本實用新型涉及一種感潮河段魚道進口，是一種水工設(shè)施，是一種用于魚道等魚類過壩技術(shù)、魚類資源保護、河流生態(tài)修復(fù)的設(shè)施。

背景技術(shù)：

魚道作為洄游魚類等水生動物通過人工閘壩的重要設(shè)施，對協(xié)調(diào)大壩建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的矛盾起到重要作用，通過在擋水建筑物上設(shè)置魚道，以滿足洄游性魚類的上溯或降河要求。然而，目前在現(xiàn)有魚道中，魚類順利通行率不足50%，主要原因就是魚類無法克服水流流速和流態(tài)對其造成的水流障礙：一方面是魚道池室內(nèi)部的水流障礙；另一方面是魚道進口附近的水流障礙。針對魚道池室內(nèi)部的水流障礙問題，已經(jīng)提出了水池式、豎縫式、擋板式、簡易式、魚梯和魚閘等各種形式的魚道，每種魚道形成不同的水流條件，以適應(yīng)不同魚類順利通過閘壩等擋水建筑物。對于魚道進口附近的水流障礙問題，由于上溯的魚類一般具有逆流上溯的行動習(xí)性，如何創(chuàng)造魚道進口附近的流態(tài)和流速分布，使魚類能夠集結(jié)于魚道進口附近水域，順利發(fā)現(xiàn)魚道進口并進入魚道是魚道成功與否的關(guān)鍵問題之一。

在河流上設(shè)置的魚道進口水位一般與擋水建筑物的下泄流量、魚道自身流量有關(guān)，可以通過魚道進口斷面的水位-流量關(guān)系曲線直接計算得到。但是，在感潮河段設(shè)置的魚道，其進口附近河道流量、水位、流速等水力條件不僅與河口工程泄流和魚道流量有關(guān)，還與潮汐流有關(guān)，具有周期性波動的特點。與不受潮汐流影響的河流中上游設(shè)置的魚道相比，除了考慮整體工程運行形成的下游水流條件外，還需要考慮潮汐流引起的上下游的流向變化和垂直方向的水位波動變化因素，所以更難以控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實用新型提出了一種感潮河段魚道進口。所述的魚道進口將利用潮汐流原理和感潮河段水力特性，能適應(yīng)不同潮汐流的流量、流向和水位變化，提高魚道過魚效率，降低河口水利工程建設(shè)對魚類的阻隔影響。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：一種感潮河段魚道進口，包括設(shè)置在擋水建筑物下游的魚道，所述魚道根據(jù)擋水建筑物在感潮河段的位置與潮水漲落的位置的相互關(guān)系設(shè)置多個魚道入口。

進一步的，所述的魚道進口位置為：擋水建筑物設(shè)置在小潮高潮線以下河段，對應(yīng)大潮落潮水位、中潮落潮水位、小潮落潮水位和正常的河道水位，分別設(shè)置大潮落潮水位魚道入口、中潮落潮水位魚道入口、小潮落潮水位魚道入口、正常河道水位魚道入口四個魚道入口。

進一步的，所述的魚道進口位置為：擋水建筑物設(shè)置在中潮高潮線和小潮高潮線之間河段，對應(yīng)大潮落潮水位、中潮落潮水位和正常的河道水位，分別設(shè)置大潮落潮水位魚道入口、中潮落潮水位魚道入口、正常河道水位魚道入口三個魚道入口。

進一步的，所述的魚道進口位置為：擋水建筑物設(shè)置在大潮高潮線和中潮高潮線之間河段，對應(yīng)大潮落潮水位和正常的河道水位，分別設(shè)置大潮落潮水位魚道入口和正常河道水位魚道入口兩個魚道入口。

進一步的，所述的魚道進口位置為：擋水建筑物設(shè)置在大潮高潮線以上河段，按正常河道水位設(shè)置魚道入口。

本實用新型產(chǎn)生的有益效果是：本實用新型利用潮汐流原理和感潮河段水力特性，建立潮感河段的漲潮落潮模型，通過模型計算各類潮差和潮水位變化情況，再通過魚道進口斷面水力特性計算確定各種潮位的最佳魚道進口位置，以適應(yīng)不同潮汐流的流量、流向和水位變化，提高魚道過魚效率，降低河口水利工程建設(shè)對魚類的阻隔影響，對于保護或修復(fù)河流生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是大潮、中潮、小潮在不同斷面平均流量示意圖；

圖2是本實用新型的實施例二、三所述的魚道進口示意圖；

圖3是本實用新型的實施例二、四所述的魚道進口示意圖；

圖4是本實用新型的實施例二、五所述的魚道進口示意圖。

具體實施方式

實施例一：

本實施例是一種感潮河段魚道進口設(shè)計方法。

在感潮河段設(shè)置的魚道進口附近水流條件（流量、水位、流速及流動方向）受主體工程的泄流、魚道自身的流量及下游感潮河段潮汐流的綜合影響。在感潮河段修建擋水工程后，在漲潮過程中，潮水本可以上溯至閘址上游，但由于擋水工程阻擋潮水上溯，因而產(chǎn)生雍水效應(yīng)，抬高潮水位。因此，在設(shè)計魚道進口水位時，魚道進口上、下游的流量和水位需要考慮潮汐流的流量、主體工程及魚道的下泄流量的共同作用，需通過計算得到。所述方法的步驟如下：

