阅读说明：本技术 一种双向过鱼船闸及其运行方法 (Bidirectional fish passing ship lock and operation method thereof ) 是由 陆伟刚 李金宝 梁佳铭 奚望 于 2020-05-18 设计创作，主要内容包括：一种双向过鱼船闸及其运行方法,包括船闸闸室、上闸首、下闸首、上游导航墙、下游导航墙、上游闸门、下游闸门、上游输水廊道、上游输水廊道闸门、下游输水廊道、下游输水廊道闸门,布置在闸室墙体内的诱鱼灯和驱鱼灯,布置在上游导航墙内和下游导航墙内的诱鱼灯,布置在上游闸门、下游闸门上的诱鱼灯和驱鱼灯,布置在上游导航墙和下游导航墙末端的水下监控设备,布置在上游导航墙内和下游导航墙内的过鱼计数设备。利用船闸及其附加装置实现双向过鱼,将船闸和鱼道合二为一,同时在船闸无船只通航的情况下可以起到水闸泄水的作用,节省了投资成本；其结构构造简单,既适用于新建船闸的建设,又适用于已建船闸的改造,管理方便,便宜推广使用。(A bidirectional fish passing ship lock comprises a ship lock chamber, an upper lock head, a lower lock head, an upstream navigation wall, a downstream navigation wall, an upstream gate, a downstream gate, an upstream water delivery gallery gate, a downstream water delivery gallery and a downstream water delivery gallery gate, fish luring lamps and fish driving lamps arranged in the lock chamber wall, fish luring lamps arranged in the upstream navigation wall and the downstream navigation wall, fish luring lamps and fish driving lamps arranged on the upstream gate and the downstream gate, underwater monitoring equipment arranged at the tail ends of the upstream navigation wall and the downstream navigation wall, and fish passing counting equipment arranged in the upstream navigation wall and the downstream navigation wall. The ship lock and the additional device thereof are utilized to realize bidirectional fish passing, the ship lock and the fishway are combined into a whole, and meanwhile, the function of sluice draining can be realized under the condition that the ship lock does not have ship navigation, so that the investment cost is saved; the ship lock is simple in structure, suitable for building of a newly built ship lock and transformation of a built ship lock, convenient to manage and cheap to popularize and use.)

一种双向过鱼船闸及其运行方法

技术领域

本发明涉及水利工程和环保工程领域，具体涉及一种双向过鱼船闸及其运行方法。

背景技术

为了满足防洪、灌溉、发电等各种要求，需在天然河道上修建拦河建筑物。虽然拦河建筑物在生产、生活方面给人们带来很多便利，但随之带来了一些其他问题。拦河建筑物不仅阻断了水下鱼类的洄游、迁移通道，也阻断了水上过往船只的航运通道。

水下鱼类洄游、迁移通道的阻断使河流原有的水下生态系统遭到破坏，水下洄游生物种群减少。随着国家对环保的重视和国民环保意识的增强，各种鱼类补救措施被应用到工程实践中，目前主要采取的措施分为三类：一是进行人工增殖放流；二是在河道中修建人工模拟产卵场；三是修建过鱼设施，主要有鱼道、鱼闸、升鱼机、集运鱼船等。目前已有的鱼类补救措施虽具有一定的效果，但也各自存在不足。人工增殖放流和在河道中修建人工模拟产卵场这两项措施虽经实践证明起到了一定的效果，但效果不明显，而且会产生河流流域内鱼类种群多样性下降的问题。鱼道工程一般适用于中、小水头拦河建筑物过鱼，但建设前期投资成本较高，建成后运行管理管理成本较高，设计难度较大；鱼闸和升鱼机适用于高水头拦河建筑物过鱼，但其机电控制设备较多，运行管理及维护成本较高，且鱼类的过坝过程并不连续；集鱼船会有噪音、水环境污染及鱼类过坝过程不连续的等问题。

针对阻断水上航运通道的问题，目前采取的主要措施是修建通航建筑物，通航建筑物主要分为船闸和升船机两大类，其中以船闸的应用最为广泛。在工程实际建设中，船闸是拦河建筑物中必不可少的重要组成部分，也是连通拦河建筑物上、下游的水流通道，具有较大的连通水体，船闸在一定程度上允许拦河建筑物上下游鱼类的自由通行，具有一定双向通行潜力。目前，船闸设计只考虑了通航的要求，未将船闸可过鱼的潜力充分发掘。如果将船闸进行改进或增加一些诱鱼、驱鱼装置后，利用船闸过鱼可以实现。

