CN115419028A - 一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道及其设计方法 - Google Patents

一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道及其设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115419028A
CN115419028A CN202211172991.2A CN202211172991A CN115419028A CN 115419028 A CN115419028 A CN 115419028A CN 202211172991 A CN202211172991 A CN 202211172991A CN 115419028 A CN115419028 A CN 115419028A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fishway
pool
rest
length
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211172991.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115419028B (zh
Inventor
郑君
史斌
周盛侄
韩晓维
徐岗
屠兴刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary
Original Assignee
Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary filed Critical Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary
Priority to CN202211172991.2A priority Critical patent/CN115419028B/zh
Publication of CN115419028A publication Critical patent/CN115419028A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115419028B publication Critical patent/CN115419028B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B8/00—Details of barrages or weirs ; Energy dissipating devices carried by lock or dry-dock gates
    • E02B8/08—Fish passes or other means providing for migration of fish; Passages for rafts or boats
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/60—Ecological corridors or buffer zones

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道及其设计方法。本发明按《水利水电工程鱼道设计导则》(SL609)进行鱼道设计的基础上，提供了一种具有下沉式休息池的鱼道，并提供了保持鱼道池室净长不变和保持鱼道总长不变的两种鱼道设计方法。本发明方法原理简单可靠，处理流程明确，在满足现行导则要求的基础上优化了鱼道的过鱼能力，解决了在涨潮时从下游水域进入鱼道的鱼类难以一次性上溯洄游到上游水域的问题，鱼类可藏身于各级下沉式休息池，待下次涨潮时从藏身处出发上溯洄游到上游水域，适用于感潮河口或下游水位变幅较大的鱼道及其设计方法。

Description

一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道及其设计方法
技术领域
本发明涉及一种水利工程中的感潮河口鱼道技术，具体涉及一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道及其设计方法。
背景技术
由于水电开发和河流防洪的需要，很多河流被闸、坝等拦腰截断,这些挡水建筑物直接阻断了河道水流的连通性，使得河流水生环境不连续，人为地阻隔了鱼类等水生生物通道，也阻隔了上、下游营养物质的交换，对鱼类等水生生物多样性、河流生态***造成了不利影响。
鱼道是供鱼类溯河通过闸、坝等建筑物或天然障碍物的一种人工通道，一般包括进口、槽身、出口，以及诱导设施等。当鱼道总落差较大、长度较长时，槽身需要设休息池，根据《水利水电工程鱼道设计导则》(SL609)，隔板式鱼道每隔10～20块隔板宜设一个休息池，休息池宜为平底，其长度不宜小于2倍池室长度，当休息池布置在转弯处时，长度宜适当加长；对于槽式鱼道则槽身每10～12m宜设置一个休息池。鱼道休息池的优劣将直接影响洄游鱼类的过鱼效果。
鱼道由于有过鱼要求，而且流量也很小，因此过鱼季节鱼道长期敞开运行。但对于地处感潮河口的鱼道，下游潮位变化频繁且变幅很大，鱼道内运行水位随潮位涨落变化。由于常规鱼道包括休息池都是平底或较平缓的坡，当落潮时鱼道水位低于设计水位，鱼道水深较浅，鱼道流速将大于鱼的设计上溯流速，此时鱼类会被直接冲至下游，导致洄游失败。
发明内容
