阅读说明：本技术 堰坝组合结构 (Dam combined structure ) 是由 程南宁 于 2020-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及水利工程技术领域,尤其涉及一种堰坝组合结构,包括：堰坝,沿河道的横向布置,堰坝的第一端连接河道的第一侧河岸；鱼坡,设于堰坝的第二端与河道的第二侧河岸之间,鱼坡包括沿河道的上游至下游依次间隔设置的多级拦水坎,相邻的上下两级拦水坎之间具有高度落差,且相邻的上下两级拦水坎之间形成蓄水池；以及翼墙,设于堰坝与鱼坡之间,翼墙将堰坝与鱼坡分隔开。通过堰坝实现了蓄水、防洪和景观等拦河挡水设施的基本功能,同时,通过鱼坡为鱼类提供了溯河洄游及上下游自由迁徙的路径,能够有效维护河流上下游水生态系统的完整性,且具有设计简单、后期运行维护和管理方便的优点。(The invention relates to the technical field of hydraulic engineering, in particular to a weir dam combined structure, which comprises: the dam is arranged along the transverse direction of the river channel, and the first end of the dam is connected with the first side bank of the river channel; the fish slope is arranged between the second end of the weir dam and the second side bank of the river channel, the fish slope comprises multi-stage water blocking sills which are sequentially arranged from the upstream to the downstream of the river channel at intervals, height drops are formed between the adjacent upper and lower water blocking sills, and a reservoir is formed between the adjacent upper and lower water blocking sills; and the wing wall is arranged between the weir dam and the fish slope and separates the weir dam from the fish slope. The basic functions of river blocking and water retaining facilities such as water storage, flood control and landscape are realized through the weir dam, meanwhile, a path for the fishes to migrate and freely migrate upstream and downstream is provided through the fish slope, the integrity of a water ecosystem upstream and downstream of the river can be effectively maintained, and the river blocking and water retaining facility has the advantages of being simple in design, convenient to operate and maintain in later period and convenient to manage.)

堰坝组合结构

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种堰坝组合结构。

背景技术

在河流治理中，为了满足防洪、蓄水、灌溉、景观和生活等功能的需要，通常采用修建横跨河流的翻板闸、橡胶坝、溢流堰等拦河挡水设施。这些拦河挡水设施的建设在满足人类需求的同时，也不可避免的对河流生态环境造成了负面影响。一方面，拦河挡水设施会对河流的天然径流造成阻隔，在河流上游区域产生静水区，在河流下游区域造成水量减小甚至断流，导致河流局部水质恶化及上下游生物栖息生境改变。另一方面，横跨河流的拦河挡水设施的建设还会对生活在河流中的鱼类等产生严重的影响，阻断鱼类等生物溯河洄游及上下游自由迁徙的路径，造成河流生境的破碎，使得原先生活在这些河流中的生物特别是短距离洄游鱼类的栖息生境遭到破坏而无法生存，从而造成河流生物多样性的降低，甚至会造成某些珍稀鱼类的灭绝。另外，拦河挡水设施的建设还会影响上游营养物质的向下输移以及上游产卵区育苗对下游的资源补充。

为解决拦河挡水设施对鱼类等生物的不利影响，目前主要采用的工程措施包括修建鱼道等过鱼设施、设置水量下泄设施、增殖放流、实施生态调度、建设鱼类保护区等。其中，修建鱼道等过鱼设施和增殖放流最为常见。但是，由于传统的鱼道等过鱼设施往往是针对特定保护对象的鱼类，在设计中很少考虑其他生物、上下游物质能量平衡与交换、维护河流上下游水生态系统的完整性等功能，且设计相对复杂，建造成本高，后期维护管理不便，因此，目前主要应用在大型河流的电站和水库工程中，在中小型河流治理中极少使用。随着生态环境保护意识的逐步提高，针对数量众多的中小型河流拦河挡水设施开展生态化研究，减缓拦河挡水设施的不利生态影响，是亟需解决的现实问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有过鱼功能的堰坝组合结构，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种堰坝组合结构，包括：堰坝，沿河道的横向布置，堰坝的第一端连接河道的第一侧河岸；鱼坡，设于堰坝的第二端与河道的第二侧河岸之间，鱼坡包括沿河道的上游至下游依次间隔设置的多级拦水坎，相邻的上下两级拦水坎之间具有高度落差，且相邻的上下两级拦水坎之间形成蓄水池；以及翼墙，设于堰坝与鱼坡之间，翼墙将堰坝与鱼坡分隔开。

