一种仿自然过鱼通道结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种仿自然过鱼通道结构，包括多段设置于河道中的拱形堰，所述拱形堰将河道分隔为多个池室，拱形堰为向上游凸起的弧形，在拱形堰中段位置上有缺口，缺口的底部至拱形堰顶之间的高度不小于过鱼对象体形最大鱼种体高的2倍，缺口的宽度不小于过鱼对象体形最大鱼种体长的2倍。本实用新型专利技术能在综合鱼类行为学信息、河道水文信息和基本水力学情况下提供坝堰拆除后河道修复以及仿自然过鱼通道，可有效保证岩石堰稳定性、河道原生态性和鱼类可通过性。

A structure of natural passage

The utility model provides a natural fish passing passage structure, which comprises an arch weir arranged in a river channel in many sections, the arch weir divides the river channel into a plurality of pool chambers, the arch weir is an arc protruding to the upstream, there is a gap in the middle part of the arch weir, the height from the bottom of the gap to the top of the arch weir is not less than twice the height of the largest fish species in the shape of the fish passing object, and the width of the gap is not less than It is less than 2 times of the maximum body length of the fish species. The utility model can provide the channel restoration after the dam weir is demolished and the natural fish passage under the condition of comprehensive fish behavior information, river channel hydrological information and basic hydraulics, and can effectively guarantee the stability of rock weir, the original ecology of river channel and the accessibility of fish.

