本发明涉及一种设置180°转弯段的竖缝式鱼道,包括:由多个底部倾斜的水池连接而成的直段,水池中插入使鱼道折返的180°转弯段,180°转弯段包括半圆形的外墙和将上下游水池隔开的内墙,内墙的折返点设置与上游隔板平行、长度小于上游隔板的导流板,外墙内侧沿圆周方向均布两个转弯段导板。本发明通过设置了180°转弯段的竖缝式鱼道,充分利用场地条件、节省鱼道的空间。由于采用了导流板和转弯段导板,显著改善了转弯段的水流结构,实现了竖缝式鱼道的平顺转弯。所述180°转弯段,为鱼类提供了较开阔的休息空间与良好的水流环境,具有休息池的作用,有利于鱼类上溯过程中恢复体力,继续其上溯行程。
1.一种设置180°转弯段的竖缝式鱼道,包括:由多个底部倾斜的水池连接而成的直段,所述的各个水池之间由设置在左岸或右岸的隔板以及设置在右岸或左岸与隔板相对错开的直段导板隔开,其特征在于,所述的水池中插入使鱼道折返的180°转弯段,所述的180°转弯段包括半圆形的外墙和将上下游水池隔开的内墙,所述的内墙的折返点设置与上游隔板平行、长度小于上游隔板的导流板,所述的外墙内侧沿圆周方向均布两个转弯段导板。
2.根据权利要求1所述的鱼道,其特征在于,所述的分割水池的隔板和直段导板在180°转弯段的上、下游,左右岸交错排列。
3.根据权利要求1或2所述的鱼道,其特征在于,所述的分割水池与180°转弯段的隔板和导板与折返点的距离均为水池宽度的1.25倍,180°转弯段的外墙曲率半径与水池宽度相等。
4.根据权利要求3所述的鱼道,其特征在于,所述的导流板长度为水池宽度的0.5倍。
5.根据权利要求4所述的鱼道,其特征在于,所述的导流板的墩头为半圆形。
6.根据权利要求3所述的鱼道,其特征在于,所述的转弯段导板的长度为水池宽度的0.25倍。
7.根据权利要求6所述的鱼道,其特征在于,所述的转弯段导板的墩头为半圆型。
8.根据权利要求2所述的鱼道,其特征在于,所述的隔板的墩头为人字形墩头,所述人字形墩头的背水面坡度为1:1,迎水面坡度为1:3。
9.根据权利要求2所述的鱼道,其特征在于,所述的直段导板的墩头为人字形墩头,所述的人字形墩头的迎水面坡度为1:1,背水面坡度为1:3。技术领域
本发明涉及一种设置180°转弯段的竖缝式鱼道,是一种水工设施,是一种用于水闸、坝的环保设施。
背景技术
竖缝式鱼道是一种池式鱼道,具有水流流态稳定、对水位变动的适应能力强、过鱼效率高等技术优势,而成为国内外广泛采用的鱼道布置方式。竖缝式鱼道平面布置方案的选定需综合考虑地形地质条件、鱼道进口位置以及穿坝点高程等因素,除少数鱼道外,大部分鱼道工程的进口均位于坝下,穿坝点高程又不能过低,因此,鱼道工程往往难以布置为直线型,需要根据地形地质条件布置为折返型。折返处不能简单得将鱼道进行180°转弯,必须根据鱼类的习性、特点进行水流结构研究,避免鱼类在折返处混乱,甚至死亡,造成整条鱼道不能过鱼。
发明内容
为了克服现有技术的问题,本发明提出了一种设置180°转弯段的竖缝式鱼道。所述的鱼道通过对鱼类的习性研究,对鱼道中的水流结构通过各种设施,进行了精心的安排,使鱼类安全顺利地通过鱼道。本发明的目的是这样实现的:一种设置180°转弯段的竖缝式鱼道,包括由多个底部倾斜的水池连接而成直段,所述的各个水池之间由设置在左岸或右岸的隔板以及设置在右岸或左岸与隔板相对错开的直段导板隔开,所述的水池中插入使鱼道折返的180°转弯段,所述的180°转弯段包括半圆形的外墙和将上下游水池隔开的内墙,所述的内墙的折返点设置与上游隔板平行、长度小于上游隔板的导流板,所述的外墙内侧沿圆周方向均布两个转弯段导板。进一步的,所述的分割水池的隔板和导板在180°转弯段的上、下游,左右岸交错排列。进一步的,所述的分割水池与180°转弯段的隔板和导板与折返点的距离均为水池宽度的1.15~1.35倍,180°转弯段的外墙曲率半径与水池宽度相等。进一步的,所述的导流板长度为水池宽度的0.4~0.6倍。进一步的,所述的导流板的墩头为半圆形。进一步的,所述的转弯段导板的长度为水池宽度的0.25~0.30倍。进一步的,所述的转弯段导板的墩头为半圆型。进一步的,所述的隔板的墩头为人字形墩头,所述人字形墩头的背水面坡度为1:1,迎水面坡度为1:3。