新型鱼道的设计

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1、新型鱼道的设计一：研究背景： 我国水资源时空分布不均，为了有效的利用和调控水资源， 人们不断在河流上修筑各种水利工程，这些工程在给人类带来经济效应的同时， 也阻断了河流中洄游鱼类的通道。对于鱼类资源的影响日益突出，因此鱼道作为 一种生态补偿工程的研究，兴起是必然的。鱼道是一种保护水生物资源的工程措施，对于不同的河流，鱼的种类、数量 也有所不同，其生活习性差别较大，所以对于不同的环境需要设计不同的鱼道。 受拦河引水枢纽建设影响的鱼类需要进行过鱼保护，鱼道对于有比较固定产卵 场，同时又有较大和耐久的溯河能力洄游性鱼类效果才好。二：研究方案：鱼道是供鱼类洄游通过水闸或坝的人工水槽。在闸坝的下游，鱼类

2、常依靠水 流的吸引进入鱼道。鱼类在鱼道中靠自身力量克服流速溯游至上游。鱼道由进口、 槽身、出口和诱鱼补水系统组成。进口多布置在水流平稳，且有一定水深的岸边 或电站，溢流坝出口附近。常用的槽身横断面为矩形，用隔板将水槽上、下游的 水位差分成若干个小的梯级，板上设有过鱼孔，利用水垫、沿程摩阻、水流对冲 和扩散来消除多余能量。鱼道的设计主要考虑鱼类的上溯习性。首先要选择好在枢纽中布置的位置， 通过鱼道本身与枢纽及两岸环境之间的融合来建立完整的断面生态模式。然后确 定鱼道类型，并进行工程设计。鱼道的流速、流态，须适应主要过坝鱼类的习性 和溯游能力，使上溯鱼类不过分费力即能通过，以免对鱼类生理机能产生不

3、利影 响。目前鱼道类型较多，如果按照结构形式可分为池式鱼道和槽式鱼道两种；其 中槽式鱼道又分为简单槽式，丹尼尔式和横隔板式三种，而对于横隔板式鱼道由 于孔形不同，又可分为溢流堰式、淹没孔口式、竖缝式和组合式四种类型。横隔板式鱼道横隔板式鱼道主要由进口、池室和出口组成。是利用隔板将水 槽上下游的总水位差，分成许多梯级池室，又称梯级式鱼道或鱼梯，这种鱼道是 利用水垫、沿程摩阻及水流对冲、扩散来消能，改善流态，降低过鱼孔的流速， 并能以调整过鱼孔的形式、位置、尺寸来适应不同习性鱼类的需要。其结构简单, 维修方便，近代鱼道大都采用这种形式。三：方案选择：1垂直竖缝式鱼道简介：竖缝式鱼道的过鱼孔在水表至

4、水底修建一条竖缝，利用两侧隔板挡住水流，促使 水流从竖缝径直下泄，该形式鱼道对鱼类自身的洄游状态要求较高，仅适应那些 自身力量较大，能应对复杂流态的鱼类。该型过鱼孔又可分为不带导板的一般竖 缝式和带导板的竖缝式（简称导竖式）。一般竖缝式即在鱼道水槽中用一块平板 把水槽大部分拦截，仅留下一条过鱼竖缝。导竖式又可分为双侧导竖式和单侧导 竖式。此型过鱼孔主要通过扩散和对冲消能，消能效果比孔口式和堰流式充分， 且当上下游水位同步变化时，较能适应水位的变幅。1992年,N.Rajaratnam等人使用与设计丹尼尔鱼道相同的研究方法对竖缝式鱼道 结构形式与理论分析进行了深入研究，得出竖缝式鱼道的无纲量流表

