用于中和高水头大坝的鱼道系统技术方案

本发明专利技术是一种用于在大坝处使用的鱼道系统。该鱼道系统可以包含一个或多个可逆式泵涡轮机，该一个或多个可逆式泵涡轮机用于控制水和鱼的下游流量并从该下游流量产生电力，以及用于向上游泵送水和鱼。对于低水头实施方案，该系统可以使用储存在源头水高度以上的水来代替可逆式泵涡轮机以用于将鱼和水从尾水移动到源头水。动到源头水。动到源头水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于中和高水头大坝的鱼道系统
[0001]本申请是2020年3月12日的美国临时申请号62/988,897的国际阶段并要求该美国临时申请的优先权。所述申请通过援引并入本文。


[0002]本专利技术涉及中和高水头大坝(medium and high head dams)处的鱼道(fish passage)。鱼梯(fish ladder)通常已经在低水头的发电站取得成功，但是，鱼梯所需的大占地面积并非在所有场地处都可用并且可能使场地准备和施工成本高昂。鱼梯在中和高水头大坝处的成功由于鱼的身体耐力限制以及施工难度而受到限制。在某些情况下，唯一可用的空间会受到洪水带来的碎片破坏、侵蚀、以及不可接受的岩石沉积和砾石沉积的影响。最近推出的Wooshh
TM
创新系统(Wooshh
TM Innovations system)成功地将一般大小一致的鱼运输到上游。虽然陷阱操作和卡车操作已经成功，但是操作成本很高。机械式升鱼机(mechanical fish lift)已经在场地几何结构允许储箱直线竖直或倾斜提升的地方发挥了作用。

