[发明专利]一种鱼道监控系统的多种群目标流速构建方法

说明书

本发明公开了一种鱼道监控系统的多种群目标流速构建方法。它包括如下步骤：确定过鱼种类；根据鱼类研究资料和鱼道建设需求，确定当前过鱼季节内，有洄游需求的鱼类；确定鱼道最低流速v_min；取值为过鱼种类中，感应流速v_fl的最小值；确定鱼道最高流速v_max；选取特征流速区间v_ch；确定控制断面的候选流速v_ca区间；将鱼道水头变化范围和入口流量变化范围离散化后，根据不同组合，分别计算出鱼道水头和流量一定时断面的候选流速v_ca‑i区间；确定控制断面目标流速区间v_tg‑i。具有提高鱼道目标流速选择区间的准确性，满足不同时间多种鱼类的综合目标流速选取，有效提高鱼道的过鱼效果的优点。

技术领域

本发明涉及鱼道工程领域，更具体地说它是一种鱼道监控系统的多种群目标流速构建方法。

背景技术

鱼道是水坝或水闸过鱼建筑物的一种，是供鱼类洄游的通道，一般通过在水闸或水坝上修建人工水槽来实现，用以维护鱼类自然习性，从而保护鱼类资源，维持河流生物多样性。

据不完全统计，目前北美的过鱼建筑物有400多座，日本有1000多座；而我国过鱼建筑物的建设和研究历史较短，到20世纪的80年代，我国建成的鱼道设施在40余座；自葛洲坝水利枢纽采取建设增殖放流站的措施来解决中华鲟等珍稀鱼类的保护问题后的20多年，我国在建设水利水电工程时很少修建过鱼设施，相关的技术研究工作处于停止阶段；进入21世纪后，随着我国水利水电资源开发的逐步加深，水利工程的环境友好要求被从新认识和定位，过鱼设施的研究和建设重新受到重视。

鱼道实际过鱼效果的好坏取决于众多因素，例如鱼道水流速度、水流流态、鱼类游水能力、进鱼口设计等等，但鱼道水流速度却是其中最为关键因素；在一定水深的人工鱼道中，水流速度过高，超过鱼类的游水能力，则鱼类无法逆水而上；水流速度过低，则鱼类将散失方向感，也无法找到正确的洄游方向；同时，也只有合适的水流速度，才能在鱼道中制造出合适的流态，为鱼群经由鱼道翻阅水闸或大坝提供最根本的保证。

总结国内外鱼道工程的经验和教训，我们不难发现，越是过鱼对象单一的鱼道工程，越是容易取得理想的过鱼效果；因为，过鱼对象简单化，就意味着流速需求的简单化；在已知水闸或大坝的运行工况，且流速需求简单的情况下，完全可以通过鱼道水工设计来获得满意的结果；但是，随着环境保护对水利工程要求的日益提高，鱼道的功能需求也相应大幅提高，例如仿生化、自动化；这些新要求的根本目的，就是要尽可能减低人类活动对鱼类资源的负面影响，其直接体现就是提高鱼道的过鱼种类和数量。

然而鱼类习性区别较大，对水流流速和流态的适应能力也不尽相同；过鱼目标的多样化，造成鱼道流速需求的多样化，单纯依靠水工设计不可能逐一满足，必须要有新的手段。

鱼道流速在线监控系统就是为了弥补水工建筑流速控制能力的不足，而构建的一个计算机监控系统，其作用是通过控制鱼道输水闸门系统来实现对鱼道水流速度的监控，并通过控制流速影响流态，以实现多样化的过鱼目标。

鱼道流速在线监测系统的功能实现总体思路如下：首先运用鱼道运行策略确定当前鱼道过鱼目标，从而确定鱼道各区段的目标流速；接着，根据鱼道上下游水位、流道结构等参数，计算求取各输水闸门的输水量，以满足各观测断面目标流速的要求；然后，根据输水量要求和闸门特性来确定闸门开度，并执行；最后，依据实时监测到的上下游水位和鱼道水流速度，动态修正闸门开度，保证鱼道流速持续满足要求；在上述过程中，确定鱼道各区段的目标流速是一个亟待解决的难题。现有对鱼道目标流速的确认方法主要缺点有：只针对单一或者少量几种主要鱼类；流速确认主要靠经验值，流速范围较为粗糙、精度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种鱼道监控系统的多种群目标流速构建方法，提高鱼道目标流速选择区间的准确性，满足不同时间多种鱼类的综合目标流速选取，有效提高鱼道的过鱼效果。