一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统及其调控方法技术方案

一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统及其调控方法，系统包括设置在河道上的坝体、坝前水温分层型水库、以及下游河道，在坝体上设置有引水设施用于将水流引至下游河道；鱼道，该鱼道绕过坝体的并连通水库和下游河道；鱼道块，设置在鱼道的底壁上；引补水系统，连接所述水库和鱼道的补水段，用于从水库中取不同高程的水并引流至鱼道的补水段内；控制系统，与所述引补水系统系统控制连接，用于控制引补水系统的取水高度及补水流量、流速。利用库区水温分层现象，通过引补水控制系统实现过鱼通道精准分层取水和沿程补水，实现过鱼通道温度逐步变化，使通道出水口水温与河道水温接近，高效解决了水温分层型水库大坝鱼道水温与下泄水温差异大的问题。温差异大的问题。温差异大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统及其调控方法


[0001]本专利技术涉及水利水电工程
，特别是涉及一种过鱼通道，具体为一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统及其调控方法。

技术介绍

[0002]拦河建筑物将河道分为上下两段，不但阻隔了鱼类通往上游和下游，也阻隔了上游大型漂浮性有机营养物质(如漂木)和船体通往下游。鱼道是帮助鱼类跨过大坝阻隔的连通拦河建筑物上下游的过鱼过水通道。
[0003]一些调节性能较好的高坝大库往往出现水温分层现象，在夏季，这种水库库表水温比库底水温高十几度，在冬季，这种水库库表水温比库底水温低。如论文《丰满水库水温的原型观测及分析》指出丰满水库最大垂向温差达到20℃(图1)；由于深层取水影响，5～7月，丰满电站下泄水温比坝址天然水温月平均低10.8℃；10～12月，丰满电站下泄水温比坝址天然水温月平均高7.9℃。鱼道是取库区表层水，而流向大坝下游的水来自取库区底层水的水电站发电尾水，这意味着具有水温分层现象的大坝，其鱼道水温与水电站发电尾水水温(坝下河道水温)存在明显差异。
[0004]温度是影响鱼类生活的环境因素之一，鱼类是变温动物,易受外界环境温度的影响，温度是影响鱼类呼吸和排泄等代谢活动最主要的因子(徐革锋等，2014)。鱼类体温与水的温差在0.5℃～1℃，不同品种鱼类的致死温度、临界温度和对温度骤变适应能力不同。虽然鱼适应的水温范围较广，但当鱼穿过不同温度的水体时，会产生应激反映；为了避免应激反应，鱼需要充分的时间来适应这种温度的变化，或者表现出规避行为，这也是有些鱼道诱集鱼效果差的主要原因。
[0005]以往鱼道工艺，聚焦于坡度、隔板形式，是从水流流量、流速角度出发，最终目的是为鱼类提供适宜的流速，并未考虑到鱼道进口(鱼道水流出口)与坝下河道存在水温分层现象(即鱼道进口周边与河道存在一条水温分界线)。
[0006]在现有技术中，授权公告号为CN111287156B的专利公开一种通过将加热的水注入鱼道实现鱼道进口水温升高0.5℃到1℃的目的，利用极小温差达到引鱼的目的；同样，授权公告号为CN111335276B的专利公开了一种通过加热线圈加热的水注入河道实现鱼道口附近的河道水温升高(0.5℃～1℃)来诱鱼的目的。然而，现有相关技术运行成本高，未考虑到水温分层型的水库大坝，即在夏季，其鱼道水温就比河道水温高很多这一情况，并未解决鱼类从与鱼道水体水温具有明显差异的河道水体穿过进入鱼道时产生的应激反映。
[0007]此外，在现有的鱼道结构和鱼道水流消能技术中，主要是通过鱼道内部设置的阻水挡板进行消能，以达到减缓鱼道水流流速目的，这导致鱼道被分隔成一级级池室，无法实现在全断面连通。如公开号为CN217378805U的专利，公开了一种在鱼道内部设置多个垂向隔板的生态型鱼道结构。而在自然河道中，水深有深有浅，为深潭、浅滩相间河道形态，这种深潭、浅滩相间的河流地貌，起到减缓流速的作用。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的是提出一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统及其调控方法，旨在解决上述技术问题。具体为，通过鱼道取库区不同温层的水减弱鱼道水体与河道水体温度差以降低鱼类面对不同温度水体产生的应激反应，从而实现提高鱼道进口诱鱼效率的目的；此外，通过补水水流对冲鱼道水流，实现鱼道无隔板消能，以提高鱼道通过率；同时提出的仿生态鱼道无垂向阻水挡板且具有积水深潭，可以适应鱼道不同流量变化，为鱼类和其他漂浮物体提供有效过坝通道，为鱼类提供适应不同来流流量的藏匿空间。
