多级叠弧式鱼道及过鱼方法技术

本发明专利技术公开了一种多级叠弧式鱼道及过鱼方法，涉及过鱼建筑物和水利水电工程生态环境领域。本发明专利技术的多级叠弧式鱼道由若干个梯级的鱼道单元、鱼道两翼墙和控制系统组成，鱼道单元的底板和闸门均为弧形面板，形成了叠弧式结构，鱼道单元内的折叠板能够随着闸门开启过程趋于平直，与闸门协同形成有利于鱼类上溯的水流条件。本发明专利技术与传统鱼道相比，能够缩短鱼道长度、调节鱼道水流条件，智能化水平高，适用于不同水头的大坝过鱼，也适于不同游泳能力的鱼类，有利于保护鱼类资源，维持河流生态系统的多样性。

【技术实现步骤摘要】
多级叠弧式鱼道及过鱼方法
本专利技术涉及过鱼建筑物和水利水电工程生态环境领域，特别涉及一种多级叠弧式鱼道及过鱼方法。
技术介绍
在世界各地的河流中，人们为了防洪、发电、灌溉、航运和供水等修建了大量的水利水电工程，大坝提高水位、阻断河流，导致自然河流这个开放、连续的系统在能量流动、物质循环及信息传递等方面发生一系列的改变，使生活其中的鱼类生存所需的生境条件、水文情势发生变化，最终对鱼类资源产生影响。为了保护天然渔业资源、保障水生生态系统的连续性和多样性，目前采取的主要修复措施是在水电水利工程中修建鱼道，帮助鱼类洄游。鱼道是在闸坝或天然障碍处为鱼类洄游而兴建的一种过鱼建筑物，是降低闸坝对鱼类生存和繁殖干扰的一种生态措施。传统的鱼道一般只适用坝高在20～25m以下的低水头水利枢纽，且鱼上溯过程中需要耗费很大能量。20世纪，世界上水头最高、长度最长的鱼道分别是美国在50年代建设的北汊坝鱼道和帕尔顿鱼道，北汊坝鱼道提升高度60m，全长2.7km；帕尔顿鱼道提升高度57.5m，全长4.8km。目前，水头最高、长度最长的鱼道是巴西2003年在巴拉那河上建成的伊泰普鱼道，上下游水头差120m，渠道的总长度约为10km。这些中、高水头水利枢纽的鱼道都依靠延长鱼道长度控制鱼道流速，使得鱼道在水利工程中所占的建设成本很高。虽然鱼闸、升鱼机等过鱼设施已经运用于中、高水头水利枢纽，但是由于鱼闸和升鱼机的运行方式与鱼类天然洄游方式差别太大，诱鱼效果并不理想。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有鱼道技术用于中、高水头水利枢纽时鱼道过长、造价过高的难题，同时，降低传统鱼道对鱼类克流能力和连续跳跃能力的要求，提高鱼道过鱼效果、保护天然渔业资源、保障水生生态系统的连续性和多样性，本专利技术提供一种多级叠弧式鱼道及过鱼方法。技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术的多级叠弧式鱼道，包括若干个梯级的鱼道单元、鱼道两翼墙和控制系统。所述鱼道单元由底板、闸门、折叠板、支撑架、支臂、支承铰、启闭机、钢丝绳和感应器组成。所述底板的形状为弧形面板，相邻两个鱼道单元的底板上、下端连接固定；所述闸门是略小于所述底板曲率的弧形面板，闸门位于底板上面，闸门与底板的宽度相同，闸门的长度小于底板的长度；所述折叠板包括长板和短板，所述长板与短板之间通过重型轴承铰链相接，长板与短板的宽度相同；所述支撑架形状为“V型”，支撑架的两个上端与重型轴承铰链中部相接，支撑架的下端设有球型的支撑脚；所述支臂连接在闸门与支承铰之间，每个鱼道单元有两对支臂，两对支臂分别位于闸门左、右侧的边缘内，每对支臂所在的平面与鱼道两翼墙平行；所述启闭机固定于鱼道两翼墙顶端的梁中部，所述钢丝绳一端连接启闭机、另一端连接在闸门的吊点。