一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道的制作方法

本实用新型涉及过鱼建筑物结构领域，具体涉及一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道。

背景技术：

竖缝式鱼道利用一系列横隔板将鱼道分成若干个池室，相邻隔板间设置竖缝，洄游鱼类通过竖缝依次进入上游各级鱼道池室，完成洄游上溯过程。竖缝式鱼道的过水断面大部分被横隔板阻隔，水流在上下游横隔板经过扩散、折返对冲以及沿程的能量耗散，消能较为充分。同时，竖缝式鱼道能适应较大的上下游水位变幅，易于较快地形成稳定的水流条件，便于鱼类的洄游上溯和休息，过鱼效率较高，已经成为目前国内外广泛应用的一种鱼道类型。

据统计，20世纪以来我国洪涝灾害发生频次超过千次，严重威胁人民群众生命财产安全，制约经济社会发展。进入21世纪以来，政府投入大量人力物力建设水库、堤防和蓄滞洪区，我国的大江大河防洪工程体系已经初步建立，但仍然存在诸多薄弱环节，特别是中小河流防洪工程建设滞后，已建的水工建筑物的防洪、泄洪能力也较弱，成为近年来洪水灾害发生的主要因素之一。

在洪水期进入鱼道的水量显著增多，鱼道内水位变幅极大，水流在鱼道内消能不充分，无法满足鱼类洄游上溯的条件。此时，若能够利用闲置的鱼道进行应急泄洪，将会有效提高鱼道所在水利枢纽的泄洪能力，释放足够的库容以应对河流上游下泄洪水的威胁；同时，在泄洪过程中，由于高速水流的冲刷，鱼道内部淤积的泥沙、垃圾等杂物会被排出，保证鱼道内部的通畅，有利于鱼类洄游上溯。

技术实现要素：

发明目的：为了实现在洪水期利用鱼道进行应急泄洪，提高鱼道所在水利枢纽的泄洪能力，释放足够的库容以应对河流上游下泄的洪水，本实用新型提供了一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道。

技术方案：本实用新型解决其技术问题所采用的一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道，包括翼墙、底板、集水管以及若干个竖缝结构系统和应急泄洪控制系统。

所述的翼墙垂直固定在底板的左、右两侧面。

所述的集水管埋设在底板内部。

所述的竖缝结构系统包括固定式隔板、活动式隔板、弹簧a、绳索、弹簧b、合页和竖缝，固定式隔板和活动式隔板在翼墙内侧相对设置，并沿着鱼道长度方向交错布设，将鱼道分割成若干个池室，固定式隔板在鱼道宽度方向上垂直固定在翼墙内侧，固定式隔板的底部固定在底板上，活动式隔板在鱼道宽度方向上通过合页固定在翼墙内侧，固定式隔板的端部和活动式隔板的端部之间形成竖缝，自上而下设置的弹簧a、绳索和弹簧b的一端均连接在活动式隔板的上游面，另一端均固定在活动式隔板上游侧的翼墙上。

所述的应急泄洪控制系统包括凹槽、支撑条、凹洞、转轴、u形管、顶柱、泄水口、泄水管和软管，凹槽位于竖缝的下游侧，是在底板表面向下开挖形成的矩形槽，支撑条通过转轴固定在凹槽的内侧，支撑条的上游侧支撑在活动式隔板的下游侧底部，支撑条的下游侧底部设有凹洞，u形管埋设在底板内部，u形管的一端穿过底板出露于活动式隔板上游侧，另一端内部设有顶柱并穿过凹槽连接软管的一端，软管的另一端连接凹洞，u形管的下游侧底部设有泄水口，泄水管一端经泄水口连接u形管，另一端连接集水管，进入集水管的水流最终汇入下游河道。

在本实用新型中，所述的支撑条位于凹槽中央，转轴穿过支撑条中部靠近上游的位置，转轴两端固定在凹槽的内壁上，支撑条能够围绕转轴进行转动；以转轴为界，支撑条下游侧的质量大于支撑条上游侧的质量，在鱼道正常运行状态下，支撑条的下游侧压在凹槽表面，支撑条的上游侧翘起并支撑在活动式隔板的下游侧底部末端。