为了克服现有鱼道设计的不足，本发明提供一种适用于感潮河口或下游水位变幅较大的鱼道及其设计方法，实现涨落潮期间由下游感潮水域进入鱼道的鱼类能顺利上溯洄游到上游水域，提高鱼道的过鱼效率，改善鱼类等水生生物多样性与河流生态***。
本发明采用以下技术方案：
本发明一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道，包括鱼道进口，鱼道池室，休息池，鱼道出口，沉沙池；所述休息池为平底休息池，分为常规休息池和下沉式休息池，下沉式休息池为将部分常规休息池整体下挖一个长方体而形成，其余休息池为常规休息池；下沉式休息池与常规休息池间隔布置；离下游水域最近的休息池布置为下沉式休息池；下沉式休息池由鱼道两侧边墙和上、下游隔板组成，边墙和隔板也同时组成鱼道池室和常规休息池，下沉式休息池和常规休息池通过隔板与鱼道池室相连；根据《水利水电工程鱼道设计导则》(SL609)，沿鱼道纵向每隔10～20块隔板宜设置一个休息池。
进一步地，鱼道池室净宽不小于主要过鱼对象体长的2倍，下沉式休息池池室净宽、常规休息池池室净宽与鱼道池室净宽一致，以保证鱼道的整体美观。
进一步地，鱼道池室净长取鱼道池室净宽的1.2～1.5倍，常规休息池池室净长不小于2倍鱼道池室净长；下沉式休息池池室底部水流的流速较小，紊动较弱，受鱼道上层水流流态影响较小，鱼类可以在下沉式休息池池室的底部区域充分休息，因此，下沉式休息池池室净长取鱼道池室净长的1.0～1.2倍，比常规休息池池室净长明显缩短；休息池布置在转弯处时长度宜适当加长。
进一步地，鱼道池室水深应依据过鱼对象体长及池室消能要求确定,设计水深可取1.5～2.5m，最小池室水深应大于0.3m，对于体长超过0.2m的鱼类，最小池室水深应大于最大过鱼体长的2.5倍。下沉式休息池池室的下挖深度不小于主要过鱼对象体高的1.5～2.0倍，取40～60cm，所述鱼道底坡较大时取大值。
进一步地，隔板采用竖缝式、或溢流堰式、或淹没孔口式，隔板厚度主要从鱼道的结构安全方面考虑，取10～30cm，隔板过鱼孔尺寸可根据最大过鱼对象、池室尺寸确定。
进一步地，休息池应结合鱼道池室布置，形状宜简洁、平顺，避免锐缘。
进一步地，鱼道出口宜设沉沙池，以避免或减缓泥沙进入鱼道，当淤积泥沙影响鱼道功能时应进行清淤。
本发明一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道的设计方法，包括以下步骤：
S1、常规休息池鱼道设计：
S11、确定鱼道设计流速v
明确主要过鱼对象，并确定主要过鱼对象的极限流速ν，鱼道设计流速取主要过鱼对象的极限流速ν。
S12、确定隔板水位差Δh
Figure BDA0003864076180000021
式中Δh——隔板水位差，m；
ν——鱼道设计流速，m/s；
g——重力加速度，m/s2；
Figure BDA0003864076180000031
——隔板流速系数，可取0.85～1.00，或通过水工模型试验，并经综合分析确定。
S13、确定鱼道池室净宽b、鱼道池室净长l、鱼道池室水深h
鱼道池室净宽b不小于主要过鱼对象体长的2倍；鱼道池室净长l取鱼道池室净宽的1.2～1.5倍。
鱼道池室水深h应依据过鱼对象体长及池室消能要求确定，设计水深可取1.5～2.5m。最小池室水深应大于0.3m，对于体长超过0.2m的鱼类，最小池室水深应大于最大过鱼体长的2.5倍。
S14、确定隔板形式、隔板厚度、隔板过鱼孔尺寸
隔板采用竖缝式、或溢流堰式、或淹没孔口式，隔板厚度d主要从鱼道的结构安全方面考虑，取10～30cm；隔板过鱼孔尺寸可根据最大过鱼对象、池室尺寸确定。
S15、确定鱼道底坡I
Figure BDA0003864076180000032
式中I——鱼道底坡；
Δh——隔板水位差，m；
l——鱼道池室净长，m；
d——隔板厚度，m。
S16、计算单位水体功率耗散
池室尺寸应满足单位水体功率耗散的要求，为确保池室内水流紊动强度足够小，无其他实验资料时，池室内单位水体功率耗散一般小于200W/m3，单位水体功率耗散可按下式计算：
Figure BDA0003864076180000033
式中E——鱼道单位水体功率耗散，W/m3；
[E]——允许单位水体功率耗散，W/m3；
V——池室水体体积，m3；
Q——鱼道过水流量，m3/s；
Δh——隔板水位差，m；
g——重力加速度，m/s2；
ρ——水的密度，kg/m3。
S17、计算鱼道池室数量n
Figure BDA0003864076180000034
式中n——鱼道池室数量；
H——鱼道最大设计水位差，m；
Δh——鱼道隔板的水位差，m。
S18、确定休息池个数m、常规休息池池室净宽、常规休息池池室净长Δl
每隔10～20块隔板设置一个休息池，休息池为平底，常规休息池池室净宽与鱼道池室净宽一致，常规休息池池室净长不小于2倍鱼道池室净长，常规休息池布置在转弯处时长度宜适当加长。
S19、计算鱼道总长
L＝n(l+d)+m(Δl+d) (5)
式中L——鱼道总长，m；
n——鱼道池室数量；
l——鱼道池室净长，m；
d——隔板厚度，m；
m——休息池个数；
Δl——休息池池室净长，m。
S2、下沉式休息池鱼道设计：
S21、确定下沉式休息池鱼道的布置形式
将常规休息池整体下挖一个长方体，形成下沉式休息池；下沉式休息池与常规休息池间隔布置，离下游水域最近的休息池布置为下沉式休息池；鱼道池室数量及休息池个数不变，鱼道池室净宽、常规休息池池室净宽及隔板厚度不变；在鱼道出口设置沉沙池，避免或减缓泥沙进入鱼道，当淤积泥沙影响鱼道功能时应进行清淤。
S22、确定下沉式休息池池室下挖深度、净宽和净长
下沉式休息池池室下挖深度不小于主要过鱼对象体高的1.5～2.0倍，取40～60cm，鱼道底坡较大时取大值；下沉式休息池池室净宽与鱼道池室净宽、常规休息池池室净宽一致，以保证鱼道的整体美观；下沉式休息池池室底部水流受上层水流流态影响较小，底部水流的流速较小，紊动较弱，鱼类可以在休息池底部充分休息，因此，下沉式休息池池室净长可比《水利水电工程鱼道设计导则》(SL609)要求的常规休息池池室净长缩短，取鱼道池室净长的1.0～1.2倍。
S23a、保持鱼道池室净长不变，确定优化后的鱼道总长L1、下沉式休息池池室净长Δl1
下沉式休息池布置使休息池总长缩短，步骤S21中假设鱼道池室数量、鱼道池室净宽及隔板厚度不变，若保持鱼道池室净长不变，则鱼道总长减小，可以节省占地，节约投资。同时由于鱼道最大设计水位差是常量，因此隔板水位差不变，鱼道设计流速不变，鱼道底坡不变。优化后的鱼道总长的计算公式如下：
当休息池个数m为偶数时：
Figure BDA0003864076180000051
当休息池个数m为奇数时：
Figure BDA0003864076180000052
其中：
L1—优化后的鱼道总长，m；
l—鱼道池室净长，m；
Δl—常规休息池池室净长，m；
Δl1—下沉式休息池池室净长，m，Δl1＝kl，系数k＝1.0～1.2；
d—隔板厚度，m；
n—鱼道池室数量；
m—休息池个数。
S23b、保持鱼道总长不变，计算优化后的鱼道池室净长l1、下沉式休息池池室净长Δl′1、常规休息池池室净长Δl′、鱼道底坡I1、鱼道设计流速v1
下沉式休息池布置使休息池总长缩短，若保持鱼道总长不变，则鱼道池室净长增加，常规休息池池室净长、下沉式休息池池室净长按步骤S18、S22的要求相应调整；而鱼道池室数量及鱼道最大设计水位差不变，因此隔板水位差不变，使得鱼道底坡变缓，鱼道设计流速变小，改善了鱼道池室内流态，使鱼类在更缓慢的水流中洄游；所述的优化后的鱼道总长、鱼道池室净长、鱼道底坡、鱼道设计流速的计算公式如下：
当休息池个数m为偶数时：
Figure BDA0003864076180000053
Figure BDA0003864076180000054
Figure BDA0003864076180000061
Figure BDA0003864076180000062
当休息池个数m为奇数时：
Figure BDA0003864076180000063
Figure BDA0003864076180000064
Figure BDA0003864076180000065
Figure BDA0003864076180000066
其中：
L—鱼道总长，m；
l—原鱼道池室净长，m；
l1—新鱼道池室净长，m；
Δl—原常规休息池池室净长，m；
Δl′1—新下沉式休息池池室净长，Δl′1＝kl1，k＝1.0～1.2，m；
Δl′—新常规休息池池室净长，Δl′＝(Δl/l)l1，m；
d—隔板厚度，m；
n—鱼道池室数量；
m—休息池个数；
I1—新鱼道底坡；
v1—新鱼道设计流速，m/s；
Δh—隔板水位差，m；
g—重力加速度，m/s2；
Figure BDA0003864076180000071
—新隔板流速系数，可取0.85～1.00，或通过水工模型试验，并经综合分析确定。
本发明的工作原理：
当下游涨潮时，下游水域水位逐渐抬高，鱼道水深相应增大，鱼道流速变小，当鱼道流速低于鱼类极限流速时，鱼类由下游水域趋流前进，进入鱼道进口并顺着鱼道上溯洄游，最终通过鱼道出口游出鱼道，鱼类成功洄游到上游水域。
当下游落潮时，下游水域水位逐渐降低，鱼道水深相应减小，此时如果鱼类正好在鱼道中，由于流速增大，超出鱼类极限流速，无论鱼类已上溯到何处，都不可避免地被冲向下游，采用本发明下沉式休息池时，鱼道中下冲的鱼类可以藏身在下游临近的下沉式休息池中；同时对一些个体较小或游泳能力较弱的鱼类，由于下沉式休息池的存在，力竭时也可以藏身在各级下沉式休息池中。
当下次涨潮时，当潮位升到一定高度，水流流速流态适合鱼类上溯时，上次落潮时藏身在下沉式休息池中的过鱼鱼类，将与新上溯的鱼类一起继续逐级上溯洄游，最终游出鱼道，鱼类成功洄游到上游水域。
依次重复，涨落潮期间从下游水域进入鱼道的鱼类将逐级成功上溯到上游水域。
本发明的有益效果：
本发明根据感潮河口潮位涨落特点，提供了一种具有下沉式休息池的鱼道，并提供了相应的鱼道设计方法，下沉式休息池为涨落潮期间不能一次上溯洄游到上游的鱼类以及一些个体较小或游泳能力较弱的鱼类提供藏身的空间，后续涨落潮期间从藏身的下沉式休息池出发继续上溯洄游，最终游出鱼道，大大提升了进入鱼道的鱼类成功洄游到上游水域的成功率，为感潮河口鱼道布置及设计提供了一种有效方法。
附图说明
图1是本发明鱼道的平面图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是本发明鱼道的立视图；
图4是本发明方法的流程图。
图中：1-鱼道；2-常规休息池；3-下沉式休息池；4-鱼道池室；5-隔板；6-鱼道出口；7-沉沙池；8-鱼道进口。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
如图1～图3所示，本发明一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道，包括鱼道进口8、鱼道池室4、休息池、鱼道出口6、沉沙池7；所述休息池为平底休息池，分为常规休息池2和下沉式休息池3，下沉式休息池3为将部分常规休息池2整体下挖一个长方体而形成，其余休息池为常规休息池2；下沉式休息池3与常规休息池2间隔布置；离下游水域最近的休息池布置为下沉式休息池3；下沉式休息池3由鱼道1两侧边墙和上、下游隔板5组成，边墙和隔板5也同时组成鱼道池室4和常规休息池2，下沉式休息池3和常规休息池2通过隔板5与鱼道池室4相连；根据《水利水电工程鱼道设计导则》(SL609)，沿鱼道1纵向每隔10～20块隔板5宜设置一个休息池。