（一）典型潮水過程選擇的步驟：用于根據(jù)實測長系列的歷年魚類洄游月份的逐時潮水位，得到相應(yīng)的漲潮和落潮的潮差，再根據(jù)皮爾遜Ⅲ型（Pearson Type III）概率分布模型計算得出大潮、中潮及小潮潮差，所述的Pearson Type III概率分布模型：

式中，Γ（α）為α的伽瑪函數(shù)，y為空間變量，α、β、a₀分別為皮爾遜Ⅲ型概率分布的形狀尺度和位置參數(shù)，α＞0，β＞0。

選擇典型潮水過程時，考慮的主要參數(shù)為潮差和潮波歷時。一般情況下，單個潮波歷時具有很強的穩(wěn)定性。因此，主要根據(jù)漲潮和落潮所對應(yīng)的潮差來選擇典型潮水過程。根據(jù)實測長系列的歷年魚類洄游月份的逐時潮水位，得到相應(yīng)的漲潮和落潮的潮差。再根據(jù)Pearson Type III的概率分布模型計算得出大潮（如10%）、中潮（如50%）及小潮（如90%）潮差。

（二）潮水位計算的步驟：用于根據(jù)統(tǒng)計分析得出的漲潮差和落潮差以及多年平均潮水位，在潮位站實測資料中選取魚類洄游月份典型大潮、中潮、小潮的潮水位。

（三）魚道進口斷面水力特性計算的步驟：用于通過一維水力學(xué)模型，計算得到感潮河段的水力特性參數(shù)包括：流量、流速及水深，其中，流量、流速和水位分為大潮、中潮、小潮的漲潮和落潮兩種情況，一維水力學(xué)模型方程組如下：

式中：A表示水流斷面面積，Q表示流量，q_l表示側(cè)面流入或流出水流流量，V表示水流斷面平均流速，g表示重力加速度，z表示水位，S_f表示水流能量比降，t表示時間變量，x表示空間變量。

（1）一維水力學(xué)模型上邊界條件：

計算區(qū)域的上邊界提供恒定的流量。模型上邊界擋水建筑物所在斷面采用擋水建筑物下泄流量。

（2）一維水力學(xué)模型下邊界條件：

計算區(qū)域的下邊界選取水位過程。根據(jù)統(tǒng)計分析得出的漲潮差和落潮差以及多年平均潮水位，即在魚類洄游時期內(nèi)典型大潮、中潮、小潮的潮水位。

圖1顯示，大、中、小潮在不同斷面的平均流量。圖1中表明距離河口斷面越近，落潮和漲潮的平均流量都越大。另外，無論是落潮還是漲潮，潮差越大的潮水過程造成的流量越大，說明靠近河口河段的河道流量由潮水流量決定。

（四）魚道進口布置及水位設(shè)計的步驟：用于根據(jù)水力學(xué)模型的潮水位計算結(jié)果和擋水建筑物設(shè)置位置的相互關(guān)系，選擇魚道進口的高程及位置。

根據(jù)水力學(xué)模型的潮水位計算結(jié)果，選擇魚道進口的適合高程及位置。由于魚類具有逆流游泳的生態(tài)習(xí)性，因此落潮過程中水流方向與魚類上溯方向相反，而漲潮過程中水流方向與魚類上溯方向相同，因此僅在落潮過程中考慮感潮河段的魚道進口布置方法。根據(jù)圖1可知，靠近擋水建筑物河段的河道流量中，潮水流量的比例逐漸減小，擋水建筑物下泄流量比例逐漸增大。

（五）確定魚道進口各參數(shù)的步驟：用于選擇洄游魚類降河洄游和溯河洄游時期典型潮水位，并根據(jù)水力學(xué)模型的潮水位計算結(jié)果，選擇魚道進口設(shè)計水位，以及根據(jù)水力學(xué)模型的潮水位計算結(jié)果，選擇魚道進口的適宜高程及位置。

實施例二：

本實施例是一種根據(jù)實施例所述的設(shè)計的在感潮河段魚道進口，包括設(shè)置在擋水建筑物1下游的魚道2，所述魚道根據(jù)擋水建筑物在感潮河段3的位置與潮水漲落的位置的相互關(guān)系設(shè)置多個魚道入口，如圖2、3、4所示。圖中最左側(cè)為擋水建筑物上游，最右側(cè)為河口，擋水建筑物下泄水位14在沒有潮水干擾的情況下，即為河道正常水位。

本實施例根據(jù)實施例的計算得出多個情況下的潮水漲落情況，并根據(jù)這些狀況布置魚道進口的位置。本實施例所述的魚道進口，不是簡單的魚道在潮水變化過程中的水淹部分，而是具有一定誘魚設(shè)施和檔魚設(shè)施的魚道進口，以幫助魚類進入正確的魚道，避免錯誤引導(dǎo)而造成死亡。為此，根據(jù)擋水建筑物設(shè)置在潮水上漲的位置，分四種情況設(shè)置魚道進口（為了便于分析，設(shè)定“魚道進口”和“魚道入口”兩個概念，其中，“魚道進口”表示整體魚道口的概念，“魚道入口”表示單個魚道口的概念）：