在本实用新型中，所述的活动式隔板在鱼道宽度方向上通过合页固定在翼墙内侧，活动式隔板可绕着合页进行转动，活动式隔板的底部末端由位于下游的支撑条支撑。

在本实用新型中，所述的弹簧a、弹簧b的规格相同，绳索的长度小于弹簧a和弹簧b的最大拉伸长度，大于弹簧a和弹簧b自由状态时的长度。

在本实用新型中，所述的u形管的上游端穿过底板出露于活动式隔板上游侧，出露高度高于鱼道的正常运行水位，u形管的直径大于泄水口和泄水管的直径。

在本实用新型中，所述的顶柱位于u形管下游端出口处，顶柱的直径小于凹洞和软管的内径。

作为优选，所述的活动式隔板的端部在鱼道长度方向上向下游倾斜，活动式隔板的端部相对于固定式隔板的端部向下游方向错开。

作为优选，所述的活动式隔板和固定式隔板的端部均为圆弧形结构。

作为优选，所述的u形管上游侧出露位置靠近固定式隔板上游一侧的翼墙，远离竖缝所在位置。

有益效果：本实用新型的一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道，具有以下有益效果：

(1)本实用新型中的应急泄洪控制系统能够根据鱼道内水位的变化控制活动式隔板的自动开启和关闭，实现应急泄洪道和鱼道功能的转换；

(2)本实用新型中的应急泄洪控制系统位于鱼道底板高程以下，不会对洄游鱼类的洄游上溯过程产生干扰；

(3)本实用新型中的活动式隔板开启后，原本淤积在各个池室内的泥沙、垃圾等杂物会随着上游水流下泄排除鱼道，保证鱼道内部通畅，有利于鱼类洄游上溯；

(4)本实用新型中的绳索的长度小于弹簧a和弹簧b的最大拉伸长度，大于弹簧a和弹簧b自由状态时的长度，能够在活动式隔板自动开启和关闭的前提下延长弹簧a和弹簧b的使用寿命

附图说明

图1是本实用新型的一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道行使鱼道功能时的结构示意图；

图2是本实用新型的一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道行使应急泄洪道功能时的结构示意图；

图3是图1中一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道行使鱼道功能时的俯视图；

图4是图1中竖缝结构系统和应急泄洪控制系统行使鱼道功能时的示意图；

图5是图2中一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道行使应急泄洪道功能时的俯视图；

图6是图2中竖缝结构系统和应急泄洪控制系统行使应急泄洪道功能时的示意图。

图中：1-翼墙；2-底板；3-集水管；4-竖缝结构系统；41-固定式隔板；42-活动式隔板；431-弹簧a；432-绳索；433-弹簧b；44-合页；45-竖缝；5-应急泄洪控制系统；51-凹槽；52-支撑条；521-凹洞；53-转轴；54-u形管；541-顶柱；542-泄水口；543-泄水管；55-软管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

实施例：

如图1至图6所示，本实用新型的一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道，包括翼墙1、底板2、集水管3以及若干个竖缝结构系统4和应急泄洪控制系统5。

如图1至图4所示，翼墙1垂直固定在底板2的左、右两侧面；

如图1至图4所示，集水管3埋设在底板2内部；

如图1至图6所示，竖缝结构系统4包括固定式隔板41、活动式隔板42、弹簧a431、绳索432、弹簧b433、合页44和竖缝45，固定式隔板41和活动式隔板42在翼墙1内侧相对设置，并沿着鱼道长度方向交错布设，将鱼道分割成若干个池室，固定式隔板41在鱼道宽度方向上垂直固定在翼墙1内侧，固定式隔板41的底部固定在底板2上，活动式隔板42在鱼道宽度方向上通过合页44固定在翼墙1内侧，固定式隔板41的端部和活动式隔板42的端部之间形成竖缝45，自上而下设置的弹簧a431、绳索432和弹簧b433的一端均连接在活动式隔板42的上游面，另一端均固定在活动式隔板42上游侧的翼墙1上；

如图4和图6所示，应急泄洪控制系统5包括凹槽51、支撑条52、凹洞521、转轴53、u形管54、顶柱541、泄水口542、泄水管543和软管55，凹槽51位于竖缝45的下游侧，是在底板2表面向下开挖形成的矩形槽，支撑条52通过转轴53固定在凹槽51的内侧，支撑条52的上游侧支撑在活动式隔板42的下游侧底部，支撑条52的下游侧底部设有凹洞521，u形管54埋设在底板2内部，u形管54的一端穿过底板2出露于活动式隔板42上游侧，另一端内部设有顶柱541并穿过凹槽51连接软管55的一端，软管55的另一端连接凹洞521，u形管54的下游侧底部设有泄水口542，泄水管543一端经泄水口542连接u形管54，另一端连接集水管3，进入集水管3的水流最终汇入下游河道。

本实施例中，支撑条52位于凹槽51中央，转轴53穿过支撑条52中部靠近上游的位置，转轴53两端固定在凹槽51的内壁上，支撑条52能够围绕转轴53进行转动；以转轴53为界，支撑条52下游侧质量与支撑条52上游侧质量的比值为2：1，在鱼道正常运行状态下，支撑条52的下游侧压在凹槽51表面，支撑条52的上游侧翘起并支撑在活动式隔板42的下游侧底部末端。

本实施例中，活动式隔板42在鱼道宽度方向上通过合页44固定在翼墙1内侧，活动式隔板42可绕着合页44进行转动，活动式隔板42的底部末端由位于下游的支撑条52支撑，活动式隔板42的宽度是竖缝45宽度的6倍，固定式隔板41的宽度是竖缝45宽度的2倍。

本实施例中，弹簧a431、弹簧b433的规格相同，绳索432的长度为弹簧a431和弹簧b433的最大拉伸长度的4/5，绳索432的长度是弹簧a431和弹簧b433自由状态时长度的2倍。

本实施例中，u形管54的上游端穿过底板2出露于活动式隔板42上游侧，出露高度为鱼道的正常运行水位的2倍，u形管54的直径为泄水口542和泄水管543的直径的4倍。

本实施例中，顶柱541位于u形管54下游端出口处，顶柱541的直径小于凹洞521和软管55的内径。

本实施例中，①在鱼道正常运行状态下，支撑条52的下游侧压在凹槽51表面，支撑条52的上游侧翘起并支撑在活动式隔板42的下游侧底部末端，弹簧a431和弹簧b433处于轻微拉伸状态，绳索432处于松弛状态，活动式隔板42在上下游水压力、支撑条52施加的支撑力以及合页44施加的侧向拉力的共同作用下处于关闭状态，上游水流经过竖缝45逐级进入各个池室并最终流向下游河道，鱼道内各个池室的水位均低于u形管54上游端的出露高度，顶柱541位于u形管54下游端出口处，软管55处于松弛状态；②此时，由上游进入鱼道的水流通过竖缝45逐级进入各个池室，下泄水流经过对冲、扩散作用后能量耗散，形成适宜鱼类洄游的水流流态，下游洄游鱼类能够通过各个池室中的竖缝45完成洄游上溯过程；③在洪水条件下，鱼道所在水利枢纽上游水位较高，由上游进入鱼道的水流流量增加，由于竖缝45的过水断面面积小，上游来流进入鱼道第一池室后无法及时下泄，鱼道第一池室内水位显著增加，当水位超过u形管54上游端的出露高度时，水流流入u形管54内，同时进入u形管54的部分水流由泄水口542进入泄水管543并最终汇入集水管3；④由于u形管54的直径远大于泄水口542和泄水管543的直径，u形管54内的水位逐渐升高，当水位接近u形管54下游端出口处时，顶柱541在u形管54内部水体浮力的作用下高程逐渐增加，由u形管54下游端出口处进入软管55内部后继续向上运动，并最终插入到位于支撑条52下游侧底部的凹洞521中，随后u形管54内部的水体浮力通过顶柱541传递到支撑条52下游侧，并将支撑条52下游侧逐渐顶起，同时原本翘起的支撑条52上游侧逐渐下降并最终落在凹槽51表面，当支撑条52上游侧的高程低于活动式隔板42的底部高程，活动式隔板42失去支撑条52施加的支撑力，活动式隔板42在下泄水流冲击下逐渐开启，弹簧a431和弹簧b433继续被拉伸，绳索432由松弛状态逐渐绷直，当绳索432完全绷直后，弹簧a431和弹簧b433仍未达到最大拉伸长度，此时活动式隔板42在水流、弹簧a431、绳索432、弹簧b433以及合页44施加的作用力下达到最大开启状态，活动式隔板42的开启过程完成，鱼道第一池室内的水体能更快的流入鱼道第二池室内；⑤鱼道内下游的各个池室按照上述步骤③～④依次自动开启活动式隔板42进行泄洪；⑥当上游洪水逐渐消退，由上游进入鱼道的水流流量显著降低，鱼道内各个池室的水位逐渐回落，当水位低于u形管54上游端的出露高度时，水流不能通过u形管54上游端进入u形管54内部，u形管54的水体由泄水口542进入泄水管543并最终汇入集水管3，u形管54内水位逐渐降低，顶柱541在失去u形管54内水体浮力作用后逐渐下落至u形管54下游端出口处，支撑条52下游侧在失去通过顶柱541传递的水体浮力后在自身重力作用下逐渐下降并最终落在凹槽51表面，支撑条52的上游侧重新翘起；⑦同时，鱼道内各个池室的水位下降导致作用在活动式隔板42表面的水压力减小，当水压力小于弹簧a431和弹簧b433拉伸所产生的弹力，弹簧a431和弹簧b433开始收缩，活动式隔板42随着弹簧a431和弹簧b433的收缩逐渐向关闭状态运动，活动式隔板42冲击支撑条52的上游侧，翘起的支撑条52上游侧向下转动后顶部高程低于底板2高程，活动式隔板42经过凹槽51上方回到关闭状态，由于支撑条52下游的质量大于支撑条52上游侧的质量，支撑条52上游侧随后重新翘起并支撑在活动式隔板42的下游侧底部末端，活动式隔板42的关闭过程完成；⑧鱼道内各个池室的活动式隔板42均按照上述步骤⑥～⑦关闭后，鱼道泄洪过程结束，下游洄游鱼类可继续通过各个池室中的竖缝45完成洄游上溯过程。

本实用新型的一种适用于应急泄洪的竖缝式鱼道能够根据鱼道内水位的变化控制活动式隔板的自动开启和关闭，实现应急泄洪道和鱼道功能的转换，在鱼道正常运行时不会对洄游鱼类的洄游上溯过程产生干扰，在洪水期利用闲置的鱼道进行应急泄洪，有效提高鱼道所在水利枢纽的泄洪能力，释放足够的库容以应对河流上游下泄洪水的威胁；同时，在泄洪过程中，高速水流的冲刷能够将鱼道内部淤积的泥沙、垃圾等杂物排出，保证鱼道内部的通畅，有利于鱼类洄游上溯。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。