鱼道池室4净宽不小于主要过鱼对象体长的2倍，下沉式休息池3池室净宽、常规休息池2池室净宽与鱼道池室4净宽一致，以保证鱼道1的整体美观。
鱼道池室4净长取鱼道池室4净宽的1.2～1.5倍，常规休息池2池室净长不小于2倍鱼道池室4净长；下沉式休息池3池室底部水流的流速较小，紊动较弱，受鱼道1上层水流流态影响较小，鱼类可以在下沉式休息池3池室的底部区域充分休息，因此，下沉式休息池3池室净长取鱼道池室4净长的1.0～1.2倍，比常规休息池2池室净长明显缩短；休息池布置在转弯处时长度宜适当加长。
鱼道池室4水深应依据过鱼对象体长及鱼道池室4消能要求确定,设计水深可取1.5～2.5m，最小池室水深应大于0.3m，对于体长超过0.2m的鱼类，最小池室水深应大于最大过鱼体长的2.5倍。下沉式休息池3池室的下挖深度不小于主要过鱼对象体高的1.5～2.0倍，取40～60cm，鱼道1底坡较大时取大值。
隔板5采用竖缝式、或溢流堰式、或淹没孔口式，隔板5厚度主要从鱼道1的结构安全方面考虑，取10～30cm，隔板5过鱼孔尺寸可根据最大过鱼对象、池室尺寸确定。
休息池应结合鱼道池室4布置，形状宜简洁、平顺，避免锐缘。
鱼道出口6宜设沉沙池7，以避免或减缓泥沙进入鱼道1，当淤积泥沙影响鱼道1功能时应进行清淤。
实施例2
如图4所示，本发明一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道的设计方法，包括以下步骤：
S1、常规休息池鱼道设计：
S11、确定鱼道设计流速v
明确主要过鱼对象，并确定主要过鱼对象的极限流速ν，鱼道设计流速取主要过鱼对象的极限流速ν，设定ν＝1.2m/s。
S12、确定隔板水位差Δh
Figure BDA0003864076180000091
式中Δh——隔板水位差，m；
ν——鱼道设计流速，m/s；
g——重力加速度，m/s2；
Figure BDA0003864076180000094
——隔板流速系数，可取0.85～1.00，或通过水工模型试验，并经综合分析确定。
隔板流速系数取
Figure BDA0003864076180000095
重力加速度g＝9.81m/s2，已知鱼道设计流速ν＝1.2m/s，由式(1)求得隔板水位差Δh＝0.08m。
S13、确定鱼道池室净宽b、鱼道池室净长l、鱼道池室水深h
设主要过鱼对象体长0.3m，取鱼道池室净宽b＝1.2m，鱼道池室净长l＝1.5m，鱼道池室水深h＝1.5m。
S14、确定隔板形式、隔板厚度、隔板过鱼孔尺寸；
隔板采用淹没孔口式，隔板厚度d＝20cm，隔板淹没孔口尺寸取宽×高＝0.5m×0.4m。
S15、确定鱼道底坡I
Figure BDA0003864076180000092
式中I——鱼道底坡；
Δh——隔板水位差，m；
l——鱼道池室净长，m；
d——隔板厚度，m。
已知隔板水位差Δh＝0.08m，鱼道池室净长l＝1.5m，隔板厚度d＝20cm，由式(2)求得鱼道底坡I＝0.047。
S16、计算单位水体功率耗散
池室尺寸应满足单位水体功率耗散的要求，为确保池室内水流紊动强度足够小，无其他实验资料时，池室内单位水体功率耗散一般小于200W/m3,单位水体功率耗散可按下式计算：
Figure BDA0003864076180000093
式中E——鱼道单位水体功率耗散，W/m3；
[E]——允许单位水体功率耗散，取200W/m3；
V——池室水体体积，m3；
Q——鱼道过水流量，m3/s；
Δh——隔板水位差，m；
g——重力加速度，m/s2；
ρ——水的密度，kg/m3；
淹没孔口式隔板鱼道过水流量可按下式计算：
Figure BDA0003864076180000102
式中Q——鱼道过水流量，m3/s；
A——孔口面积，m2；
μ——流量系数，取0.65～0.85；
g——重力加速度，m/s2；
Δh——隔板水位差，m；
已知隔板淹没孔口尺寸为0.5m×0.4m，求得孔口面积A＝0.2m2，重力加速度g＝9.81m/s2，设流量系数μ＝0.65，已知隔板水位差Δh＝0.08m，由式(3-1)求得鱼道过水流量Q＝0.163m3/s，隔板淹没孔口平均流速0.81m/s。
已知鱼道池室净宽b＝1.2m，鱼道池室净长l＝1.5m，鱼道池室水深h＝1.5m，计算得到池室水体体积V＝2.7m3。
已知水的密度ρ＝1000kg/m3，隔板水位差Δh＝0.08m，重力加速度g＝9.81m/s2，鱼道过水流量Q＝0.163m3/s，池室水体体积V＝2.7m3，由式(3)求得鱼道单位水体功率耗散E＝47.3W/m3<[E]＝200W/m3。
S17、计算鱼道池室数量n
Figure BDA0003864076180000101
式中n——鱼道池室数量；
H——鱼道最大设计水位差，m；
Δh——隔板水位差，m。
设鱼道最大设计水位差H＝10m，已知隔板水位差Δh＝0.08m，由式(4)求得鱼道池室数量n＝124。
S18、确定休息池个数m、常规休息池池室净宽、常规休息池池室净长Δl
每隔10～11块隔板设一个休息池，休息池个数m＝12，休息池为平底，常规休息池池室净宽取1.2m，常规休息池池室净长不小于2倍鱼道池室净长，取Δl＝3.2m。
S19、计算鱼道总长
L＝n(l+d)+m(Δl+d) (5)
式中L——鱼道总长，m；
n——鱼道池室数量；
l——鱼道池室净长，m；
d——隔板厚度，m；
m——休息池个数；
Δl——休息池池室净长，m。
已知鱼道池室数量n＝124，鱼道池室净长l＝1.5m，隔板厚度d＝20cm，休息池个数m＝12，常规休息池池室净长Δl＝3.2m，由式(5)计算可得鱼道总长L＝251.6m。
S2、下沉式休息池鱼道设计：
S21、确定下沉式休息池鱼道的布置形式
