一种仿自然鱼道的制作方法

本实用新型属于水利工程领域，具体而言，本实用新型涉及一种用于河流生态保护鱼类的水工设施。

背景技术：

鱼道是一种帮助鱼类上溯的工程措施，在江河之上修建闸坝等水利工程，截断了鱼类洄游产卵的途径，通过修建鱼道，使鱼类可以在洄游季节实现上溯，从而维持河段生态平衡。在各种鱼道型式中，仿自然鱼道由于其在保证鱼类上溯功能的同时，还兼具一定生态效应，成为目前鱼道型式研究的主要热点之一。

通常而言，仿自然鱼道应该满足两方面的条件：一是构建适合于鱼类上溯的接近于天然河流的水流流态，二是采用天然、生态、可循环的建筑材料，与自然融为一体。受水流条件和地形条件的影响，实际的闸坝等水利工程的施工建设条件复杂，给仿自然鱼道的设计提出了巨大的挑战。

目前仿自然鱼道通常利用漂石与天然河道床沙质构建，其结构一般包括规则的嵌石结构、堆石结构以及漂石交错布置结构。其构建的目标往往仅为满足鱼类通过，而控制相应水力学指标，如流速、水深等。现有鱼道采用的原料单一，不利于局部生态系统的构建，使目前仿自然鱼道的功能定位仅限于沟通过鱼路径的作用，而较少体现仿自然鱼道应该具有的多项生态功能，这也使目前仿自然鱼道只停留在“形似而神不似”的设计阶段。

为了真正使仿自然鱼道不但在外观上与自然融为一体，更重要的是兼具天然河流具备的部分栖息地功能。创新性的采用挺水植物活体植株构建具有多项生态功能的仿自然鱼道是十分必要的。

技术实现要素：

为了弥补现有仿自然鱼道的生态功能缺陷，本实用新型提供一种仿自然鱼道，包括：多个植物模块以及沿水流方向存在于所述多个植物模块之间的过鱼口，每个植物模块由若干挺水植物活体植株构建成不规则形状，所述过鱼口的宽度为0.1-0.4倍的鱼道宽度，其中所述多个植物模块沿所述鱼道交错布置。

根据本实用新型的仿自然鱼道通过在鱼道内交错布置具有一定植株密度的挺水植物模块，所述植物模块由若干挺水植物植株活体构成，能够形成较稳定的局部生态系统，增加鱼道生态功能，兼具部分栖息地功能，同时植物杆茎的阻水作用也可改变鱼道内部的流场结构，形成明显的减速水流，获得适于鱼类上溯的水流条件，植物模块之间预留过鱼口，形成较快流速水流。通过调整植物模块的内部植株直径、高度、密度，以及植物模块的形状、间距、所占鱼道的面积比等布置方式，调控鱼道内的水流形态和流速大小，形成适宜于鱼类上溯的“S”型水流结构，从而构建基于植物模块的仿自然鱼道。

在一优选实施例中，每个植物模块的密度为不小于40株/m²。通过改变植物模块的密度，可以调整对水流的减速作用，调节鱼道的过流量。

在一优选实施例中，所述每个植物模块横向于水流方向的宽度为0.1-0.8倍鱼道宽度，沿水流方向的长度为0.1-0.8倍鱼道宽度，两个植物模块沿水流方向的距离为0.2-1倍鱼道宽度。通过改变每个植物模块沿水流方向的长度和两个植物模块沿水流方向的间距，调整过鱼口的流速。

在一优选实施例中，所述鱼道的水深为0.3-0.8m。

在一优选实施例中，所述植物模块包括基座，所述基座的厚度为0.2-0.3m。

本实用新型采用挺水植物模块将仿自然鱼道内的水流流速和流态进行调整，形成适于鱼类上溯的水流结构。本实用新型所设计的植物型鱼道结构简单，施工量小，无需太多维护，可适应多种鱼类上溯需求，同时兼具部分栖息地功能，其外观表现为植物群落交错布置，与自然环境融为一体，适用于多种水利工程。

附图说明

在下文中将参照附图更完全地描述本实用新型的一些示例实施例；然而，本实用新型可以以不同的形式体现，不应当被认为限于本文所提出的实施例。相反，附图与说明书一起例示本实用新型的一些示例实施例，并用于解释本实用新型的原理和方面。

在图中，为了例示清楚，尺寸可能被夸大。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。

图1是根据本实用新型的第一实施例的仿自然鱼道的平面结构示意图；

图2是根据本实用新型的第二实施例的仿自然鱼道的平面结构示意图；

图3是根据本实用新型的第三实施例的仿自然鱼道的纵截面示意图；

图4是根据本实用新型的第三实施例的仿自然鱼道的平面结构示意图，其中植株被移除以更清楚例示多植物模块的基座结构；以及

图5为根据本实用新型的仿自然鱼道的平面结构示意图，其中多个植物模块被按照不同组合形式交错布置于仿自然鱼道之中。

其中，1：植物模块；2：植株；3：低速流区；4：过鱼口；5：基座；6：加强筋；L：鱼道宽度；a：每个植物模块横向于水流方向的宽度；b：每个植物模块沿水流方向的长度；c：两个植物模块沿水流方向的间距；h：基座厚度；H：植株淹没深度。

