[发明专利]梯级箱体生态鱼道系统

说明书

技术领域：

生态鱼道是生态水利工程的重要设施。本发明涉及一种利用浮体浮力升降闸门、梯级箱体消能减速，同时缩短鱼道长度的新型生态鱼道，属水利工程、生态工程领域。

背景技术：

为了满足经济快速发展的需求，充分利用水能资源，世界各国修建了许多大坝和堤堰。大坝、堤堰等水利工程建设改变了河流自然的连通性，影响了洄游性和半洄游性鱼类生活史的顺利进行。这不仅会导致鱼类种群数量的减少，甚至导致部分鱼类种群的灭绝。实施重要生态系统保护和修复重大工程，优化生态安全屏障体系，构建生态廊道和生物多样性保护网络，可以提升生态系统质量和稳定性。江河是重要的生态廊道，要更加重视江河生态系统的保护，使水库大坝不仅成为防洪、供水、能源的重要保障，更要成为江河生态廊道的重要载体。因此，帮助鱼类和其他水生生物物种通过河流障碍物完成自由洄游的生态补偿工程措施应运而生。

鱼道是一种保护水生物种资源的重要工程措施。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(提升高度60m，全长2 700m)和帕尔顿鱼道(提升高57.5m，全长4 800m)。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，欧洲100座左右，日本约35座，前苏联约15座，其中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。至 20 世纪晚期，鱼道数量明显上升，在北美有近 400 座，日本则有 1 400 余座，其中较高、较长的鱼道分别是美国的北汊坝鱼道（爬升高度60m）和帕尔顿鱼道（全长4.8km）。国外鱼道的主要过鱼对象一般为鲑鱼(salmon)和鳟鱼(trout)等具有较高经济价值的洄游性鱼类。它们通常生活在纬度较高的地区(如北美、北欧、俄罗斯、日本北部、我国东北的黑龙江和吉林两省的入海河流)，在海水里生长，淡水里产卵孵化。这些鱼类个体较大，克服流速的能力很强，对复杂流态的适应性也较好。国内鱼道的主要过鱼对象一般为珍贵鱼类、鲤科鱼类和虾蟹等幼苗。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。据不完全统计，目前我国在各类水利工程中已建鱼道40座以上。已建的鱼道大多布置在沿海沿江平原地区的低水头闸坝上，故底坡较缓，提升高度也不大，一般在l0m左右。

目前我国以垂直竖缝式和仿自然通道的鱼道为主。垂直竖缝式鱼道对应的坝高范围较广，且鱼道长度和坝高呈正相关关系，即坝高越高，鱼道越长，通过增加鱼道长度降低坡度，以此达到限制流速的要求。垂直竖缝式鱼道消能效果较好，能适应较大水位变化，同时适应栖息于表层和底层的鱼类洄游需求，因此加拿大、美国以及澳大利亚都被广泛采用。但是，垂直竖缝式鱼道容易造成池室内水流的弯折和紊动现象，由于缺乏对竖缝式鱼道水流流态和河游鱼类的习性和行为的深入了解，导致了大部分鱼道在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，鱼道也没有满足当地鱼类对流速流态的要求，这些因表直接导致了我国大多数鱼道建成后运行效果不理想。仿自然过鱼通道通过构建近于天然河流的水流流态，形成了人工的生态廊道，具有生态最观功能，是鱼类良好的栖息地。仿自然过鱼通道通具有适用通过的鱼类范围广、建造成本低。但是，仿自然过鱼通道占用面积大，需有合适地形；低水位时容易干涸，需底床封闭，结构在洪水、冰冻等极端条件下的易遭破坏，需要定期维护，维护费用稍高。丹尼尔式鱼道水槽的槽壁和槽底设有阻板和底坎，流量较大，能改善了下游吸引鱼类的条件，但水流紊动剧烈，水位变动的适应性差，只适合游泳能力较强劲的鱼类；溢流堰式鱼道使鱼类从堰顶通过，过流较平稳，但消能不充分，水位变动的适应性差，只适合喜欢在表层洄游和有跳跃习性的鱼类；淹没孔口式鱼道过鱼孔淹没在水下，能适应水位变动的性能较好，但消能不够充分，主要依靠水流扩散来消能，孔口布置在鱼道的中低层，只适合喜欢在底层洄游的大中型鱼类。

以垂直竖缝式为代表的传统鱼道设计由于缺乏对生态方面的了解，而使得设计得到的鱼道最终成为摆设；以仿自然过鱼通道通为代表的生态型鱼道没有充分考虑经济、地形问题，未能充分的实现生态型鱼道的功能。

发明内容：

本发明提出一种利用浮体浮力升降闸门、梯级箱体消能减速为特色，同时缩短鱼道长度的新型生态鱼道。为了充分发挥鱼道功能，保护鱼类资源，维护河流生物多样性。