梯级箱体生态鱼道系统的制作方法

技术领域：

生态鱼道是生态水利工程的重要设施。本发明涉及一种利用浮体浮力升降闸门、梯级箱体消能减速，同时缩短鱼道长度的新型生态鱼道，属水利工程、生态工程领域。

背景技术：
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为了满足经济快速发展的需求，充分利用水能资源，世界各国修建了许多大坝和堤堰。大坝、堤堰等水利工程建设改变了河流自然的连通性，影响了洄游性和半洄游性鱼类生活史的顺利进行。这不仅会导致鱼类种群数量的减少，甚至导致部分鱼类种群的灭绝。实施重要生态系统保护和修复重大工程，优化生态安全屏障体系，构建生态廊道和生物多样性保护网络，可以提升生态系统质量和稳定性。江河是重要的生态廊道，要更加重视江河生态系统的保护，使水库大坝不仅成为防洪、供水、能源的重要保障，更要成为江河生态廊道的重要载体。因此，帮助鱼类和其他水生生物物种通过河流障碍物完成自由洄游的生态补偿工程措施应运而生。

鱼道是一种保护水生物种资源的重要工程措施。世界上水头最高、长度最长的鱼道分别是美国在20世纪50年代建设的北汊坝(northfork)鱼道(提升高度60m，全长2700m)和帕尔顿鱼道(提升高57.5m，全长4800m)。据不完全统计，美国和加拿大已经建设各种过鱼建筑物200座以上，欧洲100座左右，日本约35座，前苏联约15座，其中比较著名的鱼道有美国的邦纳维尔坝鱼道、加拿大的鬼门峡鱼道以及英国的汤格兰德坝鱼道等。至20世纪晚期，鱼道数量明显上升，在北美有近400座，日本则有1400余座，其中较高、较长的鱼道分别是美国的北汊坝鱼道（爬升高度60m）和帕尔顿鱼道（全长4.8km）。国外鱼道的主要过鱼对象一般为鲑鱼(salmon)和鳟鱼(trout)等具有较高经济价值的洄游性鱼类。它们通常生活在纬度较高的地区(如北美、北欧、俄罗斯、日本北部、我国东北的黑龙江和吉林两省的入海河流)，在海水里生长，淡水里产卵孵化。这些鱼类个体较大，克服流速的能力很强，对复杂流态的适应性也较好。国内鱼道的主要过鱼对象一般为珍贵鱼类、鲤科鱼类和虾蟹等幼苗。1958年我国在浙江富春江七里垄电站中首次设计了鱼道，最大水头约18m；60年代又分别在黑龙江和江苏等地兴建了鲤鱼港、斗龙港、太平闸等30多座鱼道。据不完全统计，目前我国在各类水利工程中已建鱼道40座以上。已建的鱼道大多布置在沿海沿江平原地区的低水头闸坝上，故底坡较缓，提升高度也不大，一般在l0m左右。

目前我国以垂直竖缝式和仿自然通道的鱼道为主。垂直竖缝式鱼道对应的坝高范围较广，且鱼道长度和坝高呈正相关关系，即坝高越高，鱼道越长，通过增加鱼道长度降低坡度，以此达到限制流速的要求。垂直竖缝式鱼道消能效果较好，能适应较大水位变化，同时适应栖息于表层和底层的鱼类洄游需求，因此加拿大、美国以及澳大利亚都被广泛采用。但是，垂直竖缝式鱼道容易造成池室内水流的弯折和紊动现象，由于缺乏对竖缝式鱼道水流流态和河游鱼类的习性和行为的深入了解，导致了大部分鱼道在诱鱼效果和保持过道鱼类体力及延续过道鱼类的发育过程方面有较大的缺陷，同时，鱼道也没有满足当地鱼类对流速流态的要求，这些因表直接导致了我国大多数鱼道建成后运行效果不理想。仿自然过鱼通道通过构建近于天然河流的水流流态，形成了人工的生态廊道，具有生态最观功能，是鱼类良好的栖息地。仿自然过鱼通道通具有适用通过的鱼类范围广、建造成本低。但是，仿自然过鱼通道占用面积大，需有合适地形；低水位时容易干涸，需底床封闭，结构在洪水、冰冻等极端条件下的易遭破坏，需要定期维护，维护费用稍高。丹尼尔式鱼道水槽的槽壁和槽底设有阻板和底坎，流量较大，能改善了下游吸引鱼类的条件，但水流紊动剧烈，水位变动的适应性差，只适合游泳能力较强劲的鱼类；溢流堰式鱼道使鱼类从堰顶通过，过流较平稳，但消能不充分，水位变动的适应性差，只适合喜欢在表层洄游和有跳跃习性的鱼类；淹没孔口式鱼道过鱼孔淹没在水下，能适应水位变动的性能较好，但消能不够充分，主要依靠水流扩散来消能，孔口布置在鱼道的中低层，只适合喜欢在底层洄游的大中型鱼类。

以垂直竖缝式为代表的传统鱼道设计由于缺乏对生态方面的了解，而使得设计得到的鱼道最终成为摆设；以仿自然过鱼通道通为代表的生态型鱼道没有充分考虑经济、地形问题，未能充分的实现生态型鱼道的功能。

技术实现要素：
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本发明提出一种利用浮体浮力升降闸门、梯级箱体消能减速为特色，同时缩短鱼道长度的新型生态鱼道。为了充分发挥鱼道功能，保护鱼类资源，维护河流生物多样性。

为了达到发明的目的采用的技术方案：一种梯级箱体生态鱼道系统，包括由多个阶梯箱单元依次对接组成的组合通道；所述阶梯箱单元包括矩形箱体，在矩形箱体上游面的右上顶角位置设置有上进出水口，在上进出水口的底边与矩形箱体下游侧面之间连接有平板作为上进口转台；沿上进出水口倾斜向下至左下顶角之间设置有斜通道；在斜通道的底边与矩形箱体下游面之间连接有斜板作为滑道；位于矩形箱体上游面的斜通道底边或顶边上分别设置有闸槽，在闸槽内安装有能够折叠且能展开的浮体推拉式闸门，在该浮体推拉式闸门的上端连接有牵引浮体；同时，在矩形箱体下游面对左下顶角设置有下进出口，在下进出口的底边与矩形箱体上游侧面之间连接有平板作为下进口转台；所述滑道的上端和下端分别连接上进口转台和下进口转台；上游阶梯箱单元的下进出水口与相邻下游阶梯箱单元的的上进出水口匹配对接固定。

组成所述组合通道的阶梯箱单元为对称的两种结构单元体，两种对称的阶梯箱单元中，上游阶梯箱单元的下进出水口与相邻下游阶梯箱单元的的上进出水口匹配对接固定。

所述浮体推拉式闸门是由依次铰接在一起的多个闸片组成的连体结构；各闸片的转轴上端和下端分别安装有滚轮，滚轮匹配安装于闸槽内；或者各闸片中心设置向上和向下有延伸轴，各延伸轴分别安装有滚轮，滚轮匹配安装于闸槽内。

有益效果：本发明梯级箱体生态鱼道系统包括浮体升降闸门和梯级过鱼道。浮体升降闸门由包括浮体和推拉式闸门组成，利用浮体的浮力进行闸门的升降，生态节能。浮体能承受较大水压，且能随坝上游的水位变化而变化，推拉式闸门与浮体相连且淹没一定深度，当坝水位变化而变化时，能保持推拉式闸门上端有一定的过水能力。利用多级梯级箱体转台，来达到水流的直角转弯进行消能，制造合适的诱鱼流速和流态，以利于鱼类过坝，鱼类也可以在转台进行短暂休息；增设滑道，避免高速水在下流时造成氧气超饱和，致使鱼类患气泡病，特别是处于繁殖季节的鱼类，而且会给其他水生生物带来严重的危害。梯级箱体生态鱼道系统由梯级箱体生态鱼道系统结构单元体组成。梯级箱体生态鱼道系统结构单元体交错排列，缩短鱼道长度，减少了鱼类过坝的时间，减轻了鱼类过坝时受到的伤害。