具体实施方式

在下面的详细描述中，本实用新型的某些示例性实施例简单地通过例示的方式被示出和描述。

实施例一：

本实施例是一种利用挺水植物模块构建的仿自然鱼道，如图1所示。本实施例的仿自然鱼道包括：多个植物模块1，每个植物模块由若干挺水植物活体植株构建成不规则形状，换句话说，每个植物模块的水平截面形状为接近天然植物群落分布的不规则形状，不规则形状横向于水流方向的宽度为a，沿水流方向的长度为b，每个植物模块内存在一定密度的植株2。优选地，每个植物模块1横向于水流方向的宽度a为0.1-0.8倍的鱼道宽度L。优选地，每个植物模块1沿水流方向的长度b为0.1-0.8倍的鱼道宽度L。

多个植物模块构建鱼道的原理为：每个植物模块1内的植株2具有一定的密度，且多个植物模块交错布置，起到减速的作用，在植物模块1的下游侧形成适于鱼类洄游休息的低流速区3，植物模块之间留有过鱼口4，过鱼口的横向于水流方向的宽度为e，通过调整过鱼口的宽度和位置，可以控制主流的路径，优选地，过鱼口4横向于水流方向的宽度e为0.1-0.4倍的鱼道宽度L，优选为0.15-0.4倍的鱼道宽度L。鱼道内沿水流方向的植物模块间存在一定距离，用c表示，根据目标鱼类的种类可以在0.2-1倍的鱼道宽度L范围内选择。

本实施例所述的利用挺水植物模块构建的仿自然鱼道主要是针对一种底坡较缓，水深较小，且具备一种或多种挺水植物生长条件的鱼道。

鱼道中植物模块可以是芦苇或其他能够产生水流减速效果的植株，其生长周期应与过鱼对象上溯季节相匹配。

为加固植物模块，还可以增设潜坝、抛石等设施用于加固植物模块的基础，并改变植物模块下游侧区域流场的流速参数和流场分布。

实施例二：

实施例二是实施例一的改进，具体而言，实施例二是关于植物模块的细化。如图2所示，本实施例所述的植株2固定在由不规则形状框架形成的基座5上，植株的淹没深度H为0.3-0.8m，换句话说，鱼道的水深为0.3-0.8m。通过调整植物模块的密度，可以改变整个鱼道的过流量。当植物模块内的植株密度逐渐增大时，植物模块对下游低流速区的水流减速作用逐渐增强，而整个鱼道的过流量逐渐减小。对于多数工程而言，植物模块的密度不小于40株/m²较为合适，能够起到较为明显的水流减速作用，并且减小整个鱼道的过流量。通过调整植物模块的长度b和植物模块沿水流方向的间距c，可以改变过鱼口的流速。当b与c的长度之和减小时，过鱼口的流速减小，能够保证过鱼口流速满足鱼类上溯要求。

实施例三：

实施例三是实施例二的改进，具体而言，实施例三是关于植物模块基座的细化。如图3-4所示，多个植物模块1的基座5为不易变形的框架结构，保护植株根部不被水流冲刷，基座的厚度h为0.2-0.3m；上述框架结构采用加强筋6进行内部加固，还可以增设潜坝、抛石等设施用于加固植物模块的基础，并改变植物模块下游侧区域流场的流速参数和流场分布。

图5示例性示出根据本实用新型的仿自然鱼道的平面结构示意图，可以看出多个植物模块被按照不同组合形式交错布置于仿自然鱼道之中。鱼道内的水流形态和流速大小被很好调控，明渠内主流蜿蜒，形成了适宜于鱼类上溯的“S”型水流结构，并将两侧的低流速区串联，获得适宜鱼类休息和上溯的流场结构，从而构建基于挺水植物的仿自然鱼道。

所述植物模块，可以外部预制，然后按照不同组合形式安装到仿自然鱼道内。所述植物模块，可以回收、更换。模块形状可以是任意形状。所述植物模块为具有一定植株密度的带有基座的几何体，所述的植株为具有一定直径、高度、刚度和柔韧性的挺水植物，其生长周期与过鱼对象上溯季节相匹配，所述基座是能够固定植株根部并供植株生长的框架结构。所述植物模块基座可以是一个整体，也可以是多个较小基座的组合。此外，所述植物模块可与抛石、潜坝等进行组合布置。

最后应说明的是，如本领域技术人员将认识到的那样，附图和描述为示例性而非限制性的，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有这些都不脱离本实用新型的精神或范围。