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新华基础科学院世界鱼道技术重大突破:溪边桩缓水涵洞鱼道拯救全人类

(2023-04-19 21:03:46)
标签:

鱼道

科学

发现

技术

新华

让鱼回家!让爱回家! 淡水鱼因水电站大坝而灭绝!可以说是现代文明的耻辱!……听说为了鱼道,美国为此炸掉1600多水电站……一直以来,鱼道技术是中国生态科学技术的弱项!为什么,技术人员不重视,不懂鱼水之道!    2023年4月19日,新华基础科学院对外公布世界溪边桩鱼道技术研究成果,可适用300米以上超高大坝包括中国长江三峡大坝等大坝,超高坝底生态鱼道技术方案:只需要在坝底建设缓水溪边桩缓水涵洞就可以全部满足鱼迴游。坝底缓水涵洞中间设多个大型缓水桩,供大型鱼避急流通过,大型缓水桩两侧设一定深度的小型鱼道,小型鱼道也设小型缓水桩,供小型鱼通过……


以下网络文章供参考

参考一:……

有关系;过坝洞的数量由河宽坝长决定。

为了和鱼道主体连接,必须在建造大坝时在过坝洞中预先埋设连接管。图2表示连接管的埋设,图中、1、大坝侧剖面;2、过坝洞;3、4、连接管;5、6、安装板。安装板的平面与连接管的管壁垂直,在连接管的两端管口处都有安装板,埋在大坝内部的安装板起到和大坝坚固结合的作用,露在大坝外面的安装板用来与鱼道主体连接。

鱼道主体安装在大坝外侧,叫做坝外鱼道;鱼道的主体安装在大坝内侧,叫做坝内鱼道;鱼道主体的一部分安装在大坝外则,另一部分安装在大坝内侧,可以叫做骑墙鱼道。

(二)、转动式鱼道转动式鱼道由转动体和套管两个主要部分组成,套管在外,转动体在内,套管是静止不动的,转动体是转动的,套管是空心圆柱形,套管圆柱面上有位置对称的两个缺口,是鱼道的入口和出口,从出口外侧到入口外侧的水体,总被转动体阻断,因为转动体具有阻断水流的造形,在鱼道中,转动体是水体的障碍物,但在转动过程中,水生动物可以穿过鱼道,从坝外进入坝内。

由于转动体的造形不同,又可分为四种机型。第一种、单弧转动体;第二种、有连接隔板的双弧转动体;第三种、旋转闸门;第四种、内衔静止隔板的双弧转动体。

转动体的转动轴线、可以水平放置,也可以竖直放置,水平放置叫卧式,竖直放置叫立式,立式优于卧式,下面多按立式设计。

(1)、有单弧转动体的鱼道图3是这种鱼道的工作部分径向剖视图,图中,1、单弧转动体;2、套管、3、连接管;4、安装板。

本图表示,套管是空心圆柱形,转动体也是空心圆柱形;转动体旋转轴线与套管内表面的圆柱面的轴线重合;转动体的外表面与套管的内表面摩擦接触,这样可以防止漏水损失;套管上每个缺口所占弧度小于四分之一圆周;转动体的圆柱面上只有一个缺口,缺口的大小与套管上的缺口相等,所以转动体径向截面是一条弧线形状,因此叫做单弧转动体。

套管上的两缺口之中,总有一个面对大坝,在这个缺口的边缘有连接管固定其上,连接管与套管是结合成整体的,连接管的另一端管口处有安装板,用来与过坝洞联接。联接方法是,把套管上的连接管与过坝洞上的连接管两个管口对齐,然后在两个安装板上焊接、铆接,或用螺纹联接件固定,注意接口处必须严密防漏。

图4、图5、图6、图7是工作原理图。此四图都是简化示意图,外层的两段弧形代表套管,内层的一段弧形代表单弧转动体。

从图7的状态到图4的状态,转动体顺时针旋转90°,转动体上的缺口与套管左侧的鱼道入口正对,即鱼道入口打开,鱼从下游坝外一侧进入鱼道内部,此时鱼道出口被转动体圆柱面封闭,水体被阻断。

