一种复合型生态水坝

1.本实用新型涉及一种复合型生态水坝。


背景技术：

2.小水电站是指利用分散的溪流、小河或灌渠跌水所形成的落差进行发电的一种水电站。小水电站周围大多分布有农田和果园，其拦住上游来水为农业灌溉提供水源。小水电站的拦水坝多为装有闸门的坝体，蓄水时闸门关闭，拦水坝形成封闭体引发了坝址下游河段出现减水脱水的现象，使得局部河段发生诸如水域面积大量减少甚至消失、水体自净能力降低、水生动植物大量消失、切断鱼类洄游路线等一系列破坏水生态环境问题。根据对小水电退出情况的调查，现有两种主要的小水电站退出方式分别是：将拆除坝体，还原天然河道和将闸门全部打开，水流从闸门自由下泄。拆除坝体的方式会使库区和上下游河段受到空间变化的影响，短期内使上下游的水生生态系统发生剧烈改变。将闸门打开的方式，虽然能保证丰水期时的基本生态流量，但枯水期下游河道无法得到水源补给，并且完全切断了鱼类的洄游路线，依旧会造成水生动物种类减少和灭绝，严重影响河流的连通性和整体性，限制河流生境恢复。本发明基于对小水电站退出的实地调查，设计一种能同时满足灌溉、鱼类洄游、生态流量下泄的复合型生态水坝。


