一种控制鱼道水深的流量调节池及鱼道的制作方法

本发明涉及水利水电技术领域，具体涉及一种控制鱼道水深的流量调节池及鱼道。

背景技术：

随着水利水电事业的高速发展，现代水电工程必须与环境和生态相和谐，大坝建成后，鱼类洄游或其他活动可能会被终止或遭受水轮机的破坏，影响鱼类种群的繁殖。为了保护鱼类资源和河流的生物多样性，大坝过鱼设施的建设是十分必要的。鱼道呈连续阶梯状的水槽式建筑物，可适用于多种鱼类，为目前最常见的过鱼设施。

一般，大坝上游运行水位是变化的，若在上游大坝设置1个水库鱼道出口，导致鱼道内水深变化较大，与鱼道进口处水深难以协调，鱼道进口段流速变化较大，鱼类由鱼道进口通过鱼道洄游水库受到影响，难以保证过鱼效果。为了控制鱼道池室水深，与进口处水深保持基本一致，保证池室内的流速满足鱼类洄游要求，传统的方法是，在上游需要设置底板高程不同的几个出口，通过闸门的启闭，调度鱼道运行，以适应上游水位的变化。但以上方法要求鱼道出水口闸门根据上游水位变幅进行启闭，运行方式复杂，不便于管理，且出水口数目多，投资高。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于，提供一种控制鱼道水深的流量调节池，将鱼道内部分水量通过溢流堰自由溢出，控制鱼道内水深，维持鱼道内水流流速稳定，达到鱼类洄游要求，保证过鱼效果，减少投资。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种控制鱼道水深的流量调节池，所述鱼道的出口、进口分别与上游水库和下游河道相连，其特征在于：调节池包括底板和边墙，边墙上开设有调节池进口和调节池出口，调节池进口与进口段鱼道相连，调节池出口与出口段鱼道相连，所述边墙上还设有溢流堰，溢流堰外侧设置台阶消能结构，溢流堰采用自溢流的方式将调节池内多余的水溢出池外，所述调节池进口处设置台阶，台阶顶部与进口段鱼道平顺连接并高于调节池底高程，使调节池被配置为具有一定的死水位，台阶顶部低于溢流堰顶部，且与溢流堰顶部形成一定的高度差。

进一步的：所述底板为水平矩形结构，所述边墙包括第一边墙、第二边墙、第三边墙和第四边墙，所述第四边墙上设置溢流堰，第二边墙靠近溢流堰的一端设置调节池出口，第三边墙远离溢流堰的一端设置调节池进口，所述调节池进口和调节池出口所处的边墙相对设置。

进一步的：所述调节池出口与出口段鱼道平顺连接。

进一步的：所述溢流堰为实用堰或薄壁堰，溢流堰堰顶靠近调节池内部的一侧高于溢流堰堰顶远离底板的一侧，顶面呈向下倾斜的斜面，且倾斜夹角不小于45°。

进一步的：所述台阶消能结构设置多个高度逐步降低的台阶，台阶面坡比为1:1～1:4。

进一步的：所述调节池的底板、边墙和溢流堰可采用混凝土或有机玻璃结构。

本发明的另一个目的是提供一种鱼道，能够应用于上游水库水位变化大且频繁，下游河道水位比较稳定的应用场合，减少工程投资和运维成本，并达到鱼类洄游要求，保证过鱼效果。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种鱼道，所述鱼道的出口、进口分别与上游水库和下游河道相连，其特征在于：所述鱼道中设置上述的调节池，并用所述调节池替代鱼道在上游水库的底高程不同的多个出口及配置的各出口闸门，而使得鱼道只需设置一个出口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过设置调节池，通过调节池侧壁上的溢流堰与调节池进口(水流出口)处台阶的高差配合，对于上游水库水位变化大且频繁，下游河道水位比较稳定的鱼道，能够减少上游水库鱼道出口的设置数目，无论上游水库的水位如何变化，只需设置一个水库鱼道出口即可；从而在节省工程投资、大大简化运营维护、减少对周围环境干扰的情况下，使这种应用环境的鱼道的上游水库流入下游河道的水量值以及水流流速在满足鱼类洄游的要求之内，适应上游水库水位变化，稳定鱼道入口处的水深及流速，方便鱼道运行管理，提升过鱼效果。

附图说明

图1是本发明实施例的平面图；

图2是图1的a-a处剖视图；

图3是图1的b-b处剖视图；

图4是图1的c-c处剖视图。

附图中的标记为：1-底板；201-第一边墙；202-第二边墙；203-第三边墙；204-第四边墙；3-溢流堰；4-调节池进口；5-调节池出口；6-台阶消能结构；7-台阶；8-进口段鱼道；9-调节池；10-出口段鱼道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