所述鱼道两翼墙垂直固定在鱼道的左右两侧，鱼道两翼墙顶端设有垂直横跨鱼道两侧的梁，梁的数量与启闭机的数量相同。所述控制系统布置在鱼道两翼墙的外侧壁面。在本专利技术中，所述支承铰垂直固定于鱼道两翼墙内侧，每个鱼道单元有一对支承铰，支承铰与支臂垂直。在本专利技术中，所述感应器安装在鱼道两翼墙的内侧壁。在本专利技术中，所述底板为上翘的圆弧形面板，每块底板的上端两侧设有轴承座。在本专利技术中，所述闸门的弧形面板长度是底板弧形面板长度的1/2～5/6，所述闸门关闭时完全位于底板内，闸门开启时贴着底板逆时针旋转，最大旋转角度不大于闸门弧形面板的弧度；所述闸门设有助推板和环钩，助推板位于闸门底端的中心，环钩位于靠近闸门顶端的两侧；所述闸门在靠近顶端的弧形面板上设有若干条窄竖缝。在本专利技术中，所述折叠板的长板与短板之间通过重型轴承铰链相接，长板的另一端设有转动轴，短板的另一端设有移动轴。在本专利技术中，所述转动轴的两端通过轴承与底板上端的轴承座相连；所述移动轴在闸门开启过程中能够卡入环钩，移动轴在环钩拉力作用下牵引折叠板移动。在本专利技术中，所述支撑脚在闸门开启过程中能够受到助推板推力作用而移动，从而推动支撑架移动支撑折叠板上升并趋于水平。在本专利技术中，所述控制系统能够接收各级鱼道单元中感应器的监测信号，并通过内部编有指令程序的大规模集成块控制相应鱼道单元中的启闭机工作状态。作为优选，所述闸门的曲率略小于所述底板曲率，底板与闸门的宽度相同。作为优选，所述闸门的弧形面板长度为底板弧形面板长度的1/2～5/6。作为优选，所述闸门关闭时完全位于底板内，避免闸门末端超出底板对鱼类洄游造成阻挡。作为优选，所述闸门的启闭过程都贴着底板旋转，减少闸门运行过程对鱼类造成干扰。作为优选，所述闸门的底端中心设有推动支撑架移动的助推板，靠近闸门顶端的两侧设有推动移动轴运动的环钩。作为优选，所述闸门在靠近顶端的弧形面板上设有若干条窄竖缝，确保闸门开启后鱼道单元内水流平顺。作为优选，所述折叠板由一块长板和一块短板通过重型轴承铰链连接而成。作为优选，所述支撑脚为球型支撑脚，便于支撑架移动过程中自由旋转。本专利技术提供的技术方案还包括基于上述多级叠弧式鱼道的过鱼方法，其特征在于包括以下步骤：①鱼类洄游季节，当洄游性鱼类进入鱼道进口后，游在前面的鱼群首先通过下游的第一级鱼道单元，当最前面的鱼进入感应器的感应范围后，感应器接收到外部信号并向控制系统发出脉冲信号，控制系统接收到信号后，通过内部计算机程序向第一级鱼道单元的启闭机发送开启指令，启闭机开始工作，闸门在钢丝绳的牵引作用下以支承铰为中心轴贴着底板逆时针旋转，第一级鱼道单元的水位逐渐抬升，从而使第一级鱼道单元与第二级鱼道单元之间的水位落差降低、流速减缓；②在闸门开启过程中，当闸门上升到一定高度时，环钩到达移动轴的位置，助推板到达支撑脚的位置，移动轴在环钩的拉力作用下牵引折叠板移动，支撑脚在助推板的推力作用下推动支撑架移动，转动轴在整个折叠板的带动下旋转，折叠板在移动轴和支撑架的共同作用下趋于平直，从