专利名称：通过水位监测实现的自动可变鱼道的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动可变鱼道。特别涉及一种通过对水位的监测来实现的自动可变鱼道，其能够自动改变高度，以使通过鱼道排出的水量保持均匀，使迁徙的动物能自由的通过鱼道逆流而上进入水坝或从水坝顺流而下，而不受存储水量的影响。
背景技术：
通常在一些河流的部分区域设有堤坝和水闸，用于根据水位选择性的开启或关闭水闸以调整存储的水量。
然而，安装于河口的堤防或水坝可能会关闭迁徙动物的迁徙通道，如香鱼、鳗鱼和鲎等能生活在海里也能生活的河里的动物，从而导致相应物种的灭绝。另外，在本地迁徙的鱼类，如鲦鱼或小苦鱼等，当春天时水温上升它们将大量繁殖并且逆流而上，而秋天时水温下降水量减少它们又顺流而下过冬，水坝也会关闭这些鱼类的迁徙通道。这将导致水坝上游地区鱼群的单一化。因此，在水闸之外另外安装一个鱼道以减小对生态系统的影响。
根据鱼道的典型概念，当存储水位超过预定水位时，水闸打开使水位下降到预定水位，从而形成一个水道，同时作为一个天然的鱼道。当水量不足时，水闸关闭直至到达预定水位以维持预定的储水量。因此仅当超过储水量超过预定量并且水闸打开时，通过排出的水才能形成鱼道，而在干旱季节没有排水时就无法形成。由此导致溯流而上产卵的鱼的数量减少。
当储水量超过预定水位从而打开水闸时，水的流速根据排出水量而变化，但是在特定的流速下仅有特定的鱼类能在水中迁移。很不利的，这将导致特定鱼类以外鱼类数量的减少。
发明内容
由此，本发明被设计用于解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的之一是提供一种通过水位监测实现的自动可变鱼道，能自动的调整其高度，以均一地保持通过鱼道排出的水量，从而水可沿鱼道以固定的速率排出而不受存储水量的影响，这样可以保证预定的排水量，从而既防止洪水又有效的保护了河流的生态系统。
本发明的另一目的是提供一种通过水位监测实现的自动可变鱼道，能针对安装环境调整或改变具有预定间距的鱼道的分隔物，以根据安装位置形成最有效的鱼道，从而可便于维护，并且能够有效分散沿鱼道排出的水的重量。
根据本发明的一个方面，提供了一种通过水位监测实现的自动可变鱼道，其安装在用于存储预定水量的堤坝上，以允许鱼的迁移，所述鱼道包括用于通过驱动装置竖起或放倒的水下闸门，驱动装置根据用于监测存储水位的水位监测传感器的信号进行操作；以及与水下闸门的顶部连接的鱼道板，用于形成鱼类的移动通道。
优选地，鱼道板包含形成在其两侧的多个移动装置，移动装置用于分散重量，并且可根据水下闸门的竖起或放倒而移动。
优选地，每个移动装置包括从鱼道板的两侧突出的多个滑动辊；形成在侧壁上的多个椭圆形引导凹陷，用来安装滑动辊；以及用于阻挡异物的薄片，薄片位于滑动辊上方和侧壁之间的区域内。
优选地，每个移动装置包括安装于鱼道板的侧面的多个内侧滑动辊；以及多个安装在侧壁上的突出的导引装置，其有椭圆形的滑动表面，以可滑动地安装滑动辊。
优选地，每个移动装置包括多个安装于鱼道板侧面的辊，辊可在侧壁上移动，以分散鱼道板的重量；以及多个位于鱼道板底部的可移动支撑物，其可根据鱼道板的重量延长。
优选地，鱼道板具有多个可拆卸的圆锥形分隔物用于形成鱼的移动通道，其中圆锥形分隔物彼此交替地设置，或者按照它们的方向分组并且所述圆锥形分隔物组彼此交替地设置。
优选地，鱼道板具有多个可拆卸的分隔物用于形成鱼的移动通道，其中鱼道为梯形鱼道、垂直槽型鱼道、艾斯哈伯型(ice harbor)鱼道和导流壁型(baffled)鱼道中的一种。
优选地，驱动装置包括安装在水下闸门底部的铰链；安装在铰链端部的连接板；铰接在连接板上的液压缸，以转动连接板；以及控制盒，用于根据来自于水位监测传感器的信号来输出控制信号，以操作液压缸。
优选地，驱动装置包括安装在水下闸门底部的铰链；与铰链相连的从动齿轮；与从动齿轮啮合的驱动齿轮；用于转动驱动齿轮的驱动电机；以及控制盒，用于根据来自于水位监测传感器的信号来输出控制信号，以操作驱动电机。
