长收缩板(9.1)的底面与鱼道主体(4)的底板(4.3)相连；所述短收缩板(9.2)的一侧面与另一侧壁(4.2)相连，所述短收缩板(9.2)的底面与底板(4.3)相连；所述长收缩板(9.1)与所述短收缩板(9.2)在顺水流方向上的厚度、在垂直方向上的高度均相同；所述长收缩板(9.1)的底面与所述短收缩板(9.2)的底面不接触；在同属一个收缩段(9)内的长收缩板(9.1)和短收缩板(9.2)之间的空隙形成了过鱼竖缝(11)；所述长收缩板...

【专利技术属性】
技术研发人员：钮新强，宋志忠，朱世洪，廖仁强，周述达，郭红亮，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42