[發明專利]一種阻流板管道型式魚道及設計方法

有效

• 申請號: 201610443424.4
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN105862687B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 白音包力皋;陳興茹;許鳳冉;穆祥鵬;劉慧;李想
• 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,李富華

技術領域

本發明涉及一種阻流板管道型魚道及設計方法，是一種環保水工設施和設計方法，是一種用于水庫等水流工程的環保水工設施和設計方法。

背景技術

魚道作為洄游魚類等水生動物通過人工閘壩的重要設施，對協調大壩建設與生態環境的矛盾起到重要作用，通過在擋水建筑物上設置魚道，以滿足洄游性魚類的上溯或降河要求?，F有的魚道包括水池式、豎縫式、擋板式、簡易式、魚梯和魚閘等各種形式的魚道，每種魚道形成不同的水流條件，以適應不同魚類順利通過閘壩等擋水建筑物。魚道是一個魚類生態習性與水力學等多學科交叉的課題，其中魚道水力學問題是影響魚道成功的關鍵因素之一。魚道水力學主要包括三個關鍵問題：第一，魚道入口附近的水流流態和流速分布；第二，魚道內部流量、流速、水深和流態的控制；第三，魚道出口附近的流態及流速分布。其中，魚道內部水流條件的控制是在水力學意義上的消能問題，即通過采取不同消能方式在預定的魚道長度內消除閘壩上下游水頭差，同時形成適合上溯魚類身體特征、游泳能力、跳躍速度以及行為特征所需的水流條件。

根據消能方式的不同，魚道大致可分為水池式消能和阻流式消能控制兩種。其中，水池式消能是通過溢流或孔口出流，在水池內降低部分流速水頭，滿足魚類通過要求。阻流式消能是通過魚道底部鋪設粗石或側壁設置導流板等方式增加抵抗水流能力，形成旋渦流或擾流而降低流速水頭的消能方式。上述兩種消能方式都屬于敞開式魚道。這些魚道多應用于中低水頭的水利工程，而對于高水頭的水利工程則應用較少。對于一些體較小，克服流速能力小，對復雜流態的適應能力較差的目標魚種，如鰻、蟹、“四大家魚”、刀魚、鱸魚等，在現有的魚道設計方面存在參照大型魚種的魚道設計標準，結果在實際運行中成功的魚道甚少。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種阻流板管道型魚道及設計方法。所述的魚道和設計方法利用水力學孔板阻流消能原理的管道式魚道，適應各種高中低水頭的水利工程，并適應各種小型魚種。

本發明的目的是這樣實現的：一種阻流板管道型魚道，包括：連接水利工程上下游的管型主體，沿所述的管型主體內均勻設置阻流板。

進一步的，所述的管型主體與水流方向垂直的截面形狀是圓形、矩形、正多邊形中的一種。

進一步的，所述的阻流板為環形阻流板。

進一步的，所述的環形阻流板的環形部分，沿水流方向的對稱軸截面的形狀為矩形、三角形、多邊形中的一種。

進一步的，所述魚道的魚道進口為橫截面面積大于管型主體橫截面面積的直管。

一種上述的阻流板管道型式魚道的設計方法，所述方法的步驟如下：

計算單個阻流板水頭損失的步驟：用于通過公式：

，

計算水流通過單個阻流板的收縮口而產生的水頭損失Δh_i，其中i表示的是第i個阻流板的，上式中：u_克流能力為過魚目標魚種上溯洄游能夠克服的水流流速，g為重力加速度；α為系數，α=1/k，k為消能系數；

計算阻流板的個數的步驟：用于通過公式：

計算整個魚道的阻流板總數n，其中Δh為水庫上下游水位差；

計算魚道流量的步驟：用于通過公式：

Q=u₁×A₁=u₁×A

式中，A₁為阻流板斷面的面積，取值考慮過魚大?。?i>A為管道斷面面積，取值考慮水流消能效果及魚類休息因素，u₁為魚道中阻流板斷面水流流速，小于過魚目標魚種的克流能力u_克流能力；

計算魚道坡度的步驟：用于根據公式：

j=tgβ

式中，β為阻流板管道式魚道坡角，根據地形條件、擋水建筑物布置條件可取值0°-90°；

魚道進口流速設計的步驟：用于通過公式：

u₂=Q/A₂