优选地，驱动装置包括与水下闸门的顶部相连的钢缆(wirerope)，用于竖起或放倒水下闸门；与水下闸门的顶部相邻的上部引导辊，用于支撑钢缆；与水下闸门的底部相邻的下部引导辊，用于支撑钢缆；用于缠绕钢缆的线轴；用于转动线轴的驱动电机；以及控制盒，用于根据来自于水位监测传感器的信号来输出控制信号，以操作驱动电机。
本发明的上述目的、其他特征及优点可通过参考附图及相应的优选方案的描述得到进一步说明，其中图1是根据本发明第一个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的图例；图2是根据本发明第一个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的结构示意图；图3是沿图2中A-A线获取的剖面图；图4是根据本发明第二个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的结构示意图；图5是根据本发明第三个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的结构示意图；图6是根据本发明第四个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的结构示意图；图7是图6所示的自动可变鱼道的平面图；图8是图6中所示的自动可变鱼道的部分剖面图，用于示出滑动辊；图9是本发明自动可变鱼道的部分剖面图，用于示出排水侧连接器；图10是根据本发明第五个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的剖面示意图；图11是图10中A部分的放大图；图12是鱼类从本发明第五个实施方案的鱼尾板中逆流而上的示意图；图13至图16是可用于本发明的可变鱼道板的立体图。
具体实施例方式
以下将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细描述。
下面将结合附图对本发明的通过水位监测实现的自动可变鱼道进行描述。
图1是根据本发明第一个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的图例，图2是根据本发明第一个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的结构示意图，图3是沿图2中A-A线获取的剖面图，图4是根据本发明第二个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的结构示意图，图5是根据本发明第三个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的结构示意图，图6是根据本发明第四个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的结构示意图，图7是图6所示的自动可变鱼道的平面图，图8是图6中所示的自动可变鱼道的部分剖面图，用于示出滑动辊，图9是本发明自动可变鱼道的部分剖面图，用于示出排水侧连接器，图10是根据本发明第五个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道的剖面示意图，图11是图10中A部分的放大图，图12是鱼类从本发明第五个实施方案的鱼尾板中逆流而上的示意图，图13至图16是可用于本发明的可变鱼道板的立体图。
参见图1，根据本发明的通过水位监测实现的自动可变鱼道100安装于建于河中的水闸200的边缘。由于鱼类倾向于沿着河岸移动，因此鱼道100优选安装在靠近河岸的位置。
