[發明專利]多級助驅式生態魚道設施及其運行方法

有效

• 申請號: 201410331257.5
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104088260A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 戎貴文;戴會超;毛勁喬;趙倩;邢未平;閆杰
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02B8/08
• 分類號: E02B8/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

技術領域

本發明屬于魚類洄游能力、過魚設施和水利水電工程生態環境領域，具體涉及一種多級助驅式生態魚道設施及其運行方法。

背景技術

在世界各地的河流中，人們為了防洪、發電、灌溉、航運和供水等修建了大量的水利水電工程，大壩提高水位、阻斷河流，導致自然河流這個開放、連續的系統在能量流動、物質循環及信息傳遞等方面發生一系列的改變，使生活其中的魚類生存所需的生境條件、水文情勢發生變化，最終對魚類資源產生影響，如洄游或魚類其它活動可能被延遲或終止、魚類下行通過壩體建筑物或水輪機時遭受的傷害、生態景觀破碎等。這些影響會導致河流生態環境發生變化、魚類種群遺傳多樣性喪失和經濟魚類品質退化，特別是對于需洄游產卵的魚類幾乎帶來了滅頂之災。為了保護天然漁業資源、保障水生生態系統的連續性和多樣性，目前采取的主要修復措施是在水電水利工程中修建魚道，幫助魚類洄游。

魚道是閘壩或天然障礙處為魚類洄游而興建的一種過魚建筑物，是降低閘壩對魚類生存和繁殖干擾的一種生態措施。但由于缺乏對魚道的結構、水流流態和洄游魚類的習性和行為的深入了解，導致了大部分魚道在誘魚效果和保持過道魚類體力及延續過道魚類的發育過程方面有較大的缺陷，同時，傳統魚道也難以滿足當地魚類對流速、流態的要求，這些因素直接導致了我國大多數魚道建成后運行效果不理想。因此，深入開展魚道結構和魚道水力特性研究，深刻剖析水利水電工程建設對魚類等生物的影響機制并實時采取修復措施，可以彌補攔河建筑物對河流遷移回游魚類的生態影響，實現生態水利、和諧水利的建設理念，對促進河流生態文明健康發展具有非常重要的現實意義。

世界上現有魚道的主要類型有丹尼爾式、溢流堰式、淹沒孔口式、豎縫式、組合式、特殊結構式和仿自然式。丹尼爾式魚道水槽的槽壁和槽底設有阻板和底坎，流量較大，能改善下游吸引魚類的條件，但水流紊動劇烈，水位變動的適應性差，只適合游泳能力較強勁的魚類；溢流堰式魚道使魚類從堰頂通過，過流較平穩，但消能不充分，水位變動的適應性差，只適合喜歡在表層洄游和有跳躍習性的魚類；淹沒孔口式魚道過魚孔淹沒在水下，能適應水位變動的性能較好，但消能不夠充分，主要依靠水流擴散來消能，孔口布置在魚道的中低層，只適合喜歡在底層洄游的大中型魚類；豎縫式魚道的水槽大部分被攔截，僅留下一條過魚豎縫，消能效果較充分，能適應較大水位變幅，能適應較復雜流態的大中型魚類，但易造成池室內水流的彎折和紊動；組合式魚道為溢流堰、潛孔及豎縫的組合，能較好發揮各種類型孔口的水力特性，能適應不同習性魚類，但結構復雜、設定難度大；特殊結構式魚道用填滿刨花的竹簍等固定在混凝土墻上，結構簡單，經濟，但編筐和竹簍等易腐爛，需經常更新，只適合會爬行、能粘附、善于穿越草叢的魚類；仿自然式魚道水流能耗通過淺灘、粗石子或小型瀑布實現，魚類在池中的休息條件良好，可滿足多種魚類的要求，只適用水頭較小，要求有合適的地形。

隨著我國經濟的飛速發展，我國建設水利工程的規模越來越大，壩體越來越高。根據2011-2012年《全國第一次水利普查公報》，目前我國共有水庫98002座，大、中型水庫共4694座。大壩建設對河流生態系統的影響也越來越嚴重，中、高水頭水利樞紐上行過魚設施魚道運行時受上游水位和流量的影響，流速、流態都不穩定，傳統的魚道一般只適用壩高在20～25m以下的低水頭水利樞紐，且魚上溯過程中需要耗費很大能量。雖然魚閘、升魚機等過魚設施已經運用于中、高水頭水利樞紐，但是由于魚閘和升魚機的運行方式與天然洄游方式差別太大，誘魚效果并不理想，仍難以滿足高壩過魚的要求，迫切需要一種能適用于高壩的新型魚道，彌補人類修建攔河建筑物對洄游魚類造成的生存影響。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種多級助驅式生態魚道設施及其運行方法，攻克現有魚道難以適用于中、高水頭水利樞紐的難題，既可以輔助洄游魚類及時過壩、提高魚道的過魚效果、保護天然漁業資源、保障水生生態系統的連續性和多樣性，又可以縮短魚道長度、減小魚類上溯過程中的體能消耗、降低對魚類克流能力和連續跳躍能力的要求、避免對魚類性腺發育的影響。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的多級助驅式生態魚道設施，包括若干級呈臺階狀分布的魚道單元、魚道助驅系統、魚道消能系統和誘魚監控系統；