[0009]为实现上述目的，一方面，本专利技术提出一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统，包括设置在河道上的坝体、坝体前形成的水温分层型水库、以及下游河道，在坝体上设置有引水设施用于将水库的水流引至下游河道，还包括：
[0010]鱼道，该鱼道绕过坝体的并连通水库和下游河道；
[0011]鱼道块，设置在鱼道的底壁上；
[0012]引补水系统，连接所述水库和鱼道的补水段，用于从水库中取不同高程的水并引流至鱼道的补水段内；
[0013]控制系统，与所述引补水系统系统控制连接，用于控制引补水系统的取水高度及补水流量、流速。
[0014]优选的，所述引补水系统包括：
[0015]用于取库区不同高程水的第一引水管和第二引水管，
[0016]与第一引水管相连的第一蓄水池；
[0017]与第二引水管相连的第二蓄水池；
[0018]以及包括与第一蓄水池相连的第一补水干管、与第二蓄水池相连第二补水干管；
[0019]还包括用于连通所述鱼道补水段和第一补水干管的若干个第一补水支管、以及用于连通所述鱼道补水段和第二引水管的若干第二补水支管；
[0020]在鱼道块的顶面设置有管槽，所述第一补水支管、第二补水支管的出水端伸入至管槽内；在第一补水支管的迎水面设有一排第一喷水孔，在第二补水支管的迎水面设有一排第二喷水孔；第一喷水孔和第二喷水孔的喷水方向朝着来流方向倾斜；补水支管被分为有喷水孔段和无喷水孔段。
[0021]优选的，所述引水设施的取水口高程位于水库的滞温层；所述鱼道的进水端为鱼道上端，出水端为鱼道下端，鱼道上端连接水库、鱼道下端连接下游河道，所述鱼道上端位于水库的同温层。
[0022]优选的，所述鱼道块包括鱼道块下段、浅滩段和反斜坡段；所述鱼道块下段为下游段，浅滩段为中游段，反斜坡段为上游段；鱼道块下段的高程低于浅滩段，反斜坡段的坡比小于1:2。
[0023]优选的，在反斜坡段的上游端底面设置有反斜坡段凹台，在鱼道块下段下游端的表面设置有下段凹台；相邻两块鱼道块通过反斜坡段凹台、下段凹台相互耦合连接；相邻两鱼道块的反斜坡段和鱼道块下段形成水深比浅滩段深的深潭，在深潭底部放置有卵砾石和水草。
[0024]优选的，在所述鱼道块内设置有藏匿空间，藏匿空间位于浅滩段的底层，在浅滩段上靠近鱼道块下段的立面上设置有进鱼孔连通至所述藏匿空间；在鱼道块内部设置有将藏
匿空间与反斜坡段连通的底部过鱼通道。
[0025]优选的，所述底部过鱼通道包括连通管道和置于连通管道内部的水流控制结构；连通管道的上游端连接并穿过反斜坡段，下游段连接藏匿空间；所述连通管道内径为R2，上游进水端长轴尺寸为R3；所述水流控制结构包括连接杆、隔板和固定板；隔板、固定板均与连接杆连接形成整体；所述固定板的长轴尺寸为R4，所述隔板直径为R5；所述R5不大于R2，R4不小于R3；在所述隔板和固定板上均设置有过鱼过水孔。
[0026]优选的，所述第一蓄水池和第二蓄水池的水面高程均低于水库的水面高程；所述第一蓄水池的放置高程低于第二蓄水池的放置高程，所述第一引水管的进水端接近引水设施的取水口的高程，第二引水管进水端位于水库的温跃层；所述第一蓄水池和第二蓄水池的水面高程高于对应鱼道补水段的水面高程。
[0027]优选的，所述控制系统包括：