（1）當(dāng)擋水建筑物設(shè)置在小潮高潮線以下河段時，河段的魚道進口受到大潮、中潮和小潮的影響，按照大潮、中潮和小潮點水位設(shè)置魚道入口。

（2）當(dāng)擋水建筑物設(shè)置在中潮高潮線和小潮高潮線之間河段時，受到大潮和中潮的影響，按照大潮和中潮點水位設(shè)置魚道入口。

（3）當(dāng)擋水建筑物設(shè)置在大潮高潮線和中潮高潮線之間河段時，只受到大潮的影響，按照大潮點水位設(shè)置魚道入口。

（4）當(dāng)擋水建筑物設(shè)置在大潮高潮線以上河段時，擋水建筑物不受到潮汐水流的影響，按常規(guī)方法設(shè)置魚道入口，即：按照正常河道水位設(shè)置魚道入口。

實施例三：

本實施例是實施例二的改進，是實施例二關(guān)于魚道進口布置的細化。本實施例所述的魚道為：擋水建筑物設(shè)置在小潮高潮線6以下河段，河段的魚道進口受到大潮、中潮和小潮的影響，對應(yīng)大潮落潮水位9、中潮落潮水位8、小潮落潮水位7和正常的河道水位14，分別布置大潮落潮水位魚道入口12、中潮落潮水位魚道入口11、小潮落潮水位魚道入口10、正常河道水位魚道入口13四個魚道入口。

如圖2所示，該河段的魚道進口受到大潮、中潮和小潮的影響，對應(yīng)大潮落潮水位、中潮落潮水位、小潮落潮水位和正常的河道水位，分別布置大潮落潮水位魚道入口、中潮落潮水位魚道入口、小潮落潮水位魚道入口、正常河道水位魚道入口等四個魚道入口，以便魚道運行適應(yīng)落潮過程。即：根據(jù)落潮過程中河道水位變化，選擇開啟相應(yīng)水位的魚道入口，關(guān)閉其他魚道入口，以便魚類能在適宜的水深條件下進入魚道。對應(yīng)的大潮落潮水位、中潮落潮水位、小潮落潮水位和正常的河道水位即為魚道入口設(shè)計水位。

實施例四：

本實施例是實施例二的改進，是實施例二關(guān)于魚道進口布置的細化。本實施例所述的魚道為：擋水建筑物設(shè)置在中潮高潮線5和小潮高潮線6之間河段，河段的魚道進口受到大潮和中潮的影響，魚道進口不受到小潮的影響，對應(yīng)大潮落潮水位、中潮落潮水位和正常的河道水位，分別布置大潮落潮水位魚道入口16、中潮落潮水位魚道入口15、正常河道水位魚道入口17三個魚道入口。

如圖3所示，該河段的魚道進口，魚道進口不受到小潮的影響。此時，對應(yīng)大潮落潮水位、中潮落潮水位和正常的河道水位，分別布置三個魚道入口，以便魚道運行適應(yīng)落潮過程。即，根據(jù)落潮過程中河道水位變化，選擇開啟相應(yīng)水位的魚道入口，關(guān)閉其他魚道入口，以便魚類能在適宜的水深條件下進入魚道。對應(yīng)的大潮落潮水位、中潮落潮水位和正常的河道水位即為魚道入口設(shè)計水位。

實施例五：

本實施例是實施例二的改進，是實施例二關(guān)于魚道進口布置的細化。本實施例所述的魚道為：擋水建筑物設(shè)置在大潮高潮線4和中潮高潮線5之間河段，河段的魚道進口受到大潮的影響，魚道進口不受到中潮和小潮的影響，對應(yīng)大潮落潮水位和正常的河道水位，分別布置大潮落潮水位魚道入口18和正常河道水位魚道入口19兩個魚道入口。

如圖4所示，該河段的魚道進口受到大潮的影響，魚道進口不受到中潮和小潮的影響。此時，對應(yīng)大潮落潮水位和正常的河道水位，分別布置兩個進口，以便魚道運行適應(yīng)落潮過程。即，根據(jù)落潮過程中河道水位變化，選擇開啟相應(yīng)水位的魚道入口，關(guān)閉其他魚道入口，以便魚類能在適宜的水深條件下進入魚道。對應(yīng)的大潮落潮水位和正常的河道水位即為魚道進口設(shè)計水位。

實施例六：

本實施例是實施例二的改進，是實施例二關(guān)于魚道進口布置的細化。本實施例所述的魚道為：擋水建筑物設(shè)置在大潮高潮線以上河段，擋水建筑物不受到潮汐水流的影響，按正常河道水位設(shè)置魚道入口。

最后應(yīng)說明的是，以上僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳布置方案對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案（比如魚道或魚道入口的形式、各種公式的運用、步驟的先后順序等）進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍。