交錯式蠻石墻仿自然通道的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種交錯式蠻石墻仿自然通道，屬于水利工程領域。包括混凝土基座，岸坡，豎縫，長蠻石墻，短蠻石墻，現(xiàn)場石料，底坡，底坡漂石和蠻石檻；該仿自然通道是將長、短蠻石墻交錯布置在通道內(nèi)，將仿自然通道分隔成多個池室，長、短蠻石墻之間預留豎縫，豎縫為異側(cè)豎縫，所述現(xiàn)場石料砌筑在混凝土基座上形成岸坡，底坡漂石鋪填在混凝土基座上形成具有坡降的底坡，所述蠻石檻砌筑在豎縫底部。本發(fā)明交錯式蠻石墻仿自然通道不僅優(yōu)化了傳統(tǒng)技術性魚道的消能結構，也為魚類創(chuàng)造了生態(tài)友好的洄游通道；并且造價低廉、適用水位變幅廣，通過魚類種類多，能模擬自然河流生態(tài)環(huán)境；建好后易于改建、是一項適用性較強的生態(tài)補償工程。
【專利說明】
交錯式蠻石墻仿自然通道
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種水利工程中過魚設施技術，尤其涉及一種交錯式蠻石墻仿自然通道，屬于水利工程技術領域。
【背景技術】
[0002]由于水電開發(fā)和河流防洪的需要，很多河流被不同型式和不同規(guī)模的堤壩、閘壩等攔腰截斷。在山地，借助高水頭、大落差，人們建立了大壩和水庫，通過對河流的攔蓄來發(fā)電和防洪。這些攔蓄不但阻斷了河流中洄游魚類的通道，同時也影響了上游營養(yǎng)物質(zhì)的向下輸移和上游產(chǎn)卵區(qū)魚苗對下游漁業(yè)資源的補充。在平原地區(qū)，擋潮閘、提灌閘、排水閘等水利工程不僅阻隔了進入江河肥育魚類的通路，也阻隔了河湖間的營養(yǎng)交換、物種交換，切斷了湖泊與河流長期穩(wěn)定的生態(tài)聯(lián)系，因而造成了河流系統(tǒng)的破碎。河流系統(tǒng)的破碎化阻斷了魚類的洄游通道，而魚類需要洄游上溯進行產(chǎn)卵，這就將造成魚類種群多樣性的減少，進而將造成近親繁殖和遺傳基因退化甚至種群滅絕的嚴重后果。隨著生態(tài)環(huán)境越來越受到社會各界和國家環(huán)保行政部門的重視，迫切需要尋找一種有效提高河流連接度與連通性的手段，以更好地進行河流生態(tài)修復，為魚類種群提供洄游通道和棲息地，因此需要修建環(huán)境友好型的過魚設施作為生態(tài)補償措施。
[0003]在我國，根據(jù)水電工程的特點和魚類的洄游特性，應用最廣的魚道類型是傳統(tǒng)技術性魚道，如豎縫式魚道。在已建的工程中，大部分技術性魚道過魚效果并不是很理想。這是由于，傳統(tǒng)技術性魚道設計目標單一，往往只考慮魚類的上溯性，在魚道進出口設置吸引水流，使水流流速達到魚類的感應流速，在魚池內(nèi)部主要關注最大流速是否超過目標魚類的克流能力，即目標魚類的沖刺泳速。在建筑材料上，傳統(tǒng)技術性魚道往往采用混凝土結構，甚至預制混凝土隔板，這種材料結構容易讓魚類洄游時受到機械損傷，對魚類的保護只起到生硬的工程措施。因此，與目前提倡的環(huán)境友好型和生態(tài)友好型的舉措不相適應。此夕卜，傳統(tǒng)技術性魚道所用材料壁面造率較小，沿程摩阻有限，對水流的消能主要靠復雜的內(nèi)部隔板結構以不同方式的組合來實現(xiàn)。在適用性方面，由于技術性魚道對于不同的目標魚類的需求，其內(nèi)部結構差異變化較大，如隔板的型式，豎縫的導角等。這些結構在建成后不易調(diào)整和改建，難以應付水位變幅范圍大、目標魚類種群多的水利工程。因此，傳統(tǒng)技術性魚道很難推廣使用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術中所存在的缺陷和不足，并優(yōu)化傳統(tǒng)技術性魚道的消能結構，同時為魚類創(chuàng)造生態(tài)環(huán)境友好的洄游通道，提出一種交錯式蠻石墻仿自然通道，該仿自然通道造價低廉、建造難度小、修建好后易于調(diào)整和改建、是一項適用性以及推廣性均較強的生態(tài)補償工程。