生态水闸及其运行方法与流程

本发明涉及水利工程技术领域，特别是涉及一种生态水闸及其运行方法。

背景技术：

水闸是一种常见的水工建筑物，修建水闸的目的是蓄水、泄洪、控制水流等。水闸对防洪、供水、保障人民生命财产安全等具有重要作用，但修建水闸会阻断河流的连续性，特别是阻断鱼类的洄游路径。当水闸关闭时，鱼类自然无法越过水闸，而当水闸开启时，也往往因为下泄流速过大，超过鱼类的克流能力，使鱼类难以向上游越过水闸，从而导致河流的生态系统被分隔，进而对生态环境产生不利影响。

由于历史原因，我国已建成的水闸基本都没有给鱼类提供洄游的通道。随着社会对生态环境的日益重视，新建水闸时有必要考虑鱼类的洄游问题，同步建造配套的过鱼设施。对位于有生态保护要求的河流上的已建水闸，也有必要对其进行生态化改造，为鱼类创造洄游条件，达到人与自然和谐相处。

鱼道是目前较常用的过鱼设施，但鱼道占地面积大、造价高，一般用于新建大型重点工程，对于众多已建成的中小水闸，重新修建鱼道很难实现。且鱼道运行受上、下游水位影响较大，流速、流态不稳定，过鱼效果难以保证。因此，有必要研究更简单可行的方法，来实现已建水闸的生态化改造。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种生态水闸及其运行方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种生态水闸，包括：底板、两个边墩、上游闸门、下游闸门、监测设备和控制系统；两个所述边墩，建造于所述底板的两侧，与底板构成u型结构；所述上游闸门布置在所述u型结构的上游侧，所述下游闸门布置在所述u型结构的下游侧；所述上游闸门和所述下游闸门均包括沿着竖直方向错开设置的门板a和门板b，所述门板a和所述门板b均可沿着竖直方向移动；所述监测设备用于监测闸室内外的情况信息，所述闸室内外的情况信息包括上游、下游和闸室中的水位、流速、流态以及鱼群的活动状态；所述控制系统与所述监测设备连接，根据所述监测设备提供的情况信息控制所述门板a和所述门板b移动。

优选地，所述的生态水闸，还包括启闭设备，所述控制系统通过所述启闭设备控制所述门板a和所述门板b移动。

优选地，所述底板及所述边墩为钢筋混凝土结构。

优选地，所述控制系统控制所述门板a和所述门板b沿着竖直方向移动，可实现所述上游闸门和所述下游闸门的开启或关闭。

进一步地，通过移动所述门板a和所述门板b的位置，使所述上游闸门或下游闸门的上端开启，从而使水流在所述上游闸门或所述下游闸门的上方流过；或者，使所述上游闸门或下游闸门的下端开启，从而使水流在所述上游闸门或所述下游闸门的下方流过。

优选地，所述控制系统控制所述门板a和所述门板b沿着竖直方向移动，可调整所述门板a和所述门板b的高度和/或重叠程度，进而调整所述上游闸门和所述下游闸门的开启幅度，从而控制通过所述闸室的水流的流量和流速。

本发明还涉及一种所述的生态水闸的运行方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)吸引鱼群进入闸室：

控制系统控制下游闸门的门板a和门板b均移动到水面的上方，使所述下游闸门全部开启，闸室与下游连通；所述控制系统控制上游闸门的门板a和门板b移动，使所述上游闸门的上端开启或下端开启；则上游的水流从上游闸门的上方或者下方通过，经过所述闸室向下游流动，根据鱼类喜爱逆流迴游的习性，流动的水流吸引鱼群进入所述闸室。

2)使鱼群游向上游：

监测设备将鱼群及闸室的相关信息传输给所述控制系统，当所述控制系统判断所述闸室内累积的鱼群达到预设的数量时，所述控制系统控制所述下游闸门的门板a和门板b移动，使所述下游闸门的上端开启或下端开启，水流从所述下游闸门的上方或者下方通过；所述控制系统控制所述上游闸门的门板a和门板b均移动到水面的上方，使所述上游闸门全部开启，所述闸室与上游连通；则鱼群从所述闸室继续逆流而上游向上游，通过所述生态水闸。