【技术实现步骤摘要】
一种仿自然过鱼通道结构
本技术涉及一种仿自然过鱼通道结构，属于河道修复、水生动物保护

技术介绍
我国各类水库数量从新中国成立前的1200多座，增加到98000座。现任水利部部长鄂竟平说：“从历史上看，我国水问题主要是同水旱灾害做斗争。随着经济社会发展，水资源短缺、水生态损害、水环境污染成为常态问题。因此当前治水的主要矛盾已经发生深刻变化，必须从改变自然、征服自然为主转向调整人的行为、纠正人的错误行为为主”。一座座挡水建筑物建造在河道中，迫使河流生境破碎化，限制了水生动物活动区域，阻隔了水生动物基因交流。为了实现在开发中保护，在保护中开发。近年来针对大型水利水电项目进行的鱼类保护措施有：水生动物栖息地保护、生态流量保障措施、分层取水、过鱼设施修建、鱼类增殖放流等。其中过鱼设施中的仿自然通道不但兼顾过鱼对象种类多，又因其建造材料为河道石材而与自然景色融为一体，具有可观赏性。另外，恢复河流自然生态的拆坝计划正在我国实行，目前拆除对象主要包括报废水库、小水电站和挡水堰，在拆除对象被拆除后就面临河道自然生态恢复问题，其中还原河道样貌是基本问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种仿自然过鱼通道结构及其设计方法，该仿自然过鱼通道结构及其设计方法能在综合鱼类行为学信息、河道水文信息和基本水力学情况下提供坝堰拆除后河道修复以及仿自然过鱼通道。本技术通过以下技术方案得以实现。本技术提供的一种仿自然过鱼通道结构，包括多段设置于河道中的拱形堰，所述拱形堰将河道分隔为多个池室，拱形堰为向上游凸起的弧形，在拱形堰中段位置上有缺口，缺口的底部至拱形堰顶之间的高度不小于过鱼对象体形最大鱼种体高的2倍，缺口的宽度不小于过鱼对象体形最大鱼种体长的2倍。所述带缺口的拱形堰形成的通道有坡度，且坡度小于1:15。所述拱形堰的堰拱长为池室平均宽度的1.2～1.8倍。所述拱形堰由石块砌成。所述拱形堰上任意位置堰高小于等于石块高度。本技术的有益效果在于：能在综合鱼类行为学信息、河道水文信息和基本水力学情况下提供坝堰拆除后河道修复以及仿自然过鱼通道，可有效保证岩石堰稳定性、河道原生态性和鱼类可通过性。附图说明图1是本技术设计方法的流程示意图；图2是本技术结构的纵向剖视图；图3是本技术结构的俯视示意图；图4是图3中A-A面剖视示意图。具体实施方式下面进一步描述本技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。如图2、图3、图4所示的一种仿自然过鱼通道结构，包括多段设置于河道中的拱形堰，所述拱形堰将河道分隔为多个池室，拱形堰为向上游凸起的弧形，在拱形堰中段位置上有缺口，缺口的底部至拱形堰顶之间的高度不小于过鱼对象体形最大鱼种体高的2倍，缺口的宽度不小于过鱼对象体形最大鱼种体长的2倍。所述带缺口的拱形堰形成的通道有坡度，且坡度小于1:15。所述拱形堰的堰拱长为池室平均宽度的1.2～1.8倍。所述拱形堰由石块砌成。所述拱形堰上任意位置堰高小于等于石块高度。如图1所示，本技术在实施时，具体尺寸在设计阶段可由如下步骤确定：①基本信息收集。根据收集河道地形信息进行工程判断，看河道是否需要进行修复；根据鱼类种类、体形特征和克流能力制定通道设计阈值。其中，堰缺口底部至堰顶高度dN不小于过鱼对象体形最大鱼种体高的2倍，堰缺口宽度WN不小于过鱼对象体形最大鱼种体长的2倍；其中水池宽度WP等于河道宽度。其中水力指标包括堰顶水深HW、堰顶流速VW和堰缺口流速VN。②水文特征确定。根据河道流量频率曲线确定设计年限内河道最大流量Qmax，确定设计高流量Q05、设计中流量Q50和设计低流量Q95；根据水文资料和现场测量确定上游水位和下游水位其中构成拱形堰的石块石径由Qmax决定，要求在最大流量下堰依然保持稳定；其中通道上下游水头总落差Hg等于上游水位与下游水位相邻两级水池水面差D由确定，保证小于鱼类最大克流能力，一般D的取值范围为0.1m～0.3m之间。③池堰几何尺寸。池室数量NP取决于相邻两级水池水面差D；通道坡度s一般小于1:15，通道总长度Lt取决于通道上下游水头总落差Hg和通道坡度s；水池长度LP取决于通道总长度Lt和池室数量NP；拱形堰堰拱长WW一般是水池宽度WP的1.5倍；堰顶至河床高度PW等于石块直径；堰纵向宽度tw等于石块直径。通过上面三个步骤完成了结构设计，下面需要在河道不同流量情况下结合鱼类行为对设计的结构进行评价。④初始高流量情况下，水力指标评价。所述初始高流量情况下，水力指标评价是在忽略堰缺口，流量为Q05情况下进行水力计算。由公式：式中m为系数，g为重力加速度，因此根据Q05值可以确定堰顶水深HW值；在已知流量和水深的情况下，根据流体力学连续性方程可以求得堰顶流速VW。如果堰顶流速VW大于鱼类克流速度则需要改变堰、池结构，或者通过降低设计高流量使得堰顶流速低于鱼类克流速度。其中的评价是指结合鱼类体形特征、克流能力看水深是否低于鱼类游泳所需最低水深，看流速是否超过鱼类克流能力。⑤低流量情况下，水力指标评价。所述低流量情况下，水力指标评价是在假设水流全部从缺口通过、缺口水深等于堰缺口底部至堰顶高度dN的情况下进行水力计算。由公式：式中m为系数，g为重力加速度，由于已知WN和dN故可以计算出水流全部从缺口通过、缺口水深等于堰缺口底部至堰顶高度dN的情况下的流量QN；在已知流量和水深的情况下，根据流体力学连续性方程可以求得缺口流速VN。如果QN＜Q95，则说明低流量情况下，堰缺口水深不小于dN，满足鱼类要求水深；如果缺口流速VN不超过鱼类克流速度，则说明该通道在设计低流量情况下也可以满足鱼类上溯。如果缺口流速VN大于鱼类克流速度则需要改变堰、池结构；如果QN＞Q95，可以通过减小缺口宽度WN来满足缺口水深。其中的评价是指结合鱼类克流能力看流速是否超过鱼类克流能力，看缺口水深是否满足要求。⑥中流量情况下，复合堰水力学指标评价。所述中流量情况下，复合堰水力学指标评价在同时考虑堰顶和堰缺口，流量为Q50情况下进行水力计算。由公式在已知Q50、堰拱长WW、堰缺口宽度WN和堰缺口底部至堰顶高度dN情况下，可计算出堰顶水深HW，进而可以计算出堰顶流速VW和堰缺口流速VN。如果堰顶流速VW和堰缺口流速VN不超过鱼类克流速度，则说明该通道在中流量情况下也可以满足鱼类上溯。相比高流量和低流量情况，进行中流量计算主要是进行不同流量情况下流速、水深对比。其中的评价是指结合鱼类克流能力看流速是否超过鱼类克流能力。⑦高流量情况下，复合堰水力学指标评价。所述高流量情况下，复合堰水力学指标评价在同时考虑堰顶和堰缺口，流量为Q05情况下进行水力计算。由公式在已知Q05、堰拱长WW、堰缺口宽度WN和堰缺口底部至堰顶高度dN情况下，可计算出堰顶水深HW，进而可以计算出堰顶流速VW和堰缺口流速VN。如果堰顶流速VW和堰缺口流速VN不超过鱼类克流速度，则说明该通道在设计高流量情况下也可以满足鱼类上溯。同时通过公式：EDF＝(Q05·D·ρ·g)/[(PW+HW)·LP·WP]，式中Q05为已知的设计高流量、D为相邻两级水池水面差、ρ为水的密度、g为重力加速度、PW堰顶至河床高度、HW为堰顶水深、LP水池长度、WP为水池宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿自然过鱼通道结构，其特征在于：包括多段设置于河道中的拱形堰，所述拱形堰将河道分隔为多个池室，拱形堰为向上游凸起的弧形，在拱形堰中段位置上有缺口，缺口的底部至拱形堰顶之间的高度不小于过鱼对象体形最大鱼种体高的2倍，缺口的宽度不小于过鱼对象体形最大鱼种体长的2倍。

【技术特征摘要】
1.一种仿自然过鱼通道结构，其特征在于：包括多段设置于河道中的拱形堰，所述拱形堰将河道分隔为多个池室，拱形堰为向上游凸起的弧形，在拱形堰中段位置上有缺口，缺口的底部至拱形堰顶之间的高度不小于过鱼对象体形最大鱼种体高的2倍，缺口的宽度不小于过鱼对象体形最大鱼种体长的2倍。2.如权利要求1所述的仿自然过鱼通道结构，其特征在于：带...

【专利技术属性】
技术研发人员：金志军，王猛，罗思，单承康，马卫总，张庆，魏浪，陈凡，陈国柱，
申请(专利权)人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：贵州,52