一种鱼道进口处河道流场的调整方法和系统与流程

本发明涉及一种鱼道进口处河道流场的调整方法和系统，是一种水工方法和设施，是一种用于河流生态保护鱼类的水工方法和设施。

背景技术：

通常而言，鱼道进口处的水流流场应当满足两方面的条件：一是适合于鱼类聚集，二是能使鱼类快速发现鱼道进口。受水流条件与地形条件的影响，实际闸坝工程的下游河道流场结构十分复杂多变，给鱼道进口位置选择与设计提出了巨大挑战。

鱼道进口处于水坝下游，通常流速较大，鱼道进口选址时，虽然可以尽量选取水流平稳的位置，但在多数情况下，河岸的任何干扰都会造成紊流，阻碍鱼类的聚集，以及影响鱼类找到鱼道进口，其结果对鱼类往往是灾难性的。为此，调整鱼道进口附近的水流流场是一个需要解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种鱼道进口处河道流场的调整方法和系统。所述的方法和系统通过在鱼道进口设置流场调整设施，调整或改变闸坝下游河道局部流场结构，是优化鱼道进口设计的有效途径。

本发明的目的是这样实现的：一种鱼道进口处河道流场的调整方法，为：在河流沿岸的鱼道进口处上游设置流场调整设施，所述的流场调整设施使鱼道进口形成内侧流场与外侧流场两个流场分区，通过流场调整设施形状和水流入口过流面积的参数调整，调控内侧流场的水流流速量值大小及其分布，并阻挡外侧流场对内侧流场的负面影响，从而获得适宜于布置鱼道进口的水流流场结构。

一种根据上述方法而设计的鱼道进口处河道流场的调整系统，所述的系统包括：所述流场调整设施为分流墙，所述的分流墙的水平截面形状为纵向轴线为直线的长条形，所述的分流墙的纵向轴线与河道流向成一定角度α，所述分流墙的起始端与设置鱼道进口的河岸保持一定距离L，所述分流墙的高度自水底直到高出水面。

进一步的，所述的分流墙的纵向轴线与河道流向之间的角度α为10-30度。

进一步的，所述的分流墙的起始端与设置鱼道进口的河岸之间的距离L为不小于1米。

进一步的，所述的分流墙纵向轴线的长度b为1-10倍的L。

进一步的，所述的分流墙起始端与河岸之间设置至少一块拦门石。

进一步的，所述的分流墙末端连接潜坝。

进一步的，所述的潜坝的水平截面形状为纵向轴线为直线的长条形，所述的潜坝的纵向轴线与分流墙的纵向轴线向河流中心一侧偏离一定角度θ，所述潜坝的高度自水底直到低于水面一段距离。

进一步的，所述的潜坝的纵向轴线与分流墙的纵向轴线向河流中心一侧偏离的角度θ为90-100度。

进一步的，所述的潜坝顶端到水面的距离为100-500毫米。

本发明产生的有益效果是：：本发明采用流场调整设施将鱼道进口处的水流流场分为外侧流场和内侧流场，在内侧流场产生适宜洄游鱼类的流场，同时防止外侧流场对内侧流场产生干扰，利用分流入口高流速带阻挡鱼类越过鱼道进口。本发明利用河道水流动力调整流场，有效调整河道局部流场，适宜于目标鱼类洄游聚集，为鱼道进口布置提供便利。本发明所设置的流场调整设置结构简单，施工量小，无需太多维护，经济适用于各种水工工程，不仅对于待建工程，对于已建工程的改善与完善同样具有重要的应用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例二所述鱼道进口处水流调整设施为分水墙的结构示意图；

图2是本发明的实施例六所述鱼道进口处水流调整设施为分水墙和拦门石的结构示意图；

图3是本发明的实施例七所述鱼道进口处水流调整设施为分水墙并带有拦门石及潜坝的结构示意图；

图4是本发明的实施例十所述分水墙与潜坝衔接位置的立面示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种鱼道进口处河道流场的调整方法，为：在河流沿岸的鱼道进口处上游设置流场调整设施，所述的流场调整设施使鱼道进口形成内侧流场与外侧流场两个流场分区，通过流场调整设施形状和水流入口过流面积的参数调整，调控内侧流场的水流流速量值大小及其分布，并阻挡外侧流场对内侧流场的负面影响，从而获得适宜于布置鱼道进口的水流流场结构。

本实施例所述的流场调整方式主要是针对一种河道主流偏向布置鱼道河岸一侧，或者河道主流比较均匀，但是整体水流流速超过了洄游鱼类的极限流速，鱼类不能逆流而上的初始流场。

鱼道进口处的流场调整设施的作用有两个：一个作用是将鱼道进口处的部分区域与整个河道隔开，产生外侧流场和内侧流场，尽管不能完全隔离，但至少可以产生一个与整个河道流场不同的流场区域。另一个作用是在分割的区域中生成易于吸引鱼类的流场，便于鱼类聚集并进入鱼道。

外侧流场基本保持原河道的流场，而内侧流场则根据需要，在调整设施的作用下，产生与外侧流场不同的流场参数。内侧流场的主要流场调整参数为水流流速量值大小及其分布，即使内侧流场的水流流速达到吸引鱼类的数值，并通过调整设施中各个元素的变化，形成流场流速的分别变化，增强吸引鱼类的作用。

鱼道进口处的流场调整设施可以是分流墙或其他能够产生将水流区域分割的设施。分流墙可以是直线，也可以是曲线，也可以是折线。

为改变流场，除分流墙还可以增设拦门石、潜坝等设施，用于改变内侧流场的流量参数和流场分布。总之，分出内外流场的情况下，可以使用各种水工设施，改变内侧流场，用以吸引鱼类进入鱼道。