附图说明：

图1是本发明梯级箱体生态鱼道系统的阶梯箱单元结构示意图。

图2是本发明梯级箱体生态鱼道系统平面图。

图3是本发明对称的阶梯箱单元对接过程示意图。

图4是由图3对接组成的梯级箱体生态鱼道系统结构示意图之一。

图5是本发明梯级箱体生态鱼道系统侧面图。

图6是由图3对接组成的梯级箱体生态鱼道系统结构示意图之二。

图中标号：1为上进出水口，2为上进口转台，3为滑道，4为浮体推拉式闸门，5为闸槽，6为下进口转台，7为下进出口，8为牵引浮体，9a为阶梯箱单元一，9b为阶梯箱单元二，10为斜通道。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步介绍

实施例1：第一种梯级箱体生态鱼道系统，参见图2和图4所示，包括由多个阶梯箱单元依次对接组成的组合通道。

其中，阶梯箱单元参见图1所示，包括矩形箱体，在矩形箱体上游面的右上顶角位置设置有上进出水口1，在上进出水口1的底边与矩形箱体下游侧面之间连接有平板作为上进口转台2。

沿上进出水口1倾斜向下至左下顶角之间设置有斜通道10。在斜通道10的底边与矩形箱体下游面之间连接有斜板作为滑道3。

位于矩形箱体上游面的斜通道10底边或顶边上分别设置有闸槽5，在闸槽5内安装有能够折叠且能展开的浮体推拉式闸门4，在该浮体推拉式闸门4的上端连接有牵引浮体8。

同时，在矩形箱体下游面对左下顶角设置有下进出口7，在下进出口7的底边与矩形箱体上游侧面之间连接有平板作为下进口转台6。

滑道3的上端和下端分别连接上进口转台2和下进口转台6。

本实施例中，组成所述组合通道的阶梯箱单元为对称的两种结构单元体，参见图3所示，两种对称的阶梯箱单元中，上游阶梯箱单元的下进出水口与相邻下游阶梯箱单元的的上进出水口1匹配对接固定。参见图2所示，这种对称的两种型号的阶梯箱单元组成结构是在同一位置仅上下延伸的形式，适合较窄的水域。

实施例2：在实施例1基础上，上游阶梯箱单元的下进出水口与相邻下游阶梯箱单元的的上进出水口1匹配对接固定，参见图5所述，这种同种型号的阶梯箱单元组成结构是处于倾斜加宽的形式，适合较宽的水域。

所述浮体推拉式闸门4是由依次铰接在一起的多个闸片组成的连体结构；各闸片的转轴上端和下端分别安装有滚轮，滚轮匹配安装于闸槽5内；或者各闸片中心设置向上和向下有延伸轴，各延伸轴分别安装有滚轮，滚轮匹配安装于闸槽5内。

实施例3：参见图1和图2，由体浮体推拉式闸门4和梯级过鱼道两个部分组成。浮体推拉闸门4由包括浮体和推拉式闸门，当水面水位发生变化时，由浮体的浮力带动闸门可在闸槽5内升降，来控制水流。水流通过闸门或者上进出水口1进入梯级箱体，上进口转台2与滑道3成直角相连，下进口转台6也与滑道3相连，水流直角转弯进行消能，制造合适的诱鱼流速和流态，以利于鱼类过坝，鱼类也可以在转台进行短暂休息；水在下流时造成氧气超饱和，致使鱼类患气泡病，特别是处于繁殖季节的鱼类，增设滑道3，减轻了水中氧气过饱和对鱼类及其他水生生物带来严重的危害。梯级箱体生态鱼道系统由梯级箱体生态鱼道系统结构单元体组成。梯级箱体生态鱼道系统结构单元体交错排列，在下进出水口7与下一个梯级箱体生态鱼道系统结构单元体相连，以此类推，缩短鱼道长度，减少了鱼类过坝的时间，减轻了鱼类过坝时受到的伤害。