将常规休息池整体下挖一个长方体，形成下沉式休息池；下沉式休息池与常规休息池间隔布置，离下游水域最近的休息池布置为下沉式休息池；鱼道池室数量及休息池个数不变，鱼道池室净宽、常规休息池池室净宽及隔板厚度不变；在鱼道出口设置沉沙池，避免或减缓泥沙进入鱼道，当淤积泥沙影响鱼道功能时应进行清淤。
由于鱼道池室数量及休息池个数不变,故鱼道池室数量n＝124，休息池个数m＝12。
S22、确定下沉式休息池池室下挖深度、净宽和净长
鱼道下沉式休息池池室下挖深度不宜小于主要过鱼对象体高的1.5～2.0倍，设定为50cm。
所述下沉式休息池池室净宽与鱼道池室净宽、常规休息池池室净宽一致,下沉式休息池池室净宽取1.2m。
下沉式休息池池室底部水流受上层水流流态影响较小，底部水流的流速较小，紊动较弱，鱼类可以在休息池池室底部充分休息，下沉式休息池池室净长取鱼道池室净长的1.2倍，已知鱼道池室净长l＝1.5m，求得下沉式休息池池室净长Δl1＝1.8m。
S23a、保持鱼道池室净长不变，确定优化后的鱼道总长L1、下沉式休息池池室净长Δl1
下沉式休息池布置使休息池总长缩短，步骤S21中假设鱼道池室数量、鱼道池室净宽及隔板厚度不变，若保持鱼道池室净长不变，则鱼道总长减小，可以节省占地，节约投资。同时由于鱼道最大设计水位差是常量，因此隔板水位差不变，鱼道设计流速不变，鱼道底坡不变。优化后的鱼道总长的计算公式如下：
当休息池个数m为偶数时：
Figure BDA0003864076180000121
当休息池个数m为奇数时：
Figure BDA0003864076180000122
式中：
L1—优化后的鱼道总长，m；
l—鱼道池室净长，m；
Δl—常规休息池池室净长，m；
Δl1—下沉式休息池池室净长，m，Δl1＝kl，系数k＝1.0～1.2；
d—隔板厚度，m；
n—鱼道池室数量；
m—休息池个数。
已知鱼道池室净长不变，故鱼道池室净长l＝1.5m。
已知鱼道池室净长不变，下沉式休息池池室净长取鱼道池室净长的1.2倍，故下沉式休息池池室净长也不变，系数k＝1.2，下沉式休息池池室净长Δl1＝1.8m。
由于鱼道池室不发生变化，故常规休息池也保持原设计，常规休息池池室净长Δl＝3.2m。
已知鱼道池室数量n＝124，鱼道池室净长l＝1.5m，隔板厚度d＝20cm，休息池个数m＝12，常规休息池池室净长Δl＝3.2m，下沉式休息池池室净长Δl1＝1.8m，由于休息池个数为偶数，由式(6)计算优化后的鱼道总长L1＝243.2m，相比优化前的鱼道总长缩短8.4m。
S23b、保持鱼道总长不变，计算优化后的鱼道池室净长l1、下沉式休息池池室净长Δl′1、常规休息池池室净长Δl′、鱼道底坡I1、鱼道设计流速v1
下沉式休息池布置使休息池总长缩短，若保持鱼道总长不变，则鱼道池室净长增加，常规休息池池室净长、下沉式休息池池室净长按步骤S18、S22的要求相应调整；而鱼道池室数量及鱼道最大设计水位差不变，因此隔板水位差不变，使得鱼道底坡变缓，鱼道设计流速变小，改善了鱼道池室内流态，使鱼类在更缓慢的水流中洄游；优化后的鱼道总长、鱼道池室净长、鱼道底坡、鱼道设计流速的计算公式如下：
当休息池个数m为偶数时：
Figure BDA0003864076180000131
Figure BDA0003864076180000132
Figure BDA0003864076180000133
当休息池个数m为奇数时：
Figure BDA0003864076180000134
Figure BDA0003864076180000135
Figure BDA0003864076180000136
Figure BDA0003864076180000137
式中：
L—鱼道总长，m；
l—原鱼道池室净长，m；
l1—新鱼道池室净长，m；
Δl—原常规休息池池室净长，m；
Δl′1—下沉式休息池池室净长，m，Δl′1＝kl1，k＝1.0～1.2；
Δl′—新常规休息池池室净长，Δl′＝(Δl/l)l1，m；
d—隔板厚度，m；
n—鱼道池室数量；
m-休息池个数；
I1-新鱼道底坡；
v1-新鱼道设计流速，m/s；
Δh-隔板水位差，m；
g-重力加速度，m/s2；
Figure BDA0003864076180000142
-新隔板流速系数，可取0.85～1.00，或通过水工模型试验，并经综合分析确定。
设系数k＝1.2，已知鱼道池室数量n＝124，原鱼道池室净长l＝1.5m，休息池个数m＝12，原常规休息池池室净长Δl＝3.2m，由于休息池个数为偶数，由式(9)计算新鱼道池室净长l1＝1.56m。
已知系数k＝1.2，新鱼道池室净长l1＝1.56m，计算新下沉式休息池池室净长Δl′1＝1.87m。
已知新鱼道池室净长l1＝1.56m，根据常规休息池池室净长不小于2倍鱼道池室净长，并且本设计方案假设保持鱼道总长不变，经计算新常规休息池池室净长Δl′＝3.29m。
已知隔板水位差Δh＝0.08m，新鱼道池室净长l1＝1.56m，隔板厚度d＝20cm，由式(10)求得新鱼道底坡I1＝0.0455。
根据谢才公式，流速与水力坡度的0.5次方成正比，已知原鱼道设计流速ν＝1.2m/s，原鱼道底坡I＝0.047，新鱼道底坡I1＝0.0455，可求得新鱼道设计流速v1＝1.18m/s。
已知重力加速度g＝9.81m/s2，隔板水位差Δh＝0.08m，新鱼道设计流速v1＝1.18m/s，由式(11)可求得新隔板流速系数
Figure BDA0003864076180000141
已知鱼道池室数量n＝124，新鱼道池室净长l1＝1.56m，隔板厚度d＝20cm，休息池个数m＝12，新下沉式休息池池室净长Δl′1＝1.87m，新常规休息池池室净长Δl′＝3.29m，由于休息池个数为偶数，由式(8)计算得到鱼道总长为L＝251.6m。