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用由以下技術措施構成的技術方案來實現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明提出的所述交錯式蠻石墻仿自然通道，包括混凝土基座，岸坡，豎縫;按照本發(fā)明，還包括長蠻石墻，短蠻石墻，現(xiàn)場石料，底坡，底坡漂石和蠻石檻;所述現(xiàn)場石料砌筑在混凝土基座上形成岸坡;所述底坡漂石鋪填在混凝土基座上，形成具有坡降的底坡;所述長蠻石墻和短蠻石墻交錯布置在通道內(nèi)，將仿自然通道分隔成多個魚池;所述長蠻石墻和短蠻石墻橫向之間預留過魚豎縫，形成具有異側(cè)豎縫式魚道特點的魚池結構；所述蠻石檻砌筑在豎縫底部。
[0007]本發(fā)明進一步的技術方案是，所述混凝土基座橫斷面為梯形，使仿自然通道過水斷面構成為梯形斷面。
[0008]本發(fā)明進一步的技術方案是，為減少場地占用和保持所述仿自然通道底部寬度，應根據(jù)過魚對象體長和過魚規(guī)模確定底部寬度，其底部寬度應取最大過魚對象體長的3?5倍，且不小于0.8m。
[0009]本發(fā)明進一步的技術方案是，為減小通道內(nèi)流速，所述底坡漂石鋪填在混凝土基座上形成坡降的底坡應平緩，其坡度不應大于I: 20。
[0010]本發(fā)明進一步的技術方案是，所述長蠻石墻和短蠻石墻寬度為0.5m?0.Sm。
[0011 ]本發(fā)明進一步的技術方案是，所述仿自然通道其結構可布置為旁路型，即通道軸線根據(jù)實際工程現(xiàn)場地形設計成蜿蜒曲折型;所述蜿蜒曲折的彎道上，交錯布置長蠻石墻和短蠻石墻時，應避免前后兩級魚池豎縫對齊，以免主流摻混消能不充分，主流流速過大。
[0012]本發(fā)明進一步的技術方案是，所述仿自然通道其總落差大、長度長時，每隔10?15個池室設一個休息池;休息池長度為魚池的1.7倍?2.0倍，設為平坡。
[0013]本發(fā)明進一步的技術方案是，所述短蠻石墻大部分布置在岸坡上，而小部分布置在底坡上。
[0014]本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道的底坡可根據(jù)工程具體運行特點，用鋪填現(xiàn)場漂石的方式改變坡度;在底坡上也可種植親水植物和水生植物，還原生態(tài)河流環(huán)境。
[0015]本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道的長蠻石墻和短蠻石墻在通道內(nèi)交錯堆砌，將通道分隔成具有異側(cè)豎縫式魚道特點的多個魚池;魚池長度應按魚池消能效果、魚類的大小、習性和休息條件而定，其不應小于2.5倍，最大過魚對象體長，長寬比應取1.2?1.5;而長、短蠻石墻高度應根據(jù)工程運行水位而定。
[0016]本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道的豎縫底部砌筑蠻石檻，其蠻石檻作用是對底流進行消能，有利于底層洄游性魚類進行洄游上溯。
[0017]本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道的長蠻石墻和短蠻石墻布置原則是應使得前后兩級魚池豎縫錯位，使得水流通過異側(cè)豎縫時形成“S”形主流，增大主流與回流區(qū)的接觸面積，利用局阻原理消能。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有傳統(tǒng)技術性魚道相比較具有以下的優(yōu)點及有益技術效果:
