一种自动适应水位变幅鱼道装置及其运行方法与流程

本发明属于鱼道布置，尤其是涉及一种自动适应水位变幅鱼道装置及其运行方法。

背景技术：

1、水利水电工程建设带来巨大效益的同时，也改变了河流的连通性以及物种流的连续性。修建鱼道是实现人与自然和谐相处、确保水利水电工程建设可持续发展的重要环保措施之一。

2、水库或水坝的上游水位均是不稳定的，其高度会有一定的变幅。而竖缝式鱼道出口通常布置在水库或水坝的上游，因其正常运行时所适应的水深变幅相对较小，因此鱼道单出口将难以适应上游库区水位的大变幅变动。目前解决上述问题所采取的措施为，在竖缝式鱼道上游布置多个不同高度的出口，且在各鱼道出口处均设有闸门，基于水位变化启闭不同闸门，以完成不同出口的切换工作。

3、为适应水工建筑物上游水位大变幅变化，竖缝式鱼道需设置多个出口，选址困难，不同出口之间的切换工作导致鱼道运行过程过于复杂，且造成鱼道部分运行时段水流流态的不稳定性，影响过鱼效率。中国公开专利cn112030906a公开了一种鱼道出口系统，该系统中虽然解决了上游水位大变幅问题，但仍需设置多个鱼道出口，存在操作复杂、运维困难等隐患。中国公开专利cn106049378b公开了一种适应水位变动的鱼道出口及设计方法，提出可以采用沿程溢流的方法使一个鱼道出口适应水位变幅，然而应用过程中沿程溢流余水的收集及利用仍需进一步考虑，进而增加较大预算。

4、因水库或水坝上的上游水位变幅大，水量的迅速变化将会引起出口闸门的频繁切换，会降低鱼道内水流的稳定性，不利于鱼类上溯。此外，多闸门切换的过程用时较长，往往还没有完成切换，水位可能又发生变化了。而且闸门过多会增加鱼道建设的难度和运行成本的增加。

5、因此，在水库或水坝的上游的水位变幅变化中，如何设计一结构简单、运行高效且成本低廉的运行方法使鱼道运行时提高水流稳定性且不影响过鱼效率的技术问题，是本案发明重点。

技术实现思路

1、本发明提供一种自动适应水位变幅鱼道装置及其运行方法，为解决至少一个上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

2、一种自动适应水位变幅鱼道装置，从水库上游至下游依次设置明渠段、溢流段和鱼道段，所述明渠段、所述溢流段和所述鱼道段互通连接并形成一可供洄游鱼类上溯的鱼道，其中，