如图2、3所示，根据本发明第一个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道100包括根据水位竖起或放倒的水下闸门170、和连在水下闸门170顶部以形成预定长度鱼道的鱼道板110。在此鱼道板110优选地被设计为形成其长度至少为水深的20倍的鱼道。鱼道板110可沿侧壁140稳定地滑动，并且可根据水下闸门170的高度在垂直和水平方向移动以维持鱼道。
鱼道板110的一端通过鱼道铰链178连接在水下闸门170顶部。鱼道板110的另一端可通过排水侧连接器150在河底左右移动。另外，根据水下闸门170的高度调节，鱼道板100通过可移动的辊131和可变的支撑物60在垂直和水平方向移动。可变的支撑物60优选地使用多个减震体。在鱼道板110的顶部，多个圆锥型的分隔物穿过水流以预定的高度凸出、并且以预定的间距排列以减缓水流动的速度。每个圆锥型分隔物112其中一端为锥缩的。圆锥型分隔物112互相交替放置。可选的，圆锥型分隔物112可以根据方向分组放置，也可以互相交替放置。
水下闸门170的顶部如上所述地通过鱼道铰链178连接在鱼道板110上，底部通过铰链40连接到河底。连接板30固定地连接在铰链40的两端，液压缸20连接在其中一个连接板30上以转动铰链40。液压缸20通过控制盒10中的控制单元进行操作。根据水位监测传感器50的输出信号，控制单元操作液压缸20以放倒或竖起水下闸门170。
水位监测传感器50优选地包括能根据现有技术准确测定水位的超声传感器。优选的，液压缸20即使在水下闸门170完全放倒时也可维持与河底平行。
在水下闸门170的入水侧，由柔性合成树脂形成的连接器174与河底紧密接触以防止异物或水进入水下闸门170。水下闸门170和鱼道板110的结合点也由与入水侧连接器174类似的上部连接器176进行密封。侧壁140和鱼道板110也通过与入水侧连接器174类似的板114进行密封以阻隔异物。
虽然在第一个实施方案中以液压缸20作为示例进行了描述，但是本发明并不仅限于此。即，对本领域的熟练技术人员而言，液压缸显然也可由气压缸代替。
参见图4，根据本发明第二个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道包括连接在铰链40上的从动齿轮72以放倒或竖起水下闸门170，与从动齿轮72啮合的驱动齿轮71，用于转动驱动齿轮71的驱动电机70。驱动电机70包括用来产生足够驱动力的减速器。在本实施方案的自动可变鱼道中，鱼道板110和水下闸门170的结构本质上与第一实施方案中相同。
也就是说，驱动电机70根据水位监测传感器50的水位监测信号竖起或放倒水下闸门170，从而根据水位自动调整连在水下闸门170上的鱼道板110的高度。
参见图5，根据本发明第三个实施方案的通过水位监测实现的自动可变鱼道包括钢缆80，钢缆的一端连在水下闸门170的顶部以放倒或竖起水下闸门170，还包括用来缠绕钢缆80的线轴83，以及用来转动线轴83的驱动电机70。钢缆80由安装在水下闸门170顶部的上部引导辊82和安装在水下闸门170底部的下部引导辊81支撑。在本实施方案的自动可变鱼道中，鱼道板110和水下闸门170的结构本质上与第一实施方案中相同。
在第三个实施方案中，驱动电机70根据水位监测传感器50的水位监测信号将钢缆80缠绕在线轴83上或者由其上松开，以竖起或放倒水下闸门170。从而根据水下闸门170的竖起或放倒自动调整连在水下闸门170上的鱼道板110的高度。
参见图6到图11，通过水位监测实现的自动可变鱼道包括用于垂直或水平移动鱼道板110的装置。这种情况下采用前面第一到第三实施方案中披露的鱼道板之一。
在本发明的第四个实施方案中，移动装置包括多个从鱼道板110两侧突出的滑动辊130，以及侧壁140上形成的用来可滑动地接纳滑动辊130的多个椭圆形引导凹陷120。滑动辊130通过滚轮轴132连在鱼道板110上，鱼道板110和侧壁140中间的区域里装有用于阻隔异物的人造薄片114，以防止异物进入。人造薄片114被设计为根据鱼道板110的垂直运动来移动。人造薄片114以预定的侧向高度安装在鱼道板110上，所述预定的侧向高度足以防止沿着鱼道板排出的水泄漏。另外，每个引导凹陷120沿着鱼道板110根据水下闸门170竖起或放倒而运动的轨迹做成椭圆形，并通过例如锚牢固地安装在侧壁140上，以根据鱼道板110不同的安装环境形成不同的轨迹。
在根据本发明第五个实施方案的移动装置中，突出的导引装置190安装在侧壁140上，以使得安装在鱼道板110侧面的内侧滑动辊192能够在突出的导引装置190上滑动，而不像第四个实施方案中那样在侧壁140上形成引导凹陷120。因此，滑动面191为椭圆形并固定地插入侧壁140内，以使得安装在鱼道板110侧面的滑动辊192能在上面滑动。为了防止异物进入每个沿着突出的导引装置190的滑动面191滑动的滑动辊192的部分区域，在空间195内以可移动的方式设置一面有钩196的阻挡薄片193。另外，鱼道板110的侧面设置有多个辊194，以在侧壁140上旋转，从而防止鱼道板110的移动。
根据第一到第五个实施方案中任意一个的鱼道板110，在其排水侧的端部可安装连接器150。排水侧的连接器150的连接板152与河底紧密接触，这样即使在鱼道板110移动时也可防止异物进入鱼道板110。因此，连接板152被设计为在其因自身重量作用下绕着连接在鱼道板110端部的铰链轴154移动时，可与河底紧密接触。
图12示出了根据本发明第一个实施方案的鱼道板，其中圆锥型分隔物112交替放置以降低水的流速。即排出的水沿Z字型从鱼道板110中流出并得以减速，同时根据圆锥型分隔物112高度的不同可存储预定数量的水从而形成水池，使鱼可以在游动过程中在其中休息，从而有助于鱼的迁移。
图13示出一种梯形鱼道，图14示出一种垂直槽型鱼道，图15示出一种艾斯哈伯型鱼道，图16示出一种导流壁型鱼道。
鱼道可分为水池型(pool type)鱼道、水路型(waterway)鱼道和操作型(operative)鱼道等类型。水池型鱼道已在本发明的实施方案中示出。在第一实施方案中，两个圆锥型分隔物112组成一对，以使得这些圆锥型分隔物112对以交替方式放置。梯形鱼道使鱼能从流过分隔物的水流上游过，垂直槽型鱼道中鱼可在分隔物中形成的垂直槽中移动。艾斯哈伯型鱼道在两侧都有凹槽。另外，水池型鱼道还包含孔型鱼道。虽然水池型鱼道较易安装且构造成本较低，但这种鱼道只能让少数几种游泳和跳跃能力较强的鱼类通过。
虽然本发明可以使用如上所述的多种类型的鱼道，但是水池型或水路型鱼道的多种类型的分隔物可以可拆卸地安装在本发明中的鱼道板110上，其中两侧形成有多个支架的分隔物安装在鱼道板110上。
本发明的操作如上所述，水位通过水位监测传感器50监测。根据监测到的水位，可控地操作水下闸门170，以将其放倒或竖起为低水位下约20cm的高度。
当水下闸门170从放倒状态下竖起时，通过鱼道铰链178与其连接的鱼道板110被抬升或降低，特别地，在第四和第五实施方案中沿着鱼道引导凹陷120运动。
之后存储的水沿着水下闸门170和鱼道板110排出，其流速通过安装在鱼道板110上的多个分隔物得以降低。
圆锥型分隔物112一端为锥形，且相邻圆锥型分隔物112的锥形部分沿相反方向放置。排出的水沿Z字型从鱼道板流出，从而降低了流速。另外，根据圆锥型分隔物112高度的不同可存储一定的水量以形成水池，使鱼得以休息，从而促进鱼的移动。
当水位监测传感器监测到因暴雨形成的洪水的高水位时，水闸可完全打开以使排出水量达到最大，从而防止上游地区受淹。
对于本领域熟练技术人员来说显而易见的是，可对本发明作出各种调整和变化。因此，只要所做的调整和变化包含在所附权利要求及其等价体的范围内，则其也被本发明所涵盖。
工业适用性如上所述，本发明可根据水位自动调制鱼道板的高度以形成一个稳定的鱼道，从而实现溯流而上的海鱼的自由迁移。相应地，其还可为各种鱼类提供相同的环境从而保护生态系统。
纵向安装的分隔物可根据鱼道的环境进行调整和变化，以形成最有效的鱼道，可拆卸的分隔物可使维护变得方便。
更进一步，本发明可有效分散沿鱼道排出的水的重量，以稳定鱼道的操作，并使因暴雨产生的洪水的排出量最大化，以避免上游地区受淹。
