[發明專利]一種適應水位變動的魚道進口和設計方法

有效

• 申請號: 201410588897.4
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104452693B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 孫雙科;邊永歡;鄭鐵剛;柳海濤;夏慶福;姜涵;呂強
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: E02B8/08
• 分類號: E02B8/08
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司11001
• 代理人: 李桂玲,王敬智

技術領域

本發明涉及一種適應水位變動的魚道進口和設計方法，是一種水工設施和設計方法，是一種環保設施和設計方法，是一種保護魚類生態的水工設施和設計方法。

背景技術

豎縫式魚道進口通常布置在攔水建筑物下游河岸上，泄水流量變化使得下游水位非恒定，而水位大變幅導致豎縫式魚道難以布置成單進口。我國攔水建筑物下游水位變幅通常較大（例如位于西藏自治區內的某水電站下游水位變幅為7m），但受豎縫式魚道適應水位變幅能力的限制，需要通過多進口切換方式以適應攔水建筑物下游水位大變幅變動。對于日調節水庫，下游水位迅速升降引起魚道多進口頻繁切換，而進口閘門高頻率啟閉促使進口分岔段水流紊動，紊流與渦流迫使洄游魚類失去方向感，故多進口切換的水力響應造成魚類滯留在魚道內，影響魚道的過魚效率。同時，魚道進口閘門啟閉需要人工或自動化系統根據水位升降信息嚴密控制，增加了豎縫式魚道運行管理難度，提高了前期工程建設投資成本與后期設備運行維修費用。

目前，國外針對多進口切換問題提出了單進口豎縫式魚道分段補水方式，即攔水建筑物下游水位上升，魚道下游常規水池水深隨之超過工作水深時，豎縫射流的流速降低較大，甚至小于洄游魚類的感應流速，而國外采用魚道分段補水的方式增加魚道下游常規水池的過流流量，使得豎縫斷面平均流速恢復至合理范圍內，實現豎縫式魚道設置單進口以適應水位大變幅變動，同時避免了多進口閘門切換引起的水流紊亂問題。例如位于巴西Rondnia州Porto?Velho市上游約6公里的Santo?Antnio水電站，工程完工后尾水高程為45.10~59.35m，變幅約為14.0m，為了避免修建多個進口，Presidimum島吸引水流系統對Santo?Antnio水電站魚道進行分段補水；Presidimum島吸引水流系統主要由引水管道和消能體構成，引水管道分為左右2支，在魚道不同位置各通過6處消能體將水量補充進魚道主體，消能體的主要作用是降低水流從引水管道進入魚道主體的能量與流速，使其與魚道主體內的流速基本一致，避免影響魚類上溯。但水位頻繁變化導致相應的補水量并非恒定，需要安置多個閥門啟閉用以適應補水量變化，繁多閘門的啟閉工況由自動控制系統根據水位升降信息嚴格控制，提高了前期工程修建投資成本、后期運行成本與設備運行維修費用，一定程度上增加了魚道運行管理難度；引水管道內的水流流速通常高于魚道主體內的流速，且隨不同閥門啟閉而自適應改變，故需要消能體將引水管道內的不同高水流流速衰減至恒定的魚道主體內的流速，提高了管道消能體適應能力的要求，增加了消能體的設計研究難度；高水位時，需要對魚道進行大量補水以提高豎縫射流流速，過大補水量造成水資源浪費與蓄水能量的損失，例如Santo?Antnio水電站魚道的最大補水量為52m3/s，而魚道自身過流流量為10m³/s，可見Presidimum島吸引水流系統最大補水量相當于魚道自身過流流量的5.2倍。

基于泄水流量變化引起攔水建筑物下游水位變動的情況，高進魚效率、小過流流量、低投資成本、少運行操作的魚道進口成為豎縫式魚道水力特性研究的關鍵課題之一。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種適應水位變動的豎縫式魚道進口的設計方法

本發明的目的是這樣實現的：一種適應水位變動的魚道進口，包括：帶有至少一個180°轉彎段的豎縫式魚道，所述豎縫式魚道包括由多個底部傾斜的水池連接而成直段，所述的各個水池之間由設置在左岸或右岸的隔板以及設置在右岸或左岸與隔板相對錯開的直段導板隔開，所述的魚道進口包括一個與至少一個180°轉彎段并排的豎縫式進口，與豎縫式進口并排的各個180°轉彎段的轉彎邊墻的高度為該段的工作水深，所述的轉彎邊墻上設有擋水邊墻，所述的擋水邊墻上設有進魚豁口。

一種上述適應水位變動的魚道進口的設計方法，所述的方法的步驟如下：

計算豎縫式進口底板高程，按下列公式計算：

H_inlet=?H_min?-?h_min

式中，H_inlet——豎縫式進口底板高程、H_min——豎縫式進口最低水位、h_min——豎縫式進口最小水深；

計算豎縫式進口的最大水深、最小水深按下列公式計算：