根据已有研究资料表明，目前对于船闸过鱼技术的研究及研究成果有很多，但主要集中在如何将鱼类诱进闸室和驱赶至拦河建筑物上游，忽略了鱼类由拦河建筑物上游迁移至下游的问题。洄游鱼类游至上游产卵结束后会返回下游，通过拦河建筑物时，由于没有专门的过鱼通道，只能顺水势经泄水通道而下。由于拦河建筑物上、下游水位差较大，泄水时产生的巨大能量会伤害鱼类，甚至会导致鱼类的死亡。

目前，因拦河建筑物泄洪导致鱼类损伤、死亡的新闻常见于报道。因此，在修建过鱼设施的时候不仅要考虑如何将鱼类从下游送至上游，也要考虑如何让鱼类安全地从上游返回至下游，只有这样才能真正地降低因修建拦河建筑物而带来的生态影响，达到人与自然和谐相处的目的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服背景技术不足之处，提供一种双向过鱼船闸及其运行方法。在不影响船闸通航能力的前提下，对现有船闸进行改造和加装过鱼装置，实现船闸双向过鱼；船闸在无船只通航的情况下可以辅助拦河建筑物向下游泄水，起到水闸的作用。本发明既可用于新建船闸的建设，也可用于已建船闸的改造。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种双向过鱼船闸，包括船闸闸室、上闸首、下闸首、上游导航墙、下游导航墙、上游闸门、下游闸门、上游输水廊道、上游输水廊道闸门、下游输水廊道、下游输水廊道闸门，布置在闸室墙体内的诱鱼灯和驱鱼灯，布置在上游导航墙内和下游导航墙内的诱鱼灯，布置在上游闸门、下游闸门上的诱鱼灯和驱鱼灯，布置在上游导航墙和下游导航墙末端的水下监控设备，布置在上游导航墙内和下游导航墙内的过鱼计数设备。

在上述的技术方案中，布置在闸室墙体内的诱鱼灯和驱鱼灯分别通过空心连杆与转轴相连，转轴布置在闸室墙体上开凿的矩形槽内，转轴与动力设备相连，转轴转动可带动两空心连杆另一端的诱鱼灯和驱鱼灯成360°旋转，所述的空心连杆中间布设电线线路，连接诱鱼灯和驱鱼灯的两空心连杆成120°夹角布置。

在上述的技术方案中，所述的布置在上游导航墙内和下游导航墙内的诱鱼灯通过空心连杆与转轴相连，所述的转轴布置在上游导航墙和下游导航墙体上开凿的矩形槽内，转轴与动力设备相连，转轴转动可带动空心连杆另一端的诱鱼灯成90°旋转，所述的空心连杆中间布设电线线路。

在上述的技术方案中，所述的布置在上游闸门、下游闸门上的诱鱼灯和驱鱼灯紧贴在闸门上布置，且在上游闸门、下游闸门两侧均做布设。

在上述的技术方案中，所述的布置在上游导航墙内和下游导航墙内的过鱼计数设备，包括：水下计数探头和计数器；所述的水下计数探头交错布置在上游导航墙和下游导航墙两侧墙体内，与计数器相连，所述的计数器布设于闸首控制室。

在上述的技术方案中，所述的布置在上游导航墙和下游导航墙末端的水下监控设备，包括：水下摄像探头、无线信号传输装置、安装有监控设备软件的电脑；所述的水下摄像探头通过所述的电脑控制调整水下摄像探头拍摄角度，所述的安装有监控设备软件的电脑布设于闸首控制室，通过无线信号传输装置读取所述水下摄像探头拍摄结果。

在上述的技术方案中，所述的诱鱼灯和驱鱼灯沿船闸中轴线左右两侧对称布置，诱鱼灯和驱鱼灯沿顺水流方向的布设间距应不大于其有效作用距离，诱鱼灯和驱鱼灯可根据上下游水位的变化在垂直高度上多层布设。

在上述的技术方案中，所述的诱鱼灯和驱鱼灯应根据洄游鱼类的生物特性选用，不同灯光的颜色、强度、布置形式都会对洄游鱼类产生不同的作用效果。

在上述的技术方案中，所述的包括布置在闸室墙体内的诱鱼灯和驱鱼灯，布置在上游导航墙内和下游导航墙内的诱鱼灯，布置在上游闸门、下游闸门上的诱鱼灯和驱鱼灯，布置在上游导航墙和下游导航墙末端的水下监控设备，布置在上游导航墙和下游导航墙内的过鱼计数设备等电气设备都采用电缆连接到闸首控制室，便于统一调度控制和配合船闸的运行。

