鱼类单向通行装置及诱趋通行方法

1.本发明涉及生态水工技术领域，尤其涉及鱼类单向通行装置及诱趋通行方法。


背景技术：

2.水利工程的修建在为人类带来巨大经济和社会利益的同时，很大程度上破坏了天然河流的连通性，阻隔了鱼类洄游的通道，对鱼的种类、野生鱼类多样性以及渔业资源量都产生了较大影响。为改变这种现状，研究人员已将过鱼设施作为河流连通性恢复的重要手段。过鱼设施是指人工辅助鱼类通过障碍物的设施或技术措施，包括鱼道、鱼闸、升鱼机和集鱼船等形式，其中过鱼通道被认为是最有效缓解水坝阻隔鱼类洄游的重要措施之一，因而在实际工程中应用广泛。
3.过鱼设施的过鱼效果主要由目标鱼类能否顺利上溯或下行等重要因素决定，为了促使更多的目标鱼进入过鱼设施，很多实际工程也采用了大量的定向驱导技术。定向驱导技术是一个具有科学性和实用性的工程技术，又称诱趋鱼技术。该技术具有吸引鱼类进入入口以及帮助失去方向的鱼类重新找到上溯路径等作用。声音、光照、气泡幕、味道和电场等环境因子是诱趋鱼技术中的重要组成部分。声音诱驱鱼技术，是通过播放一定频率和音量的声音，对目标鱼类进行诱集或驱赶。光照诱驱鱼技术，是利用固定的照度及光色使鱼类产生相应的应答式反应。气泡幕诱驱鱼技术，是利用气泡幕的阻碍作用以及气泡上升的噪音对目标鱼起到拦导作用。除了以上单个环境因子构成的诱趋鱼技术外，为了获得更突出的效果，还可结合多种因子，构建综合诱趋鱼屏障，如光照、声音以及气泡幕相结合，能极大程度的提高过鱼河段的过鱼效率。以上传统的诱鱼手段或措施尽管取得了一定的效果，但是往往存在受其他因素如昼夜、地域以及流量等的限制，集鱼范围小等缺陷，导致诱鱼效率较低。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种鱼类单向通行装置，以解决上述问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：鱼类单向通行装置，它包括两个限流壁，两个限流壁之间设置向固定方向引导的引流壁，所述引流壁在其引导的方向上构造有弧形边壁，两个所述限流壁之间设置用于朝所述固定方向引导鱼类通行的单向旋转装置；所述单向旋转装置旋转时与所述弧形边壁贴合。
6.优选的方案中，所述单向旋转装置包括设置在所述弧形边壁一侧的固定门，还包括与所述固定门配合后将鱼类朝所述固定方向引导的旋转门。
7.优选的方案中，所述上密封机构包括上平板和上抗磨环。所述上密封机构包括上平板和上抗磨环
8.优选的方案中，所述单向旋转装置由橡胶材料制成。
9.优选的方案中，所述引流壁的对侧设置安全区域，还构造有与所述安全区域连通
的休息区域，所述休息区域从所述单向旋转装置的上游延伸到下游，所述限流壁在所述下游与所述休息区域连接处设置活动闸门。
10.优选的方案中，还包括设置在所述单向旋转装置上游和下游的红外线感应计数器。
11.优选的方案中，所述旋转门的梳齿厚度为5-30cm。
12.优选的方案中，还包括设置在所述旋转门上游和/或下游的诱趋鱼屏障，所述诱趋鱼屏障包括气泡幕、声纳装置和闪光灯组中的一种或几种。
13.本发明还提供一种鱼类诱趋通行方法，在流道内安装上述的鱼类单向通行装置，使所述弧形边壁位于流道内水流的上游。
14.优选的方案中，当需要将鱼类从上游引导至下游时，沿着水流的方向，将所述弧形边壁和固定门设置在流道的左侧；当需要将鱼类从下游引导至上游时，沿着水流的方向，将所述弧形边壁和固定门设置在流道的右侧。