3、在所述明渠段中至少配置有闸门一和闸门二，且所述闸门一和所述闸门二非同步工作；

4、所述溢流段中设有赶鱼栅，且在其任一侧面边墙上设有缺口；

5、在所述缺口处配置有可上下浮动的自浮动机构，所述自浮动机构可使鱼道外侧的水位高于其顶部位置且该位置高度差不变。

6、进一步的，所述闸门一靠近水库上游一端设置且至鱼道出口端还有一定距离，所述闸门一被构造为对开式结构；

7、所述闸门二被构造为门板式结构，其沿配置在所述明渠段两侧边墙高度上的门槽上下移动。

8、进一步的，在所述溢流段中还设有沿其长度方向设置的滑轨一和沿其高度方向设置的滑轨二；

9、所述赶鱼栅横跨所述溢流段宽度，其初始位置被设置在所述溢流段和所述鱼道段的连接处，并可沿所述滑轨一或所述滑轨二滑动；

10、所述滑轨一的长度大于所述溢流段的长度；

11、所述滑轨二的高度大于所述溢流段的高度。

12、进一步的，所述缺口被构造为凹槽型结构，且其下底面所在位置高度小于水库的最低水位，其长度小于所述溢流段的长度。

13、进一步的，所述自浮动机构包括：

14、等高设置的浮箱；

15、连接所述浮箱的挡板；

16、与所述浮箱连接的导向道；

17、以及置于每个所述浮箱中的双向控制的水泵；

18、其中，所述浮箱被构造为空箱，其通过所述水泵与水库连通；

19、所述挡板被构造为l型结构，且所述挡板高度小于所述浮箱高度；

20、所述导向道沿所述溢流段高度方向分别与两侧所述浮箱的背面连接。

21、一种自动适应水位变幅鱼道的运行方法，采用如上任一项所述的装置，步骤包括：

22、首次控制所述明渠段与水库上游隔断，并使所述明渠段、所述溢流段与所述鱼道段互通；

23、控制所述赶鱼栅从靠近所述鱼道段一端移至所述明渠段一端；

24、控制所述明渠段与水库上游互通；

25、再次控制所述明渠段与水库上游隔断，并使所述明渠段、所述溢流段与所述鱼道段互通；

26、重复上述步骤，直至所有洄游鱼类完成上溯。

27、进一步的，所述首次控制所述明渠段与水库上游隔断，并使所述明渠段、所述溢流段与所述鱼道段互通，包括：

28、关闭所述明渠段中的所述闸门一，以使整个鱼道与水库上游隔断；控制所述闸门二上升至所述明渠段边墙顶部；

29、控制所述赶鱼栅上升至所述溢流段边墙顶部；

30、控制所述自浮动机构的整体重量与其所受浮力相平衡，使所述自浮动机构外侧的水位高于所述自浮动机构顶部的位置且该位置高度差不变，以使所述自浮动机构外侧的水流翻过其顶部进入所述溢流段中的水流量持续不变。

31、进一步的，所述控制所述赶鱼栅从靠近所述鱼道段一端移至所述明渠段一端，包括：

32、控制所述赶鱼栅从其位于所述溢流段边墙的顶部逐步下放置至所述溢流段边墙的底部；

33、控制所述赶鱼栅从所述溢流段中靠近所述鱼道段的一端移至其靠近所述明渠段的一端，以使所述溢流段中的洄游鱼类赶至所述明渠段中；

34、控制所述闸门二下落至所述明渠段边墙的底部，且同步控制所述赶鱼栅返回至其初始位置；

35、再控制所述赶鱼栅从所述溢流段边墙的底部上升至其顶部。

36、进一步的，所述控制所述明渠段与水库上游互通，包括：

37、控制所述闸门一沿所述明渠段轴线朝靠近水库上游一端方向旋转45°，以使所述明渠段与水库上游互通；

38、所述明渠段中的水深缓慢上升至水库水位，在所述明渠段中的洄游鱼类从所述明渠段中进入水库上游，完成上溯。

39、进一步的，所述再次控制所述明渠段与水库上游隔断，并使所述明渠段、所述溢流段与所述鱼道段互通，包括：

40、关闭所述闸门一；

41、控制所述闸门二从所述明渠段边墙的底部向上移动至其顶部，以使所述明渠段、所述溢流段与所述鱼道段互通，完成一个赶鱼周期。

42、1、采用本发明设计的一种自动适应水位变幅鱼道装置及其运行方法，可实现在各种水位条件下，可使鱼道内流量与水深保持不变，实现全过程平稳过鱼；整体结构简单、运行效率高且造价成本低，可保证鱼道运行时水流的稳定性，同时还不影响过鱼效率。

43、2、自浮动机构通过控制水泵调节灌入浮箱内的水液重量的比重以调整两侧浮箱中整体的重量，以控制挡板顶部与水库水位h0的位置差h，以根据库区水位变化自动上升或下降，进而实现在各种水位条件下，以确保溢流段中的水深h1始终保持不变，从而使溢流段中的水位高度平稳，水流平缓，便于洄游鱼类从鱼道段至溢流段中的缓冲和助力一步步地向前回游；水流经自浮动机构溢流进溢流段中，溢流的水流产生的声效及流态等对洄游鱼类聚集于溢流段内具有促进作用。

44、3、本技术的鱼道装置解决了传统多个闸门布置及调控复杂、维护成本高的技术问题，节约了工程造价。

45、4、明渠段中靠近水库上游一侧的闸门一采用对开门结构，当闸门一缓慢打开时，闸门一上下游存在水位差，进而在闸门一的中间竖缝处形成适宜的流速，洄游鱼类在流速刺激作用下逆流而上游出明渠段进入水库上游中。对开门结构的闸门一对诱出明渠段内的洄游鱼类具有促进作用。