在上述的技术方案中，当船闸通航过船时，转轴转动，所述的包括布置在闸室墙体内的诱鱼灯和驱鱼灯，布置在上游导航墙内和下游导航墙内的诱鱼灯，布置在上游闸门、下游闸门上的诱鱼灯和驱鱼灯，转进墙体的槽内，不影响船只通航，同时防止被过往船只撞坏损毁。

在上述的技术方案中，所述的船闸为多级船闸时，船闸闸室、船闸闸首布置不变，最上级船闸上游导航墙和最下级船闸下游导航墙布置也不变。

在上述的技术方案中，所述的船闸既可用于新船闸建设，也可用于已建船闸的改造。

本发明具有下列优点：

1、将船闸与鱼道合二为一，既解决了拦河建筑物建成后水上通航问题，又解决了水下鱼群洄游迁移问题；

2、节省了修建鱼道的工程投资成本和管理运营成本，同时提高了船闸的利用率，充分合理地利用了资源；

3、既解决了鱼类从下游洄游至上游的问题，又解决了如何将鱼类安全地从上游送至下游的问题，降低了拦河建筑物修成后对生态环境的影响，保证了河流流域生态环境平衡；

4、利用船闸及其附加装置实现双向过鱼，将船闸和鱼道合二为一，同时在船闸无船只通航的情况下可以起到水闸泄水的作用，节省了投资成本；其结构构造简单，既适用于新建船闸的建设，又适用于已建船闸的改造，管理方便，便宜推广使用。

附图说明

图1为一种双向过鱼船闸的平面布置示意图；

图2为布置于闸室墙体内的驱鱼灯和诱鱼灯的结构布置示意图；

图3为布置于上游导航墙和下游导航墙内的诱鱼灯的结构布置示意图；

图4为布置于闸室墙体内的诱鱼灯诱鱼时的位置示意图；

图5为布置于闸室墙体内的驱鱼灯驱鱼时的位置示意图；

图6为布置于闸室墙体内的驱鱼灯和诱鱼灯通航过船时的位置示意图；

图7为布置于上游导航墙和下游导航墙内的诱鱼灯诱鱼时的位置示意图；

图8为布置于上游导航墙和下游导航墙内的诱鱼灯通航过船时的位置示意图；

图9为布置于上游闸门或下游闸门一侧的诱鱼灯和驱鱼灯的结构布置示意图；

图中：1-上游导航墙，2-上闸首，3-上游闸门，4-闸室，5-闸室墙体，6-下游闸门，7-下闸首，8-下游导航墙，9-诱鱼灯，10-驱鱼灯，11-水下监控设备，12-过鱼计数设备，13-转轴，14-空心连杆，15-上游输水廊道，16-上游输水廊道闸门，17-下游输水廊道，18-下游输水廊道闸门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步说明。

如图1-8所示，一种双向过鱼船闸，其包括船闸闸室4、上闸首2、下闸首7、上游导航墙1、下游导航墙8、上游闸门3、下游闸门6，上游输水廊道15、上游输水廊道闸门16、下游输水廊道17、下游输水廊道闸门18，布置在闸室墙体5内的诱鱼灯9和驱鱼灯10，布置在上游导航墙1内和下游导航墙8内的诱鱼灯9，布置在上游闸门3、下游闸门6上的诱鱼灯9和驱鱼灯10，布置在上游导航墙1和下游导航墙8末端的水下监控设备11，布置在上游导航墙1和下游导航墙8内的过鱼计数设备12。

进一步的，所述的布置在闸室墙体5内的诱鱼灯9和驱鱼灯10分别通过空心连杆14与转轴13相连，所述的转轴13布置在闸室墙体5上开凿的矩形槽内，转轴13与动力设备相连，转轴13转动可带动两空心连杆14另一端的诱鱼灯9和驱鱼灯10成360°旋转，所述的空心连杆14中间布设电线线路，连接诱鱼灯9和驱鱼灯10的空心连杆14成120°夹角布置。船闸闸室4需诱鱼时，转轴13转动将诱鱼灯9转至闸室墙体5之外，将驱鱼灯10转至闸室墙体5之内；船闸闸室4驱鱼时，转轴转动将驱鱼灯10转至闸室墙体5之外，将诱鱼灯9转至闸室墙体5之内；船闸通航过船时，转轴13转动将诱鱼灯9和驱鱼灯10转进闸室墙体5内，防止过往船只撞击损坏设备。