15.为了更好辅助鱼类上溯或下行，本专利提出的鱼类单向通行装置及诱趋通行方法，实现了高效低成本且兼备多种效用的过鱼方式。其创新点及优点在于：
16.1.可控制鱼类单向通行。鱼类在具有复杂流场的鱼道内容易迷失方向，本专利设计了一个控制鱼类单向通行的装置，能帮助鱼类尽快找到正确的前进方向，以辅助鱼类上溯或下行。其与诱趋鱼设施结合能最大程度优化过鱼效果。
17.2.诱鱼效果更好。本专利采用的诱趋鱼技术是由光照、声音、气泡幕三项环境因子构成的综合诱趋鱼屏障，在诱驱鱼效果上比传统的单因子技术更加明显。
18.3.兼顾鱼类数量统计。在装置上下游同时设置了红外摄像头计数器，即在统计方面采用了智能化设备，避免了繁重的工作量及易出错的风险，具有便利高效且准确，省时省力又不会对鱼造成伤害等多种优势。
19.4.对鱼不具伤害性。旋转装置选用橡胶材料制成，对鱼能起到保护作用；同时在辅助鱼类上溯或下行时，还设置了安全保护区域，能有效避免鱼受到任何形式的损伤，以保障鱼类在过鱼通道内安全通行。
20.5.操作简便且成本低。本装置结构简单，运行以及维修均比较方便，且装置稍作改动即可实现两种辅助方式的自由切换，很大程度的节省了成本，提高了效率。
21.6.应用广泛。本装置不仅可用于竖缝式、组合式等结构型式的鱼道以及仿自然鱼道等过鱼通道中，另外也可应用于研究鱼类行为学的室内室外实验中，应用广泛且有效，能为大量过鱼通道设施提供新的集增强过鱼效果、智能计数与实时监测等综合效益为一体的装置技术。
附图说明
22.图1为本发明的结构示意图。
23.图2为本发明中单向旋转装置的结构示意图。
24.图3为本发明中诱鱼屏障的结构示意图。
25.图4为本发明一种优选实施例的结构示意图示意图。
26.图5为本发明中优选实施例的单向旋转装置的结构示意图。
27.上述附图中：1、限流壁；2、弧形边壁；3、单向旋转装置；4、旋转门；5、固定门；6、活
动闸门一；7、活动闸门二；8、弧形边壁；9、活动闸门三；10、活动闸门四；11、红外摄像头；15、诱鱼屏障；17、闪光灯装置；18、声纳装置；19、有孔管道；a、旋转中心轴；a、安全区域；b、休息区域。
具体实施方式
28.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
29.参阅附图1-附图3，图中箭头代表水流方向，即水流由上向下，本发明的鱼类单向通行装置，它包括两个限流壁，两个限流壁之间设置向固定方向引导的引流壁1，所述引流壁1在其引导的方向上构造有弧形边壁2，两个所述限流壁之间设置用于朝所述固定方向引导鱼类通行的单向旋转装置3；所述单向旋转装置旋转时与所述弧形边壁贴合，通过限流壁1的约束，水流从左边冲击单向旋转装置3，促使单向旋转装置只能逆时针旋转，弧形边壁2与单向旋转装置的门沿可以紧密贴合，防止目标鱼从两者之间的空隙自由上下游动，违背让鱼可上不可下的初衷。
30.参阅附图1，单向旋转装置3由固定在边壁的固定门5和可以随水流沿唯一方向转动的旋转门4组成，旋转门的旋转中心轴位于a处。固定门5和旋转门4在垂直平面上制成梳齿状，两门梳齿交替布置。固定门5和旋转门4的梳齿间隙应小于目标鱼的体高，以防止鱼通过该间隙自由移动。而单个梳齿的宽度可由所需要的转速决定，它的宽度值越大，与水流接触的面积越大，即代表它所受到的推力会越大，相应的转速也会越大。
