[發明專利]一種魚道監控系統的多種群目標流速構建方法

在審

• 申請號: 201710278112.7
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106930251A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 李程煌;賀徽;朱海清;黃天東;張杰;葉磊
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: E02B8/08
• 分類號: E02B8/08
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 陳家安

本發明公開了一種魚道監控系統的多種群目標流速構建方法。它包括如下步驟：確定過魚種類；根據魚類研究資料和魚道建設需求，確定當前過魚季節內，有洄游需求的魚類；確定魚道最低流速v_min；取值為過魚種類中，感應流速v_fl的最小值；確定魚道最高流速v_max；選取特征流速區間v_ch；確定控制斷面的候選流速v_ca區間；將魚道水頭變化范圍和入口流量變化范圍離散化后，根據不同組合，分別計算出魚道水頭和流量一定時斷面的候選流速v_ca?i區間；確定控制斷面目標流速區間v_tg?i。具有提高魚道目標流速選擇區間的準確性，滿足不同時間多種魚類的綜合目標流速選取，有效提高魚道的過魚效果的優點。

技術領域

本發明涉及魚道工程領域，更具體地說它是一種魚道監控系統的多種群目標流速構建方法。

背景技術

魚道是水壩或水閘過魚建筑物的一種，是供魚類洄游的通道，一般通過在水閘或水壩上修建人工水槽來實現，用以維護魚類自然習性，從而保護魚類資源，維持河流生物多樣性。

據不完全統計，目前北美的過魚建筑物有400多座，日本有1000多座；而我國過魚建筑物的建設和研究歷史較短，到20世紀的80年代，我國建成的魚道設施在40余座；自葛洲壩水利樞紐采取建設增殖放流站的措施來解決中華鱘等珍稀魚類的保護問題后的20多年，我國在建設水利水電工程時很少修建過魚設施，相關的技術研究工作處于停止階段；進入21世紀后，隨著我國水利水電資源開發的逐步加深，水利工程的環境友好要求被從新認識和定位，過魚設施的研究和建設重新受到重視。

魚道實際過魚效果的好壞取決于眾多因素，例如魚道水流速度、水流流態、魚類游水能力、進魚口設計等等，但魚道水流速度卻是其中最為關鍵因素；在一定水深的人工魚道中，水流速度過高，超過魚類的游水能力，則魚類無法逆水而上；水流速度過低，則魚類將散失方向感，也無法找到正確的洄游方向；同時，也只有合適的水流速度，才能在魚道中制造出合適的流態，為魚群經由魚道翻閱水閘或大壩提供最根本的保證。

總結國內外魚道工程的經驗和教訓，我們不難發現，越是過魚對象單一的魚道工程，越是容易取得理想的過魚效果；因為，過魚對象簡單化，就意味著流速需求的簡單化；在已知水閘或大壩的運行工況，且流速需求簡單的情況下，完全可以通過魚道水工設計來獲得滿意的結果；但是，隨著環境保護對水利工程要求的日益提高，魚道的功能需求也相應大幅提高，例如仿生化、自動化；這些新要求的根本目的，就是要盡可能減低人類活動對魚類資源的負面影響，其直接體現就是提高魚道的過魚種類和數量。

然而魚類習性區別較大，對水流流速和流態的適應能力也不盡相同；過魚目標的多樣化，造成魚道流速需求的多樣化，單純依靠水工設計不可能逐一滿足，必須要有新的手段。

魚道流速在線監控系統就是為了彌補水工建筑流速控制能力的不足，而構建的一個計算機監控系統，其作用是通過控制魚道輸水閘門系統來實現對魚道水流速度的監控，并通過控制流速影響流態，以實現多樣化的過魚目標。

魚道流速在線監測系統的功能實現總體思路如下：首先運用魚道運行策略確定當前魚道過魚目標，從而確定魚道各區段的目標流速；接著，根據魚道上下游水位、流道結構等參數，計算求取各輸水閘門的輸水量，以滿足各觀測斷面目標流速的要求；然后，根據輸水量要求和閘門特性來確定閘門開度，并執行；最后，依據實時監測到的上下游水位和魚道水流速度，動態修正閘門開度，保證魚道流速持續滿足要求；在上述過程中，確定魚道各區段的目標流速是一個亟待解決的難題。現有對魚道目標流速的確認方法主要缺點有：只針對單一或者少量幾種主要魚類；流速確認主要靠經驗值，流速范圍較為粗糙、精度不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種魚道監控系統的多種群目標流速構建方法，提高魚道目標流速選擇區間的準確性，滿足不同時間多種魚類的綜合目標流速選取，有效提高魚道的過魚效果。