[0028]温度传感器，分别设置在下游河道、鱼道及第一蓄水池和第二蓄水池内，以及分别设置在水库不同水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统，包括设置在河道上的坝体(11)、坝体(11)前形成的水温分层型水库(12)、以及下游河道(14)，在坝体(11)内设置有引水设施(13)用于将水库(12)的水流引至下游河道(14)，其特征在于，还包括：鱼道(20)，该鱼道(20)绕过坝体(11)的并连通水库(12)和下游河道(14)；鱼道块(30)，设置在鱼道(20)的底壁上；引补水系统，连接所述水库(12)和鱼道(20)的补水段，用于从水库(12)中取不同高程的水并引流至鱼道(20)的补水段内；控制系统，与所述引补水系统系统控制连接，用于控制引补水系统的取水高度及补水流量、流速。2.如权利要求1所述的一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统，其特征在于，所述引补水系统包括：用于取库区不同高程水的第一引水管(411)和第二引水管(421)；与第一引水管(411)相连的第一蓄水池(412)；与第二引水管(421)相连的第二蓄水池(422)；以及包括与第一蓄水池(412)相连的第一补水干管(413)、与第二蓄水池(422)相连第二补水干管(423)；还包括用于连通所述鱼道(20)补水段和第一补水干管(413)的若干个第一补水支管(414)、以及用于连通所述鱼道(20)补水段和第二引水管(423)的若干第二补水支管(424)；在鱼道块(30)的顶面设置有管槽(321)，所述第一补水支管(414)、第二补水支管(424)的出水端伸入至管槽(321)内；在第一补水支管(414)的迎水面设有一排第一喷水孔(415)，在第二补水支管(424)的迎水面设有一排第二喷水孔(425)；第一喷水孔(415)和第二喷水孔(425)的喷水方向朝着来流方向倾斜；补水支管被分为有喷水孔段和无喷水孔段。3.如权利要求1所述的一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统，其特征在于，所述引水设施(13)的取水口高程位于水库(12)的滞温层；所述鱼道(20)的进水端为鱼道上端(21)，出水端为鱼道下端(22)，鱼道上端(21)连接水库(12)、鱼道下端(22)连接下游河道(14)，所述鱼道上端(21)位于水库(12)的同温层。4.如权利要求1所述的一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统，其特征在于，所述鱼道块(30)包括鱼道块下段(31)、浅滩段(32)和反斜坡段(33)；所述鱼道块下段(31)为下游段，浅滩段(32)为中游段，反斜坡段(33)为上游段；鱼道块下段(31)的高程低于浅滩段(32)，反斜坡段(33)的坡比小于1:2。5.如权利要求4所述的一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统，其特征在于，在反斜坡段(33)的上游端底面设置有反斜坡段凹台(331)，在鱼道块下段(31)下游端的表面设置有下段凹台(311)；相邻两块鱼道块(30)通过反斜坡段凹台(331)、下段凹台(311)相互耦合连接；相邻两鱼道块(30)的反斜坡段(33)和鱼道块下段(31)形成水深比浅滩段(32)深的深潭，在深潭底部放置有卵砾石和水草。6.如权利要求4所述的一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统，其特征在于，在所述鱼道块(30)内设置有藏匿空间(34)，藏匿空间(34)位于浅滩段(32)的底层，在浅滩段(32)上靠近鱼道块下段(31)的立面上设置有进鱼孔连通至所述藏匿空间(34)；在鱼道块(30)内部设置有将藏匿空间(34)与反斜坡段(33)连通的底部过鱼通道(35)。
7.如权利要求6所述的一种水温、水流调控式仿生态鱼道系统，其特征在于，所述底部过鱼通道(35)包括连通管道(351)和置于连通管道(351)内部的水流控制结构(352)；连通管道(351)的上游端连接并穿过反斜坡段(33)，下游段连接藏匿空间(34)；所述连通管道(351)内径为R2，上游进水端长轴尺寸为R3；所述水流控制结构(352)包括连接杆(3521)、隔板(3522)和固定板(3523)；隔板(352...

【专利技术属性】
技术研发人员：金志军，赵再兴，张超金，陈凡，董庆煊，王猛，王永猛，李聪，马卫忠，杨延东，杨柳，常理，夏豪，
申请(专利权)人：中电建生态环境设计研究有限公司华能澜沧江水电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：