[发明专利]多级助驱式生态鱼道设施及其运行方法

说明书

技术领域

本发明属于鱼类洄游能力、过鱼设施和水利水电工程生态环境领域，具体涉及一种多级助驱式生态鱼道设施及其运行方法。

背景技术

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，如洄游或鱼类其它活动可能被延迟或终止、鱼类下行通过坝体建筑物或水轮机时遭受的伤害、生态景观破碎等。这些影响会导致河流生态环境发生变化、鱼类种群遗传多样性丧失和经济鱼类品质退化，特别是对于需洄游产卵的鱼类几乎带来了灭顶之灾。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。但由于缺乏对鱼道的结构、水流流态和洄游鱼类的习性和行为的深入了解，导致了大部分鱼道在诱鱼效果和保持过道鱼类体力及延续过道鱼类的发育过程方面有较大的缺陷，同时，传统鱼道也难以满足当地鱼类对流速、流态的要求，这些因素直接导致了我国大多数鱼道建成后运行效果不理想。因此，深入开展鱼道结构和鱼道水力特性研究，深刻剖析水利水电工程建设对鱼类等生物的影响机制并实时采取修复措施，可以弥补拦河建筑物对河流迁移回游鱼类的生态影响，实现生态水利、和谐水利的建设理念，对促进河流生态文明健康发展具有非常重要的现实意义。

世界上现有鱼道的主要类型有丹尼尔式、溢流堰式、淹没孔口式、竖缝式、组合式、特殊结构式和仿自然式。丹尼尔式鱼道水槽的槽壁和槽底设有阻板和底坎，流量较大，能改善下游吸引鱼类的条件，但水流紊动剧烈，水位变动的适应性差，只适合游泳能力较强劲的鱼类；溢流堰式鱼道使鱼类从堰顶通过，过流较平稳，但消能不充分，水位变动的适应性差，只适合喜欢在表层洄游和有跳跃习性的鱼类；淹没孔口式鱼道过鱼孔淹没在水下，能适应水位变动的性能较好，但消能不够充分，主要依靠水流扩散来消能，孔口布置在鱼道的中低层，只适合喜欢在底层洄游的大中型鱼类；竖缝式鱼道的水槽大部分被拦截，仅留下一条过鱼竖缝，消能效果较充分，能适应较大水位变幅，能适应较复杂流态的大中型鱼类，但易造成池室内水流的弯折和紊动；组合式鱼道为溢流堰、潜孔及竖缝的组合，能较好发挥各种类型孔口的水力特性，能适应不同习性鱼类，但结构复杂、设定难度大；特殊结构式鱼道用填满刨花的竹篓等固定在混凝土墙上，结构简单，经济，但编筐和竹篓等易腐烂，需经常更新，只适合会爬行、能粘附、善于穿越草丛的鱼类；仿自然式鱼道水流能耗通过浅滩、粗石子或小型瀑布实现，鱼类在池中的休息条件良好，可满足多种鱼类的要求，只适用水头较小，要求有合适的地形。

随着我国经济的飞速发展，我国建设水利工程的规模越来越大，坝体越来越高。根据2011-2012年《全国第一次水利普查公报》，目前我国共有水库98002座，大、中型水库共4694座。大坝建设对河流生态系统的影响也越来越严重，中、高水头水利枢纽上行过鱼设施鱼道运行时受上游水位和流量的影响，流速、流态都不稳定，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。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天然洄游方式差别太大，诱鱼效果并不理想，仍难以满足高坝过鱼的要求，迫切需要一种能适用于高坝的新型鱼道，弥补人类修建拦河建筑物对洄游鱼类造成的生存影响。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种多级助驱式生态鱼道设施及其运行方法，攻克现有鱼道难以适用于中、高水头水利枢纽的难题，既可以辅助洄游鱼类及时过坝、提高鱼道的过鱼效果、保护天然渔业资源、保障水生生态系统的连续性和多样性，又可以缩短鱼道长度、减小鱼类上溯过程中的体能消耗、降低对鱼类克流能力和连续跳跃能力的要求、避免对鱼类性腺发育的影响。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的多级助驱式生态鱼道设施，包括若干级呈台阶状分布的鱼道单元、鱼道助驱系统、鱼道消能系统和诱鱼监控系统；