优选地，各个相邻的上下两级拦水坎之间的高度落差相同。

优选地，各个相邻的上下两级拦水坎之间的高度落差均不大于30cm。

优选地，蓄水池的最大蓄水深度不小于相邻的上下两级拦水坎之间的高度落差的两倍。

优选地，拦水坎的上表面与拦水坎朝向河道上游的迎水侧面之间、拦水坎的上表面与拦水坎朝向河道下游的背水侧面之间均为圆滑过渡连接。

优选地，拦水坎的上表面的截面形状为下凹弧形、V形和W形其中的任意一种或多种的组合。

优选地，翼墙的高度不低于最上一级拦水坎的高度。

优选地，翼墙沿从河道的上游至下游偏向河道的中心线的方向布置。

优选地，最下一级拦水坎的下游侧设有鱼类休息区，鱼类休息区设有砂砾石和/或蛮石和/或水草。

优选地，堰坝朝向河道下游的背水面为加糙坡面，背水面的底部设有混凝土和/或块石和/或蛮石。

与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

本发明的堰坝组合结构，通过堰坝实现了蓄水、防洪和景观等拦河挡水设施的基本功能，同时，通过鱼坡为鱼类提供了溯河洄游及上下游自由迁徙的路径。鱼坡的多级拦水坎形成了多级沿河道的上游至下游依次呈阶梯形落差布置的蓄水池，各级蓄水池均具有消能和为鱼类提供停留、休息场所的功能，使得鱼类可由上至下依次通过各级蓄水池，实现鱼坡的过鱼功能，同时，鱼坡也能够满足鱼类洄游的需求，洄游鱼类可以较容易地从下游依次越过各级蓄水池上游的拦水坎进入上一级蓄水池中，直至越过最上一级拦水坎进入上游河流，实现洄游。因此，本发明的堰坝组合结构能够有效维护河流上下游水生态系统的完整性，且具有设计简单、后期运行维护和管理方便的优点，可适用于所有水生生物，尤其可适用于中小型河流的治理和生态环境保护。

附图说明

图1是本发明实施例的堰坝组合结构的平面布置示意图。

图2是本发明实施例的堰坝组合结构中鱼坡的部分断面示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、堰坝 1a、堰坝的第一端

1b、堰坝的第二端 2、鱼坡

21、拦水坎 21a、拦水坎的上表面

21b、迎水侧面 21c、背水侧面

22、蓄水池 3、翼墙

4、河道 4a、河道的中心线

41、第一侧河岸 42、第二侧河岸

5、鱼类休息区

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1和图2所示，本发明的堰坝组合结构的一种实施例。

参见图1，本实施例的堰坝组合结构包括堰坝1、鱼坡2和翼墙3。其中，堰坝1沿河道4的横向布置，即堰坝1垂直于河流布置，堰坝1用于实现蓄水、防洪和景观功能。河道4具有沿其横向间隔相对的第一河岸41和第二河岸42，堰坝1具有沿其横向相对的第一端1a和第二端1b，堰坝1的第一端1a连接河道4的第一侧河岸41，鱼坡2设于堰坝1的第二端1b与河道4的第二侧河岸42之间，翼墙3设于堰坝1与鱼坡2之间，翼墙3将堰坝1与鱼坡2分隔开。翼墙3起到分流的作用，用于将部分水流引入鱼坡2中。鱼坡2用于实现过于过鱼功能。参见图1和图2，鱼坡2包括多级拦水坎21，多级拦水坎21沿河道4的上游至下游依次间隔设置，相邻的上下两级拦水坎21之间具有高度落差，且相邻的上下两级拦水坎21之间形成蓄水池22，且蓄水池22由翼墙3、相邻的上下两级拦水坎21以及河道4的第二侧河岸42共同围构而成。则本实施例中，鱼坡2具有多级沿河道4的上游至下游依次呈阶梯形落差布置的蓄水池22，各级蓄水池22均具有消能和为鱼类提供停留、休息场所的功能，使得鱼类可由上至下依次通过各级蓄水池22，实现鱼坡2的过鱼功能，同时，鱼坡2也能够满足鱼类洄游的需求，洄游鱼类可以较容易地从下游依次越过各级蓄水池22上游的拦水坎21进入上一级蓄水池22中，直至越过最上一级拦水坎21进入上游河流，实现洄游。由此，本实施例的堰坝组合结构，通过堰坝1实现了蓄水、防洪和景观等拦河挡水设施的基本功能，同时，通过鱼坡2为鱼类提供了溯河洄游及上下游自由迁徙的路径，能够有效维护河流上下游水生态系统的完整性，且具有设计简单、后期运行维护和管理方便的优点，可适用于所有水生生物，尤其可适用于中小型河流的治理和生态环境保护。

本实施例中，堰坝1的形式并不局限，可以采用宽顶堰或溢流堰或实用堰，堰坝1顶部溢流。优选地，堰坝1朝向河道4下游的背水面为加糙坡面，用于消能，加糙坡面的坡度可尽量贴近自然。优选地，在堰坝1朝向河道4下游的背水面的底部设有消力防冲设施，用于防止水流直接重接冲击加糙坡面的底部造成垮塌。消力防冲设施可以为放置在堰坝1朝向河道4下游的背水面底部的混凝土和/或块石和/或蛮石，即消力防冲设施可以是混凝土、块石和蛮石其中的任意一种或多种的组合，可以起到很好的消力防冲作用。

