交错式蛮石墙仿自然通道的制作方法
【专利摘要】本发明是一种交错式蛮石墙仿自然通道，属于水利工程领域。包括混凝土基座，岸坡，竖缝，长蛮石墙，短蛮石墙，现场石料，底坡，底坡漂石和蛮石槛；该仿自然通道是将长、短蛮石墙交错布置在通道内，将仿自然通道分隔成多个池室，长、短蛮石墙之间预留竖缝，竖缝为异侧竖缝，所述现场石料砌筑在混凝土基座上形成岸坡，底坡漂石铺填在混凝土基座上形成具有坡降的底坡，所述蛮石槛砌筑在竖缝底部。本发明交错式蛮石墙仿自然通道不仅优化了传统技术性鱼道的消能结构，也为鱼类创造了生态友好的洄游通道；并且造价低廉、适用水位变幅广，通过鱼类种类多，能模拟自然河流生态环境；建好后易于改建、是一项适用性较强的生态补偿工程。
【专利说明】
交错式蛮石墙仿自然通道
技术领域
[0001]本发明涉及一种水利工程中过鱼设施技术，尤其涉及一种交错式蛮石墙仿自然通道，属于水利工程技术领域。
【背景技术】
[0002]由于水电开发和河流防洪的需要，很多河流被不同型式和不同规模的堤坝、闸坝等拦腰截断。在山地，借助高水头、大落差，人们建立了大坝和水库，通过对河流的拦蓄来发电和防洪。这些拦蓄不但阻断了河流中洄游鱼类的通道，同时也影响了上游营养物质的向下输移和上游产卵区鱼苗对下游渔业资源的补充。在平原地区，挡潮闸、提灌闸、排水闸等水利工程不仅阻隔了进入江河肥育鱼类的通路，也阻隔了河湖间的营养交换、物种交换，切断了湖泊与河流长期稳定的生态联系，因而造成了河流系统的破碎。河流系统的破碎化阻断了鱼类的洄游通道，而鱼类需要洄游上溯进行产卵，这就将造成鱼类种群多样性的减少，进而将造成近亲繁殖和遗传基因退化甚至种群灭绝的严重后果。随着生态环境越来越受到社会各界和国家环保行政部门的重视，迫切需要寻找一种有效提高河流连接度与连通性的手段，以更好地进行河流生态修复，为鱼类种群提供洄游通道和栖息地，因此需要修建环境友好型的过鱼设施作为生态补偿措施。
[0003]在我国，根据水电工程的特点和鱼类的洄游特性，应用最广的鱼道类型是传统技术性鱼道，如竖缝式鱼道。在已建的工程中，大部分技术性鱼道过鱼效果并不是很理想。这是由于，传统技术性鱼道设计目标单一，往往只考虑鱼类的上溯性，在鱼道进出口设置吸引水流，使水流流速达到鱼类的感应流速，在鱼池内部主要关注最大流速是否超过目标鱼类的克流能力，即目标鱼类的冲刺泳速。在建筑材料上，传统技术性鱼道往往采用混凝土结构，甚至预制混凝土隔板，这种材料结构容易让鱼类洄游时受到机械损伤，对鱼类的保护只起到生硬的工程措施。因此，与目前提倡的环境友好型和生态友好型的举措不相适应。此夕卜，传统技术性鱼道所用材料壁面造率较小，沿程摩阻有限，对水流的消能主要靠复杂的内部隔板结构以不同方式的组合来实现。在适用性方面，由于技术性鱼道对于不同的目标鱼类的需求，其内部结构差异变化较大，如隔板的型式，竖缝的导角等。这些结构在建成后不易调整和改建，难以应付水位变幅范围大、目标鱼类种群多的水利工程。因此，传统技术性鱼道很难推广使用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有技术中所存在的缺陷和不足，并优化传统技术性鱼道的消能结构，同时为鱼类创造生态环境友好的洄游通道，提出一种交错式蛮石墙仿自然通道，该仿自然通道造价低廉、建造难度小、修建好后易于调整和改建、是一项适用性以及推广性均较强的生态补偿工程。
[0005]为实现上述发明目的，本发明采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
[0006]本发明提出的所述交错式蛮石墙仿自然通道，包括混凝土基座，岸坡，竖缝;按照本发明，还包括长蛮石墙，短蛮石墙，现场石料，底坡，底坡漂石和蛮石槛;所述现场石料砌筑在混凝土基座上形成岸坡;所述底坡漂石铺填在混凝土基座上，形成具有坡降的底坡;所述长蛮石墙和短蛮石墙交错布置在通道内，将仿自然通道分隔成多个鱼池;所述长蛮石墙和短蛮石墙横向之间预留过鱼竖缝，形成具有异侧竖缝式鱼道特点的鱼池结构；所述蛮石槛砌筑在竖缝底部。
[0007]本发明进一步的技术方案是，所述混凝土基座横断面为梯形，使仿自然通道过水断面构成为梯形断面。
[0008]本发明进一步的技术方案是，为减少场地占用和保持所述仿自然通道底部宽度，应根据过鱼对象体长和过鱼规模确定底部宽度，其底部宽度应取最大过鱼对象体长的3?5倍，且不小于0.8m。
[0009]本发明进一步的技术方案是，为减小通道内流速，所述底坡漂石铺填在混凝土基座上形成坡降的底坡应平缓，其坡度不应大于I: 20。