5、达式：QU 二 Q -yQ/ifl y其中：a和r是鱼道几何尺寸的常数，y0表示鱼道池内水深，b0表示两隔板之间 竖缝相对宽度，可以用上式计算水流条件较为简单的竖缝式鱼道的过流量。简而言之，竖缝式鱼道的优点是：相对于槽式鱼道，竖缝式鱼道流量较小，使鱼 类更容易上溯回流。2设计思路：鱼类通过鱼道洄游时，需要依靠自身力量通过鱼道全程而到达上游，因此在设计 鱼道时要考虑水流状态，水流紊动能剪切力以及水流流速对鱼类洄游的影响，垂 直竖缝式鱼道结构设计的出发点是使水流流态平缓。(1) 与边墙垂直的竖缝平面式横隔板有较好的引导水流作用，使鱼道内水流流 态平缓，主流明确，漩涡减小，有利于鱼类导向明确地，安全

6、地通过鱼道，提 高鱼道的运行效果。(2) 竖缝式鱼道的槽身边墙和竖直隔板的连接形式在平面上为垂直形式，能有 效地阻挡水流，使过流水流平顺，优化了水流流态。3结构组成：本横隔板竖缝式鱼道主要由进口设置，直板式槽身边墙结构，隔板结构和出口设 置等组成。整体示意图如图1所示，局部结构图如图2所示，结构垂直视图如图 3所示。沖：1鱼.道进口 2佻道池亨3林息宅4卅丨】拦污删禺冰強吋诱鱼水流.45魚道1北口诱恋图1:竖缝式鱼道整体结构示意图图2：垂直竖缝式鱼道结构图图3：垂直视图4模型构建：(1) 模型：直线型槽身和横隔板(2) 材料：亚克力板和胶水一块 lmX25cm，两块 lmXllcm 厚 1mm

7、,三块 14cmX10cm，三块 10cmX3cm，三块 10cmX10cm 厚 2mm(3) 模型实物示意图：图4：实物正面图图5：实物侧面图图6：实物俯视图四总结：目前，出于经济建设和国家能源战略部署的需要，在今后相当长一段时间内， 我国要积极开发水能资源，建设水资源工程。鱼类是自然河川的主人，鱼类的生 存条件由于人类过度捕捞、环境污染等原因已变得相当脆弱。水资源工程的建设 势必加重我国鱼类资源生存环境的恶化，在协调水资源开发与鱼类资源保护矛盾 中,鱼道建设不失为一种缓解或解决这一问题的工程措施，特别是由于技术进步， 一些更有效的生态鱼道的出现，为鱼道的广泛使用开拓了新的空间。大力开展鱼道

8、建设的基础科学研究，加快制定鱼道设计、施工、管理的专业 规范，如：针对不同鱼类特性，开展适合鱼类过坝的各种建筑物水力特性的研究， 开展具有生态友好的过鱼水轮机等新型机电设备的研究；库区鱼类生存条件及泄 水建筑物下游河道水流溶解氧对鱼类的影响及有效改善措施的研究；开展生态补 偿流量、有利于鱼类生存和过坝条件的水库运行调度方式的研究等。进行多专业 的专家联合攻关，为鱼道建设积累翔实、可靠的第一手资料，为国家制定有关部 门专门的鱼道设计、施工和管理规范奠定理论基础加强鱼道设计。在工程枢纽设计中应统筹考虑鱼道设计，开展水生生态环境 和鱼类的调查、研究、模型试验等工作。根据工程河段主要过鱼对象的种类、过 鱼季节、生态习性等，结合工程的闸坝型式、运行方式、地形地貌、河流特点、 水流流态、工程区的环境特征等进行科学论证，并据此开展鱼道设计。鱼道工程 应做到技术可行、运行可靠、经济合理、管理维护方便，满足鱼类洄游的要求。参考文献：【1】王兴勇，郭军国内外鱼道研究与建设J.北京，中国水利水电研究学报，2005, 03(3)：222227【2】刘洪波鱼道建设现状、问题与前景J.水利经济报，2009, 15 (6)： 477479【3】艾克明鱼道水利设计的基本要点与工程实例J.湖南水利水电报，2010, 03： 36