[发明专利]多级跌坎凹槽竖缝式鱼道实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及对水力学紊流消能技术研究、鱼类游泳能力、鱼类洄游及过鱼设施等问题的研究，特别涉及一种多级跌坎凹槽竖缝式鱼道实验演示装置。

背景技术

过鱼设施是指让鱼类通过障碍物的人工修建的通道和设施，最早的过鱼设施，是开凿河道中的礁石、疏浚急滩等天然障碍以沟通鱼类的洄游路线。

据不完全统计：美国和加拿大已经建设各种过鱼建筑物200座以上，其中多数为鱼道，另外欧洲100座左右，日本约35座，前苏联约15座。世界上比较著名的鱼道有美国的邦纳维尔坝鱼道、加拿大的鬼门峡鱼道以及英国的汤格兰德坝鱼道等，从统计资料来看，世界上水头最高、长度最长的鱼道分别是美国在20世纪50年代建设的北汊坝(North Fork)鱼道，其提升高度60m，全长2700m，以及帕尔顿鱼道，其提升高度57.5m，全长4800m；1958年，我国在浙江富春江七里垄电站中首次设计了鱼道，最大水头约18m。60年代又分别在黑龙江和江苏等地兴建了鲤鱼港、斗龙港、太平闸等30多座鱼道。目前我国在各类水利工程中已建鱼道40座以上。

鱼道作为过鱼设施的一种，是在鱼类洄游时供鱼类通过闸、坝的人工水槽。主要由进口段，槽身段，出口段和辅助设施等组成。简单的讲，鱼道就是一种供鱼类洄游用的人造水槽。它的形成和发展代表了人们对河道工程影响水生环境的重视程度的提高，它的作用除了改善工程对鱼类经济的不利影响外，更使得许多的鱼类免于灭绝，保障生物的连续性和多样性，它具有重要的生态意义，经济意义和工程意义。鱼道主要有三种类型：平面式鱼道；竖缝式鱼道，也称导墙式鱼道；以及梯级式鱼道，也称台阶式鱼道。

由于现有的过鱼设施设计目标单一、设计资料不完善，导致了大部分上述型式的鱼道在设计修建的时候，在考虑诱鱼效果和保持过道鱼类体力及延续过道鱼类的发育过程方面有较大的缺陷，同时，也没有满足当地鱼类对流速、流态的要求，这些因素直接导致了我国大多数鱼道建成后运行效果不理想。

由国内外的资料来看，对过鱼设施研究、进行模型实验的类型大部分都是较单一的垂直竖缝式鱼道，其他类型的过鱼设施少有详细的模型实验研究，因为过鱼设施中的水流具有复杂的水动力学条件，所以只凭数值模拟研究难以给出可信结果。

发明内容

本发明的目的正是针对现有过鱼设施中存在的问题，设计一种能对水力学紊流消能问题、鱼类洄游问题以及水力学实验进行研究的新型多级跌坎凹槽竖缝式鱼道实验演示装置。该多级跌坎凹槽竖缝式鱼道实验装置体型灵活可变，具有多样性，可在多种不同工况下进行实验演示，不仅可以为本科教学实验提供方便，还可以提高过鱼设施内水流流场研究的可靠性及准确性，能够结合现代化量测手段进行分析，进而为过鱼设施研究提供可靠的依据。

为了实现上述本发明的目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。

本发明提出的多级跌坎凹槽竖缝式鱼道实验装置，其特征在于包括水循环系统，进水系统和挡水系统组成的装置主体和出水系统；所述水循环系统与进水系统连接，进水系统与挡水系统连接，挡水系统再与出水系统连接；其中，水循环系统由抽水泵，地上水箱，地下水池，上游手控阀门和下游手控阀门，溢水管组成；进水系统按水流方向由流量控制箱，薄壁堰，水流缓冲箱和上游鱼类休息池组成；挡水系统由设置有障碍物的若干个水槽组成；出水系统由下游鱼类休息池，尾水池和尾水管组成；所述水循环系统中地上水箱底部由地面上的钢架支撑，地上水箱顶部与连接抽水泵的抽水管连接，抽水管再与溢水管连接，抽水泵安装于地下水池中，地上水箱底部通过连接水管与上游手控阀门连接，上游手控阀门与进水系统中的流量控制箱连接，流量控制箱与水流缓冲箱连接，水流缓冲箱再与上游鱼类休息池连接，上游鱼类休息池底部由固定支架支撑；所述挡水系统中水槽一端连接上游鱼类休息池，另一端连接出水系统中下游鱼类休息池，下游鱼类休息池与尾水池连接，尾水池与下游手控阀门连接，下游手控阀门再与尾水管连接，水流通过尾水管实现与地下水池的连接。

上述技术方案中，所述进水系统中的流量控制箱，上游鱼类休息池和水流缓冲箱均采用水平位置放置。

上述技术方案中，所述挡水系统中各水槽内设置的障碍物为多级跌坎和凹槽，多级跌坎的级数至少为三级。

上述技术方案中，所述挡水系统中水槽底部的千斤顶为气压千斤顶。

上述技术方案中，所述进水系统中水流缓冲箱与上游鱼类休息池之间加设有稳水栅，稳水栅的放置垂直于水流方向。

上述技术方案中，所述各水槽由束窄进水口，凹向上游的凹槽和所设置的多级跌坎以及束窄出水口组成，各水槽成几何对称性，并且头一个水槽的束窄出水口就是下一个水槽的束窄进水口。