上述实施例结合附图对本发明进行了描述，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道，包括鱼道进口、鱼道池室、休息池、鱼道出口、沉沙池；其特征在于：所述休息池为平底休息池，分为常规休息池和下沉式休息池，下沉式休息池为将部分常规休息池整体下挖一个长方体而形成，其余休息池为常规休息池；所述下沉式休息池与常规休息池间隔布置；离下游水域最近的休息池布置为下沉式休息池；所述下沉式休息池由鱼道两侧边墙和上、下游隔板组成，边墙和隔板也同时组成鱼道池室和常规休息池，下沉式休息池和常规休息池通过隔板与鱼道池室相连。
2.根据权利要求1所述的具有下沉式休息池的感潮河口鱼道，其特征在于：所述鱼道沿纵向每隔10～20块所述隔板设置一个所述休息池。
3.根据权利要求1所述的具有下沉式休息池的感潮河口鱼道，其特征在于：所述鱼道池室净宽不小于主要过鱼对象体长的2倍，所述下沉式休息池池室净宽、所述常规休息池池室净宽与所述鱼道池室净宽一致。
4.根据权利要求1所述的具有下沉式休息池的感潮河口鱼道，其特征在于：所述鱼道池室净长取鱼道池室净宽的1.2～1.5倍，所述常规休息池池室净长不小于2倍鱼道池室净长，所述下沉式休息池池室净长取所述鱼道池室净长的1.0～1.2倍，休息池布置在转弯处时长度宜适当加长。
5.根据权利要求1所述的具有下沉式休息池的感潮河口鱼道，其特征在于：所述鱼道池室水深应依据过鱼对象体长及池室消能要求确定,设计水深取1.5～2.5m；所述下沉式休息池池室的下挖深度不小于主要过鱼对象体高的1.5～2.0倍，取40～60cm，所述鱼道底坡较大时取大值。
6.根据权利要求1所述的具有下沉式休息池的感潮河口鱼道，其特征在于：所述隔板采用竖缝式、或溢流堰式、或淹没孔口式，所述隔板厚度取10～30cm，所述隔板过鱼孔尺寸根据最大过鱼对象、池室尺寸确定。
7.根据权利要求1所述的具有下沉式休息池的感潮河口鱼道，其特征在于：所述鱼道出口设有沉沙池。
8.根据权利要求1至7任1项所述的具有下沉式休息池的感潮河口鱼道的设计方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、常规休息池鱼道设计：
S11、确定鱼道设计流速v
明确主要过鱼对象，并确定主要过鱼对象的极限流速ν，鱼道设计流速取主要过鱼对象的极限流速ν；
S12、确定隔板水位差Δh
Figure FDA0003864076170000021
式中Δh——隔板水位差，m；
ν——鱼道设计流速，m/s；
g——重力加速度，m/s2；
Figure FDA0003864076170000022
——隔板流速系数，取0.85～1.00，或通过水工模型试验，并经综合分析确定；
S13、确定鱼道池室净宽b、鱼道池室净长l、鱼道池室水深h
鱼道池室净宽b不小于主要过鱼对象体长的2倍；鱼道池室净长l取鱼道池室净宽的1.2～1.5倍；
鱼道池室水深h应依据过鱼对象体长及池室消能要求确定，设计水深取1.5～2.5m；最小池室水深应大于0.3m，对于体长超过0.2m的鱼类，最小池室水深应大于最大过鱼体长的2.5倍；
S14、确定隔板形式、隔板厚度、隔板过鱼孔尺寸
隔板采用竖缝式、或溢流堰式、或淹没孔口式，隔板厚度d主要从鱼道的结构安全方面考虑，取10～30cm；隔板过鱼孔尺寸根据最大过鱼对象、池室尺寸确定；
S15、确定鱼道底坡I
Figure FDA0003864076170000023
式中I——鱼道底坡；
Δh——隔板水位差，m；
l——鱼道池室净长，m；
d——隔板厚度，m；
S16、计算单位水体功率耗散
池室尺寸应满足单位水体功率耗散的要求，为确保池室内水流紊动强度足够小，无其他实验资料时，池室内单位水体功率耗散小于200W/m3，单位水体功率耗散按下式计算：
Figure FDA0003864076170000024
式中E——鱼道单位水体功率耗散，W/m3；
[E]——允许单位水体功率耗散，W/m3；
V——池室水体体积，m3；
Q——鱼道过水流量，m3/s；
Δh——隔板水位差，m；
g——重力加速度，m/s2；
ρ——水的密度，kg/m3；
S17、计算鱼道池室数量n
Figure FDA0003864076170000031
式中n——鱼道池室数量；
H——鱼道最大设计水位差，m；
Δh——隔板水位差，m；
S18、确定休息池个数m、常规休息池池室净宽、常规休息池池室净长Δl
每隔10～20块隔板设置一个休息池，休息池为平底，常规休息池池室净宽与鱼道池室净宽一致，常规休息池池室净长不小于2倍鱼道池室净长，常规休息池布置在转弯处时长度宜适当加长；
S19、计算鱼道总长
L＝n(l+d)+m(Δl+d) (5)
式中L——鱼道总长，m；
n——鱼道池室数量；
l——鱼道池室净长，m；
d——隔板厚度，m；
m——休息池个数；
Δl——常规休息池池室净长，m；
S2、下沉式休息池鱼道设计：
S21、确定下沉式休息池鱼道的布置形式
将常规休息池整体下挖一个长方体，形成下沉式休息池；下沉式休息池与常规休息池间隔布置，离下游水域最近的休息池布置为下沉式休息池；鱼道池室数量及休息池个数不变，鱼道池室净宽、常规休息池池室净宽及隔板厚度不变；在鱼道出口设置沉沙池，避免或减缓泥沙进入鱼道，当淤积泥沙影响鱼道功能时应进行清淤；
S22、确定下沉式休息池池室下挖深度、净宽和净长
下沉式休息池池室下挖深度不小于主要过鱼对象体高的1.5～2.0倍，取40～60cm，鱼道底坡较大时取大值；下沉式休息池池室净宽与鱼道池室净宽、常规休息池池室净宽一致；下沉式休息池池室净长比《水利水电工程鱼道设计导则》(SL609)要求的常规休息池池室净长缩短，取鱼道池室净长的1.0～1.2倍；