[0010]本发明进一步的技术方案是，所述长蛮石墙和短蛮石墙宽度为0.5m?0.Sm。
[0011 ]本发明进一步的技术方案是，所述仿自然通道其结构可布置为旁路型，即通道轴线根据实际工程现场地形设计成蜿蜒曲折型;所述蜿蜒曲折的弯道上，交错布置长蛮石墙和短蛮石墙时，应避免前后两级鱼池竖缝对齐，以免主流掺混消能不充分，主流流速过大。
[0012]本发明进一步的技术方案是，所述仿自然通道其总落差大、长度长时，每隔10?15个池室设一个休息池;休息池长度为鱼池的1.7倍?2.0倍，设为平坡。
[0013]本发明进一步的技术方案是，所述短蛮石墙大部分布置在岸坡上，而小部分布置在底坡上。
[0014]本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道的底坡可根据工程具体运行特点，用铺填现场漂石的方式改变坡度;在底坡上也可种植亲水植物和水生植物，还原生态河流环境。
[0015]本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道的长蛮石墙和短蛮石墙在通道内交错堆砌，将通道分隔成具有异侧竖缝式鱼道特点的多个鱼池;鱼池长度应按鱼池消能效果、鱼类的大小、习性和休息条件而定，其不应小于2.5倍，最大过鱼对象体长，长宽比应取1.2?1.5;而长、短蛮石墙高度应根据工程运行水位而定。
[0016]本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道的竖缝底部砌筑蛮石槛，其蛮石槛作用是对底流进行消能，有利于底层洄游性鱼类进行洄游上溯。
[0017]本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道的长蛮石墙和短蛮石墙布置原则是应使得前后两级鱼池竖缝错位，使得水流通过异侧竖缝时形成“S”形主流，增大主流与回流区的接触面积，利用局阻原理消能。
[0018]本发明与现有传统技术性鱼道相比较具有以下的优点及有益技术效果:
[0019]1.本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道，其混凝土基座横断面为梯形，，而传统的鱼道一般都是矩形断面，因此本发明仿自然通道更加接近天然河道;采用现场石料砌筑形成岸坡，施工简单，造价低廉，通道建成后易于调整和改建。
[0020]2.本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道主体采用蛮石结构，形成了粗糙的底坡、岸坡、蛮石槛和长、短蛮石墙的消能结构，具有较大的造率，增大了水流的局部和沿程水头损失，降低鱼类洄游过程中受到的水流阻力，提高过鱼效果和效率。
[0021]3.本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道交错布置的蛮石墙将通道分隔成了具有异侧竖缝式鱼道特点的多个池室;蛮石墙结构边界不规整，能够增大局部水头损失;异侧竖缝式鱼池结构，能使主流形成“S”形流态，增大了主流与回流区的接触面积，利用局阻原理，使主流充分掺混，减小了主流流速和竖缝处流速。
[0022]4.本发明所述的交错式蛮石墙仿自然通道能够适应水位变幅较大的工程，具有很好的推广性和适用性。当通道运行水深在蛮石墙之下时，通道具有异侧竖缝式鱼道的水力学结构，能满足大多数鱼类的洄游需求;当运行水深在蛮石墙之上时，通道具有溢流堰式鱼道的水力学结构，能满足表层洄游、喜欢跳跃的鱼类的洄游需求。
[0023]5、本发明所述的交错式蛮石墙仿自然通道，其横断面为梯形，轴线可设计为蜿蜒曲折，模拟天然河流。此外，还可在通道内和岸坡上种植亲水植物和水生植物，增添生机和活力，还原生态河流环境;蛮石经水流的冲刷和水体营养物质输移后，石块间隙会陆续被沙和水生生物填满，逐渐形成新的底栖群落和浮游群落，成为可供鱼类栖息、洄游和繁殖的场所，为洄游鱼类提供自然河流生境。
【附图说明】
[0024]图1本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道平面结构示意图，其中箭头所指方向为水流流动方向；
[0025]图2本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道A-A横断面和B-B横断面结构示意图；