从图4到图5,转动体顺时针旋转90°,转动体的缺口正对套管一侧壁面,所以鱼道的出口和入口都是关闭状态,鱼在鱼道中停留。

从图5到图6,转动体顺时针旋转90°,转动体的缺口正对套管右侧的缺口,即鱼道出口打开,鱼道中的鱼穿过出口,进入坝内上游水域。此时套管左侧的缺口被转动体的圆柱面完全封闭,即鱼道入口关闭,水体同样被阻断。

从图6到图7,转动体顺时针旋转90°,鱼道出口关闭,一个工作循环结束。

从图7再到图4,下一个工作循环开始。单弧转体每旋转一周是一个工作循环,每个工作循环使一批鱼穿过鱼道。

从工作过程可知,当鱼道入口打开时,鱼道出口心然关闭;当鱼道出口打开时,鱼道入口自然关闭,所以单弧转动体的造形可以确保在任何时刻水体总是被阻断。

鱼道的入口和出口都是逐渐打开的,又是逐渐关闭的。只要入口和出口有一部分处在打开状态,鱼儿就可以游进游出,所以单弧转体的运动方式,可以是连续旋转,转速要适当,这是第一种工作方式。

第二种工作方式为间歇转动,就是每转180°,就停一停,之后再转180°,再停一停,停留位置应当在单弧转动体的缺口正对鱼道入口或出口之处。每次转动都取同一方向,或顺时针,或逆时针。

第三种工作方式为往复扭转,它也是间歇转动,只是转动方向不断改变,每次转动的方向都与前次转动方向相反,即顺时针转过180°,停一停,再逆时针转180°,再停一停,然后又顺时针转180°,如此往复扭转一次为一个工作循环。

不论采用哪一种转动方式,有单弧转体的鱼道其入口打开时间只占总时间的一半,因此有下面三种改进机型。

(2)、有连接隔板的双弧转动体及鱼道图8是这种鱼道的工作部分径向截面图,图中,1、隔板;2、双弧转动体;3、套管;4、连接管。

本图表示,这种鱼道的套管与第一种鱼道的套管完全相同,不同之处是转动体的造形,转动体也是空心圆柱形,在圆柱面上有位置对称的两个缺口,所以径向截面是两条等长的弧形,并且在两条弧的中点连线上有一道隔板,隔板与双弧面结合成整体,隔板就是转动体的一个组成部分,隔板与双弧同步旋转,所以叫做有连接隔板的双弧转动体。

因为转动体圆柱面上也有两个位置对称的缺口,所以鱼道的入口和出口会同时打开,隔板的作用就是当出入口同时打开的情况下阻断坝内坝外的水体,即转动体的造形具有截断水流的性能。

也是因为转动体圆柱面上有两个缺口,当一个缺口从正对鱼道入口的位置开始转动,鱼道入口逐渐被一条弧面遮盖,最后入口完全关闭,由于转动体并不在这个位置停留,而是继续转动,于是转动体上的另一个缺口跟着转到了鱼道入口处,马上把入口打开,即是说,鱼道入口刚一关闭,马上又会打开,所以第二种转动鱼道比第一种转动鱼道,入口打开的时间增加了一倍。

当鱼道出入口同时打开时,在隔板入口一侧,下游坝外的鱼能够游进鱼道内部,并被隔板阻挡。当转动体旋转180°后,再次出现出入口同时打开,原在隔板入口一侧的鱼已经被转动体的运动带到出口一侧,这些鱼可以穿过出口游出鱼道,进入坝内上游水域,与此同时,在隔板入口一侧下游坝外的鱼又能进入鱼道了。因此转动体每转过180°就会有一批鱼穿过鱼道,所以说有隔板的双弧转动鱼道每转180°为一个工作循环,每旋转一周完成两个工作循环。