实施例二：

本实施例是一种根据实施例一所述方法而设计的鱼道进口处河道流场的调整系统，如图1所示。本实施例所述的系统包括：所述流场调整设施为分流墙1，所述的分流墙的水平截面形状为纵向轴线为直线的长条形，所述的分流墙的纵向轴线与河道流向2成一定角度α，所述分流墙的起始端与设置鱼道进口的河岸保持一定距离L，所述分流墙的高度自水底直到高出水面。

分流墙调整河道流场的原理为：分流墙与设置鱼道进口3的河岸4形成一定的宽度的水流入口5，通过调节水流入口的大小，可以控制分流的多少，通过调整分流墙与水流方向加夹角，控制分流墙内侧流速的衰减速率，可以在预期位置得到适于鱼类洄游的流场6（图1中用虚线表示）。

分流墙上游一端或接近河岸的一端定义为起始端。起始端到河岸的距离L，根据目标鱼类的种类可以在不小于1米的范围内选择。

分流墙具有一定长度b，对外部水流流向具有一定的调整作用，使其不干扰已形成的适宜流场。分流墙长度b在1-10倍的L范围内选择。

分流墙设置在鱼道口的上游，以便水流在流经分流墙后，即可形成分流的流场。分流墙的水平截面形状为长条的矩形，即长、宽（分流墙厚度）比大于5。分流墙水平截面长方向轴线与河道水流呈一定角度α，通常情况下，在10-30度范围内选择。分流墙的高度超过水深，将水流隔开。

实施例三：

本实施例是实施例二的改进，是实施例二关于分流墙的细化。本实施例所述的分流墙的纵向轴线与河道流向之间的角度α为10-30度。当分流墙的纵向轴线与河道流向之间的角度逐渐增加时，分流墙对内侧流场的调整作用逐渐增强，同时对外侧水流下行的阻挡作用也逐渐增大。对于多数工程而言，两者角度在10-30度之间较为合适，既能对内部流场起到较好的调节作用，也不会对外侧水流下行造成明显阻挡。

实施例四：

本实施例是实施例三的改进，是实施例三关于分流墙的细化。本实施例所述的分流墙的起始端与设置鱼道进口的河岸之间的距离L为不小于1米。当分流墙的起始端与河岸之间的距离小于1米时，进口宽度有限，分流量较小，分流墙内侧难以形成适宜流场。

实施例五：

本实施例是实施例四的改进，是实施例四关于分流墙的细化。本实施例所述的分流墙纵向轴线的长度b为1-10倍的L。分流墙的纵向轴线的长度小于1 倍L 时，难以阻隔外侧流场对分流墙内侧流场的干扰和影响。当分流墙的纵向轴线的长度大于10 倍L 时，所形成的流场效果与10倍L 时效果类似，造成工程浪费。

实施例六：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于分流墙的细化。本实施例所述的分流墙起始端与河岸之间设置至少一块拦门石7，如图2所示。

本实施例所述的拦门石布置在分流入口附近，进一步的增加分流入口处流速，增强阻鱼效果，进一步调整水流方向和分流比例，以调节预期位置的流场范围和流速大小。

拦门石可以是一块，也可以是多块，根据需要而确定。拦门石可以是水平截面形状可以圆形、矩形，或其他形状，高度可以从水底至水面，或高于水平，或低于水面。拦门石的位置、尺寸、数量主要考虑来流流速的大小和方向，目标流场的特性，以及周围环境等因素。

实施例七：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于分流墙的细化。本实施例所述的分流墙末端连接潜坝8，如图3所示。

本实施例所述的潜坝，为水下一定深度的凸起式建筑物，其布置在分流墙末端靠近河道中心一侧。其顶部淹没在水面之下，距水面的深度与要求水面流速有关。一定范围内，潜坝顶部距离水面越近，所形成的过流面积越小，流速越高。分流墙外侧水流经分流墙的导向作用，跨过潜坝，由于潜坝上部水深减小，形成一定的加速作用，从而在潜坝下游形成一定的高流速区，该区域流速以大于洄游鱼类极限流速为适宜。从而在浅坝下游形成一道高流速阻隔带9（图3中用双点划线表示），提高鱼类进入导流墙内侧流场的可能性。

潜坝的形状可以类似于分流墙，只是高度低于水面。潜坝走向可以是直线，也可以是曲线，也可以是折线。

实施例八：

本实施例是实施例七的改进，是实施例七关于潜坝的细化。本实施例所述的潜坝的水平截面形状为纵向轴线为直线的长条形，所述的潜坝的纵向轴线与分流墙的纵向轴线向河流中心一侧偏离一定角度θ，所述潜坝的高度自水底直到低于水面一段距离，如图3所示。

本实施例所述的潜坝在水平面上的走向是直线，与走向为直线的分水墙呈折线走向，两者之间呈一定的偏离角θ。

实施例九：

本实施例是实施例八的改进，是实施例八关于潜坝的细化。本实施例所述的潜坝的纵向轴线与分流墙的纵向轴线向河流中心一侧偏离的角度θ为90-100度。

潜坝的偏离向河流中心方向偏离。

实施例十：

本实施例是实施例九的改进，是实施例九关于潜坝的细化。本实施例所述的潜坝顶端到水面的距离h为100-500毫米，如图4所示。

本实例采用的所有参数均经过数值模拟计算与试验研究优化所得，并通过过鱼试验验证了水流流态的合理性与优越性。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如分流墙的长度、角度、潜坝高度等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。