[0026]图3本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道鱼池各砌筑材料示意图；
[0027]图4本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道蜿蜒曲折布置三维结构示意图。
[0028]图中各代号的含义:I混凝土基座，2-1长蛮石墙，2-2短蛮石墙，3_1岸坡，3_2现场石料，4竖缝，5-1底坡，5-2底坡漂石，6蛮石槛。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图并用具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
[0030]本发明所述交错式蛮石墙仿自然通道的平面结构如图1所示，包括混凝土基座I，长蛮石墙2-1，短蛮石墙2-2，岸坡3-1，现场石料3-2，竖缝4，底坡5_1，底坡漂石5_2，蛮石槛
6。所述混凝土基座I铺设在地面上构成了仿自然通道的基础，其横断面为梯形，故使仿自然通道过水断面构成为梯形断面。所述现场石料3-2砌筑在混凝土基座I上形成岸坡3-1;所述底坡漂石5-2铺填在混凝土基座I上，形成具有坡降的底坡5-1;所述长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2交错地布置在通道内，将仿自然通道分隔成多个鱼池室;长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2横向之间预留过鱼竖缝4，形成具有异侧竖缝式鱼道特点的鱼池结构;为保持通道结构稳定性，所述短蛮石墙2-2大部分布置在岸坡3-1上，小部分布置于底坡5-1上，在竖缝4之后，底坡5-1和岸坡3-1上砌筑长蛮石墙2-1。
[0031]本发明所述图2中，所述长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2之间形成了过鱼竖缝4;A-A横断面和B-B横断面为前后两级蛮石墙，两级长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2交错地布置在通道内，形成的竖缝4为异侧竖缝;为保持通道结构稳定性，所述短蛮石墙2-2大部分布置在岸坡3-1上，小部分布置于底坡5-1上;所述蛮石槛6砌筑在竖缝4底部;所述现场石料3-2砌筑在混凝土基座I上，形成岸坡3-1。
[0032]本发明所述图3中，所述现场石料3-2砌筑在混凝土基座I上，形成岸坡3-1;所述底坡漂石5-2铺填在混凝土基座I上，形成具有坡降的底坡5-1;所述长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2由现场块石砌筑而成。
[0033]本发明所述图4中，所述长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2交错地布置在通道内，将仿自然通道分隔成多个鱼池;长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2横向之间预留过鱼竖缝4，形成具有异侧竖缝式鱼道特点的鱼池结构;所述交错式蛮石墙仿自然通道在顺水流方向按蜿蜒曲折布置，形成旁路型通道，更加接近天然河道。
[0034]实施例
[0035]本实施例中，所述交错式蛮石墙仿自然通道各部件的主要尺寸和建造方案如下:
[0036]所述岸坡3-1坡度为1:1。
[0037]所述混凝土基座I底部宽度应根据过鱼对象体长和过鱼规模确定，本实施例取最大过鱼对象体长的3倍?5倍，本实例为3.0m。
[0038]所述底坡5-1应尽可能平缓，坡度不宜大于1:20，本实例为1:100。
[0039]所述竖缝4宽度应根据目标鱼类最大体长以及鱼道工程的引用流量和泄流能力确定，本实例为1.2m;在竖缝4底部砌筑蛮石槛6，本实例蛮石槛6高度为0.3m。
[0040]所述长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2由现场蛮石砌筑而成，为保持通道结构稳定，长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2宽度为0.5m?0.8m，本实例为0.8m。
[0041]长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2在通道内交错堆砌，将通道分隔成具有异侧竖缝式鱼道特点的多个鱼池。鱼池长度应按鱼池消能效果、鱼类的大小、习性和休息条件而定，不应小于2.5倍最大过鱼对象体长，长宽比取1.2?1.5，本实例为4.5m。
