一种取水明渠内鱼类资源回收的辅助设施和方法与流程

本发明涉及一种取水明渠内鱼类资源回收的辅助设施和方法，是一种用于电厂取水过程中保护鱼类生态的水工工程和方法，是一种减少明渠取水对鱼类资源影响，降低取水卷载、卷塞及核电冷源风险的措施，以提高取水工程运行的安全性和环境友好性，是一种考虑鱼类行为特点、取水流场分布规律等因素的环境友好型取水明渠内鱼类资源回收的辅助设施和方法。

背景技术：

1、近几年发生多起核电站取水口堵塞事件，造成堵塞的生物包括经济性鱼类、水母、藻类等，该类事件迫使核电站停机、停堆或降功率运行，造成了巨额的经济损失，更重要的是，严重威胁了核电运行的安全性。同时，在生态文明建设蓬勃发展的背景下，核电运行的生态影响已成为行业发展中被广泛关注的重点，核电取水对生物，尤其是对鱼类资源的损害，影响了核电与海洋环境的和谐发展。核电取水对鱼类影响的研究开始于20世纪70年代，研究表明：鱼类进入核电取水系统后，存活率较低，死亡率较高，直接导致了取水造成鱼类资源的损失。如美国的bay shore核电厂运行机组总功率为631mw，取水量为33m3/s，监测结果表明，电厂每年卷塞成鱼4.6×107条，大多是翡翠闪光鱼和鰶。目前主要采取降低取水流速、减少取水量、在取水口外围设置屏障网等方式减少取水对鱼类资源的影响，但在取水明渠内没有设置相应的设施对已经进入明渠的鱼类资源进行回收，以减少取水对鱼类的影响。

2、核电厂在保障冷源安全的同时，需在取水过程中保护海洋生物，减少取水导致的生物损失。目前，现有的大部分核电厂忽视了取水设施对鱼类的影响，部分核电厂逐步开展取水卷塞鱼类生物量的记录工作，但现有核电厂都没有建造鱼类资源回收设施，亟需在取水设施内考虑鱼类资源回收等设施的设置。如何对进入取水明渠中的鱼类进行回收保护，降低取水卷塞，并防止取水堵塞，是一个需要解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种取水明渠内鱼类资源回收的辅助设施和方法。所述的设施和方法在取水明渠入水口一侧设置引诱流道以及诱导水流，将误入取水明渠的鱼类吸引至专门设置的引诱流道，用引诱流道将鱼类引导至取水明渠之外的稳流水域中，并或引导或捕捞，将稳流水域中的鱼类放归自然水域中。

2、本发明的目的是这样实现的：一种取水明渠内鱼类资源回收的辅助设施，包括：设置在取水明渠一侧侧壁的引诱流道入口，所述的引诱流道内设置为斜坡，斜坡的低端在取水明渠内，斜坡的高端在取水明渠外；在所述斜坡的高端设置流入引诱流道的诱导水流；所述的引诱流道的出口与一片稳流水域连接，所述的稳流水域中设有放归装置，所述的引诱流道入口下游设置拦截网。

3、进一步的，所述的诱导水流流向与取水明渠内的水流方向大于等于90度。

4、进一步的，所述的取水明渠包括形成直线段渠道的两道平行的侧壁，所述直线段渠道端部设有90度弯头，使取水明渠的进口与一侧侧壁平行，所述引诱流道的进口设置在取水明渠回流区一侧距离取水明渠的进口2-3个进口宽度的位置，所述垂直于取水明渠的诱导水流能够贯穿取水明渠中的回流区。

5、进一步的，所述的引诱流道的斜坡坡度小于1:10，宽度不宜超过5m，水深不宜低于0.5m。

6、进一步的，所述的诱导水流的流量为取水明渠中水流流量的1/15。

7、进一步的，所述的放归装置为引导鱼道。

8、进一步的，所述的放归装置为捕捞器。

9、一种使用上述设施的取水明渠内鱼类资源回收的辅助方法，所述方法的步骤如下：

10、步骤1，建立取水水域三维流场模型：建立包括取水明渠在内的取水水域三维流场模型，获取取水水域地形、环境水流条件、岸线特征，以及取水明渠的设计尺寸、取水流量、取水流速、取水深度，建立取水流场模型，划分计算网格，确定流场模拟的边界条件、初始条件并选择合适的计算参数，模拟包含取水明渠以及取水影响水域在内的流场变化；流场计算控制方程如下：

11、

12、其中：u为时均速度，t为时间，p为压力，ρ为水体密度，μeff为湍动有效粘度，k为湍动能，i为二阶单位张量，αk为湍动能普朗特数，ε为湍动耗散率，αε为湍动耗散率普朗特数，gk为平均速度梯度引起的湍动能产生项，c1ε和c2ε为常数系数；

13、步骤2，基于物理模型实验结果验证流场模型：在室内建立对应的正态比尺物理模型，测量明确内各特征断面或特征点的流速、流向，与数学模型的模拟结果进行对比验证，计算值与实测值符合较好，即构建的数学模型能够反映取水明渠内流场分布基本特征，可据此开展明渠内鱼类资源回收设施设置位置、诱导水流流量及构型尺寸等的确定；