与第一种转动鱼道的工作方式完全相同,第二种转动鱼道可以连续旋转,也可以间歇转动,还可以往复扭转。

在旋转过程中,隔板对水有搅动作用,因此功耗较大。

(3)、旋转闸门这种鱼道的转动体是由若干块隔板组成,转动体不是圆柱形的,工作部分没有圆柱面。隔板从转动轴线向外辐射状伸出,所以径向截面为叶轮形,隔板的边缘与套管内表面摩擦接触,有几道隔板,就把套管内部分隔成几个相等的区间,每个区间就是一个闸室,闸室是移动的,随同隔板一起旋转。若干隔板在轴线位置结合成一个整体,这就是旋转闸门。

图9是有四道隔板的旋转闸门及套管,图中,1、套管;2、连接管;3、旋转闸门。

图中可见,套管与第一种单弧转动鱼道的套管完全相同,转动体是由四道隔板构成的旋转闸门,隔板把套管内部分隔成四个闸室,旋转闸门的径向截面成十字形交叉,交点在轴心。

如果旋转闸门有三道隔板,那么套管上的缺口应当小于60°弧;如果旋转闸门有五道隔板,那么套管上的缺口可以加宽到接近108°弧;如果旋转闸门有六道隔板,那么套管的缺口可以加宽到接近120°弧。隔板不是越多越好,隔板过多,增加了造价,减少了鱼在鱼道内部的活动范围,过尤不及;隔板也不是越少越好,少于三道隔板,就不能阻断水流。

套管圆柱面的径向截面是两条等长的弧,每段弧面都是鱼道的一个侧壁,旋转闸门能够阻断水流的条件是相邻两道隔板所夹的圆心角之度数小于每段套管侧壁所占的弧度数,满足了这一条件,那么在任何时刻,任何转动位置,每段套管侧壁都至少有一道隔板边缘与之摩擦接触。

因为旋转闸门没有圆柱面,所以鱼道入口时时刻刻都是打开的,从下游坝外游过来的鱼可以马上进入鱼道内部的一个闸室。进入某一闸室的鱼随同闸室转到出口一侧,就可以马上游出鱼道,进入坝内上游水域,因为出口也是时刻打开的。

旋转闸门的工作方式就是连续的慢速的一个方向的旋转。工作循环对每个闸室是旋转一周,对鱼道总体是旋转180°。

因为旋转闸门对水有搅动作用,所以功耗较大。

(4)内衔静止隔板的双弧转动体及鱼道

图10是这种鱼道的工作部分径向剖视图。图中,1、静止隔板;2、双弧转动体;3、套管;4、连接管;5、鱼道左室;6、鱼道右室。

看图可知,这种鱼道的套管的缺口较宽,占110°弧心左右;转动体是空心圆柱形,在圆柱面上也有两个位置对称的缺口,每个缺口只占60°弧左右,因此转动体的径向截面是两条等长的弧形,每条弧约占120°,所以叫做双弧转动体;在转动体内部有一道隔板,隔板过转动轴线,并且在套管两缺口的中点连线方向上,隔板是静止不动的,隔板的边缘与转动体内表面摩擦接触,因此叫做内衔静止隔板,隔板把鱼道内部分隔成两个彼此独立的区间,即左室和右室。

图11、

图12、

图13,是工作原理图,各图都是简化示意图,外层圆周上的两条弧形代表套管壁;内层圆周上的两条弧形是转动体,为了便于观察,在转动体上画出一个黑三角作记号;横在中间的直线形体是静止隔板,图中隔板上侧为左室,不侧为右室。

图10到

图11,双弧转动体逆时针转过60°的角,进入工作状态,左室入口打开,出口关闭,坝外游过来的鱼进入左室;与此同时,右室出口打开,入口关闭。

图11到

图12,双弧转动体顺时针转过一个小于120°的角,此角等于转动体的弧长与隔板厚度之差的弧度数。结果,左室入口关闭,出口打开,原左室中的鱼游出鱼道,进入坝内水域;与此同时,右室出口关闭,入口打开,从坝外游过来的鱼进入右室。

图12到

图13,双弧转动体逆时针转过小于120°的角,于是左室出口关闭,入口打开,坝外的鱼进入鱼道左室;与此同时,右室入口关闭,出口打开,原在右室中的鱼游出鱼道,进入坝内。一个工作循环结束。

然后又是从

图13到

图12,进入下一个工作循环。每个工作循环都是双弧转动体顺时针转过小于120°的角,然后再逆时针转过小于120°的角,往复扭转一次为一个工作循环。对左室和右室,两者……


参考二:

能使鱼类穿过大坝底部的潜水鱼道的制作方法

国知局

导航: X技术> 最新专利>水利;给水;排水工程装置的制造及其处理技术

专利名称:能使鱼类穿过大坝底部的潜水鱼道的制作方法

技术领域:

杂志上介绍葛州坝水电站时,曾经提及一种鱼道,槽形,上下倾斜放置,槽内有从左右两壁等间隔伸出的挡板,挡板只挡住槽宽的大约一半,水从上而下,左拐右拐地向下流,鱼从下而上,左拐右拐地向上游。但是,这种鱼道并没有在葛洲坝上采用。据记者采访宜昌洲坝中华鲟研究所得知,最初曾考虑过修建鱼道或升鱼机,但由于缺乏技术上的可靠性而放弃。因为葛洲坝的阻挡,中华鲟不能游到长江上游繁殖,以至逐年减少,若不是大力开展人工繁殖,那么中华鲟势必最终灭绝。

另外从报纸上曾经见到两条信息第一条说”在葛州坝前一百多条白鳍豚在徘徊。”第二条说“中国科技界知名人士联合起来,反对在三峡建坝。”因此我认为应当发明一种新型鱼道,使一切水生动物能够顺利通过大坝,这对保护水产资源,保护生态平衡,具有重大价值和深远意义。

本新型鱼道的名称叫做潜水鱼道,它应当具备下列三条基本特征第一、有封闭的外壳,这是与槽形鱼道相比较而言,槽形鱼道槽口向上敞开,不封闭。这也是因为在水下使用,必须封闭才能隔断鱼道内部与外部的水体;第二、外壳上必须有入口和出口;第三、有可以移动的障碍物,障碍物的作用是阻断水流,使坝内的水不会大量地泄漏到坝外,障碍物的移动是为了放鱼通过。与此相反,槽形鱼道既让鱼通过,也放水流过,相比较而言,本新型鱼道只让鱼通过,不放水流过。

本新型鱼道是使洄游鱼类从拦河大坝底部穿过大坝,这种新型鱼道不是建筑,而是不断运转的机器;这种新型鱼道可以大量重复制造,不但可以应用在今后将要建造的大坝上,而且可以在过去早已建成的大坝上应用。

潜水鱼道又分为转动式和管式两种类型,下面逐一介绍。

(一)过坝洞为了使鱼类能够从大坝底部穿过大坝,在大坝底部应当设置过坝洞。

图1表示过坝洞。图中、1、大坝;2、坝外水面;3、4、5、6、过坝洞;7、河底。

过坝洞的截面一般是长方形,也可以是正方形,圆形,椭圆形等;过坝洞下边接近河底,上边接近枯水期坝外水面;过坝洞的高度由水深决定;过坝洞的宽度要受限制,这与大坝的结构强度有关系;过坝洞的数量由河宽坝长决定。

为了和鱼道主体连接,必须在建造大坝时在过坝洞中预先埋设连接管。图2表示连接管的埋设,图中、1、大坝侧剖面;2、过坝洞;3、4、连接管;5、6、安装板。安装板的平面与连接管的管壁垂直,在连接管的两端管口处都有安装板,埋在大坝内部的安装板起到和大坝坚固结合的作用,露在大坝外面的安装板用来与鱼道主体连接。

鱼道主体安装在大坝外侧,叫做坝外鱼道;鱼道的主体安装在大坝内侧,叫做坝内鱼道;鱼道主体的一部分安装在大坝外则,另一部分安装在大坝内侧,可以叫做骑墙鱼道。

(二)、转动式鱼道转动式鱼道由转动体和套管两个主要部分组成,套管在外,转动体在内,套管是静止不动的,转动体是转动的,套管是空心圆柱形,套管圆柱面上有位置对称的两个缺口,是鱼道的入口和出口,从出口外侧到入口外侧的水体,总被转动体阻断,因为转动体具有阻断水流的造形,在鱼道中,转动体是水体的障碍物,但在转动过程中,水生动物可以穿过鱼道,从坝外进入坝内。

由于转动体的造形不同,又可分为四种机型。第一种、单弧转动体;第二种、有连接隔板的双弧转动体;第三种、旋转闸门;第四种、内衔静止隔板的双弧转动体。

转动体的转动轴线、可以水平放置,也可以竖直放置,水平放置叫卧式,竖直放置叫立式,立式优于卧式,下面多按立式设计。

(1)、有单弧转动体的鱼道图3是这种鱼道的工作部分径向剖视图,图中,1、单弧转动体;2、套管、3、连接管;4、安装板。

本图表示,套管是空心圆柱形,转动体也是空心圆柱形;转动体旋转轴线与套管内表面的圆柱面的轴线重合;转动体的外表面与套管的内表面摩擦接触,这样可以防止漏水损失;套管上每个缺口所占弧度小于四分之一圆周;转动体的圆柱面上只有一个缺口,缺口的大小与套管上的缺口相等,所以转动体径向截面是一条弧线形状,因此叫做单弧转动体。

套管上的两缺口之中,总有一个面对大坝,在这个缺口的边缘有连接管固定其上,连接管与套管是结合成整体的,连接管的另一端管口处有安装板,用来与过坝洞联接。联接方法是,把套管上的连接管与过坝洞上的连接管两个管口对齐,然后在两个安装板上焊接、铆接,或用螺纹联接件固定,注意接口处必须严密防漏。

图4、图5、图6、图7是工作原理图。此四图都是简化示意图,外层的两段弧形代表套管,内层的一段弧形代表单弧转动体。

从图7的状态到图4的状态,转动体顺时针旋转90°,转动体上的缺口与套管左侧的鱼道入口正对,即鱼道入口打开,鱼从下游坝外一侧进入鱼道内部,此时鱼道出口被转动体圆柱面封闭,水体被阻断。

从图4到图5,转动体顺时针旋转90°,转动体的缺口正对套管一侧壁面,所以鱼道的出口和入口都是关闭状态,鱼在鱼道中停留。

从图5到图6,转动体顺时针旋转90°,转动体的缺口正对套管右侧的缺口,即鱼道出口打开,鱼道中的鱼穿过出口,进入坝内上游水域。此时套管左侧的缺口被转动体的圆柱面完全封闭,即鱼道入口关闭,水体同样被阻断。

从图6到图7,转动体顺时针旋转90°,鱼道出口关闭,一个工作循环结束。

从图7再到图4,下一个工作循环开始。单弧转体每旋转一周是一个工作循环,每个工作循环使一批鱼穿过鱼道。

从工作过程可知,当鱼道入口打开时,鱼道出口心然关闭;当鱼道出口打开时,鱼道入口自然关闭,所以单弧转动体的造形可以确保在任何时刻水体总是被阻断。

鱼道的入口和出口都是逐渐打开的,又是逐渐关闭的。只要入口和出口有一部分处在打开状态,鱼儿就可以游进游出,所以单弧转体的运动方式,可以是连续旋转,转速要适当,这是第一种工作方式。

第二种工作方式为间歇转动,就是每转180°,就停一停,之后再转180°,再停一停,停留位置应当在单弧转动体的缺口正对鱼道入口或出口之处。每次转动都取同一方向,或顺时针,或逆时针。

第三种工作方式为往复扭转,它也是间歇转动,只是转动方向不断改变,每次转动的方向都与前次转动方向相反,即顺时针转过180°,停一停,再逆时针转180°,再停一停,然后又顺时针转180°,如此往复扭转一次为一个工作循环。