[0042]长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2高度应根据工程运行水位而定，本实例常规鱼道运行水深为1.8m，故本实例长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2高度为1.8m。
[0043]长蛮石墙2-1和短蛮石墙2-2布置原则是尽量使得前后两级鱼池竖缝错位，本实例短蛮石墙2-2布置在岸坡3-1和底坡上5-1，布置在底坡5-1上的长度只为0.2m，其余部分长度布置在岸坡3-1上。在短蛮石墙2-2之后布置竖缝4，在竖缝4后，将长蛮石墙2-1布置在底坡5-1和岸坡3-1上。
[0044]本实施例修建的交错式蛮石墙仿自然通道为鱼类洄游上溯提供了环境友好型生态廊道，利用蛮石交错堆砌形成通道，建筑材料可就地取材，建造相对简单，费用低，建成后易于根据试运行情况进行调整和改建。
[0045]本实施例所修建的交错式蛮石墙仿自然通道，其结构包括基座为混凝土结构的通道梯形过水断面;表层由蛮石砌筑的左右岸岸坡;左右岸交错堆砌的长蛮石墙和短蛮石墙，所述长、短蛮石墙将通道分隔成多个鱼池，长、短蛮石墙之间预留有供鱼类通过的竖缝;竖缝底部铺设有蛮石槛及通道底部的底坡漂石垫层。通道的蛮石结构形成了粗糙的底坡、岸坡和蛮石墙结构，具有较大的造率，增大水流的局部和沿程水头损失，使水流充分掺混，减小流速，降低鱼类洄游过程中受到的水流阻力，提高过鱼效果和效率。当运行水深在蛮石墙之下时，通道具有异侧竖缝式鱼道的水力学结构，能满足大多数鱼类的洄游需求；当运行水深在蛮石墙之上时，通道具有溢流堰式鱼道的水力学结构，能满足表层洄游、喜欢跳跃的鱼类的洄游需求。同时，通道可布置为旁路型，在通道内和岸坡上可种植亲水植物和水生植物，增添生机和活力，还原生态河流环境;蛮石经水流的冲刷和水体营养物质输移后，石块间隙会陆续被沙和水生生物填满，逐渐形成新的底栖群落和浮游群落，成为可供鱼类栖息、洄游和繁殖的场所，为洄游鱼类提供自然河流生境。该仿自然通道建造简单，造价低廉，消能效果好，适用水位变幅广，通过的鱼类的种类多，能够模拟自然河流生境。
【主权项】
1.一种交错式蛮石墙仿自然通道，包括混凝土基座(I)，岸坡(3-1)，竖缝(4);其特征在于还包括长蛮石墙(2-1)，短蛮石墙(2-2)，现场石料(3-2)，底坡(5-1)，底坡漂石(5-2)和蛮石槛(6);所述现场石料(3-2)砌筑在混凝土基座(I)上形成岸坡(3-1);所述底坡漂石(5-2)铺填在混凝土基座(I)上，形成具有坡降的底坡(5-1);所述长蛮石墙(2-1)和短蛮石墙(2-2)交错布置在通道内，将仿自然通道分隔成多个鱼池;所述长蛮石墙(2-1)和短蛮石墙(2-2)横向之间预留过鱼竖缝(4)，形成具有异侧竖缝式鱼道特点的鱼池结构;所述蛮石槛(6)砌筑在竖缝(4)底部。2.根据权利要求1所述交错式蛮石墙仿自然通道，其特征在于所述混凝土基座(I)横断面为梯形，使仿自然通道过水断面构成为梯形断面。3.根据权利要求1或2所述交错式蛮石墙仿自然通道，其特征在于所述仿自然通道底部宽度应为最大过鱼对象体长的3?5倍，且不小于0.8m。4.根据权利要求1所述交错式蛮石墙仿自然通道，其特征在于所述底坡漂石(5-2)铺填在混凝土基座(I)上形成坡降的底坡(5-1)应平缓，其坡度不应大于I: 20。5.根据权利要求1所述交错式蛮石墙仿自然通道，其特征在长蛮石墙和短蛮石墙宽度为0.5m?0.8m。6.根据权利要求1或5所述交错式蛮石墙仿自然通道，其特征在于所述仿自然通道结构可布置为旁路型，即通道轴线根据实际工程现场地形设计成蜿蜒曲折型。7.根据权利要求1所述交错式蛮石墙仿自然通道，其特征在于所述仿自然通道，其总落差大、长度长时，每隔10?15个池室设一个休息池;休息池长度为池室的1.7倍?2.0倍，设为平坡。8.根据权利要求1或5所述交错式蛮石墙仿自然通道，其特征在于所述短蛮石墙(2-2)大部分布置在岸坡(3-1)上，小部分布置在底坡(5-1)上。
【文档编号】E02B8/08GK105887776SQ201610240347
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】安瑞冬, 李嘉, 易文敏, 谢春航, 李克锋, 邓云, 李然
【申请人】四川大学