[0019]1.本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道，其混凝土基座橫斷面為梯形，，而傳統(tǒng)的魚道一般都是矩形斷面，因此本發(fā)明仿自然通道更加接近天然河道;采用現(xiàn)場石料砌筑形成岸坡，施工簡單，造價低廉，通道建成后易于調(diào)整和改建。
[0020]2.本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道主體采用蠻石結構，形成了粗糙的底坡、岸坡、蠻石檻和長、短蠻石墻的消能結構，具有較大的造率，增大了水流的局部和沿程水頭損失，降低魚類洄游過程中受到的水流阻力，提高過魚效果和效率。
[0021]3.本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道交錯布置的蠻石墻將通道分隔成了具有異側(cè)豎縫式魚道特點的多個池室;蠻石墻結構邊界不規(guī)整，能夠增大局部水頭損失;異側(cè)豎縫式魚池結構，能使主流形成“S”形流態(tài)，增大了主流與回流區(qū)的接觸面積，利用局阻原理，使主流充分摻混，減小了主流流速和豎縫處流速。
[0022]4.本發(fā)明所述的交錯式蠻石墻仿自然通道能夠適應水位變幅較大的工程，具有很好的推廣性和適用性。當通道運行水深在蠻石墻之下時，通道具有異側(cè)豎縫式魚道的水力學結構，能滿足大多數(shù)魚類的洄游需求;當運行水深在蠻石墻之上時，通道具有溢流堰式魚道的水力學結構，能滿足表層洄游、喜歡跳躍的魚類的洄游需求。
[0023]5、本發(fā)明所述的交錯式蠻石墻仿自然通道，其橫斷面為梯形，軸線可設計為蜿蜒曲折，模擬天然河流。此外，還可在通道內(nèi)和岸坡上種植親水植物和水生植物，增添生機和活力，還原生態(tài)河流環(huán)境;蠻石經(jīng)水流的沖刷和水體營養(yǎng)物質(zhì)輸移后，石塊間隙會陸續(xù)被沙和水生生物填滿，逐漸形成新的底棲群落和浮游群落，成為可供魚類棲息、洄游和繁殖的場所，為洄游魚類提供自然河流生境。
【附圖說明】
[0024]圖1本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道平面結構示意圖，其中箭頭所指方向為水流流動方向；
[0025]圖2本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道A-A橫斷面和B-B橫斷面結構示意圖；
[0026]圖3本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道魚池各砌筑材料示意圖；
[0027]圖4本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道蜿蜒曲折布置三維結構示意圖。
[0028]圖中各代號的含義:I混凝土基座，2-1長蠻石墻，2-2短蠻石墻，3_1岸坡，3_2現(xiàn)場石料，4豎縫，5-1底坡，5-2底坡漂石，6蠻石檻。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖并用具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于實施例中所涉及的內(nèi)容。
[0030]本發(fā)明所述交錯式蠻石墻仿自然通道的平面結構如圖1所示，包括混凝土基座I，長蠻石墻2-1，短蠻石墻2-2，岸坡3-1，現(xiàn)場石料3-2，豎縫4，底坡5_1，底坡漂石5_2，蠻石檻
6。所述混凝土基座I鋪設在地面上構成了仿自然通道的基礎，其橫斷面為梯形，故使仿自然通道過水斷面構成為梯形斷面。所述現(xiàn)場石料3-2砌筑在混凝土基座I上形成岸坡3-1;所述底坡漂石5-2鋪填在混凝土基座I上，形成具有坡降的底坡5-1;所述長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2交錯地布置在通道內(nèi)，將仿自然通道分隔成多個魚池室;長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2橫向之間預留過魚豎縫4，形成具有異側(cè)豎縫式魚道特點的魚池結構;為保持通道結構穩(wěn)定性，所述短蠻石墻2-2大部分布置在岸坡3-1上，小部分布置于底坡5-1上，在豎縫4之后，底坡5-1和岸坡3-1上砌筑長蠻石墻2-1。
[0031]本發(fā)明所述圖2中，所述長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2之間形成了過魚豎縫4;A-A橫斷面和B-B橫斷面為前后兩級蠻石墻，兩級長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2交錯地布置在通道內(nèi)，形成的豎縫4為異側(cè)豎縫;為保持通道結構穩(wěn)定性，所述短蠻石墻2-2大部分布置在岸坡3-1上，小部分布置于底坡5-1上;所述蠻石檻6砌筑在豎縫4底部;所述現(xiàn)場石料3-2砌筑在混凝土基座I上，形成岸坡3-1。
[0032]本發(fā)明所述圖3中，所述現(xiàn)場石料3-2砌筑在混凝土基座I上，形成岸坡3-1;所述底坡漂石5-2鋪填在混凝土基座I上，形成具有坡降的底坡5-1;所述長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2由現(xiàn)場塊石砌筑而成。
[0033]本發(fā)明所述圖4中，所述長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2交錯地布置在通道內(nèi)，將仿自然通道分隔成多個魚池;長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2橫向之間預留過魚豎縫4，形成具有異側(cè)豎縫式魚道特點的魚池結構;所述交錯式蠻石墻仿自然通道在順水流方向按蜿蜒曲折布置，形成旁路型通道，更加接近天然河道。
[0034]實施例
[0035]本實施例中，所述交錯式蠻石墻仿自然通道各部件的主要尺寸和建造方案如下:
[0036]所述岸坡3-1坡度為1:1。
[0037]所述混凝土基座I底部寬度應根據(jù)過魚對象體長和過魚規(guī)模確定，本實施例取最大過魚對象體長的3倍?5倍，本實例為3.0m。
[0038]所述底坡5-1應盡可能平緩，坡度不宜大于1:20，本實例為1:100。
[0039]所述豎縫4寬度應根據(jù)目標魚類最大體長以及魚道工程的引用流量和泄流能力確定，本實例為1.2m;在豎縫4底部砌筑蠻石檻6，本實例蠻石檻6高度為0.3m。
[0040]所述長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2由現(xiàn)場蠻石砌筑而成，為保持通道結構穩(wěn)定，長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2寬度為0.5m?0.8m，本實例為0.8m。
[0041]長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2在通道內(nèi)交錯堆砌，將通道分隔成具有異側(cè)豎縫式魚道特點的多個魚池。魚池長度應按魚池消能效果、魚類的大小、習性和休息條件而定，不應小于2.5倍最大過魚對象體長，長寬比取1.2?1.5，本實例為4.5m。
[0042]長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2高度應根據(jù)工程運行水位而定，本實例常規(guī)魚道運行水深為1.8m，故本實例長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2高度為1.8m。
[0043]長蠻石墻2-1和短蠻石墻2-2布置原則是盡量使得前后兩級魚池豎縫錯位，本實例短蠻石墻2-2布置在岸坡3-1和底坡上5-1，布置在底坡5-1上的長度只為0.2m，其余部分長度布置在岸坡3-1上。在短蠻石墻2-2之后布置豎縫4，在豎縫4后，將長蠻石墻2-1布置在底坡5-1和岸坡3-1上。
[0044]本實施例修建的交錯式蠻石墻仿自然通道為魚類洄游上溯提供了環(huán)境友好型生態(tài)廊道，利用蠻石交錯堆砌形成通道，建筑材料可就地取材，建造相對簡單，費用低，建成后易于根據(jù)試運行情況進行調(diào)整和改建。
[0045]本實施例所修建的交錯式蠻石墻仿自然通道，其結構包括基座為混凝土結構的通道梯形過水斷面;表層由蠻石砌筑的左右岸岸坡;左右岸交錯堆砌的長蠻石墻和短蠻石墻，所述長、短蠻石墻將通道分隔成多個魚池，長、短蠻石墻之間預留有供魚類通過的豎縫;豎縫底部鋪設有蠻石檻及通道底部的底坡漂石墊層。通道的蠻石結構形成了粗糙的底坡、岸坡和蠻石墻結構，具有較大的造率，增大水流的局部和沿程水頭損失，使水流充分摻混，減小流速，降低魚類洄游過程中受到的水流阻力，提高過魚效果和效率。當運行水深在蠻石墻之下時，通道具有異側(cè)豎縫式魚道的水力學結構，能滿足大多數(shù)魚類的洄游需求；當運行水深在蠻石墻之上時，通道具有溢流堰式魚道的水力學結構，能滿足表層洄游、喜歡跳躍的魚類的洄游需求。同時，通道可布置為旁路型，在通道內(nèi)和岸坡上可種植親水植物和水生植物，增添生機和活力，還原生態(tài)河流環(huán)境;蠻石經(jīng)水流的沖刷和水體營養(yǎng)物質(zhì)輸移后，石塊間隙會陸續(xù)被沙和水生生物填滿，逐漸形成新的底棲群落和浮游群落，成為可供魚類棲息、洄游和繁殖的場所，為洄游魚類提供自然河流生境。該仿自然通道建造簡單，造價低廉，消能效果好，適用水位變幅廣，通過的魚類的種類多，能夠模擬自然河流生境。
【主權項】
1.一種交錯式蠻石墻仿自然通道，包括混凝土基座(I)，岸坡(3-1)，豎縫(4);其特征在于還包括長蠻石墻(2-1)，短蠻石墻(2-2)，現(xiàn)場石料(3-2)，底坡(5-1)，底坡漂石(5-2)和蠻石檻(6);所述現(xiàn)場石料(3-2)砌筑在混凝土基座(I)上形成岸坡(3-1);所述底坡漂石(5-2)鋪填在混凝土基座(I)上，形成具有坡降的底坡(5-1);所述長蠻石墻(2-1)和短蠻石墻(2-2)交錯布置在通道內(nèi)，將仿自然通道分隔成多個魚池;所述長蠻石墻(2-1)和短蠻石墻(2-2)橫向之間預留過魚豎縫(4)，形成具有異側(cè)豎縫式魚道特點的魚池結構;所述蠻石檻(6)砌筑在豎縫(4)底部。2.根據(jù)權利要求1所述交錯式蠻石墻仿自然通道，其特征在于所述混凝土基座(I)橫斷面為梯形，使仿自然通道過水斷面構成為梯形斷面。3.根據(jù)權利要求1或2所述交錯式蠻石墻仿自然通道，其特征在于所述仿自然通道底部寬度應為最大過魚對象體長的3?5倍，且不小于0.8m。4.根據(jù)權利要求1所述交錯式蠻石墻仿自然通道，其特征在于所述底坡漂石(5-2)鋪填在混凝土基座(I)上形成坡降的底坡(5-1)應平緩，其坡度不應大于I: 20。5.根據(jù)權利要求1所述交錯式蠻石墻仿自然通道，其特征在長蠻石墻和短蠻石墻寬度為0.5m?0.8m。6.根據(jù)權利要求1或5所述交錯式蠻石墻仿自然通道，其特征在于所述仿自然通道結構可布置為旁路型，即通道軸線根據(jù)實際工程現(xiàn)場地形設計成蜿蜒曲折型。7.根據(jù)權利要求1所述交錯式蠻石墻仿自然通道，其特征在于所述仿自然通道，其總落差大、長度長時，每隔10?15個池室設一個休息池;休息池長度為池室的1.7倍?2.0倍，設為平坡。8.根據(jù)權利要求1或5所述交錯式蠻石墻仿自然通道，其特征在于所述短蠻石墻(2-2)大部分布置在岸坡(3-1)上，小部分布置在底坡(5-1)上。
【文檔編號】E02B8/08GK105887776SQ201610240347
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】安瑞冬, 李嘉, 易文敏, 謝春航, 李克鋒, 鄧云, 李然
【申請人】四川大學