技术实现思路

[0003]在中和高水头的水力发电项目，仍然需要混合大小和混合种类的鱼的非劳动密集型的、安全且有效的上游运输(upstream transport)。提议的系统结合了气动操作的闸门(pneumatically operated gate)，这些气动操作的闸门用于诱捕鱼并将这些鱼投入到压力管道(penstock)中。鱼一旦进入压力管道中就会被隔离阀限制在下游侧，并且被自由水面包含在上游侧。对于中和高水头的项目，可变速可逆式泵涡轮机(variable speed reversible pump
‑
turbine)将水和鱼推上压力管道并进入到上储器(upper reservoir)中。对于低水头项目，在提升鱼所需的动力较少的情况下，可以将水储存在位于源头水水位(head water level)以上的储箱中，然后通过压力管道定期排放水以将鱼移动到大坝的上游侧。在如此低的水头场地，随着下游鱼类洄游(fish migration)，可能回收的电力有限，因此可变速回收涡轮机可能在经济上不合理。
[0004]在包括下游鱼运输的操作模式期间，下游洄游的鱼例如可能会被困在合适的堰后面，然后这些下游洄游的鱼与其周围的水一起被排入压力管道中，并且然后在到达能量回收涡轮机之前被引导通过鱼闸(fish sluice)。
[0005]当压力管道中的水通过可逆式泵涡轮机被排回时，回收了几乎所有用于泵送的能量，而任何下游洄游的鱼在忽略不计的压力变化和没有与障碍物高速相遇的情况下都可以安全地抵达到尾水(tailwater)。下游洄游的鱼在压力管道内的位置可能在运输期间在上游侧受到大气压下的自由水面的限制以及在下游侧受到浮式笼的限制。压力管道上的出口阀与可伸缩鱼筛相结合可以用于在鱼到达能量回收涡轮机(该能量回收涡轮机可以是可逆式泵涡轮机)之前将鱼从压力管道排入鱼闸中。鱼闸将会安全地将鱼传送到尾水。
[0006]为了装载鱼以进行上游运输，优选地通过辅助泵将压力管道中的水位降低至低于尾水高度。这允许下一批次的上游洄游的鱼从鱼陷阱(fish trap)排入压力管道中，然后将
鱼向上泵送到上储器。鱼既不受高速流动也不受任何压力变化的影响。上游运输所需的泵送能量几乎在排空辅助压力管道(有或没有下游鱼运输)的情况下被完全回收。通过使用两个辅助压力管道，能量使用可以进一步减半。还可以在非鱼通过季节期间针对高效的水力发电能力使用该系统。
[0007]本专利技术包括在尾水高度下的、用于收集上游洄游的鱼的鱼陷阱。鱼陷阱的底部可以包括位于底部的阀，该阀用于定期将鱼和围绕这些鱼的水投入到运输管或压力管道中。当压力管道被可变速可逆式泵涡轮机填满时，一旦进入压力管道，鱼可以通过跟随上升水面的浮式笼被包含在压力管道内的上水面附近。以这种方式，鱼可以从尾水水位上升到源头水水位，而不会被加压或从水中移走。例如，鱼可以通过柔性鸭嘴阀离开压力管道的上游端。压力管道优选地装配有棘爪，以防止鱼笼在到达压力管道的上终端位置后从压力管道被驱逐。在用棘爪固定鱼笼的情况下，可以借助于通过位于鱼笼下游端的筛隔板供应的水压将鱼从鱼笼弹出。一旦鱼被驱逐，在从上方用通过通风口供应的大气压下的空气填充压力管道的情况下，水和鱼返回到压力管道的入口被鸭嘴阀阻挡。水从压力管道通过可逆式泵涡轮机排出，该可逆式泵涡轮机从被降低的水回收大部分的能量。随着水从压力管道被排回，可逆式泵涡轮机的速度与水头的平方根成比例地进行调整，以维持最佳效率。下游洄游的鱼可以在通过可逆式泵涡轮机排空压力管道之前被引导到任选的鱼笼。
附图说明
[0008]图1a和图1b为本专利技术的在其可以被配置用于使鱼越过中水头或高水头大坝通过时的示意图。图1a展示了上游通道。图1b展示了下游通道。
[0009]图2为本专利技术的在其可以被配置用于使鱼越过低水头大坝通过时的实施方案。这利用高于源头水压力的水将鱼从尾水下方的容纳围封部冲入到源头水中。
[0010]图3a、图3b、图3c和图3d为鱼道系统的示意图，这些鱼道系统结合了两个可逆式泵涡轮机，这两个可逆式泵涡轮机被配置成使上游和下游的鱼都通过并且在不通过鱼时进行抽水或发电(pump or generate)。
具体实施方式
[0011]参照图1a和图1b，展示了能够使鱼上游和下游通过的鱼道系统。参照图1a，泵涡轮机31通过轴33连接到马达发电机32。尾水导管(tailrace conduit)39将泵涡轮机31连接到尾水58。喇叭口型进口38将泵送模式期间的进入损失最小化。鱼陷阱1包括泵37，该泵越过堰51供应吸引水。一旦足够多的鱼被吸引到鱼陷阱1中，就可以升起闸门34以隔离陷阱内的鱼。此时可以关断吸引水泵37。阀57允许泵涡轮机31与压力管道21隔离。在阀57关闭的情况下，泵75可以用于通过筛71对压力管道21进行脱水。这允许鱼从鱼陷阱1排入压力管道21中。一旦被诱捕的鱼已经排入压力管道21中，就可以关闭阀49，打开阀57，并且启动泵涡轮机31。然后鱼以随水头增加的速度被抬升到压力管道21上，以便以随水头的平方根变化的最佳效率泵送速度来操作泵涡轮机。鱼的上游运输是在完全缩回可伸缩鱼筛64和完全关闭旋塞阀62的情况下进行的。可伸缩筛64在其缩回时被封闭在类似于传统闸门阀帽的“筛帽(screen bonnet)”内。可伸缩筛64由液压或其他致动器66致动。当鱼通过止回阀22进入到源头水60中时，止回阀41保持关闭。例如，基于视频或声纳传感器的鱼检测系统可用于发出
泵送循环完成的信号。如果需要，泵涡轮机可以继续以这种模式操作以将额外的水储存在高位水池(head pond)或上储器中。
[0012]展示了根据本专利技术的一个方面的增加速度p。图1a所展示的系统能够在使鱼保持非常接近大气压力的情况下，在数百米的高度下运输鱼。就鱼的上游通道而言，吸引流动泵37将水通过管36进送到吸引流静水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于越过大坝运输鱼的装置，所述装置包括压力管道、可逆式泵涡轮机、鱼陷阱、以及用于将鱼从所述陷阱转移到所述压力管道中的阀。2.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括止回阀，所述止回阀用于将鱼从所述压力管道排放到上储器中。3.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括第二压力管道以及阀装置以通过一个或多个泵涡轮机将水从一个压力管道引导到另一个压力管道。4.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括阀装置，当所述阀装置不用于运输鱼时，所述阀装置以常规方式使用所述可逆式泵涡轮机。5.根据权利要求1所述的装置，其中，用于将鱼转移到所述压力管道中的鱼陷阱和阀被设置成用于在上游方向和下游方向上的鱼类洄游。6.一种用于越过大坝运输鱼的装置，所述装置包括压力高于源头水压力的水源、鱼陷阱、位于尾水水位以下的一部分压力管道、以及通向所述源头水的另外的压力管道。7.根据权利要求6所述的装置，所述装置包括储箱，所述储箱用于以高于源头水压力提供水。8.根据权利要求6所述的装置，其中，储存在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利，
申请(专利权)人：亨利，
类型：发明
国别省市：