[发明专利]一种局部挡水高度可调节的阶梯型鱼道及其设计方法

说明书

本发明公开了一种局部挡水高度可调节的阶梯型鱼道及其设计方法，包括呈阶梯式分布设置的鱼道；鱼道上分布有若干块将鱼道间隔隔开的隔板；相邻隔板之间为池室；隔板包括并排设置的溢流隔板和液压翻板式隔板；液压翻板式隔板的一侧面与至少两个液压缸的活塞杆动力连接。本发明依据鱼类洄游期河道流量变化范围，对鱼道各个组成部件进行参数设置，使各个组成部件之间相互契合。在使用时，可根据鱼类游泳特性调整隔板位置，能够有效应对低流量断流造成的影响，扩大阶梯型池式鱼道的流量适应范围，能够有效地解决传统阶梯型池式鱼道对河道低流量适应性差的问题。

技术领域

本发明属于鱼道的技术领域，具体涉及一种局部挡水高度可调节的阶梯型鱼道及其设计方法。

背景技术

鱼类洄游是因其生长发育和外界环境变化的需要而在长期适应过程中所获得的特性，是一种周期性、定向性和集群性的迁移活动。鱼类通过洄游可以实现自然选择和自我调节，从而保证其种质优良及遗传多样性。天然河流上修建永久性拦河建筑物后，使原来连续的河流生态系统被分隔成片段环境单元，对鱼类造成最直接的不利影响就是阻隔了洄游通道。最近一个世纪，鱼类物种和数量正在急速减少，而大坝是造成全球9000种可识别淡水鱼近1\5遭受灭绝、受威胁或濒危的主要原因。目前我国已建的水库大坝约有9.8万多座，另外还有数以万计的闸堰等水利设施建设已达到无法统计的程度。这些人工建筑物阻断了河流水生生境，阻隔鱼类洄游通道，阻碍上下游鱼类种质交流，导致河流鱼类资源逐年衰退。

鱼道是在闸、坝或天然障碍处为沟通鱼类洄游通道而设置的一种过鱼建筑物，对保护鱼类种群完整性、恢复河流生态系统部分功能具有重要意义。通过在挡水建筑物上设置鱼道，可以满足洄游性鱼类的上溯或降河要求。国内外研究者在大量的研究和观测基础上，已经提出了水池式、竖缝式、挡板式、简易式等各种形式的鱼道，每种鱼道形成不同的水流条件，以满足不同地形和水文条件下，不同鱼种顺利通过闸坝等挡水建筑物。

总结国内外鱼道建设及运行的成功经验与失败教训可知，鱼道是一个鱼类生态习性与水力学等多学科交叉的课题，其中鱼道水力学问题是影响鱼道成功的关键问题。鱼道水力学主要包括三个关键问题：第一，鱼道入口附近的水流流态和流速分布；第二，鱼道内部流量、流速、水深和流态的控制；第三，鱼道出口附近的流态及流速分布。其中，鱼道内部水流条件的控制一方面要满足多种水文条件下水力学意义上的消能需要，另一方面也要满足鱼类游泳特性和栖息条件的需要，即在河道丰枯水不同来水条件下，通过采取特定消能方式在预定的鱼道长度内消除闸坝上下游水头差，同时形成适合上溯鱼类身体特征、游泳能力、跳跃速度以及行为特征所需的水流条件。

根据消能方式的不同，鱼道大致可分为水池式消能和阻流式消能控制两种。其中，水池式消能是通过溢流或孔口出流，在水池内降低部分流速水头。阻流式消能是通过鱼道底部铺设粗石或侧壁设置导流板等方式增加抵抗水流能力，形成旋涡流或扰流而降低流速水头的消能方式。阶梯型池式鱼道就是一种典型的水池式鱼道，每一级鱼道池室之间通过混凝土隔板分隔，上下游相邻的两个混凝土隔板之间是水池型的鱼道池室。水流通过混凝土隔板溢流下泄，以堰流方式实现池室之间的水流衔接。这种鱼道结构适合香鱼、裸鲤等在河道上层游泳、跳跃能力较强的鱼类。但是阶梯型池式鱼道存在一个比较大的问题，就是其适应的流量范围较小。当流量较小时，混凝土隔板上的堰上水深太浅，水池之间的水流就变得不再连续，此时鱼类就不能沿着溢流的水舌上溯，鱼类就会被搁浅在水池内，鱼道就失去了洄游通道的功能。

现有阶梯型鱼道尤其全断面阶梯型鱼道难以应对变化范围较大的水文条件，小流量条件会导致鱼道水流连续性下降，使得鱼类洄游通道受阻。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种局部挡水高度可调节的阶梯型鱼道及其设计方法，以解决传统阶梯型池式鱼道对河道低流量适应性差的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：