本发明工作时，上游闸门、下游闸门交替启闭，按照步骤1)、2)连续运行，可以持续满足过鱼要求。

优选地，本发明适用于两种不同喜好的鱼类通过所述的生态水闸：

a)对于喜好在水流表层游动的鱼类：

当所述上游闸门的上端开启，所述下游闸门全部开启时，上游的水流通过所述上游闸门的上方进入所述闸室，在所述闸室中形成表层流动，有利于喜好在河流表层游动的鱼群逆流而上进入所述闸室；

当所述下游闸门的上端开启，且所述上游闸门全部开启时，所述闸室中的水流通过所述下游闸门的上方流向下游，在所述闸室中保持表层流动，有利于喜好在河流表层游动的鱼群从所述闸室游向上游。

b)对于喜好在水流底层游动的鱼类：

当所述上游闸门的下端开启，所述下游闸门全部开启时，上游的水流通过所述上游闸门的下方进入闸室，在所述闸室中形成底层流动，有利于喜好在河流底层游动的鱼群逆流而上进入所述闸室；

当所述下游闸门的下端开启，且所述上游闸门全部开启时，所述闸室中的水流通过所述下游闸门的下方流向下游，在所述闸室中保持底层流动，有利于喜好在河流底层游动的鱼群从所述闸室游向上游。

进一步地，根据鱼群在河流中喜爱的游动位置，确定所述上游闸门和所述下游闸门为上端开启或下端开启。

进一步地，根据鱼类的喜爱流速确定所述上游闸门和所述下游闸门的开启幅度。

如上所述，本发明的生态水闸及其运行方法，具有以下有益效果：

本发明结构简单，可以由传统水闸进行简单改造而得，占地少、造价低，可以满足不同喜好的鱼类通过，适用于已建水闸的生态化改造，也可供新建水闸参考，实现人与自然和谐相处。

附图说明

图1显示为本实施例的生态水闸的结构示意图。

图2显示为本实施例的生态水闸的启闭设备与门板a、门板b的结构示意图。

图3显示为本实施例中，上游的水流通过上游闸门的上方进入闸室的示意图。

图4显示为本实施例中，闸室中的水流通过下游闸门的上方流向下游的示意图。

图5显示为本实施例中，上游的水流通过上游闸门的下方进入闸室的示意图。

图6显示为本实施例中，闸室中的水流通过下游闸门的下方流向下游的示意图。

图7显示为本实施例的生态水闸的工作原理图。

图8显示为本实施例的生态水闸的工作流程图。

附图标号说明

100底板

200边墩

301上游闸门

302下游闸门

310门板a

320门板b

400监测设备

500控制系统

600启闭设备

700闸室

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图8所示，本实施例的生态水闸，包括：底板100、两个边墩200、上游闸门301、下游闸门302、监测设备400和控制系统500；

两个边墩200建造于底板100的两侧，两个边墩200与底板100构成u型结构；底板100及边墩200为钢筋混凝土结构，使生态水闸坚固稳定；

上游闸门301布置在u型结构的上游侧，下游闸门302布置在u型结构的下游侧；上游闸门301和下游闸门302均包括沿着竖直方向错开设置的门板a310和门板b320，门板a310和门板b320均可沿着竖直方向移动；

监测设备400用于监测闸室700内外的情况信息，闸室700内外的情况信息包括上游、下游和闸室700中的水位、流速、流态以及鱼群的活动状态；

控制系统500与监测设备400连接，控制系统500根据监测设备400提供的监测闸室700内外的情况信息控制门板a310和门板b320移动。

图1中，标号d为上游水位，标号e为闸室700水位，标号f为下游水位。

本发明的生态水闸，还包括启闭设备600，控制系统500通过启闭设备600控制门板a310和门板b320沿着竖直方向移动，可实现上游闸门301和下游闸门302的开启或关闭。