而减小第一级鱼道单元内的水流底坡，同时，水流在闸门弧形面板的竖缝调节作用下，形成有利于鱼群上溯的水动力条件；③随着第一级鱼道单元减小底坡、抬升水位、减缓流速，第一批次的鱼顺利进入第二级鱼道单元，当最前面的鱼进入第二级鱼道单元的感应器感应范围后，感应器接收到外部信号并向控制系统发出脉冲信号，控制系统接收到信号后，通过内部计算机程序向第二级鱼道单元的启闭机发送开启指令，启闭机开始工作，闸门在钢丝绳的牵引作用下以支承铰为中心轴贴着底板逆时针旋转，抬升第二级鱼道单元的水位，减缓鱼道内流速，同时，第二级鱼道单元中环钩拉动移动轴牵引折叠板移动、助推板通过支撑脚推动支撑架移动，在移动轴和支撑架的共同作用下折叠板趋于平直，从而减小了第二级鱼道单元内的水流底坡，同时，水流在第二级鱼道单元闸门弧形面板的竖缝调节作用下，继续形成有利于鱼群上溯的水流条件；④在执行步骤③的同时，第一级鱼道单元中的感应器长时间感应不到鱼，没有脉冲信号传输给控制系统，启闭机在计算机程序的控制下开始关闭闸门，闸门以支承铰为中心轴贴着底板顺时针旋转返回底板内，同时，折叠板在自身重力和重型轴承铰链作用下折叠回到初始位置，第一级鱼道单元完成一个过鱼周期；⑤其它各级鱼道单元按步骤②、③的过程依次辅助鱼群进入上一级的鱼道单元，同时，完成过鱼的鱼道单元按步骤④恢复到初始状态，等待下一批鱼进入；⑥只要有鱼进入第一级鱼道单元后，各级鱼道单元就按照上述相应步骤逐级辅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级叠弧式鱼道，其特征在于：包括若干个梯级的鱼道单元、鱼道两翼墙(10)和控制系统(11)，所述鱼道单元由底板(1)、闸门(2)、折叠板(3)、支撑架(4)、支臂(5)、支承铰(6)、启闭机(7)、钢丝绳(8)和感应器(9)组成，所述鱼道两翼墙(10)垂直固定在鱼道的左右两侧，鱼道两翼墙(10)顶端设有垂直横跨鱼道两侧的梁，梁的数量与启闭机(7)的数量相同，所述控制系统(11)布置在鱼道两翼墙(10)的外侧壁面，所述底板(1)的形状为弧形面板，相邻两个鱼道单元的底板(1)上、下端连接固定，每块底板(1)的上端两侧设有轴承座；所述闸门(2)是略小于所述底板(1)曲率的弧形面板，闸门(2)位于底板(1)上面，闸门(2)与底板(1)的宽度相同，闸门(2)的长度小于底板(1)的长度；所述折叠板(3)包括长板(31)和短板(32)，所述长板(31)与短板(32)之间通过重型轴承铰链(33)相接，长板(31)与短板(32)的宽度相同；所述支撑架(4)形状为“V型”，支撑架(4)的两个上端与重型轴承铰链(33)中部相接，支撑架(4)的下端设有球型的支撑脚(41)；所述支臂(5)连接在闸门(2)与支承铰(6)之间，每个鱼道单元有两对支臂(5)，两对支臂(5)分别位于闸门(2)左、右侧的边缘内，每对支臂(5)所在的平面与鱼道两翼墙(10)平行；所述支承铰(6)垂直固定于鱼道两翼墙(10)内侧，每个鱼道单元有一对支承铰(6)，支承铰(6)与支臂(5)垂直；所述启闭机(7)固定于鱼道两翼墙(10)顶端的梁中部，所述钢丝绳(8)一端连接启闭机(7)、另一端连接在闸门(2)的吊点；所述感应器(9)安装在鱼道两翼墙(10)的内侧壁。...