技术实现要素：

3.本实用新型对上述问题进行了改进，即本实用新型要解决的技术问题是提供一种复合型生态水坝，具有满足灌溉、鱼类洄游、生态流量下泄的功能，解决现有水坝无法在水位丰枯变化剧烈的山区中小型河流保证全年下游最小生态流量下泄和鱼类洄游的问题。
4.本实用新型具体是这样构成的，它包括上窄下宽的梯形坝体以及位于梯形坝体侧部且靠近梯形坝体岸边背水一侧设置的生态鱼道，所述梯形坝体与生态鱼道之间设置有矩形连通池，所述生态鱼道内部沿水流方向设置有多个高度依次递减的隔板，用以形成多个鱼道池室，最靠近生态鱼道出口的两个鱼道池室内壁均设置有与矩形连通池连通的开孔，最靠近生态鱼道出口的鱼道池室内的开孔高度高于另一开孔。
5.进一步的，多个鱼道池室内底面的高度沿水流方向依次减小。
6.进一步的，所述生态鱼道靠近上游的一侧为鱼道出口，所述生态鱼道远离上游的一侧为鱼道入口。
7.进一步的，所述矩形连通池上表面为敞开，所述矩形连通池靠近上游的一端也为敞开。
8.进一步的，所述生态水坝上游布置有用于灌溉的引水渠和闸门。
9.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
10.1. 本装置设计了鱼类洄游的生态鱼道，增加了河流生境的连通性和完整性，也增加了上游营养物质向下游输移和上游产卵区鱼苗对下游鱼类资源的补充，在一定的程度上，缓解了生态环境的破坏，对水生生物起到了保护作用；
11.2. 本装置采用在第一级池室内与矩形连通池相连接的池壁设置有第一级池室侧开孔、所述第二级池室内与矩形连通池相连接的池壁设置有第二级池室侧开孔的巧妙设计，解决了当河流水位低于生态鱼道最大设计水头时，水流无法顺着鱼道自由下泄，下游河道最小生态流量无法保证，鱼类无法正常洄游的问题，既能满足下游下泄最小生态下泄流量的要求，又能实现鱼类全年能够顺利洄游，增加河流生态系统的完整性和鱼类分布的多样性；
12.3. 本装置在保证了生态功能要求的前提下，在坝上游设置了引水渠和闸门，为周围农田引水提供便利，具有灌溉功能；
13.4. 本装置应用于小水电站退出时，相比于拆除坝体的方式不会在短时间内引发上下游河流生态系统的剧烈变化；
14.5. 本装置应用于小水电站退出时，相比于将闸门全部打开，水流从闸门自由下泄的方式，兼顾了鱼类洄游以及周围灌溉需求，对于恢复水流自然状态，改善栖息地环境，增加生物多样性效果更佳。
附图说明
15.图1为本实用新型实例结构示意图；
16.图2为本实用新型实例俯视图；
17.图3为图2的剖视图a-a；
18.图4为本实用新型河道布置图；
19.图中：1-梯形坝体，2-生态鱼道，3-矩形连通池，4-鱼道池室，5-隔板，6-鱼道入口，7-鱼道出口，8-第一级池室，9-第一级池室侧开孔，10-第二级池室，11-第二级池室侧开孔，12-第三级池室，13-闸门，14-引水渠，15-农田。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
21.在本实用新型实施例中，如图1~4所示，提供一种复合型的生态水坝，包括梯形坝体1，梯形坝体采用传统的底宽顶窄的设计，生态鱼道2位于梯形坝体侧部且靠近梯形坝体岸边背水一侧设置，生态鱼道断面为矩形，所述梯形坝体与生态鱼道之间设置有矩形连通池3，所述生态鱼道内部沿水流方向设置有多个高度依次递减的隔板5，用以形成多个鱼道池室4，最靠近生态鱼道出口的两个鱼道池室内壁均设置有与矩形连通池连通的开孔，最靠近生态鱼道出口的鱼道池室内的开孔高度高于另一开孔。
22.多个鱼道池室包括由左至右设置的第一级池室8、第二级池室10和第三级池室12，所述第一级池室与矩形连接池相连接的池壁设置有第一级池室侧开孔9，所述第二级池室内与矩形连通池相连接的池壁设置有第二级池室侧开孔11，这样能够保证当枯水期水位小于生态鱼道出口位置的高度时，水流仍可以由矩形连通池、第一级池室侧开孔、第二级池室侧开孔自由下泄，充分保障枯水期时河道最小生态流量和鱼类正常洄游。
23.上述的生态鱼道内底面铺设有当地河道床质材料层。
24.上述的隔板将生态鱼道的上、下游的水位差分成若干个小的梯形，将生态鱼道分隔为逐个抬高的鱼道池室，根据小水电站所在河段主要过鱼种类设计鱼道池室尺寸，利用
沿程摩阻、水流对冲和扩散来消除多余能量，形成隔板溢流式生态鱼道。
25.多个鱼道池室内底面的高度沿水流方向依次减小。
26.在本实施例中，所述生态鱼道上端为开口状，所述生态鱼道靠近上游的一侧为鱼道出口7，所述生态鱼道远离上游的一侧为鱼道入口6。
27.在本实施例中，所述矩形连通池上表面为敞开，所述矩形连通池靠近上游的一端也为敞开。
28.在本实施例中，所述生态水坝上游布置有用于灌溉的引水渠和闸门。
29.在本实施例中，工作时：
30.步骤 1：梯形坝体结构采用传统的底宽顶窄的梯形坝体，根据《混凝土重力坝设计规范》（sl319-2018），上坝坡采用1:0，下游坝坡采用1:0.75。
31.步骤2：根据《水利水电工程鱼道设计导则》（sl609-2013）在靠近岸边坝体背水一侧设计隔板溢流式生态鱼道，生态鱼道内部间隔设置多个高度递减的隔板，鱼道入口为最后一级阶梯6。
32.步骤 3：在隔板溢流式生态鱼道旁设计一个矩形连通池3，作为枯水期水位低于鱼道出口处高度时，上游水流流向下游的入口以及鱼类溯流而上出口的连接通道。
33.步骤 4：在矩形连通池3和生态鱼道2连接的池壁进行侧开孔，第一级池室侧开孔9的位置及尺寸根据该生态水坝所在河段的枯水位及主要过鱼对象极限游速确定，第二级池室侧开孔11的位置及尺寸根据枯水位、过鱼对象极限游速及所在河段下游最小生态下泄流量确定。
34.步骤 5：生态水坝正常工作时会抬高上游水位，水流可经由布置在坝上游的闸门13和引水渠14流向周围农田15，满足该生态水坝灌溉功能。
35.步骤 6：当水位大于第一级池室8左侧的隔板高度时，下游鱼类可以从鱼道出口7顶部、第一阶梯侧开孔9、第二阶梯侧开孔11通过，即图2所示路线b、c、d；
36.当水位在第一级池室8右侧隔板和第二级池室左侧的隔板之间时，下游鱼类可以从第一级池室侧开孔9、第二级池室侧开孔11通过，即图2所示路线c、d；
37.当水位在第二级池室右侧的隔板和第三级池室左侧的隔板之间时，下游鱼类可以从第二级池室侧开孔11通过，满足该生态水坝的鱼类洄游功能，即图2所示路线d，满足该生态水坝保证鱼类洄游的功能。
38.步骤 7：当水位大于鱼道第一级池室左侧隔板高度时，生态鱼道顶部溢流，生态鱼道下泄总流量为溢流的流量、第一级池室侧开孔的流量以及第二级池室处侧开孔的流量这三者之和；
39.当水位在第一级池室右侧隔板和第二级池室左侧隔板之间时，第一级池室侧开孔处为孔口出流，第二阶池室侧开孔处为淹没出流；
40.当水位在第二级池室右侧的隔板和第三级池室左侧的隔板之间时，第二级池室侧开孔处有出孔流量，满足该生态水坝下泄生态流量功能。
41.上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述
列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。
42.如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
43.同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。
44.另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
45.本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
46.最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。