进一步的,所述的直段导板的墩头为人字形墩头,所述的人字形墩头的迎水面坡度为1:1,背水面坡度为1:3。本发明产生的有益效果是:本发明通过设置了180°转弯段的竖缝式鱼道,充分利用场地条件、节省鱼道的空间。由于采用了导流板和转弯段导板,显著改善了转弯段的水流结构,实现了竖缝式鱼道的平顺转弯。所述180°转弯段,为鱼类提供了较开阔的休息空间与良好的水流环境,具有休息池的作用,有利于鱼类上溯过程中恢复体力,继续其上溯行程。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明的实施例一、二所述鱼道的结构示意图;图2是本发明的实施例一所述鱼道的流态示意图,是图1中A点的放大图;图3是本发明的实施例三、四、五、六所述鱼道中的结构示意图;图4是本发明的实施例八、九所述人字型墩头结构示意图。
具体实施方式
实施例一:本实施例是一种设置180°转弯段的竖缝式鱼道,如图1、2所示。本实施例包括由多个底部倾斜的水池1连接而成的直段,所述的各个水池之间由设置在左岸或右岸的隔板2以及设置在右岸或左岸与隔板相对错开的直段导板3隔开,所述的水池中插入使鱼道折返的180°转弯段7,所述的180°转弯段包括半圆形的外墙5和将上下游水池隔开的内墙6,所述的内墙的折返点4设置与上游隔板平行、长度小于上游隔板的导流板8,所述的外墙内侧沿圆周方向均布两个转弯段导板9。本实施例采取一种反复180度转弯的方式,使鱼道层层升高,类似于楼梯,直段中的水池底部倾斜,而180度转弯段的底部可以设计为水平,这样就可以使鱼类在不断的转弯中逐渐的溯流而上,在不断溯流的过程中在折返处还可以得到一定休息,类似于上楼梯时在休息平台上休息一样,如图1所示,图中箭头B、C表示的是水流进入和流出鱼道的方向,而鱼类游动的方向于此刚好相反。本实施例的基本的原理为:鱼类自水池上溯进入180°转弯段后,继续沿主流区游动,由于设置了导流板与转弯段导板,使主流区10大致居中(图2中带箭头的粗实线所表示的流线),避免了主流贴壁流动,从而实现了鱼类上溯的平稳转弯。由于180°转弯段的长度较水池的长度增加了2倍以上,主流区流速衰减更为显著,两侧回流区11(图2中带箭头细实线所表示的流线)较水池几何尺度更大,回流区流速减弱,鱼类可以更从容地从主流区进入回流区休憩,因此180°转弯段还兼具休息池的作用。导流板与转弯段导板可以采用的半圆形墩头体型,降低了对鱼类可能的伤害风险。本实施例采用的所有参数均经过数值模拟计算与试验研究优化所得,并通过过鱼试验,验证了水流流态的合理性与优越性。为使转弯段内主流趋近中间位置,所述的鱼道的竖缝在转弯前后转换位置,即将竖缝的位置左右调换,以实现鱼类平顺转弯与良好休憩。隔板、导流板、直段导板和转弯段导板的墩头形状和长度需要精心的设计,才能达到良好的效果,特别是隔板与直段导板之间所形成的竖缝,对过鱼有十分重要的影响,因需要特别注意尺寸的把握。实施例二:本实施例是实施例一的改进,是实施例一关于隔板和导板位置的细化。本实施例所述的分割水池的隔板和导板在180°转弯段的上、下游,左右岸交错排列,如图1所示。狭缝的位置是由隔板和直段导板两者的长度决定的,而直段导板在左右岸的位置决定了竖缝是靠近左岸还是靠近右岸,例如:直段导板在左岸,则狭缝靠近左岸,反之,直段导板在右岸,则竖缝靠近右岸。由于鱼群游动的习性,本实施例将竖缝的位置在180°转弯段的前后进行调整,将狭缝在左右岸的位置更换一下。具体做法是:如果在180°转弯段前竖缝是靠近左岸的,则在180°转弯段之后竖缝调整到右岸;反之,如果在180°转弯段前,竖缝在右岸,则在180°转弯段之后将竖缝调整到左岸。这样调整的好处是:竖缝在180°转弯段前后进行调整,更有利于主流居于中间位置,不会出现尺寸较大的回流,水流结构更为合理,有利于洄游鱼类平顺转弯,同时为鱼类提供良好的休憩空间。实施例三:本实施例是上述实施例的改进,是上述实施例关于180°转弯段细化。为了使水流消能效果明显,本实施例所述的分割水池与180°转弯段的隔板与折返点的距离L₁为水池宽度D的1.15~1.35倍,180°转弯段的外墙曲率半径R与水池宽度B相等,如图3所示。