如图1-图4所示，本发明提供的一种控制鱼道水深的流量调节池及鱼道，所述鱼道8的出口、进口分别与上游水库和下游河道相连，调节池9布置在鱼道8中途的适宜建筑的任意位置上，并优选设置在偏向下游河道这一侧，调节池9包括底板1和边墙，边墙设置在底板四周边缘处的上部，边墙高度为2m～6m，厚度为50cm～100cm，边墙上开设有调节池进口4和调节池出口5，调节池进口4与进口段鱼道8相连，调节池出口5与出口段鱼道10相连，进口段鱼道8一端连接调节池进口4，另一端连接下游河道，出口段鱼道10一端连接调节池9出口，另一端连接上游水库。所述边墙上还设有溢流堰3，溢流堰3外侧设置台阶消能结构6，溢流堰3采用自溢流的方式将调节池9内多余的水溢出池外，所述调节池进口5处设置台阶7，台阶7顶部与进口段鱼道8平顺连接并高于调节池底高程，所述调节池出口5与出口段鱼道10平顺连接不具有台阶，调节池9被配置为具有一定的死水位，对于上游可在溢流坝全高程范围内进水而对于下游有一定的水深和固定容量，台阶7顶部低于溢流堰3顶部，且与溢流堰3顶部形成一定的高度差。所述水流由上游水库流至下游河道，鱼类由下游河道洄游至上游水库，鱼类由调节池进口4进入调节池，由调节池出口5离开调节池。

所述底板1为水平矩形结构，长度和宽度在2m～6m之间，厚度在60cm～150cm之间，所述边墙包括第一边墙201、第二边墙202、第三边墙203和第四边墙204，所述第四边墙204上设置溢流堰3，第二边墙202靠近溢流堰3的一端设置调节池出口5，第三边墙203远离溢流堰3的一端设置调节池进口4，所述调节池进口4和调节池出口5所处的边墙相对设置。

所述台阶7的顶面高程高于底板1顶面高程，台阶7的顶面高出底板1顶面50cm～200cm，两处水深相差约50cm～200cm。

所述溢流堰3为实用堰或薄壁堰，溢流堰3堰顶靠近调节池内部的一侧高于溢流堰3堰顶远离底板1的一侧，顶面呈向下倾斜的斜面，且倾斜夹角不小于45°，溢流堰3的堰顶厚度10cm～60cm，溢流堰3堰顶的斜面可以使多余的水量能够流畅地沿着溢流堰的顶面排出并下流。

所述调节池结构底板1、边墙和溢流堰3可采用混凝土或有机玻璃结构。

所述鱼道中设置上述的调节池9，并用所述调节池9替代鱼道在上游水库的底高程不同的多个出口及配置的各出口闸门，而使得鱼道只需设置一个出口。

当上游水库的水位变化较大时，调节池9内部的水位高于溢流堰3的堰顶高程，溢流堰3溢流上游水库流至调节池9的部分水流，使调节池9水位下降；当调节池9水位在溢流堰3堰顶与台阶7顶部之间时，台阶7顶部与溢流堰3堰顶之间的调节池9水量值与上游水库流入下游河道的水量值相等或接近相等，因此，本发明通过溢流堰3控制鱼道内部的水深，从而协调鱼道进口处的水深，使得鱼道8进入下游河道的水流流速稳定，满足鱼类洄游的要求。

所述溢流堰3的泄流能力应满足上游水库变化时，调节池内部水位能回落至溢流堰堰顶高程之下，以确保鱼道内水深和流速的稳定，保证调节池内水流流态的平稳，其中，薄壁堰的泄流能力可根据以下公式计算：

其中：q——流量(m³/s)；

ce——流量系数；

be——有效堰口宽度，be＝b+kb；其中kb堰口宽度修正值；

g——重力加速度(9.81m/s²)；

he——有效堰顶水头，he＝h+kh；其中kh水头修正值；

实用堰的泄流能力可根据以下公式计算：

其中：q——流量(m³/s)；

σs——淹没系数；

σc——侧收缩系数；

m——流量系数；

b——堰口宽度；

g——重力加速度(9.81m/s2)；

h0——包括行进流速的堰前水头。

所述台阶消能结构6设置多个高度逐步降低的台阶，台阶面坡比为1:1～1:4，由溢流堰3溢出的水流经台阶消能结构6进行消能后排出。

溢流堰溢出的水流可就近排入河道或者山沟内，如果周围环境需要，可溢水具有一定的势能和流量，还可作为附近生态景观用水，如溪流跌水瀑布等。

以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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