14、步骤3，引诱流道位置选择：基于流场分布分析，结合进入明渠内鱼类游泳能力和行为特点，选择在明渠内回流区中心流速较低，回流较薄弱区域的近岸位置布设引诱流道入口，引诱流道出口可设置在明渠外部近岸位置流速较缓，水流稳定的稳流区域，以作为放归前鱼类暂存位置；

15、步骤4，引诱流道的构型、尺寸及诱导水流流量设置：基于流场分布分析，结合进入明渠内鱼类游泳能力和行为特点，引诱流道内流速、呈现的流态，综合确定引诱流道设置的构型、尺寸及诱导水流流量；

16、步骤5，改造物理模型试验进一步复核流场：根据步骤4提出的引诱流道推荐方案，改造步骤2中的物理模型，在明渠内对应的位置增设引诱流道及供水系统，利用物理模型试验进一步开展流场研究和分析，复核鱼类资源回收设施的适宜性；

17、步骤6，辅助性拦截设施设置：根据明渠内流场分析结果，在明渠内的引诱流道入口下游，水流较为均匀、且流速较小之处增设辅助性拦截网，拦截网宜全断面布置，促使鱼类在顺网游动的过程中更易于寻找到引诱流道入口；

18、步骤7，诱鱼回收过程：开启引诱流道，在引诱流道入口形成穿透明渠内水流回流区至主流区的射流，利用鱼类的逆流游动特性引导主流区及回流区中的鱼类向引诱流道入口聚集，进而进入引诱流道，并利用引诱流道中的斜坡形成流速均匀渐变的稳定逆向流场，引诱鱼类逆流进入引诱流道出口的稳流水域，再通过放归装置将稳流水域中的鱼类放归至明渠外的自然水域。

19、本发明的优点和有益效果是：本发明在取水明渠入水口一侧设置引诱流道以及诱鱼水流，将误入取水明渠的鱼类吸引至专门设置的回收辅助设施，用该设施将鱼类引导至取水明渠之外的稳流水域中，并或引导或捕捞，将稳流水域中的鱼类放归明渠外的自然水域。本发明将大量误入取水明渠的鱼类通过诱导的方式引导出明渠，即保护了鱼类，也使取水明渠避免了由于吸入大量鱼类而造成堵塞，引发电站停机事故，从而避免了巨额的经济损失，更重要的是，保证了电厂的运行安全。

技术特征：

1.一种取水明渠内鱼类资源回收的辅助设施，包括：设置在取水明渠一侧侧壁的引诱流道入口，所述的引诱流道内设置为斜坡，斜坡的低端在取水明渠内，斜坡的高端在取水明渠外；在所述斜坡的高端设置流入引诱流道的诱导水流；所述的引诱流道的出口与一片稳流水域连接，所述的稳流水域中设有放归装置，所述的引诱流道入口下游设置拦截网。

2.根据权利要求1所述的回收设施，其特征在于，所述的诱导水流流向与取水明渠内的水流方向大于等于90度。

3.根据权利要求2所述的回收设施，其特征在于，所述的取水明渠包括形成直线段渠道的两道平行的侧壁，所述直线段渠道端部设有90度弯头，使取水明渠的进口与一侧侧壁平行，所述引诱流道的进口设置在取水明渠回流区一侧距离取水明渠的进口2-3个进口宽度的位置，所述垂直于取水明渠的诱导水流能够贯穿取水明渠中的回流区。

4.根据权利要求3所述的回收设施，其特征在于，所述的引诱流道的斜坡坡度小于1:10，宽度不宜超过5m，水深不宜低于0.5m。

5.根据权利要求4所述的回收设施，其特征在于，所述的诱导水流的流量为取水明渠中水流的流量的1/15。

6.根据权利要求5所述的回收设施，其特征在于，所述的放归装置为引导鱼道。

7.根据权利要求5所述的回收设施，其特征在于，所述的放归装置为捕捞器。

8.一种使用权利要求6或7所述回收设施的取水明渠内鱼类资源回收的辅助方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

技术总结
本发明涉及一种取水明渠内鱼类资源回收的辅助设施和方法，包括：设置在取水明渠一侧侧壁的引诱流道入口，所述的引诱流道内设置为斜坡，斜坡的低端在取水明渠内，斜坡的高端在取水明渠外；在所述斜坡的高端设置流入引诱流道的诱导水流；所述的引诱流道的出口与一片稳流水域连接，所述的稳流水域中设有放归装置。本发明将大量误入取水明渠的鱼类通过诱导的方式引导出明渠，即保护了鱼类，也使取水明渠避免了由于吸入大量鱼类而造成堵塞，引发电站停机事故，从而避免了巨额的经济损失，更重要的是，保证了电厂的运行安全。

技术研发人员：韩瑞,曾利,张强,曹冉冉,杨嘉,赵懿珺,纪平
受保护的技术使用者：中国水利水电科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2025/1/13