本实施例是关于180°转弯段的长度和形状的细化。180°转弯段的完整长度是应当是上游水池的隔板和直段导板到下游水池的直段导板隔板距离,其中包括了半圆形的转弯。本实施例将半圆形转弯的曲率半径与水池的宽度相等,以保证整个鱼道在180°转弯段没有任何阻力,并给予洄游的鱼类在180°转弯段休息的机会。为了便于主流平顺转弯本实施例所述的180°转弯段是一个半圆形,所述的半圆形就是1/2的圆形。实施例四:本实施例是上述实施例的改进,是上述实施例关于导流板长度的细化。本实施例所述的导流板长度P₁为水池宽度D的0.4~0.6倍,如图3所示。在180°转弯段内设置导流板,为了避免主流贴壁流动,促使主流居中,回流尺寸相对较小,水流结构更为合理。但导流板不宜过长或过短,过长则减小过鱼空间,过短则不能起到调整主流作用,如图2所示。实施例五本实施例是上述实施例的改进,是上述实施例关于导流板的细化,如图3所示。本实施例所述的导流板的墩头为半圆形。所述的半圆形就是1/2圆形。导流板半圆形的墩头有利于水流的流动,同时可以减少杂物的滞留,以及降低对过鱼伤害的风险。实施例六:本实施例是上述实施例的改进,是上述实施例关于转弯段导板的细化。本实施例所述的转弯段导板的长度P为水池宽度D的0.25~0.30倍,如图3所示。转弯段导板的作用是防止主流水流沿外墙壁流动,促使主流居于中间部分,同时主流两侧的回流尺寸合理,方便鱼类转弯与休憩。转弯段导板的长度如果过长,就会使主流过于靠近折返点,致使整个转弯段的过鱼空间减小。相反的,如果转弯段导板的长度过短,则无法达到调整主流的作用。实施例七:本实施例是上述实施例的改进,是上述实施例关于转弯段导板的细化。本实施例所述的转弯段导板的墩头为半圆型,如图3所示。实施例八:本实施例上述实施例的改进,是上述实施例关于隔板墩头的细化。本实施例隔板的墩头为人字形墩头,所述人字形墩头的背水面坡度为1:1,迎水面坡度为1:3,如图4所示。图4中的箭头表示水流方向,则隔板墩头背水面端点与顶点之间的纵向距离a₅,隔板墩头顶点与迎水面端点之间的纵向距离a₆,隔板墩头背水面端点与顶点之间的横向距离a₇,隔板墩头迎水面端点与顶点之间的横向距离a₈,所以有:a₅:xa0a₇=1:1,a₈:xa0a₆=1:3。实施例九:本实施例是上述实施例的改进,是上述实施例关于直段导板的细化。本实施例所述的直段导板的墩头为人字形墩头,所述的人字形墩头的迎水面坡度为1:1,背水面坡度为1:3,如图4所示。根据水流方向(图4中箭头方向),则直段导板墩头迎水面端点与顶点之间的纵向距离a₁,直段导板墩头顶点与背水面端点之间的纵向距离a₂,直段导板墩头迎水面端点与顶点之间的横向距离a₃,墩头背水面端点与顶点之间的横向距离a₄。所以有:a₁:xa0a₃=1:1,a₄:xa0a₂=1:3。根据上述实施例所述的鱼道进行的鱼道设计实例:如图1、3、4所示,水池长度L为2.5m,宽度D为2.0m。直段导板的长度P₁为0.5m,宽度b₁为0.2m。过鱼竖缝的长度l为0.1m,宽度b为0.3m,导向角α为45°。直段导板墩头迎水面坡度a₃:a₁为1:1,背水面坡度a₄:a₂为1:3。隔板墩头迎水面坡度a₈:a₆为1:3,背水面坡度a₇:a₅为1:1。180°转弯段折返点上的导流板距离上游隔板或下游直段导板的距离L₁为2.5m,转弯半径R为2.5m,宽度D为2.0m。导流板设置在内墙转折点处,其长度P₁为1.0m。转弯段导板设置外墙(5)的转弯半圆1/4处与3/4处,其长度P₂为0.5m。导流板、转弯段导板的墩头均采用1/2圆弧型。水池的底坡为0.02,180°转弯段采用台阶式布置。所述隔板的人字型墩头与现有技术相比,体型更为简洁,为鱼类游动与休息提供了更为舒适的流场结构,降低了人工建筑物对鱼类造成的伤害风险。同时还具有避免漂浮物滞留与减轻泥沙淤积的作用。最后应说明的是,以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案(比如过鱼竖缝的形式、转弯段外墙的形式、隔板和导流板的形状等)进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。