进一步的，所述的布置在上游导航墙1内和下游导航墙8内的诱鱼灯9通过空心连杆14与转轴13相连，所述的转轴13布置在上游导航墙1和下游导航墙8上开凿的矩形槽内，转轴13与动力设备相连，转轴13转动可带动空心连杆14另一端的诱鱼灯9成90°旋转，所述的空心连杆14中间布设电线线路。诱鱼时，转轴13转动将诱鱼灯9转至上游导航墙1或下游导航墙8之外；通航过船时，转轴13转动将诱鱼灯9转进上游导航墙1和下游导航墙8之内，防止过往船只撞击损坏设备。

进一步的，所述的布置在上游闸门3、下游闸门6上的诱鱼灯9和驱鱼灯10紧贴在闸门上布置，且在上游闸门3、下游闸门6两侧均做布设，诱鱼灯9和驱鱼灯10的布设应不影响闸门的正常开关。

进一步的，所述的布置在上游导航墙1和下游导航墙8内的过鱼计数设备12，包括：水下计数探头和计数器（图中未画出）；所述的水下计数探头交错布置在上游导航墙1和下游导航墙8两侧墙体内，与计数器相连，水下计数探头的布置数量应根据实际需要布置，原则上不少于3个，所述的计数器布设于闸首控制室。

进一步的，所述的布置在上游导航墙1和下游导航墙8末端的水下监控设备11，包括：水下摄像探头、无线信号传输装置、安装有监控设备软件的电脑（图中未画出）；所述的水下摄像探头可多角度拍摄，通过所述的电脑调整水下摄像探头拍摄角度，所述的安装有监控设备软件的电脑布设于闸首控制室，通过无线信号传输装置读取所述水下可转动摄像探头拍摄结果。

进一步的，所述的诱鱼灯9和驱鱼灯10沿船闸中轴线左右两侧对称布置，诱鱼灯9和驱鱼灯10沿顺水流方向的布设间距应不大于其有效作用距离，诱鱼灯9和驱鱼灯10可根据上下游水位的变化在垂直高度上多层布设。

进一步的，所述的诱鱼灯9和驱鱼灯10应根据洄游鱼类的生物特性选用，不同灯光的颜色、强度、布置形式都会对洄游鱼类产生不同的作用效果。具体到某条河流流域内的鱼类时，应通过查找资料及时了解该流域内不同鱼类的相关特性，结合鱼类的基础实验数据，选用效果最好的驱鱼灯10和诱鱼灯9。

进一步的，所述的包括布置在闸室墙体5内的诱鱼灯9和驱鱼灯10，布置在上游导航墙1内和下游导航墙8内的诱鱼灯9，布置在上游闸门3、下游闸门6上的诱鱼灯9和驱鱼灯10，布置在上游导航墙1和下游导航墙8末端的水下监控设备11，布置在上游导航墙1和下游导航墙8内的过鱼计数设备12等电气设备都采用电缆连接到闸首控制室，便于统一调度控制和配合船闸的运行，所述的电气设备均是长期布设于水中，需做好防水措施。

进一步的，所述的船闸为多级船闸时，船闸闸室4、船闸上闸首2、下闸首7布置不变，最上级船闸上游导航墙1和最下级船闸下游导航墙8布置也不变。

本发明的双向过鱼功能具体实施步骤如下：

一、鱼类由下游至上游的实施步骤：

1、初始状态时，上游闸门3、下游闸门6均处于关闭状态，诱鱼灯9、驱鱼灯10、过鱼计数设备2均处于关闭状态，诱鱼灯9和驱鱼灯10收置于墙体内，水下监控设备11处于开启状态；

2、下游的水下监控设备11监测到下游鱼类活动的信息，随后启动转轴13，将下游导航墙8内的诱鱼灯9转出墙体之外，打开布置于下游闸门6下游侧的诱鱼灯9和下游导航墙8上的诱鱼灯9，开启下游输水廊道闸门10，向下游输水，利用鱼类对灯光和水流的应激特性将鱼类诱至下游闸门6前；

3、待下游过鱼计数设备12监测到鱼类数量达到经济数目，同时闸室4内水位与下游水位持平时，开启下游闸门6，同时启动转轴13，将闸室墙体5内的诱鱼灯9转出墙体之外，打开闸室墙体5上的诱鱼灯9和上游闸门3闸室4侧的诱鱼灯9，将鱼类诱至闸室4内；

4、关闭下游闸门6和下游输水廊道闸门18，关闭诱鱼灯9，开启上游输水廊道闸门16向闸室4内输水，同时启动转轴13，将闸室墙体5之外的诱鱼灯9转进墙体之内，将闸室墙体5之内的驱鱼灯9转出墙体之外；

5、待闸室4内水位与上游水位持平时，关闭上游输水廊道闸门16，开启船闸上游闸门3，启动转轴13，将上游导航墙1内的诱鱼灯9转出墙体之外，打开上游导航墙1上的诱鱼灯9，将闸室4内的鱼类向上游引诱，同时打开闸室4内的驱鱼灯10和下游闸门6闸室4侧驱鱼灯10，将闸室4内的鱼类驱赶出闸室4；

6、关闭上游闸门3，关闭闸室4内的驱鱼灯10，关闭上游导航墙1上的诱鱼灯9，打开上游闸门3上游侧上的驱鱼灯10，将鱼类驱离上游闸门3前；

7、启动转轴13，将所有置于墙体之外的诱鱼灯9和驱鱼灯10转进墙体之内，由下游至上游的过鱼过程完成。

二、鱼类由上游至下游的实施步骤：

1、初始状态时，上游闸门3、下游闸门6均处于关闭状态，诱鱼灯9、驱鱼灯10、过鱼计数设备2均处于关闭状态，诱鱼灯9和驱鱼灯10收置于墙体内，水下监控设备11处于开启状态；

2、上游的水下监控设备11监测到上游鱼类活动的信息，随后启动转轴13，将上游导航墙1体内的诱鱼灯9转出墙体之外，打开布置于上游闸门3上游侧的诱鱼灯9和上游导航墙1墙体上的诱鱼灯9，将鱼类诱至上游闸门3前；

3、待上游过鱼计数设备12监测到鱼类数量达到经济数目，开启上游闸门3，同时启动转轴13，将闸室墙体5内的诱鱼灯9转出墙体之外，打开闸室墙体5上的诱鱼灯9和下游闸门6闸室4侧的诱鱼灯9，将鱼类诱至闸室4内；

4、关闭上游闸门3，关闭诱鱼灯9，开启下游输水廊道闸门18，闸室4向下游泄水，同时启动转轴13，将闸室墙体5之外的诱鱼灯9转进墙体之内，将闸室墙体5之内的驱鱼灯9转出墙体之外；

5、待闸室4内水位与下游水位达到合理的高差时（合理的高差是指，借助于上下游水位差将鱼类顺势驱赶至下游，水位落差产生的能量不会对鱼类造成损伤，此水位差为合理的高差），关闭下游输水廊道闸门18，开启船闸下游闸门6，闸室4内的鱼类借助水势冲向下游；

6、启动转轴13，将下游游导航墙1内的诱鱼灯9转出墙体之外，打开下游导航墙1上的诱鱼灯9，将鱼类向下游引诱，同时打开闸室4内的驱鱼灯10和上游闸门6闸室4侧驱鱼灯10，将闸室4内的剩余的鱼类驱赶出闸室4，保证过鱼的彻底性；

7、关闭下游闸门6，关闭闸室4内的驱鱼灯10，关闭下游导航墙1上的诱鱼灯9，打开下游闸门6下游侧上的驱鱼灯10，将鱼类驱离下游闸门6前；

8、启动转轴13，将所有置于墙体之外的诱鱼灯9和驱鱼灯10转进墙体之内，由上游至下游的过鱼过程完成。

三、当船闸在没有船只通航的情况下，船闸可以开启上游闸门、下游闸门向下游泄水，辅助拦河建筑物向下游泄水，起到水闸的作用。

四、当船闸为多级船闸时，船闸闸室、船闸闸首布置不变，最上级船闸上游导航墙和最下级船闸下游导航墙布置也不变，下一级船闸上游闸门等同于上一级船闸下游闸门，按照上述步骤重复即可。

上述文中已经用一般性说明和具体实施步骤对本发明作了较为详尽的描述，但不是对本发明进行限制，在不偏离本发明精神的基础上所进行的相关改进或修改，都属于本发明要求保护的范围。