本实施例中，堰坝1顶部溢流，为便于鱼类进入鱼坡2中，优选地，最上一级拦水坎21的高度不超过堰坝1的高度。

本实施例中，鱼坡2设置在河道4的一侧，可便于维修，根据实际应用的河道4条件的不同，可选择直接在原有河道4内设置鱼坡2，也可以在河道4的一侧岸新扩开一条旁通道，用于设置鱼坡2。

本实施例中，优选地，各个相邻的上下两级拦水坎21之间的高度落差相同，使得各级蓄水池22沿河道4的上游至下游依次以恒定高度落差呈阶梯形落差布置，从而可维持鱼坡2各级蓄水池22水位的恒定落差，更有利于鱼类的通过和洄游。

在鱼类最频繁进行洄游的中高流量条件下，各级拦水坎21上游的水量和流速条件决定了上溯洄游的鱼类能否越过各级拦水坎21并最终进入到上游河流，而相邻的上下两级拦水坎21之间的高度落差的大小则直接决定了鱼类越过各级拦水坎21的难易程度，因此，为保证鱼类能够顺利洄游，本实施例中，优选地，各个相邻的上下两级拦水坎21之间的高度落差均不大于30cm。

为了给鱼类提供足够的停留、休息场所，并发挥有效的消能作用，蓄水池22的容量大小需满足计算设定的最小容量要求，蓄水池22的最大蓄水深度则可根据蓄水池22所需满足的最小容量要求计算获得。本实施例中，蓄水池22的最大蓄水深度由位于蓄水池22下游的拦水坎21相对蓄水池22底部的高度的决定，优选地，蓄水池22的最大蓄水深度不小于相邻的上下两级拦水坎21之间的高度落差的两倍。

本实施例中，优选地，拦水坎21的上表面21a与拦水坎21朝向河道4上游的迎水侧面21b之间、拦水坎21的上表面21a与拦水坎21朝向河道4下游的背水侧面21c之间均为圆滑过渡连接，有利于鱼类上下游自由迁徙通过。进一步，拦水坎21的上表面21a可以为向上凸出的圆弧面，由此可使得拦水坎21顶部呈圆弧形、光滑的穹顶形式，更有利于鱼类上下游自由迁徙通过。

本实施例中，优选地，拦水坎21的上表面21a的截面形状可以为下凹弧形、V形和W形其中的任意一种或多种的组合，可适应不同鱼类的过鱼和洄游需求，并有利于鱼类通过。进一步，可以在拦水坎21的上表面21a上开设有沿水流方向贯穿拦水坎21的开口，该开口可以为U形口或矩形口，能够起到改善水流条件的作用，更有利于鱼类通过。

本实施例中，为保证拦水坎21结构的稳定性和可靠性，优选地，拦水坎21的厚度不小于20cm。为保证鱼坡2的耐久性和防侵蚀性，可以将拦水坎21尽可能深地植入河道4底面以下，或者在蓄水池22底部设置底板，底板可以采用混凝土或砾石铺设而成。

本实施例中，优选地，翼墙3的高度不低于最上一级拦水坎21的高度，则位于最上一级拦水坎21下游的各级拦水坎21的高度均低于翼墙3的高度。由此可使得翼墙3将堰坝1和鱼坡2有效分隔开。

本实施例中，优选地，翼墙3沿从河道4的上游至下游偏向河道4的中心线4a的方向布置，即翼墙3的上游端离河道4的中心线4a较远，翼墙3的下游端离河道4的中心线4a较近。由此，使得鱼坡2的下游开口大于鱼坡2的上游开口，有利于鱼类自下而上洄游时找到洄游入口(即鱼坡2的下游开口)。当然，根据实际应用河道4条件的需要，翼墙3也可以沿与河道4的中心线4a相平行的方向布置。

本实施例中，翼墙3在河道4横向上的设置位置可以通过计算确定，以确保河道4内河水的流量主要分流至堰坝1一侧、少量分流至鱼坡2一侧为准。具体为，河道4横向上的水流流量分布是可以通过计算获得的，在知晓河道4横向上的水流流量分布情况后，翼墙3的设置位置应避开水流最大流量位置而靠近河道4的一侧河岸，使得鱼坡2能够分流少量水流即可。

本实施例中，优选地，鱼坡2最下一级拦水坎21的下游侧设有鱼类休息区5，鱼类休息区5设有砂砾石和/或蛮石和/或水草，即鱼类休息区5设有砂砾石、蛮石和水草其中的任意一种或多种的组合，砂砾石和蛮石可以铺设在鱼类休息区5的底部，水草则可以种植在鱼类休息区5中。砂砾石的级配和蛮石大小可以根据堰坝1的高度和汛期可能的最大作用水头，通过试验或按经验确定。在鱼坡2最下一级拦水坎21的下游侧坡底接一定宽度的鱼类休息区5，一方面通过鱼坡2下泄的流量汇入到该鱼类休息区5，由鱼类休息区5可以起到诱鱼引导的作用，为鱼类快速找到鱼坡2入口提供帮助；另一方面，鱼类休息区5可以为低水位条件下滞留在堰坝1下游的鱼类寻找遮蔽场所并存活提供可能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。