技术领域本发明属于水利水电工程环境保护技术领域，具体是涉及一种集鱼池拦鱼电栅结构。
背景技术：
目前，我国水利水电工程的过鱼技术及相关研究工作体系相对欠完善，水库上下游过鱼技术的核心问题尚未得以研究并解决，其中，关于升鱼机、集运鱼系统等过鱼设施进口集鱼池的集诱鱼技术及相关研究工作，因其涉及生态技术与工程技术等诸多复杂因素，其技术成熟、集诱鱼效果较好且便于操作、实施的实例较少，且现有集鱼池内的拦鱼、导鱼设施多为物理结构，如钢结构格栅、铝合金格栅等，在拦鱼、导鱼过程中会对鱼类造成较大程度伤害、损害，对后续鱼类转运及成活率造成较大不利影响。因此，迫切需要开展一些集鱼池集诱鱼技术研究，以确保升鱼机、集运鱼系统等过鱼设施真正发挥效益。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种集鱼池拦鱼电栅结构，使进入集鱼池区域的鱼类能按照预设活动方式与轨迹进入集鱼池一侧集鱼箱后再通过过鱼设施实现水库上下游的基因交流，确保升鱼机、集运鱼系统等过鱼设施真正发挥环保、经济及社会效益。本发明是通过如下技术方案予以实现的。一种集鱼池拦鱼电栅结构，包括集鱼池，所述集鱼池下游侧布置有下游平台，集鱼池上游侧布置有上游平台，所述集鱼池侧边布置有边墩形成安装室，在安装室内设置有电栅液压启闭机构，所述集鱼池内分别安装有集鱼箱和赶鱼栅，所述集鱼池侧面靠近下游平台一侧还设置有拦鱼电栅，所述集鱼池上还设置有用于安装拦鱼电栅及赶鱼栅的轨道运载机构。所述轨道运载机构包括悬吊钢轨、平台轨道、卷扬机及牵引索，其中悬吊钢轨分别设置于边墩的顶部和底部，平台轨道分别设置在边墩顶部和上游平台侧边上，牵引索一端与卷扬机相连，另一端与赶鱼栅相连。所述拦鱼电栅包括垂索、脉冲电源及电极阵，其中电极阵为若干电极管布置在垂线上，垂线分别两端分别固定在悬吊钢轨上，脉冲电源和电极管通过输电线缆连接。所述液压启闭机构包括支墩、液压泵、液压杆、液压臂，其中支墩设置在安装室内，液压杆安装在支墩上，液压泵和液压臂分别设置在液压杆两端。所述悬吊钢轨两端设有轨道脚轮，且轨道脚轮采用V型或U型钢结构定向轮型式。所述垂索为钢绞线、钢丝绳或钢丝束，其上部和下部分别通过钢缆卡A和绝缘胶垫与悬吊钢轨连接。所述脉冲电源采用脉冲发生器，脉冲发生器的输入电压范围为交流220V±10V、50Hz，输入电流小于6A；输出脉冲峰值电压为220V至800V的脉冲直流电组合，输出脉冲频为率2次/秒至10次/秒，输出脉冲宽度在0.25毫秒至0.3毫秒之间。所述电极管采用镀锌电极管或黄铜电极管，并通过钢缆卡B安装在垂索上。所述输电线缆通过托线箍沿悬吊钢轨和垂索布设。所述卷扬机的起重吨位在2.0吨至8.0吨，卷扬机卷筒上的钢丝绳额定速度为7.0米/分钟至15.0米/分钟。本发明的有益效果是：本发明根据升鱼机、集运鱼系统等过鱼设施进口集鱼池的集诱鱼需要，结合拦鱼电栅安装、运行、维护要求，通过设置集鱼池拦鱼电栅，使进入集鱼池区域的鱼类能按照预设活动方式与轨迹进入集鱼池一侧集鱼箱后再通过过鱼设施实现水库上下游的基因交流，确保升鱼机、集运鱼系统等过鱼设施真正发挥环保、经济及社会效益，为建设绿色环保型水利水电工程提供了有力的科技支撑。本发明通过在集鱼池内主要、大面积拦鱼断面布设拦鱼电栅，并结合次要、小面积赶鱼栅方式，如钢结构格栅、铝合金格栅等，在最大程度上减小拦鱼、导鱼过程对鱼类造成的伤害、损害，更加有利于后续鱼类转运，并保证后续鱼类的成活率。附图说明图1为本发明的平面结构示意图；图2为本发明中电栅液压启闭机构的结构示意图；图3为本发明断面结构示意图。图中：1-集鱼池，2-集鱼箱，3-下游平台，4-上游平台，5-边墩，6-拦鱼电栅，7-赶鱼栅，8-液压泵，9-液压杆，10-液压臂，11-安装室，12-支墩，13-悬吊钢轨，14-平台轨道，15-脉冲电源，16-输电线缆，17-垂索，18-托线箍，19-钢缆卡A，20-绝缘胶垫，21-钢缆卡B，22-电极管，23-卷扬机，24-牵引索。