S23a、保持鱼道池室净长不变，确定优化后的鱼道总长L1、下沉式休息池池室净长Δl1下沉式休息池布置使休息池总长缩短，步骤S21中假设鱼道池室数量、鱼道池室净宽及隔板厚度不变，若保持鱼道池室净长不变，则鱼道总长减小，以便节省占地，节约投资；同时由于鱼道最大设计水位差是常量，因此隔板水位差不变，鱼道设计流速不变，鱼道底坡不变；优化后的鱼道总长的计算公式如下：
当休息池个数m为偶数时：
Figure FDA0003864076170000041
当休息池个数m为奇数时：
Figure FDA0003864076170000042
其中：
L1—优化后的鱼道总长，m；
l—鱼道池室净长，m；
Δl—常规休息池池室净长，m；
Δl1—下沉式休息池池室净长，m，Δl1＝kl，系数k＝1.0～1.2；
d—隔板厚度，m；
n—鱼道池室数量；
m—休息池个数；
S23b、保持鱼道总长不变，计算优化后的鱼道池室净长l1、下沉式休息池池室净长Δl′1、常规休息池池室净长Δl′、鱼道底坡l1、鱼道设计流速v1
下沉式休息池布置使休息池总长缩短，若保持鱼道总长不变，则鱼道池室净长增加，常规休息池池室净长、下沉式休息池池室净长按步骤S18、S22的要求相应调整；而鱼道池室数量及鱼道最大设计水位差不变，因此隔板水位差不变，使得鱼道底坡变缓，鱼道设计流速变小，改善了鱼道池室内流态，使鱼类在更缓慢的水流中洄游；优化后的鱼道总长、鱼道池室净长、鱼道底坡、鱼道设计流速的计算公式如下：
当休息池个数m为偶数时：
Figure FDA0003864076170000043
Figure FDA0003864076170000051
Figure FDA0003864076170000052
Figure FDA0003864076170000053
当休息池个数m为奇数时：
Figure FDA0003864076170000054
Figure FDA0003864076170000055
Figure FDA0003864076170000056
Figure FDA0003864076170000057
其中：
L—鱼道总长，m；
l—原鱼道池室净长，m；
l1—新鱼道池室净长，m；
Δl—原常规休息池池室净长，m；
Δl′1—新下沉式休息池池室净长，Δl′1＝kl1，k＝1.0～1.2，m；
Δl′—新常规休息池池室净长，Δl′＝(Δl/l)l1，m；
d—隔板厚度，m；
n—鱼道池室数量；
m—休息池个数；
I1—新鱼道底坡；
v1—新鱼道设计流速，m/s；
Δh—隔板水位差，m；
g—重力加速度，m/s2；
Figure FDA0003864076170000061
—新隔板流速系数，取0.85～1.00，或通过水工模型试验，并经综合分析确定。
CN202211172991.2A 2022-09-26 2022-09-26 一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道及其设计方法 Active CN115419028B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211172991.2A CN115419028B (zh) 2022-09-26 2022-09-26 一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道及其设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211172991.2A CN115419028B (zh) 2022-09-26 2022-09-26 一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道及其设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115419028A true CN115419028A (zh) 2022-12-02
CN115419028B CN115419028B (zh) 2023-08-11

Family

ID=84204864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211172991.2A Active CN115419028B (zh) 2022-09-26 2022-09-26 一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道及其设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115419028B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116384289A (zh) * 2023-06-05 2023-07-04 江西省水利科学院(江西省大坝安全管理中心、江西省水资源管理中心) 一种通过计算流体动力学预测墩块式鱼道流量的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10317354A (ja) * 1997-05-21 1998-12-02 Meiji Consultant Kk 水生生物用の人工水路
JP2004068571A (ja) * 2002-06-12 2004-03-04 Shiga Pref Gov 魚類遡上構造及びそれに用いる水路部材
KR100989560B1 (ko) * 2009-09-03 2010-10-25 전희주 댐에 설치되는 어도 시설물