通过移动门板a310和门板b320的位置，可使上游闸门301或下游闸门302的上端开启，从而使水流在上游闸门301或下游闸门302的上方流过，进而在闸室700内形成表层水流，有利于喜爱在表层游动的鱼类通过生态水闸；或者，使上游闸门301或下游闸门302的下端开启，从而使水流在上游闸门301或下游闸门302的下方流过，进而在闸室700内形成底层水流，有利于喜爱在底层游动的鱼类通过生态水闸。

通过移动门板a310和门板b320的位置，也可调整门板a310和门板b320的高度和/或重叠程度，进而调整上游闸门301和下游闸门302的开启幅度，从而控制通过闸室700的水流的流量和流速。以适应喜爱不同流速的鱼类通过水闸。图1中的箭头c是闸室700中水流的方向。

本实施例的生态水闸的运行方法，包括以下步骤：

1)吸引鱼群进入闸室700：

控制系统500控制下游闸门302的门板a310和门板b320均移动到水面的上方，使下游闸门302全部开启，闸室700与下游连通；控制系统500控制上游闸门301的门板a310和门板b320移动，使上游闸门301的上端开启或下端开启，即此时上游闸门301局部开启；则上游的水流从上游闸门301的上方或者下方通过，经过闸室700向下游流动，根据鱼类喜爱逆流迴游的习性，流动的水流吸引鱼群进入闸室700。

2)使鱼群游向上游：

监测设备400将鱼群及闸室700的相关信息传输给控制系统500，当控制系统500判断闸室700内累积的鱼群达到预设的数量时，控制系统500控制下游闸门302的门板a310和门板b320移动，使下游闸门302的上端开启或下端开启，即此时下游闸门302局部开启；水流从下游闸门302的上方或者下方通过；控制系统500控制上游闸门301的门板a310和门板b320均移动到水面的上方，使上游闸门301全部开启，闸室700与上游连通并保持稳定的流速；则鱼群从闸室700继续逆流而上游向上游，通过生态水闸。

本实施例的生态水闸工作时，上游闸门301、下游闸门302交替启闭，按照步骤1)、2)连续循环运行，可以持续满足过鱼要求。

本实施例的生态水闸的运行方法，适用于两种不同喜好的鱼类通过的生态水闸：

a)对于喜好在水流表层游动的鱼类：

如图3所示，当上游闸门301的上端开启，下游闸门302全部开启时，上游的水流通过上游闸门301的上方进入闸室700，在闸室700中形成表层流动，有利于喜好在河流表层游动的鱼群逆流而上进入闸室700；图3的箭头c方向是此时水流的方向；

如图4所示，当下游闸门302的上端开启，且上游闸门301全部开启时，闸室700中的水流通过下游闸门302的上方流向下游，在闸室700中保持表层流动，有利于喜好在河流表层游动的鱼群从闸室700游向上游；图4的箭头c方向是此时水流的方向。

b)对于喜好在水流底层游动的鱼类：

如图5所示，当上游闸门301的下端开启，下游闸门302全部开启时，上游的水流通过上游闸门301的下方进入闸室700，在闸室700中形成底层流动，有利于喜好在河流底层游动的鱼群逆流而上进入闸室700；图5的箭头c方向是此时水流的方向；

如图6所示，当下游闸门302的下端开启，且上游闸门301全部开启时，闸室700中的水流通过下游闸门302的下方流向下游，在闸室700中保持底层流动，有利于喜好在河流底层游动的鱼群从闸室700游向上游，图6的箭头c方向是此时水流的方向。

本实施例工作时，为满足不同习性的鱼类通过水闸，根据鱼群在河流中喜爱的游动位置，确定上游闸门301和下游闸门302为上端开启或下端开启；根据鱼类的喜爱流速确定上游闸门301和下游闸门302的开启幅度。

本发明的生态水闸中，上游闸门301和下游闸门302结构简单，可在对传统水闸的上、下游检修门槽进行适当改造后，安装在传统水闸的上、下游检修门槽上。

所以，本发明能够满足不同习性的鱼类通过生态水闸，适应性强，且本发明可由传统水闸进行简单改造而得，相对鱼道占地少、造价低，特别适用于已建水闸的生态化改造，也可供新建水闸参考，实现人与自然和谐相处。

综上，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。