[发明专利]一种感潮河段鱼道进口设计方法和鱼道进口

说明书

本发明涉及一种感潮河段鱼道进口设计方法和鱼道进口，步骤为：典型潮水过程选择；潮水位计算；鱼道进口断面水力特性计算；鱼道进口布置及水位设计；确定鱼道进口各参数。本发明利用潮汐流原理和感潮河段水力特性，建立潮感河段的涨潮落潮模型，通过模型计算各类潮差和潮水位变化情况，再通过鱼道进口断面水力特性计算确定各种潮位的最佳鱼道入口位置，以适应不同潮汐流的流量、流向和水位变化，提高鱼道过鱼效率，降低河口水利工程建设对鱼类的阻隔影响，对于保护或修复河流生态环境具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种感潮河段鱼道进口设计方法和鱼道进口，是一种水工设计方法和水工设施，是一种用于鱼道等鱼类过坝技术、鱼类资源保护、河流生态修复的方法和设施。

背景技术

鱼道作为洄游鱼类等水生动物通过人工闸坝的重要设施，对协调大坝建设与生态环境的矛盾起到重要作用，通过在挡水建筑物上设置鱼道，以满足洄游性鱼类的上溯或降河要求。然而，目前在现有鱼道中，鱼类顺利通行率不足50%，主要原因就是鱼类无法克服水流流速和流态对其造成的水流障碍：一方面是鱼道池室内部的水流障碍；另一方面是鱼道进口附近的水流障碍。针对鱼道池室内部的水流障碍问题，已经提出了水池式、竖缝式、挡板式、简易式、鱼梯和鱼闸等各种形式的鱼道，每种鱼道形成不同的水流条件，以适应不同鱼类顺利通过闸坝等挡水建筑物。对于鱼道进口附近的水流障碍问题，由于上溯的鱼类一般具有逆流上溯的行动习性，如何创造鱼道进口附近的流态和流速分布，使鱼类能够集结于鱼道进口附近水域，顺利发现鱼道进口并进入鱼道是鱼道成功与否的关键问题之一。

在河流上设置的鱼道进口水位一般与挡水建筑物的下泄流量、鱼道自身流量有关，可以通过鱼道进口断面的水位-流量关系曲线直接计算得到。但是，在感潮河段设置的鱼道，其进口附近河道流量、水位、流速等水力条件不仅与河口工程泄流和鱼道流量有关，还与潮汐流有关，具有周期性波动的特点。与不受潮汐流影响的河流中上游设置的鱼道相比，除了考虑整体工程运行形成的下游水流条件外，还需要考虑潮汐流引起的上下游的流向变化和垂直方向的水位波动变化因素，所以更难以控制。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种感潮河段鱼道进口设计方法和鱼道进口。所述的方法和鱼道进口将利用潮汐流原理和感潮河段水力特性，能适应不同潮汐流的流量、流向和水位变化，提高鱼道过鱼效率，降低河口水利工程建设对鱼类的阻隔影响。

本发明的目的是这样实现的：一种感潮河段鱼道进口设计方法，所述方法的步骤如下：

典型潮水过程选择的步骤：用于根据实测长系列的历年鱼类洄游月份的逐时潮水位，得到相应的涨潮和落潮的潮差，再根据皮尔逊Ⅲ型（Pearson Type III）的概率分布模型计算得出大潮、中潮及小潮潮差，所述的Pearson Type III的概率分布模型：

式中，Γ（α）为α的伽玛函数，y为空间变量，α、β、a₀分别为皮尔逊Ⅲ型概率分布的形状尺度和位置参数，α＞0，β＞0；

潮水位计算的步骤：用于根据统计分析得出的涨潮差和落潮差以及多年平均潮水位，在潮位站实测资料中选取鱼类洄游月份典型大潮、中潮、小潮的潮水位；

鱼道进口断面水力特性计算的步骤：用于通过一维水力学模型，计算得到感潮河段的水力特性参数包括：流量、流速及水深，其中，流量、流速和水位分为大潮、中潮、小潮的涨潮和落潮两种情况，一维水力学模型方程组如下：