一种鱼道调节池及其设计方法与流程

本发明一种鱼道调节池及其设计方法，具体而言是一种连接技术型鱼道和仿自然鱼道的过渡调节池，属于过坝建筑物中的鱼道工程领域。

背景技术：

1、

2、作为沟通坝址上下游鱼类洄游通道，保障流域水生态环境的重要措施，近些年，我国过鱼设施建设高速发展，特别是更贴近自然特征、具有良好水力条件的仿自然鱼道更是越来越受到青睐。但是需要注意到，我国水利枢纽工程大多水头相对较高，上下游水位变幅较大，而仿自然鱼道与传统的技术型鱼道相比，在适应高水头、大水位变幅方面存在一定短板(占地空间大、适应水位变幅能力弱)，这也限制了这一过鱼设施类型的推广发展。

3、基于上述原因，申请人提出将传统技术型鱼道与仿自然鱼道相结合的布置方案，将技术型鱼道能够适应高水头、大水位变幅的特点与仿自然鱼道水力条件优良、更贴近自然生态的优点有机融合，从而提升其应用潜力。然而，由于涉及两种不同的鱼道型式，在实际布置时面临以下亟需解决的技术难题：

4、1、仿自然鱼道与传统技术型鱼道尺度相差较大，特别是竖缝等过流控制性断面的尺寸差异明显；通常而言，仿自然鱼道过流能力远大于技术型鱼道，如果直接将两者连接在一起，会产生因两者流量不协调而导致技术型鱼道中流速超过设计流速指标，抑或仿自然鱼道中水流流速过小，低于鱼类感应流速等不利于过鱼的水力条件；

5、2、仿自然鱼道与传统技术型鱼道相连接时，位于上游的技术型鱼道需要适应不同水位条件，因此其进、出口水位与仿自然鱼道进、出口水位存在一定差异，如不能妥善将两种(或多种)水位进行合理衔接，则同样会导致鱼道池室内水流条件欠佳，严重时会形成流速屏障，导致目标鱼类无法顺利上溯。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提出一种鱼道调节池及其设计方法，使得上游是技术型鱼道下游是仿自然型鱼道相互衔接时，衔接部位上下游流速、水位仍能满足过鱼需求，克服流量、流速、水位在不同类型鱼道中难以匹配的难题。

2、一种鱼道调节池：包括：技术型鱼道鱼类进口段、补水设施、过鱼通道、溢流调节池、底部衔接坡面，仿自然鱼道鱼类出口连接段；

3、上述的补水设施为：在技术性鱼道鱼类进口段的底部开挖设置补水设施，上述的补水设施包括补水消力池和补水管道；补水管道将设计补水量引流至补水消力池，补水水流经消能后从顶部冒出，对技术型鱼道鱼类进口段补水；其具体设计采用cn110552335b的设计方案；

4、上述的溢流调节池布置在过鱼通道侧面，在过鱼通道和溢流调节池中间隔墙的中下部设置过流孔，水流自过流孔进入溢流调节池；过流孔上设置拦鱼格栅，避免目标鱼类进入溢流调节池；多余水量自溢流调节池流出鱼道外部；

5、上述的过鱼通道与仿自然鱼道鱼类出口连接段设置底部衔接坡面，调控仿自然鱼道鱼类出口连接段水位。

6、上述的仿自然鱼道鱼类出口连接段断面为矩形。

7、上述的鱼道调节池设计方法包括以下步骤：

8、(1)确定鱼道调节池的目标水位：

9、鱼道调节池水位衔接技术鱼道鱼类进口段水位和仿自然鱼道鱼类出口段水位，这两段的水位差不大于5cm；

10、(2)确定过鱼通道内水流流速指标：

11、过鱼通道内的流速大于目标鱼类的感应流速vg，并且不小于0.15m/s；

12、(3)过鱼通道与溢流调节池之间的过流孔面积a采用如下公式确定：

13、qy/a＜vg并且qy/a＜0.15m/s

14、当设置多个过流孔时，控制总面积a满足上述条件；

15、(4)确定过鱼通道内的补水量：

16、补水量qb需满足：技术型鱼道上游出口最低水位时，补水量大于仿自然鱼道与技术型鱼道之间的流量差值；

17、(5)溢流坝的最小长度lmin确定方法基于下式：

18、

19、(6)溢流堰设计需要满足以下条件：

20、溢流堰顶高程hb应满足以下条件，即

21、丨hb+hy-hd丨≤5cm

22、其中hy是堰顶水深，hd为过鱼通道目标水位。

23、此设计可以保证溢流坝一直处于溢流状态；

24、其中各量满足以下条件：

25、qj+qb-qf≤qym；

26、其中qj为技术型鱼道过流量，qb为设计补水量，qf为仿自然鱼道过流量，qym溢流堰最大溢流能力。

27、从技术鱼道下行的流量来自技术鱼道本身和补水流量。总流量在通过过鱼通道时，一小部分通过过流孔进入溢流调节池，然后通过溢流堰离开鱼道；大部流量通过过鱼通道进入下游的仿自然鱼道。

28、本发明的有益效果在于：

29、1、为技术型鱼道与仿自然鱼道的结合提供了一种可行的设施；

30、2、通过以上设计方法得到的设计结果能够同时满足水位、流量、流速的衔接需求，

31、3、不同鱼道型式之间不会因过流能力不一致产生水面壅高或跌落；

32、4、设计采用溢流调节池底部设置过流孔，外侧设置溢流堰的方式阻隔鱼类通过并在产生较小横向流速的同时使得过多流量外溢，这样的设置使得整个装置能够负担较大的流量变化同时有不会产生过高的横向流速误导鱼类的上行方向。

33、说明书附图

34、图1本发明一种鱼道调节池俯视示意图及其底面沿程坡面线；

35、图2本发明一种鱼道调节池俯视示意图；

36、图3本发明一种鱼道调节池的aa断面示意图。

技术特征：

1.一种鱼道调节池：包括：技术型鱼道鱼类进口段、补水设施、过鱼通道、溢流调节池、底部衔接坡面，仿自然鱼道鱼类出口连接段；

2.根据权利要求1所述的一种鱼道调节池，其特征在于：所述的仿自然鱼道鱼类出口连接段断面为矩形。

3.根据权利要求1所述的一种鱼道调节池，其特征在于：上述的鱼道调节池设计方法包括以下步骤：

技术总结
本发明一种鱼道调节池及其设计方法，属于鱼道建设领域，包括以下内容：一种鱼道调节池：包括：技术型鱼道鱼类进口段、补水设施、过鱼通道、溢流调节池、底部衔接坡面，仿自然鱼道鱼类出口连接段；上述的鱼道调节池设计方法包括以下步骤：确定鱼道调节池的目标水位，确定过鱼通道内水流流速指标，确定过鱼通道与溢流调节池之间的过流孔面积,确定过鱼通道内的补水量，确定溢流堰的最小长度。本发明为技术型鱼道与仿自然鱼道的结合提供了一种可行的设施。

技术研发人员：祝龙,王晓刚,黄岳,姚秀梅,何承农,游允越,刘本芹,杨宇,胡乔一,任江山,何建进,詹剑义,王乐乐,丁文浩
受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12