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（二）過魚設施類型

熱度 28已有 1053 次閱讀2013-9-18 09:53

（二）過魚設施類型
世界范圍內已經設計建造了多種過魚設施，國外有學者提出如下分類體系：
（1）水渠式魚道，如平面式魚道、導墻式魚道、階梯式魚道等；
（2）撈揚式魚道（升魚機式魚道）；
（3）閘門式魚道；
（4）特殊魚道。
從發展的趨勢來看，撈揚式魚道有望成為高壩過魚的途徑，閘門式魚道被廣泛應用于河口大堰及河流中下游通江湖泊出口節制閘。河流中上游地區大部分采用水渠式魚道特別是階梯式魚道。平面式和導墻式魚道已漸成過去。
我國的學者在80年代也提出了如下過魚設施分類系統：
（1）魚梯，如直墻式魚梯、導墻傾斜式魚梯、深導墻式魚梯、池式魚梯、丹尼爾式魚梯等；
（2）魚閘（閘門式魚道）；
（3）升魚機與索道式魚道；
（4）集魚船；
（5）特殊魚道，如鰻魚梯、浮魚梯、幼香魚魚梯、管道式魚梯、過魚閘窗等。
魚梯或水渠式魚道的基本設計原理都是一致的，有的形式結構是從另一種形式結構改良而來，因此簡單地將其歸納為槽式魚道和池式魚道兩種類型。合適魚道的選擇取決于魚的種類、水力條件、蓄水位、費用和其他因素。
（三）幾種主要過魚設施的結構
1、過魚閘（窗）
在與江河隔離的湖泊、河閘門處，采用過魚閘（窗）納入魚、蟹苗種，補充水產資源的方法稱開閘（窗）納苗。在長江流域頗為盛行，并有一定效果。
過魚閘（窗）的型式有如下幾種：
（1）納苗窗：在原閘門專設供納苗用的窗口，如武漢市的武太閘，安徽省的裕溪閘。窗口位置視汛期水位而定,可設上、下兩個窗口。人力或機械啟閉均可。此窗口操作方便，具有進水少，納苗多的優點。
（2）兩節閘門：把原閘門分割成上、下兩塊，加固后，上半閘門可單獨啟閉進行納苗。如湖北省漢陽縣黃礬閘、陽新縣富池閘。該閘適用于水位穩定處，水位太高或太低時均無法使用。
（3）分節閘板：在預備閘中改裝分節閘板，一般分成2～3塊，按閘外水位變動，調節閘板數目進行納苗。
2、水渠式魚道（魚梯）
（1）槽式魚道：槽式魚道有斜行導水堤、簡單槽式、丹尼爾式。槽式魚道是一種上、下游的斜槽，槽內沿邊壁或底壁設置各種形式的加糙部件，以增加水流阻力，減緩流速，便于魚類向上溯游。世界上第一個丹尼爾式魚道，產生于1909年。比利時人Denil為了讓Salmon魚通過Ourthe河流上的Angleur大壩所設計。其目的就是通過一系列的隔板去降低水流，從而達到讓魚類通過的目的。這些隔板的形狀種類很多，能引起水流產生螺旋狀的回流，從而較大地降低水流速度，且一直沿用至今。
（2）池式魚道：池式魚道有阻流隔板式、豎縫式、變形槽式、水池式等幾種類型。其內部設有各式隔板，將水槽分隔成一系列互相溝通的水池，有時成階梯式。隔板上設有潛（底）孔或溢流孔，或者兩者兼有，以供魚、蟹通行
槽式魚道結構簡單，節省費用，仔幼魚易于降河；但魚道流速大，無休息池，只能建在低水頭處，適用于鮭、鱒魚。池式魚道結構復雜，費用較大，池室多，可設休息池，流速小，魚類易上易下；但流態復雜，常使上溯魚類延擱太久。
3、魚閘
魚閘的運作原理同船閘相同。這種魚道一般有兩個閘室，一個位于壩的上首，另一個位于壩的底部，上、下兩端閘門交錯啟閉進行過魚，兩者由斜井或豎井相連接。每隔一定時間，關閉底部閘室。底部閘室關閉時，閘室內水位上升，閘室中的魚群可沿斜井往上游，并通過上閘室的溢水閘游出。
魚閘過魚省力省時，適用于游泳能力差的魚類。一般認為每級為6m左右，高水頭可采用多級閘室。占地少，但容納魚數量大，并可與船閘并用，造價低。其缺點是過魚不連續，僅適用于過魚量不多的樞紐；機動設備多，維修費用大。
4、升魚機
升魚機適宜建在高壩上，其基本形式有兩種，一種是單線，另一種是雙線。與其它類型的過魚設施相比，升魚機的主要優點在于它們的建設費用低，即實際費用跟大壩的高度無關；總體積小；對上游水位變化的敏感度低。升降機的主要缺點就是它的運行及維修的費用很高。
5、集運魚船
集運魚船即“浮式魚道”，可移動位置，適應下游流態變化，移至魚類高度集中的地方誘魚、集魚。集運魚船由集魚船和運魚船兩部分組成。即由兩艘平底船組成一個“魚道”。集魚船駛至魚群集區，打開兩端，水流通過船身，并用補水機組使其進口流速比河床流速大0.2～0.3m/s，以誘魚進入船內，通過驅魚裝置將魚驅入緊接其后的運魚船，即可通過船閘過壩后將魚放入上游。
6、索道式魚道