权利要求
1.一种通过水位监测实现的自动可变鱼道，其安装在用于存储预定水量的堤坝上，以允许鱼的迁移，所述鱼道包括水下闸门170，用于通过驱动装置竖起或放倒，所述驱动装置根据用于监测存储水位的水位监测传感器50的信号进行操作；以及鱼道板110，其与所述水下闸门170的顶部连接，用于形成鱼类的移动通道。
2.如权利要求1所述的自动可变鱼道，其中所述鱼道板110包含形成在其两侧的多个移动装置，所述移动装置用于分散重量，并且可根据所述水下闸门170的竖起或放倒而移动。
3.如权利要求2所述的自动可变鱼道，其中每个所述移动装置包括多个滑动辊130，其从所述鱼道板110的两侧突出；多个椭圆形引导凹陷120，其形成在侧壁140上，用来安装所述滑动辊130；以及用于阻挡异物的薄片114，所述薄片114位于所述滑动辊130上方和所述侧壁140之间的区域内。
4.如权利要求2所述的自动可变鱼道，其中每个所述移动装置包括多个内侧滑动辊192，其安装于所述鱼道板110的侧面；以及多个安装在侧壁140上的突出的导引装置190，其有椭圆形的滑动表面191，以可滑动地安装所述滑动辊192。
5.如权利要求2所述的自动可变鱼道，其中每个所述移动装置包括多个安装于所述鱼道板110侧面的辊，所述辊可在侧壁140上移动，以分散所述鱼道板110的重量；以及多个位于所述鱼道板底部的可移动支撑物60，其可根据所述鱼道板110的重量延长。
6.如权利要求1到5中任意一个所述的自动可变鱼道，其中所述鱼道板110具有多个可拆卸的圆锥形分隔物用于形成鱼的移动通道，其中所述圆锥形分隔物112彼此交替地设置，或者按照它们的方向分组并且所述圆锥形分隔物组彼此交替地设置。
7.如权利要求6所述的自动可变鱼道，其中所述鱼道板110具有多个可拆卸的分隔物用于形成鱼的移动通道，其中所述鱼道为梯形鱼道、垂直槽型鱼道、艾斯哈伯型鱼道和导流壁型鱼道中的一种。
8.如权利要求6所述的自动可变鱼道，其中所述驱动装置包括铰链40，其安装在所述水下闸门170的底部；连接板30，其安装在所述铰链40的端部；液压缸20，其铰接在所述连接板30上，以转动所述连接板30；以及控制盒10，用于根据来自于所述水位监测传感器50的信号来输出控制信号，以操作所述液压缸20。
9.如权利要求6所述的自动可变鱼道，其中所述驱动组件包括铰链40，其安装在所述水下闸门170的底部；从动齿轮72，其与所述铰链40相连；驱动齿轮71，其与所述从动齿轮72啮合；驱动电机70，用于转动所述驱动齿轮71；以及控制盒10，用于根据来自于所述水位监测传感器50的信号来输出控制信号，以操作所述驱动电机70。
10.如权利要求6所述的自动可变鱼道，其中所述驱动组件包括钢缆80，其与所述水下闸门170的顶部相连，用于竖起或放倒所述水下闸门170；上部引导辊82，其与所述水下闸门170的顶部相邻，用于支撑所述钢缆80；下部引导辊81，其与所述水下闸门170的底部相邻，用于支撑所述钢缆80；线轴83，用于缠绕所述钢缆80；驱动电机70，用于转动所述线轴83；以及控制盒10，用于根据来自于所述水位监测传感器50的信号来输出控制信号，以操作所述驱动电机70。
全文摘要
本发明涉及一种自动可变鱼道。更具体地，本发明的通过对水位的监测来实现的自动可变鱼道能够自动改变高度，以使通过鱼道排出的水量保持均匀，使迁徙的动物能自由的通过鱼道逆流而上进入水坝或从水坝顺流而下，而不受存储水量的影响。本发明的通过水位监测实现的自动可变鱼道安装在用于存储预定水量的堤坝上，以允许鱼的迁移，所述鱼道包括用于通过驱动装置竖起或放倒的水下闸门170，所述驱动装置根据用于监测存储水位的水位监测传感器50的信号进行操作；以及与水下闸门170的顶部连接的鱼道板110，用于形成鱼类的移动通道。
文档编号E02B7/20GK1863970SQ200480029065
公开日2006年11月15日 申请日期2004年10月4日 优先权日2003年10月6日
发明者寄寅舒 申请人:寄寅舒