CN102747713A (zh) * 2012-07-25 2012-10-24 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院 鱼道
CN105804028A (zh) * 2016-03-21 2016-07-27 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 迂回型鱼道回旋上升段休息池
CN211200321U (zh) * 2019-10-29 2020-08-07 浙江省水利河口研究院 一种低水头堰坝过鱼通道结构
CN113863241A (zh) * 2021-10-15 2021-12-31 中国水利水电第四工程局有限公司 一种生态洄游鱼道

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10317354A (ja) * 1997-05-21 1998-12-02 Meiji Consultant Kk 水生生物用の人工水路
JP2004068571A (ja) * 2002-06-12 2004-03-04 Shiga Pref Gov 魚類遡上構造及びそれに用いる水路部材
KR100989560B1 (ko) * 2009-09-03 2010-10-25 전희주 댐에 설치되는 어도 시설물
CN102747713A (zh) * 2012-07-25 2012-10-24 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院 鱼道
CN105804028A (zh) * 2016-03-21 2016-07-27 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 迂回型鱼道回旋上升段休息池
CN211200321U (zh) * 2019-10-29 2020-08-07 浙江省水利河口研究院 一种低水头堰坝过鱼通道结构
CN113863241A (zh) * 2021-10-15 2021-12-31 中国水利水电第四工程局有限公司 一种生态洄游鱼道

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
熊寿柱;: "湘江土谷塘航电枢纽鱼道设计", 低碳世界, no. 11 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116384289A (zh) * 2023-06-05 2023-07-04 江西省水利科学院(江西省大坝安全管理中心、江西省水资源管理中心) 一种通过计算流体动力学预测墩块式鱼道流量的方法
CN116384289B (zh) * 2023-06-05 2023-08-08 江西省水利科学院(江西省大坝安全管理中心、江西省水资源管理中心) 一种通过计算流体动力学预测墩块式鱼道流量的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115419028B (zh) 2023-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114561918B (zh) 高坝综合过鱼设施的过鱼方法
CN108824381B (zh) 一种局部挡水高度可调节的阶梯型鱼道及其设计方法
CN104099910A (zh) 自动水位抬升式鱼道
KR100797779B1 (ko) 조력발전소 수차구조물 및 수문구조물의 어도
CN111809563B (zh) 一种利用导流堤及船闸实现过鱼功能的组合结构
CN115419028A (zh) 一种具有下沉式休息池的感潮河口鱼道及其设计方法
CN106759164A (zh) 一种感潮河段鱼道进口设计方法和鱼道进口
KR101543206B1 (ko) 조수간만을 이용한 양식용 저수조
CN114319261B (zh) 一种带有h形墩和短挡板的竖缝式鱼道
CN107916650B (zh) 梯级箱体生态鱼道***
CN110629727B (zh) 河口仿生态鱼道水力设计方法
Chanson et al. There is something fishy about turbulence-why novel hydraulic engineering guidelines can assist the upstream passage of small-bodied fish species in standard box culverts
CN209873693U (zh) 高坝综合过鱼设施
CN203878542U (zh) 一种w型石笼生态潜坝
KR100948552B1 (ko) 해양구조물용 어도
CN211312452U (zh) 一种适于洄游性鱼类通过的游道
CN113463582A (zh) 适用构建底孔型鱼道景观跌水堰结构
US20030131801A1 (en) Natural cue surface bypass collector
CN104430128A (zh) 一种应用于趋流性鱼类养殖的增氧造流装置
CN219175171U (zh) 一种适应不同游泳行为动物的生物通道
CN112195880A (zh) 适用于高陡狭窄地形的坝后式厂房全鱼道***及施工方法
CN207919509U (zh) 新型过鱼生态池
CN211312450U (zh) 一种堰流式过鱼装置
CN215715111U (zh) 适用构建底孔型鱼道景观跌水堰结构
CN211312448U (zh) 一种射流组合式水渠道

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant