一种导鱼堰系统的制作方法

本发明涉及水利工程和环保工程，特别涉及一种导鱼堰系统。

背景技术：

0、技术背景

1、近几年，我国大坝、水闸等的不断建设给当地经济带来一定效益的同时，也阻断了河流的连通性，给当地生态环境以及渔业资源造成了不利影响。为缓解闸、坝等建筑给生态环境造成的负面影响，各种过鱼设施如鱼道、鱼闸、升鱼机等应运而生。过鱼设施作为生态修复手段之一在维护水生态平衡方面起着重要作用。当坝下河道内整体流速较低，整个河流断面均可过鱼时，由于鱼类的游动路径和聚集位置很难确定，导致鱼道进口的布置难度比较大。针对该问题，目前常用的解决措施有两种：一是增大鱼道流量，即增强鱼道进口出流的辐射范围，增加鱼类发现水流并被吸引，从而进入鱼道的概率；二是，通过局部河道整治形成有利于鱼类向目标地点聚集的流场，并在该处设置鱼道进口。

2、实际工程中，在鱼类上溯路径不固定且难以预测，鱼道流量或者诱鱼水流流量有限的前提下，设计一种新的集诱鱼措施，有效提高鱼类聚集效率是一种新的解决方式。

技术实现思路

1、本发明的目的是诱导鱼类向目标位置游动，提高鱼类聚集地点的唯一性，在该处设置过鱼设施进口，提高鱼类进入过鱼措施的概率。

2、为此，本发明技术方案如下：一种导鱼堰系统，包括导鱼堰和集鱼渠。所述的集鱼渠包括进鱼口、集鱼渠中段和水流入口，导鱼堰设在进鱼口。

3、进一步的，所述的导鱼堰横断河道设置，并与河道走向形成一定夹角，一端偏向上游与集鱼渠的进鱼口连接，另一端偏向下游，导鱼堰形成跌水或者流速屏障，阻断鱼类沿河段上溯通道，引导鱼类进入集鱼渠。

4、所述的集鱼渠的进鱼口为河岸边的岸堤和导鱼堰形成的开口，所述的集鱼渠还包括设在进鱼口上游的集鱼渠中段和水流入口，集鱼渠中段为沿着河岸开挖的明渠，水流入口位于河道的一侧设置圆弧形导墙，用以控制集鱼渠内的水流速。

5、在所述的集鱼渠中段内布置升鱼机或鱼道，用以转运鱼类。

6、导鱼堰将河道拦腰截断，堰体本身形成物理屏障，水流从堰顶溢流而过，形成跌水形式的屏障或者超过鱼类游泳能力的流速屏障，阻止鱼类跨过堰体，进而引导鱼类沿导鱼堰下游通道向目标位置游动。

7、当导鱼堰下游水深较浅时，过堰水流为自由堰流，形成跌水形式的物理屏障，鱼类无法跨过导鱼堰。

8、当导鱼堰下游水深较深时，过堰水流为淹没堰流，堰顶形成超过鱼类游泳能力的高速水流，鱼类无法跨过导鱼堰。

9、所述导鱼堰与河道走向形成一定夹角，在导鱼堰下游侧形成沿导鱼堰轴线方向指向上游，且可供通过鱼类的低流速通道。

10、导鱼堰上游端与进鱼口即水流出口衔接，沿导鱼堰上溯的鱼类聚集于集鱼渠进鱼口附近，大大提高了鱼类进入集鱼渠的概率。

11、集鱼渠的所述进鱼口，即目标鱼类聚集区，依靠河岸岸堤及导鱼堰合围形成喇叭形，进鱼口的出流与环境水流形成一定的流速差值，主流明显。

12、所述集鱼渠中段为矩形明渠，集鱼渠对的水流入口设置圆弧形导墙，通过控制圆弧半径来控制进水口的大小，进而控制集鱼渠的来水流量，使集鱼渠中的流速处于适当范围，满足鱼类上溯需求。

13、所述的导鱼堰的堰顶高程确定方法为：

14、1)初步确定河道总过流流量q总和导鱼堰的长度b。根据当地水文资料进行确定q总；结合河道地形初步确定导鱼堰平面布置并确定导鱼堰的长度b，导鱼堰与河道走向形成一定角度θ。设q过堰＝q总。

15、2)计算堰顶水头h0。根据宽顶堰公式计算堰上水头h0，分为自由堰流和淹没堰流两种情况：

16、自由堰流时，根据公式(1)计算得h0；

17、淹没堰流时，堰顶高程以上的下游水深hs≥(0.75～0.85)h0，水跃移动到收缩断面的山沟，收缩断面水深增大为h，而h>hk；此时整个堰顶水流为缓流流态，成为淹没出流。宽顶堰的淹没条件为hs/h0>0.8。宽顶堰形成淹没后，堰顶中间段水面大致平行于堰面，而由堰顶流向下游时，水力的部分定能转换为势能，故下游水位略高于堰顶水面。

18、当相对淹没深度hs/h0＝0.8时，宽顶堰的淹没系数σs＝1.0，且σs随着相对淹没深度hs/h0的增大而减小，取下游水深hs≤0.8h0。

19、

20、3)根据下游水位dwl推算堰顶高程yl，根据公式(2)进行堰顶高程的计算。下游水深hs越大，则堰顶高程yl越低。取hs＝0.8h0为最大值，相应的堰顶高程yl为最低取值。

21、yl＝dwl-hs  (2)

22、根据公式(3)计算导鱼堰上游侧水位uwl。

23、uwl＝yl+h0  (3)

24、4)计算集鱼渠的分流量。将得到的堰顶高程yl、堰上水头h0和下游水头hs，代入公式(4)，计算集鱼渠所需的分流量。集鱼渠底部高程qd，集鱼渠宽度b，所需设计流速v＝1m/s，得其分流量：

25、q集鱼渠＝vb(yl+h0-qd)  (4)

26、5)重新计算过堰流量，公式(5)，总过流量减去集鱼渠分流量。

27、q过堰＝q总-q集鱼渠  (5)

28、6)将新的q过堰代替q总，重复步骤2)到3)，依次得到新堰顶水头h0、堰顶以上的下游水深hs、下游水位dwl、堰顶高程yl。

29、7)重复步骤4)到6)，直到满足精度要求，所得到的各个数值在经过多次迭代后逐渐趋于唯一，得到堰高p。

30、8)过堰水流流速应该大于鱼类的突进速度，满足宽顶堰上下游水位落差δh＝h0-hs≥v2/2g；得到堰顶高程yl。

31、9)取所有值中的最高者作为导鱼堰的最优堰顶高程。

32、所述的导鱼堰为直角宽顶堰、圆角宽顶堰、弧形堰、折线型堰或者曲线型堰；

33、当采用直角宽顶堰时流量系数按公式(6)计算：

34、

35、上式适用于当时，m视为常数，即m＝0.32；

36、当采用圆角宽顶堰时流量系数可按公式(7)计算：

37、

38、上式适用于当时，m视为常数，即m＝0.36。

39、本发明具有的技术效果：本发明避免了鱼类在河道中分布范围广泛，无法集中获取；导鱼堰为鱼类的上溯提供了低流速通道，满足鱼类的上溯需求，可以有效诱导鱼类向目标位置游动；导鱼堰提高鱼类聚集地点的唯一性，进而提高了集鱼渠的运作效率。

40、对本发明提供的结构进行模型试验结果表明：

41、1)鱼类以群体的形式进行上溯，头鱼具有带领效果，靠近右岸逆流上溯。

42、2)鱼类到达导鱼堰下游时，会主动向堰下游动，试探过堰，但是在头部接触到堰体后，则迅速调整游动方向，堰沿轴线逆流向上。

43、3)鱼类在集鱼渠水流出口的三角形区域并稍作停留并聚集，以群体的形式进入集鱼渠。由此可见，导鱼堰方案可以有效引导鱼类游动路线，并在集鱼渠水流出口处形成了唯一的鱼类聚集区，导鱼效果较好。通过放鱼试验，已经验证了的导鱼堰方案可以有效引导鱼类游动路线，并在集鱼渠水流出口处形成了唯一的鱼类聚集区。