不论采用哪一种转动方式,有单弧转体的鱼道其入口打开时间只占总时间的一半,因此有下面三种改进机型。

(2)、有连接隔板的双弧转动体及鱼道图8是这种鱼道的工作部分径向截面图,图中,1、隔板;2、双弧转动体;3、套管;4、连接管。

本图表示,这种鱼道的套管与第一种鱼道的套管完全相同,不同之处是转动体的造形,转动体也是空心圆柱形,在圆柱面上有位置对称的两个缺口,所以径向截面是两条等长的弧形,并且在两条弧的中点连线上有一道隔板,隔板与双弧面结合成整体,隔板就是转动体的一个组成部分,隔板与双弧同步旋转,所以叫做有连接隔板的双弧转动体。

因为转动体圆柱面上也有两个位置对称的缺口,所以鱼道的入口和出口会同时打开,隔板的作用就是当出入口同时打开的情况下阻断坝内坝外的水体,即转动体的造形具有截断水流的性能。

也是因为转动体圆柱面上有两个缺口,当一个缺口从正对鱼道入口的位置开始转动,鱼道入口逐渐被一条弧面遮盖,最后入口完全关闭,由于转动体并不在这个位置停留,而是继续转动,于是转动体上的另一个缺口跟着转到了鱼道入口处,马上把入口打开,即是说,鱼道入口刚一关闭,马上又会打开,所以第二种转动鱼道比第一种转动鱼道,入口打开的时间增加了一倍。

当鱼道出入口同时打开时,在隔板入口一侧,下游坝外的鱼能够游进鱼道内部,并被隔板阻挡。当转动体旋转180°后,再次出现出入口同时打开,原在隔板入口一侧的鱼已经被转动体的运动带到出口一侧,这些鱼可以穿过出口游出鱼道,进入坝内上游水域,与此同时,在隔板入口一侧下游坝外的鱼又能进入鱼道了。因此转动体每转过180°就会有一批鱼穿过鱼道,所以说有隔板的双弧转动鱼道每转180°为一个工作循环,每旋转一周完成两个工作循环。

与第一种转动鱼道的工作方式完全相同,第二种转动鱼道可以连续旋转,也可以间歇转动,还可以往复扭转。

在旋转过程中,隔板对水有搅动作用,因此功耗较大。

(3)、旋转闸门这种鱼道的转动体是由若干块隔板组成,转动体不是圆柱形的,工作部分没有圆柱面。隔板从转动轴线向外辐射状伸出,所以径向截面为叶轮形,隔板的边缘与套管内表面摩擦接触,有几道隔板,就把套管内部分隔成几个相等的区间,每个区间就是一个闸室,闸室是移动的,随同隔板一起旋转。若干隔板在轴线位置结合成一个整体,这就是旋转闸门。

图9是有四道隔板的旋转闸门及套管,图中,1、套管;2、连接管;3、旋转闸门。

图中可见,套管与第一种单弧转动鱼道的套管完全相同,转动体是由四道隔板构成的旋转闸门,隔板把套管内部分隔成四个闸室,旋转闸门的径向截面成十字形交叉,交点在轴心。

如果旋转闸门有三道隔板,那么套管上的缺口应当小于60°弧;如果旋转闸门有五道隔板,那么套管上的缺口可以加宽到接近108°弧;如果旋转闸门有六道隔板,那么套管的缺口可以加宽到接近120°弧。隔板不是越多越好,隔板过多,增加了造价,减少了鱼在鱼道内部的活动范围,过尤不及;隔板也不是越少越好,少于三道隔板,就不能阻断水流。

套管圆柱面的径向截面是两条等长的弧,每段弧面都是鱼道的一个侧壁,旋转闸门能够阻断水流的条件是相邻两道隔板所夹的圆心角之度数小于每段套管侧壁所占的弧度数,满足了这一条件,那么在任何时刻,任何转动位置,每段套管侧壁都至少有一道隔板边缘与之摩擦接触。

因为旋转闸门没有圆柱面,所以鱼道入口时时刻刻都是……


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