具体实施方式下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。如图1至图3所示，本发明所述的一种集鱼池拦鱼电栅结构，包括集鱼池1，所述集鱼池1下游侧布置有下游平台3，集鱼池1上游侧布置有上游平台4，所述集鱼池1侧边布置有边墩5形成安装室11，在安装室11内设置有电栅液压启闭机构，所述集鱼池1内分别安装有集鱼箱2和赶鱼栅7，所述集鱼池1侧面靠近下游平台3一侧还设置有拦鱼电栅6，所述集鱼池1上还设置有用于安装拦鱼电栅6及赶鱼栅7的轨道运载机构。本发明中的安装室11是用于在集鱼池1的边墩5内部的液压启闭机构的安装场地，为钢筋混凝土等强度高、造价低的结构，包括安装室井盖、进口、爬梯及液压启闭机安装间等结构，安装室的结构尺寸、稳定性以满足液压启闭机构安装于正常、安全运行为宜。所述拦鱼电栅6为采用活动式拦鱼电栅方式。所述轨道运载机构包括悬吊钢轨13、平台轨道14、卷扬机23及牵引索24，其中悬吊钢轨13分别设置于边墩5的顶部和底部，平台轨道14分别设置在边墩5顶部和上游平台4侧边上，牵引索24一端与卷扬机23相连，另一端与赶鱼栅7相连。所述悬吊钢轨为13用于安装、固定拦鱼电栅6的钢轨结构，采用碳素钢或中锰钢等钢结构材料；悬吊钢轨13两端设有轨道脚轮，用于以搭接顶部及底部的平台轨道系统，轨道脚轮采用V型或U型钢结构定向轮型式，其直径为0.1米至0.2米；悬吊钢轨13顶部钢轨带有供移动赶鱼栅7沿集鱼池1横向运动的移动轨道，该轨道采用倒V型或倒U型结构型式，以确保与赶鱼栅7顶部轨道脚轮的有效搭接；悬吊轨道13的材质、规格、强度等具体参数应满足集鱼池1的拦鱼电栅6结构正常运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。所述平台轨道14用于拦鱼电栅6、赶鱼栅7正常移动运行，采用碳素钢或中锰钢等钢结构材料；其中靠边墩5一侧的平台轨道14为供拦鱼电栅6沿集鱼池1纵向运动的轨道，该轨道采用倒V型或倒U型结构型式，以确保与悬吊钢轨13两端轨道脚轮的有效搭接；靠上游平台4一侧的平台轨道14为移动赶鱼栅7沿集鱼池1横向运动的轨道，采用倒V型或倒U型结构型式，以确保与赶鱼栅7顶部轨道脚轮的有效搭接；平台轨道14的材质、规格、强度等具体参数应满足集鱼池拦鱼电栅6结构正常运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。所述拦鱼电栅6为在集鱼池1侧向的拦鱼断面上设置电极阵形成电场，从而达到拦鱼、导鱼目的的结构，主要包括垂索17、脉冲电源15及电极阵，其中电极阵为若干电极管22布置在垂线17上，垂线17分别两端分别固定在悬吊钢轨13上，脉冲电源15和电极管22通过输电线缆16连接。所述垂索17是拦鱼电栅6的主要承重结构，宜采用高强度钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或钢丝束线等质轻、强度高的材料，其上部和下部分别通过钢缆卡A19和绝缘胶垫20与悬吊钢轨13连接，垂索17的数量、间距、规格、强度等应满足集鱼池拦鱼电栅结构正常运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。所述脉冲电源15是指将输入的交流电通过脉冲发生器整流成对鱼类不致死的脉冲直流电能，并将得到的一定幅度、宽度及连续的脉冲直流电能通过输电线缆输16出给拦鱼电栅6。本发明中的脉冲电源15采用脉冲发生器，应可提供二段或三段分压供电，其输入电压范围应在交流220V±10V、50Hz，输入电流应小于6A；输出脉冲峰值电压为220V至800V的脉冲直流电组合，输出脉冲频为率2次/秒至10次/秒，输出脉冲宽度应在0.25毫秒至0.3毫秒之间，以适应不同鱼种的拦鱼需要；脉冲电源工作条件应在-10℃至60℃之间，工作环境相对湿度小于80％，负载电阻应大于0.8欧。所述电极管22采用镀锌电极管、黄铜电极管等材料，通过钢缆卡B21安装、固定在垂索17上；单个电极管长度为0.3米至0.8米，直径为3.0厘米至8.0厘米，各电极管垂向间距为0.3米至0.5米；电极管在各垂索上形成链状结构，各条带有电极管的垂索在拦鱼断面形成网状结构电极阵，从而在拦鱼断面形成拦鱼电网以达到拦鱼目的。钢缆卡B为普通钢缆卡。所述输电线缆16用于连接电极管22与脉冲电源15，以为拦鱼电栅电极阵提供稳定的电力保障，输电线缆16通过托线箍18沿悬吊钢轨13和垂索17布设，所用材料应具备绝缘性好、防水、防老化、抗压、抗冲击、耐磨、耐腐蚀等特性。所述卷扬机23是指采用电动机作为赶鱼栅7运动的动力来源，并通过驱动装置使卷筒回转，卷扬机23起重吨位在2.0吨至8.0吨，卷扬机23卷筒上的钢丝绳额定速度为7.0米/分钟至15.0米/分钟，以确保卷扬机牵引赶鱼栅时平稳、安全运行，卷扬机23具体型号、起重能力等应满足赶鱼栅负载运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。所述牵引索24是指牵引赶鱼栅7的钢丝绳或钢丝束线等质轻、强度高的材料，牵引索的破断拉力值宜为负载承重的5倍，以确保牵引索运作的安全性，牵引索的规格、强度应满足赶鱼栅7负载运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。所述集鱼池1布置在过鱼设施进口处，利用水库下游水流刺激以供过鱼设施集诱鱼；其顶部高程与布设处最高水位高程一致，以确保有效的集诱鱼效果；其池底坡度为0，沿程流速宜为1.0米/秒；其断面为开敞式矩形型式，下游侧设置为开敞式以布置钢轨活动式拦鱼电栅，其余侧的侧壁为钢筋混凝土等强度高、造价低的结构；其结构尺寸形式、强度、稳定性等应满足集鱼池拦鱼电栅结构正常运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。所述下游平台3是指在集鱼池1下游侧布置的开敞式平台，为钢筋混凝土等强度高、造价低的结构，下游平台高程应与集鱼池底部高程一致，以确保水库下游鱼类能沿下游平台上溯、过渡至集鱼池水域，其基础深度、强度、稳定性等应满足集鱼池拦鱼电栅结构正常运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。所述上游平台4是指在集鱼池1上游侧布置的检修与维护操作平台，为钢筋混凝土等强度高、造价低的结构，上游平台顶部高程应超过集鱼池顶部高程0.3米至0.5米，以确保检修与维护操作的便利、安全，其基础深度、强度、稳定性等应满足集鱼池拦鱼电栅结构正常运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。所述边墩5是指在集鱼池1侧边布置的稳定结构，为钢筋混凝土等强度高、造价低的结构，边墩顶部高程应超过集鱼池顶部高程0.3米至0.5米，其基础深度、强度、稳定性等应满足集鱼池拦鱼电栅结构正常运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。所述集鱼箱14是指能承受一定荷载，载荷大小为3.0吨至10.0吨，适用于短时间运输的开敞式活鱼暂存结构，短时间运输不超过1.0小时；为方形结构，设置在集鱼池末端，采用铝、钢、不锈钢和玻璃钢等具备抗压、抗拉、抗腐蚀、耐磨损、使用寿命长等材料制成；顶部设有吊装悬挂构件、无盖板，底部设有翻板门以作放鱼用，内部无增氧系统，结构应紧凑、牢固可靠、密封性好、绝热性好；集鱼箱长、宽、高为1.0米至2.0米，箱体四面侧板厚度为5.0毫米至15.0毫米、四周侧梁厚度为20.0毫米至30.0毫米，箱体底板厚度为10.0毫米至20.0毫米、底横梁厚度为30.0毫米至40.0毫米。所述赶鱼栅7为设置在集鱼池1中集鱼箱14对侧的移动式格栅赶鱼装置，采用铝合金、不锈钢等具备抗压、抗拉、抗腐蚀、耐磨损、使用寿命长等材料制成，格栅尺寸型式根据赶鱼对象具体确定；赶鱼栅顶部两侧设有轨道脚轮搭接轨道系统，轨道脚轮采用V型或U型钢结构定向轮型式，其直径为0.1米至0.2米；其整体结构尺寸形式、强度、稳定性等应满足集鱼池拦鱼电栅结构正常运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。所述液压启闭机构是指设置在集鱼池1的安装室11内的以供拦鱼电栅6开启、关闭运行的动力系统，主要包括支墩12、液压泵8、液压杆9、液压臂10，其中支墩12设置在安装室11内，液压杆9安装在支墩12上，液压泵8和液压臂10分别设置在液压杆9两端。所述支墩12是为了防止液压启闭机位移而在安装室11内设置的钢筋混凝土支撑结构，支墩的位置、规格、强度应满足液压启闭机负载运行时相应荷载等级、刚度及结构整体稳定、安全运行要求；所述液压泵8是指从液压油箱中吸入油液形成压力油排出，并送到执行元件的一种元件，是液压启闭机的动力元件，为电动机驱动型式，其结构为齿轮泵、柱塞泵、叶片泵和螺杆泵，液压泵的型号、规格等具体参数应满足赶鱼栅负载运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求；所述液压杆9是指将液压泵8产生的旋转运动转化为往复运动，利用液体的压力能来实现运动和力传递的一种传动构件，液压杆的规格等具体参数应满足赶鱼栅负载运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求；所述液压臂10是指将液压泵8、液压杆9产生的运动和力通过机械臂来实现的牵引与支撑装置，其开启、关闭位置区间的角度为90°至120°，液压臂的型号、规格等具体参数应满足赶鱼栅负载运行时相应荷载等级、结构稳定及安全运行设计要求。下面结合马马崖一级水电站实施实例对本发明方案作进一步详细说明如下：(1)工程概况马马崖一级水电站为II等大(2)型工程，为堤坝式开发，其坝址位于关岭县与兴仁县交界处的北盘江干流，坝址以上控制流域面积16068.0km2，坝址处多年平均流量309.0m3/s；工程开发任务以发电为主，航运次之，兼顾保障下游生态环境、景观用水；水库正常蓄水位585.0m，相应库容1.365亿m3，死水位570.0m，调节库容0.732亿m3，具有日调节性能；电站装机容量558MW，保证出力97MW，多年平均发电量15.92亿kW·h；枢纽建筑物包括碾压混凝重力坝、引水系统、左岸地下厂房和通航建筑物组成。马马崖一级水电站碾压混凝土重力坝长250.2m，坝顶高程592.0m，坝底高程483.0m，最大坝高109.0m，坝顶宽10.0m，最大坝底宽度91.44m。(2)过鱼对象马马崖一级水电站挡水建筑物建设将阻挡涉及鱼类交流通道，阻隔鱼类生境，影响坝址上下游鱼类交流。水电站过鱼设施建设目的即是维持坝址上下游鱼类种群的基因交流，避免鱼种的单一化和退化。马马崖一级水电站涉及河段有鱼类目9科9亚科35属48种，其中有《中国濒危动物红皮书·鱼类》易危鱼类：叶结鱼、乌原鲤和长臀鮠等3种，珠江水系特有鱼类叶结鱼、乌原鲤、长臀鮠、卷口鱼和长尾鮡等5种。叶结鱼、乌原鲤、长臀鮠、卷口鱼、长尾鮡等5种鱼类在马马崖一级水电站坝址上下游均有分布，且具有短距离洄游现象，因此，工程重点将以上鱼类作为过坝入库对象，以达到实现坝址上下游珍稀保护鱼类交流的目的。(3)集鱼池拦鱼电栅结构情况马马崖一级水电站下游集鱼池拦鱼电栅结构设置在厂房尾水平台下游侧，布设断面河床基础高程500.0m，最高尾水位510.0m。集鱼池顶部高程为510.0m，底部高程为500.0m，长40.0m，池底坡度为0，沿程流速为1.0m/s，其断面为开敞式矩形型式，池高10.0m，拦鱼电栅开启情况下净宽3.1m。集鱼池下游平台为钢筋混凝土结构，下游平台高程为500.0m，横向长40.0m，纵向宽7.0m，下游平台下游侧与集鱼池边墩下游侧齐平，基础开完及处理深度为1.5m。集鱼池上游平台为钢筋混凝土结构，上游平台顶部高程为510.3m，底部高程为500.0m基础开完及处理深度为2.5m，横向长40.0m，纵向宽3.0m。集鱼池边墩为钢筋混凝土结构，边墩顶部高程为510.3m，底部高程为500.0m基础开完及处理深度为2.5m，横向长4.1m，纵向宽13.0m，内部设有液压启闭机安装室及相关设备设施。集鱼箱重1.5t，箱体长3.0m、宽1.5m、高2.0m，为铝合金材质，顶部无盖板，底部设有翻板门以作放鱼用，箱体四壁及底部采用密封处理，箱体四面侧板厚度为6.0mm、四周不锈钢侧梁厚度为20.0mm，箱体底板厚度为12.0mm、底不锈钢横梁厚度为35.0mm，吊装挂件为钢结构支架挂钩型式，荷载8.0。赶鱼栅布置在集鱼池集鱼箱对侧，为移动式不锈钢格栅赶鱼栅，格栅框格高20.0cm、宽3.0cm，顶部两侧设有轨道脚轮搭接轨道系统，轨道脚轮为V型钢结构定向轮型式，直径为0.1m。垂索为Φ20高强度镀锌钢丝绳，其上部和下部分别通过钢缆卡A19和绝缘胶垫20与悬吊钢轨13连接，垂索长度均为10.0m，按照间距2.0m布设，共布设19根。电极管为镀锌电极管，通过普通钢缆卡安装、固定在垂索上；电极管长0.4m，直径3.0cm，各电极管在垂索上的布设间距为0.3m，电极管在各垂索上形成链状结构，各条带有电极管的垂索在拦鱼断面形成网状结构电极阵，从而在拦鱼断面形成拦鱼电网以达到拦鱼目的。脉冲电源输入电压范围为交流220V±10V、50Hz，可提供二段或三段分压供电，输入电流为5A，输出的脉冲峰值电压为600V的脉冲直流电组合，输出脉冲频为率5次/秒，输出脉冲宽度为0.3毫秒。脉冲电源工作条件在-10℃至60℃之间，工作环境相对湿度小于80％，负载电阻为1.0欧。输电线缆通过托线箍沿悬吊钢轨和垂索布设，表层采用绝缘性好、防水、防老化、抗压、抗冲击、耐磨、耐腐蚀的塑型材料，以连接电极管与脉冲电源，为拦鱼电栅电极阵提供稳定电力保障。悬吊钢轨布设在集鱼池边墩顶部及底部，长40.0m，结构材料为碳素钢，两端设有轨道脚轮以搭接顶部及底部的平台轨道系统，轨道脚轮采用V型钢结构定向轮型式，直径为0.1m；悬吊钢轨顶部钢轨带有供移动赶鱼栅沿集鱼池横向运动的移动轨道，该轨道采用倒V型结构型式，以确保与赶鱼栅顶部轨道脚轮的有效搭接。平台轨道设置在集鱼池边墩顶部、上游平台侧边，以供拦鱼电栅、赶鱼栅正常移动运行，采用碳素钢结构材料；平台轨道边墩侧为供拦鱼电栅沿集鱼池纵向运动的轨道，该轨道长3.1m，采用倒V型结构型式，以确保与悬吊钢轨两端轨道脚轮的有效搭接；平台轨道上游平台侧边为移动赶鱼栅沿集鱼池横向运动的轨道，长40.0m，采用倒V型结构型式，以确保与赶鱼栅顶部轨道脚轮的有效搭接。卷扬机23起重吨位4.0t，卷扬机23卷筒上的Φ20钢丝牵引索额定速度为12.0m/min。液压启闭机构安装室设置在集鱼池边墩内部，净长11.5m、净宽2.5m、净高10.3m，为钢筋混凝土结构，包括安装室井盖、进口、爬梯及液压启闭机安装间等结构。支墩为钢筋混凝土支撑结构，布置在液压泵外侧1.2m处，总高1.15m，基座长和宽均1.2m。液压泵为电动机驱动型式，安装高程为500.0m，结构型式为抽向柱塞泵，额定压力200.0Mpa，公称直径10.0mm，铸钢材质，输入功率4.2kW，输出功率4.2kW，额定转速1450r/min，外形尺寸长宽高750mm×450mm×350mm；液压杆总长6.35m，收回后长4.8m；液压臂开启、关闭位置区间的角度为90°，区间长度为3.1m，臂长2.0m，液压臂安装处距离液压泵4.8m，高程为499.3m。