一种排桩衬砌式仿自然鱼道的制作方法

1.本实用新型涉及水利水电和环境生态工程技术领域，尤其涉及一种排桩衬砌式仿自然鱼道。


背景技术：

2.在江河之上修建闸坝等水利设施，切断了河流的连续性，改变了鱼类栖息地的环境，阻碍了鱼类的洄游通道。鱼道是帮助洄游鱼类上溯的过鱼措施之一，通过修建鱼道可以重塑鱼类洄游通道，提高河流连续性，降低生态环境影响。传统鱼道通常利用混凝土边墙与隔板缩窄过流断面，所形成的水流条件单一且难以改变，鱼道内生境环境较差，而仿自然鱼道在重塑鱼类洄游通道的同时，还兼具较强的生态效益，对维持河段生态平衡大有裨益，已逐渐成为鱼道型式研究的主要热点之一。
3.目前仿自然鱼道由于多采用石头与天然河床沙，构建原料单一，其功能定位尚局限于形成满足流速、水深等水力学指标的过鱼通道上，少有体现仿自然鱼道应有的生态功能，并且受水流条件、地形地质及已有建筑物等制约因素影响，实际的鱼道施工建设条件复杂，传统的重力式结构需放坡明挖，工程建设开挖量较大，当受周围已有建筑物制约时，结构设计施工难度高，对仿自然鱼道的设计带来了极大的挑战。
4.鉴于此，有必要提出一种排桩衬砌式仿自然鱼道以解决上述缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种排桩衬砌式仿自然鱼道，旨在解决传统的重力式鱼道结构受周边已建建筑物及施工场地制约的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种排桩衬砌式仿自然鱼道，包括鱼道渠床、鱼道侧壁、鱼道主流区和调节单元，两个所述鱼道侧壁相对地设于所述鱼道渠床的两侧，所述鱼道主流区设于所述鱼道渠床上且位于两个所述鱼道侧壁之间，所述调节单元设于所述鱼道渠床上且处于所述鱼道主流区两侧，多个所述调节单元沿所述鱼道侧壁的延伸方向间隔排布，所述调节单元上开设有供鱼类通过的通道；所述鱼道侧壁包括排桩、混凝土衬砌层以及高压旋喷注浆层，多个所述排桩沿所述鱼道侧壁的延伸方向依次排布，多个所述排桩通过所述混凝土衬砌层和所述高压旋喷注浆层连接。
7.优选地，所述调节单元包括水生植物模块和卵石槛，所述卵石槛设于所述水生植物模块的来流侧，所述通道沿水流方向依次贯穿所述卵石槛和所述水生植物模块设置。
8.优选地，所述鱼道渠床采用天然砂卵石铺设，所述排桩为钢筋混凝土灌注桩，所述排桩嵌入地层内稳定基岩布设。
9.优选地，所述混凝土衬砌层的厚度为40～60cm，所述混凝土衬砌层的高度为所述鱼道渠床的底部至所述鱼道侧壁的顶部的高度。
10.优选地，所述水生植物模块包括挺水植物植株和石料板基座，所述石料板基座固定于所述鱼道渠床的顶部，所述挺水植物植株固定于所述石料板基座上。
11.优选地，每个所述水生植物模块的所述挺水植物植株密度不小于60株/m2，所述石料板基座的厚度为0.2～0.4m。
12.优选地，所述卵石槛和所述水生植物模块与所述鱼道侧壁呈60度倾角布设，相邻的两个所述通道错位排布，所有的所述通道组合构成s型流道。
13.优选地，所述水生植物模块的宽度为0.2～0.8倍鱼道宽度，所述水生植物模块包括由所述通道隔开的长段和短段，所述长段的长度为0.525～0.675倍鱼道宽度，所述长段与所述短段的长度之比为3:1，相邻两个所述水生植物模块之间的距离为预设过鱼目标体的长度的2～5倍。
14.优选地，两个所述鱼道侧壁之间形成的鱼道宽度为预设过鱼目标体的长度的2～4倍。
15.优选地，所述卵石槛的高度为所述水生植物模块的高度的1/4～2/3。
16.与现有技术相比，本实用新型所提供的一种排桩衬砌式仿自然鱼道具有如下的有益效果：
17.本实用新型所提供的一种排桩衬砌式仿自然鱼道，当在已建水利工程、航运枢纽工程旁增建鱼道工程，由于施工场地受限，重力式结构因为其需放坡明挖，往往不能采用，而采用采用排桩和混凝土衬砌层结构可以解决该问题；采用排桩和混凝土衬砌层结构，无需放坡明挖形成重力式结构基坑，能够解决重力式结构鱼道修建场地受限、工程开挖工程量大等问题，保证周边已建建筑物结构安全稳定，施工工艺成熟，结构传力清晰。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本实用新型一个实施例中的仿自然鱼道的俯视图；
20.图2为本实用新型一个实施例中的仿自然鱼道的侧视图；
21.图3为本实用新型一个实施例中的调节单元的结构示意图；
22.附图标号说明：
23.仿自然鱼道100；通道110；鱼道渠床120；鱼道侧壁200；排桩210；混凝土衬砌层220；高压旋喷注浆层230；鱼道主流区300；调节单元400；水生植物模块410；挺水植物植株411；石料板基座412；卵石槛420。
24.本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
25.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提
下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
29.请参照附图1～3，本实用新型提供一种排桩衬砌式仿自然鱼道100，包括鱼道渠床120、鱼道侧壁200、鱼道主流区300和调节单元400，两个所述鱼道侧壁200相对地设于所述鱼道渠床120的两侧，所述鱼道主流区300设于所述鱼道渠床120上且位于两个所述鱼道侧壁200之间，所述调节单元400设于所述鱼道渠床120上且处于所述鱼道主流区300两侧，多个所述调节单元400沿所述鱼道侧壁200的延伸方向间隔排布，所述调节单元400上开设有供鱼类通过的通道110；所述鱼道侧壁200包括排桩210、混凝土衬砌层220以及高压旋喷注浆层230，多个所述排桩210沿所述鱼道侧壁200的延伸方向依次排布，多个所述排桩210通过所述混凝土衬砌层220和所述高压旋喷注浆层230衬砌连接。
30.具体的，仿自然鱼道100包括鱼道渠床120、鱼道侧壁200、鱼道主流区300和调节单元400，鱼道渠床120位于最底部，鱼道主流区300为鱼道渠床120和两个鱼道侧壁200合围的空间，即供鱼类洄游的空间，调节单元400设置在鱼道主流区300内，且设于鱼道主流区300的两侧，调节单元400上开设有供鱼类通过的通道110，根据调节单元400不同的布置方式用于控制鱼道的水流流速和维稳效果等。
31.详细地，鱼道侧壁200设置在鱼道渠床120的两侧，鱼道侧壁200采用排桩210支护结构，并使用混凝土衬砌层220修筑鱼道侧壁200的内壁，使用高压旋喷注浆层修筑鱼道侧壁200的外壁，鱼道侧壁200的内壁指的是鱼道侧壁200的位于鱼道主流区300内部的侧壁，鱼道侧壁200的外壁指的是鱼道侧壁200的位于鱼道主流区300外部的侧壁，多个排桩210沿鱼道侧壁200的延伸方向依次排布，通过混凝土衬砌层220和高压旋喷注浆层230衬砌连接，建立起鱼道侧壁200。
32.当在已建水利工程、航运枢纽工程旁增建鱼道工程，由于施工场地受限，重力式结构因为其需放坡明挖，往往不能采用，而采用排桩210和混凝土衬砌层220结构可以解决场地受限的问题，并且能够保证临近已有建筑结构安全，施工工艺成熟，结构传力清晰。
33.作为本实用新型的一优选的实施方式，所述调节单元400包括水生植物模块410和卵石槛420，所述卵石槛420设于所述水生植物模块410的来流侧，所述通道110沿水流方向依次贯穿所述卵石槛420和所述水生植物模块410设置。
34.应当理解的是，调节单元400设置为包括水生植物模块410和卵石槛420，水生植物模块410包含水生植物，水生植物的具体种类可以根据实际需要进行选择，设置水生植物能够更好地构建鱼类栖息的环境，兼具造景与净化水质的作用，真正实现仿自然鱼道100外观与自然的有机融合。
35.卵石槛420设置在水生植物模块410的来流侧，来流侧指的是水生植物模块410的迎着水流来向的一侧，卵石槛420贴近水生植物模块410迎水一侧堆砌，用于抵御水流直冲，加固水生植物模块410基础，同时可调节水流流向与流速，丰富改善鱼道主流区300内部栖息环境，通道110沿水流方向依次贯穿卵石槛420和水生植物模块410设置，即水生植物模块410和卵石槛420布置在鱼道主流区300两侧，中间留有通道110以供过流。
36.需要注意的是，基于植物消能缓流原理，采用卵石槛420和水生植物模块410取代传统的混凝土隔板，通过调节单元400的不同布置方式，可实现鱼道内部水流流速调节与维稳效果，可形成大面积流速稳定的休息区，更适宜鱼类栖息和觅食，并兼具造景与净化水质的作用，卵石槛420采用砂卵石等天然建筑材料，可就地取材，绿色环保。
37.作为本实用新型的一较佳的实施方式，所述鱼道渠床120采用天然砂卵石铺设，所述排桩210为钢筋混凝土灌注桩，所述排桩210嵌入地层内稳定基岩布设。
38.应当理解的是，鱼道渠床120的修筑材料可根据实际需要进行选择，在本实施例中，鱼道渠床120采用天然砂卵石铺设，天然建筑材料可就地取材，绿色环保，排桩210为钢筋混凝土灌注桩，嵌入地层内稳定基岩设置，高压旋喷注浆层230设置在排桩210外侧，即鱼道侧壁200的位于鱼道主流区300外的一侧，旋喷桩直径及深度可根据实际情况进行设置，但需保证排桩210后土体及地下水不渗漏。
39.进一步地，所述混凝土衬砌层220的厚度为40～60cm，所述混凝土衬砌层220的高度为所述鱼道渠床120的底部至所述鱼道侧壁200的顶部的高度。
40.详细地，排桩210内侧，即鱼道侧壁200的位于鱼道主流区300内的一侧，采用混凝土衬砌，在本实施例中，混凝土衬砌层220厚度设置为50cm，混凝土衬砌层220的高度为鱼道渠床120底部至鱼道侧壁200的顶部的高度，用混凝土等材料修建的鱼道侧壁200内层衬砌，能达到加固支护的效果，美化外观，且方便设置水生植物模块410等结构。
41.作为本实用新型的一优选的实施方式，所述水生植物模块410包括挺水植物植株411和石料板基座412，所述石料板基座412固定于所述鱼道渠床120的顶部，所述挺水植物植株411固定于所述石料板基座412上。
42.具体的，挺水植物植株411通过固定在石料板基座412上进而固定在鱼道渠床120上，挺水植物植株411种类可以根据实际需要进行选择，可以是芦苇或者其他具有缓流效果的活体植株，也可以是多种挺水植植物的组合，所选植株的生长周期与目标鱼洄游上溯季节相匹配；石料板基座412与其他材料相比较，石料比重较大，作为固定挺水植物活体植株的基座，承受水流冲击能力强，石料板基座412可由若干平行四边形或等边三角形小基座拼装组成，也可为一整体结构。
43.应当理解的是，采用排桩衬砌式结构、砂卵石等天然建筑材料及挺水植物植株411相结合的方式，构建了新型的、高效的、生态的仿自然鱼道100。
44.作为本实用新型的一较佳的实施方式，每个所述水生植物模块410的所述挺水植物植株411密度不小于60株/m2，所述石料板基座412的厚度为0.2～0.4m。
45.需要注意的是，石料板基座412基座的厚度可设置为0.2～0.4m，水生植物模块410的植株密度可根据实际需要进行选择，将每个模块的挺水植物植株411设置密度设置为不小于60株/m2，较好地满足天然河流的鱼类栖息自然环境的需求，还可以通过改变挺水植物植株411的直径、高度面积、间距等，进一步调整鱼道主流区300的水流形态。
46.进一步地，所述卵石槛420和所述水生植物模块410与所述鱼道侧壁200呈60度倾角布设，相邻的两个所述通道110错位排布，所有的所述通道110组合构成s型流道。
47.应当理解的是，相邻的两个通道110错位排布，卵石槛420和水生植物模块410与鱼道侧壁200呈60度倾角布设，该设计可以在鱼道主流区300形成最有利于目标鱼洄游的“s”型迂回流和吸引流，进而较好地吸引鱼类进入鱼道并且引导上溯鱼找到主流，最大限度模拟天然河道特性，实现仿自然鱼道100外观与自然的有机融合。
48.作为本实用新型的一优选的实施方式，所述水生植物模块410的宽度为0.2～0.8倍鱼道宽度，所述水生植物模块410包括由所述通道110隔开的长段和短段，所述长段的长度为0.525～0.675倍鱼道宽度，所述长段与所述短段的长度之比为3:1，相邻两个所述水生植物模块410之间的距离为预设过鱼目标体的长度的2～5倍。
49.具体的，水生植物模块410的长度和宽度以及相邻两个水生植物模块410之间的距离均可根据实际需要进行设置，在本实施例中，将水生植物模块410的宽度设置为0.2～0.8倍鱼道宽度，将水生植物模块410设置成由通道110隔开的长段和短段，将相邻两个水生植物模块410之间的距离设置为预设过鱼目标体的长度的2～5倍，此设计能够更好地构建具备生态功能的仿自然鱼道100，并更好地适应鱼类洄游的需要。
50.作为本实用新型的较佳的实施方式，两个所述鱼道侧壁200之间形成的鱼道宽度为预设过鱼目标体的长度的2～4倍。
51.需要注意的是，预设过鱼目标体的长度可以根据实际情况进行设置，可以是0.2米，也可以是0.5米、0.8米或者1米。
52.进一步地，所述卵石槛420的高度为所述水生植物模块410的高度的1/4～2/3。应当理解的是，卵石槛420的高度可以根据实际需要进行选择，在本实施例中，卵石槛420的高度可设为水生植物模块410的高度的1/4～2/3，既能较好地挡住水流冲击，从根部保护水生植物模块410，又能节省材料，稳定性较好。
53.提供排桩210衬砌式仿自然鱼道100的施工方法，具体施工步骤如下：
54.先开挖排桩210桩基施工平台，搭设施工平台；在施工平台上架设设备，桩基钻孔、清孔、下钢筋笼、灌注混凝土，进行质量检测；在排桩210外侧进行高压旋喷注浆，以保证排桩210后土体及地下水不渗漏；开挖排桩210内侧土体至鱼道渠床120的底部；凿除清理排桩210临空侧；钻孔进行化学植筋；敷设表层钢筋网，将钢筋网与排桩210植筋连接；立模浇筑衬砌混凝土；预制石料板基座412，进行石料板钻孔，将水生植物活体植株逐个固定在板材上组成水生植物模块410，布置密度不小于60植株/m2，并按设计间距定位安装于鱼道渠床120上；贴近水生植物模块410来流侧堆砌卵石槛420，用于抵御水流直冲，加固水生植物模块410基础，调节水流流态，卵石槛420高度为挺水植物活体植株高度的1/3。
55.本实用新型提供的一种排桩衬砌式仿自然鱼道100，具有如下有益效果：
56.其一，当在已建水利工程、航运枢纽工程旁增建鱼道工程，采用排桩衬砌式结构，无需放坡明挖形成重力式结构基坑，能够解决重力式结构鱼道修建场地受限、工程开挖工程量大等问题，保证周边已建建筑物结构安全稳定。
57.其二，由于排桩衬砌式仿自然鱼道100占地面积较小，可节省土地资源，减少因放坡明挖而引起的水土流失以及对工程范围内动植物等的生态环境的影响。
58.其三，基于植物消能缓流原理，调节单元400采用天然卵石槛420和水生植物模块
410取代传统的混凝土隔板，通过调节单元400不同布置可实现鱼道内部水流流速调节与维稳效果，形成大面积流速稳定的休息区，更适宜鱼类栖息和觅食，并兼具造景与净化水质的作用；采用砂卵石等天然建筑材料，可就地取材，绿色环保。
59.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。