在水位變化大的高壩，可采用一種升魚索道進行過魚。如美國俄勒岡州的Round Butte壩就有這種裝置。它由集魚裝置、吊桶、索道3部分組成。其工作運轉靠電站出水口用水泵抽吸5.7m3/s造成人工水流，將魚誘入蓄魚槽，然后通過模槽將魚導入吊桶，而后吊桶徐徐上升，越過壩頂卸魚于水庫再復位。一個行程所需時間約為30～40min。魚的下行裝置是一種戽斗，在水庫水面造成11.3m3/s人工水流，誘魚入戽斗，當戽斗滿水后，門和自動閥門開啟，魚被送到出水口卸放。
7、特殊魚道
特殊魚道均為特殊對象而設，如香魚道、鰻魚道等。香魚道為幼香魚梯，兼捕幼香魚。鰻魚道是一種獨特裝置，在各型式魚梯側墻設置鰻洞或建筑成特殊結構的鰻魚梯。
（四）魚道設計的技術參數
魚道位置通常根據其河流落差而定，一般來說，河流落差在50m以下的，在河道的任何一旁設置均可，而水頭100m以上的必須在兩岸同時設置。魚道應根據過魚對象進行具體設計，不同的魚類有不同的要求。但為了保證過魚設施有良好性能，應滿足一些基本要求：
1、魚道入口
魚道入口必須易被魚類所發現，有利于魚類集結。近年來都將入口布置在電站尾水口上方，利用電站泄水誘魚，或者布置在溢洪道側旁。當魚道延伸至河道當中時，入口不能超過河床太高，應與河床斜坡銜接，入口處水深至少1～1.5m。
入口有足夠大小，一般要求等于魚道寬度。對垂直隔板與孔口式魚道，其入口寬度可以小于魚道寬度。加拿大漁業部和國際太平洋鮭漁業協會（1995年）建議孔口以0.50～1m2為宜，每個孔口流量保持在0.68～2.7m3/s。入口流速造成誘魚條件，誘魚流速應高于起點流速，而低于臨界流速，如鱘科魚類最適宜流速為0.6～0.8m/s。閃光鱘為0.5～0.7m/s，鮭魚為0.8～1.0m/s。
2、魚道流速
魚道流速應適合各種主要魚類洄游通過。魚道中流速與大壩水頭及魚的靜水臨界游速有關。對于鮭魚，魚道內允許流速為鮭魚在靜水中臨界游速的1/3，約為1.52m/s，鯉屬魚約0.4m/s，鲃屬魚約2.4m/s，香魚約1.2m/s。在河流梯級開發中，位于下游魚道允許流速可略大于上游魚道的允許流速。當魚道為多種過魚對象設計時，以溯游能力最差的一種對象的允許流速為標準。
3、魚道尺寸
魚道尺寸是指魚道總長度，池室大小，過魚孔大小等。魚道總長度取決于魚道運行水位差，隔板間距，休息池和允許流速等因素。若魚道池室大小已定，每隔10塊隔板設一休息池，休息池為普通池室一倍大小，則魚道有效總長度（L）：
L=1.1n*△l
其中：△1：為隔板間距；
n：為池室數目。
魚道長度應適中，避免因魚道過長引起過壩魚類肌肉乳酸積累過多而中毒。魚道寬由過魚量和河道寬決定。日本魚道寬為河道寬的4%～5%，有的3～5m，有的2～3m，有的10多米，不等。
池室長取決于隔板消能效果，魚體力消耗及休息條件。與魚體大小及習性有關。假定池室長為L，孔口寬為B，一般L=（1.2～1.5）B。式中1.2B適用于孔口流速小于1.0m/s的情況。當流速大時，可取1.2～1.5B，或更大。
過魚孔大小應不小于擬通過魚類胸鰭水平展開距離，以滿足魚類自由游泳需要。同時，避免魚道中流速擾動過大，要求水池消能好，一般至少取0.3m；若魚道寬大，至少取0.5m。池室水深主要視魚類習性而定，表層型魚可小些，底層型魚類可大些。一般取1.5～2.5m。
4、出口布置
魚道出口要求布置在水較深（至少1m）和流速較小的地點，位置設在最低水位線下，便于親魚上溯。在任何水位情況下，進入魚道最上一級泄水的流量均能保持大致不變，使魚道能連續運轉。或者使用一種魚道和輸魚渠相結合的出口控制系統。它能適應水庫水位的大幅度變動，使親魚通過出口控制系統上溯，又能在同一系統中為向下游降河魚類提供進口通道，并引導幼魚通過魚道游到水庫下游。
魚道出口在溢水區附近比較好，不應過于靠近電廠和溢洪道進口。為了防止漂浮物進入，可在出口布置攔污柵。
池式魚道出口流量的估計可以按下式計算：
Q=Cd·S·（2g·DH）0.5
其中：Q：出口流量（m3/s）；
S：出口的面積（m2）；
g：9.81m/s2；
DH：池間落差；
Cd：出口效率系數，一般取0.65～0.85。
在具體的設計過程中，可以根據不同的過魚類型選擇不同的魚道，從而計算不同的尺寸。
5、其他條件
各種魚類喜光性不一，魚道要根據過魚對象的要求采光。如鰻魚要求在黑暗條件下過魚，香魚可建明魚道，鮭魚道要求水深一些。此外，魚道還應設有導魚設備、觀察計數設備、閘門、檢修及照明設備等。
總之，在魚道設計時，首先要重視魚類生態學研究，要實地調查這類建筑物的使用效果和存在問題。在細部設計中，大多需通過模型實驗確定有關參數。