【技术特征摘要】
1.一种多级叠弧式鱼道，其特征在于：包括若干个梯级的鱼道单元、鱼道两翼墙(10)和控制系统(11)，所述鱼道单元由底板(1)、闸门(2)、折叠板(3)、支撑架(4)、支臂(5)、支承铰(6)、启闭机(7)、钢丝绳(8)和感应器(9)组成，所述鱼道两翼墙(10)垂直固定在鱼道的左右两侧，鱼道两翼墙(10)顶端设有垂直横跨鱼道两侧的梁，梁的数量与启闭机(7)的数量相同，所述控制系统(11)布置在鱼道两翼墙(10)的外侧壁面，所述底板(1)的形状为弧形面板，相邻两个鱼道单元的底板(1)上、下端连接固定，每块底板(1)的上端两侧设有轴承座；所述闸门(2)是略小于所述底板(1)曲率的弧形面板，闸门(2)位于底板(1)上面，闸门(2)与底板(1)的宽度相同，闸门(2)的长度小于底板(1)的长度；所述折叠板(3)包括长板(31)和短板(32)，所述长板(31)与短板(32)之间通过重型轴承铰链(33)相接，长板(31)与短板(32)的宽度相同；所述支撑架(4)形状为“V型”，支撑架(4)的两个上端与重型轴承铰链(33)中部相接，支撑架(4)的下端设有球型的支撑脚(41)；所述支臂(5)连接在闸门(2)与支承铰(6)之间，每个鱼道单元有两对支臂(5)，两对支臂(5)分别位于闸门(2)左、右侧的边缘内，每对支臂(5)所在的平面与鱼道两翼墙(10)平行；所述支承铰(6)垂直固定于鱼道两翼墙(10)内侧，每个鱼道单元有一对支承铰(6)，支承铰(6)与支臂(5)垂直；所述启闭机(7)固定于鱼道两翼墙(10)顶端的梁中部，所述钢丝绳(8)一端连接启闭机(7)、另一端连接在闸门(2)的吊点；所述感应器(9)安装在鱼道两翼墙(10)的内侧壁。2.根据权利要求1所述的多级叠弧式鱼道，其特征在于：所述底板(1)为上翘的圆弧形面板。3.根据权利要求1所述的多级叠弧式鱼道，其特征在于：所述闸门(2)的弧形面板长度是底板(1)弧形面板长度的1/2～5/6，所述闸门(2)关闭时完全位于底板(1)内，闸门(2)开启时贴着底板(1)逆时针旋转，最大旋转角度不大于闸门(2)弧形面板的弧度；所述闸门(2)设有助推板(21)和环钩(22)，助推板(21)位于闸门(1)底端的中心，环钩(22)位于靠近闸门(1)顶端的两侧；所述闸门(2)在靠近顶端的弧形面板上设有若干条窄竖缝(23)。4.根据权利要求1所述的多级叠弧式鱼道，其特征在于：所述折叠板(3)的长板(31)与短板(32)之间通过重型轴承铰链(33)相接，长板(31)的另一端设有转动轴(34)，短板(32)的另一端设有移动轴(35)。5.根据权利要求4所述的多级叠弧式鱼道，其特征在于：所述转动轴(34)的两端通过轴承与底板(1)上端的轴承座相连；所述移动轴(35)在闸门(2)开启过程中能够卡入环钩(22)，移动轴(35)在环钩(22)拉力作用下牵引折叠板(3)移动。6.根据权利要求1或3所述的多级叠弧式鱼道，其特征在于：所述支撑脚(41)在闸门(2)开启过程中能够受到助推板(21)推力作用而移动，从而推动支撑架(4)移动支撑折叠板(3)上升并趋于水平。7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：戎贵文，郑青辉，戴会超，赵彬如，沈齐婷，肖柏青，王旭，梁智龙，向令，郑雅欣，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34