31.单向旋转装置在工作时可同时达到打开和关闭两种效果，即旋转门4随水流持续单向转动，转动过程中对向上游动的鱼永久打开，对向下游动的鱼永久关闭。通过调节上游水流方向，控制它的转向。为防对鱼造成伤害，单向旋转装置选用橡胶材料制成，能对鱼起到保护作用。
32.在本发明的优选实施例中，为了避免停留于固定门5及其上游的旋转门4之间的鱼类受到挤压伤害，在靠近固定门5处设置了一个延伸出去的安全区域a，便于让即将面临危险的鱼快速逃离，予以及时的保护。该区域有一道活动闸门一6，活动闸门一6后方为鱼设置了一个较大的休息区b，休息区的下游处同样设置了另一活动闸门二7。部分从上游下来的鱼要下行时由于单向旋转装置的存在，只能聚集在安全区域a，所以每隔一段时间便可打开活动闸门一6，让要下行的鱼进入闸门后的休息区b，再打开活动闸门二7，该部分鱼即可完成下行过程。在休息区同时关闭两道闸门时，可通过摄像拍照等方式获取下行鱼的种类、数量等数据。
33.在本发明的另一优选实施例中，为了减轻计数的繁杂工作量，在单向旋转装置的上下游均配备了鱼类红外线感应计数器。计数器主要由安装在上下游的4个红外摄像头11、12、13、14组成，摄像头具有通过捕捉过鱼画面计数、拍摄视频、实时监控和发布预警信号等作用，最后将所记录数据和视频信息导出后方电子显示屏，实现过鱼监测可视化。通过摄像头实现对鱼的识别，同时自动统计，再把数据经过网络传输到服务器系统平台，形成过鱼数
据库。当鱼通过摄像头时，摄像头会将鱼锁定，并实时追踪，辨认精度高且误差微小，能极大地降低工作强度，提高效率。如需要统计上行的鱼的数量时可打开下游的计数器，需要统计下行的鱼的数量就打开上游的计数器，方便快捷。
34.在本发明的另一优选实施例中，上下游过鱼通道还可放置诱趋鱼设施，即诱趋鱼屏障15、16，用于引诱目标鱼上行或下行。为了得到更明显的效果，可采用多种诱趋鱼技术相结合的方法，本发明结合了声音、光照和气泡幕三种技术。该设施由气泡幕、水下声呐和水下闪光灯中的一种或者几种组成，位于水下，气泡幕装置与过鱼通道相连。通过将压缩空气从设在水底的有孔管道19中连续排出，形成由下而上的密集气泡，能使水中产生紊动、声响及低频振荡，进而对目标鱼加以恐吓、阻拦，能使其四处逃散，从而起到趋避作用。
35.在另外的实施例中，在气泡幕软管下方设一排水下闪光灯装置17，通过设置目标鱼喜好或排斥的光强光色，对其引诱或趋避。
36.在另外的实施例中，在气泡幕软管上方则安装一排水下声呐装置18，通过播放不同的声音，影响鱼的游动轨迹。
37.在本发明的另一种优选实施例中，参阅图4和图5，当下行辅助过鱼，即控制鱼只能从上游向下游游动时，当希望目标鱼只能下不能上时，只需将可上不可下的装置稍作改动即可。首先将固定门5固定到另一边的边壁上，而在原来不动门的位置放置一个弧形边壁8，其他布置均不变。弧形边壁8能与旋转门边沿贴合，和弧形边壁2起着相同的作用。此时目标鱼只能通过弧形边壁8处下行，而上行时就会被不动门阻拦。同时为防止鱼处在不动门及其下游处的旋转门之间时受到伤害，在靠近不动门处设置了同a一样的安全区域c。安全区域后面是休息区d，共有两道闸门，分别为活动闸门三9和活动闸门四10，需要上行的鱼可从休息区d完成上行过程。
38.本发明提出的鱼类诱趋通行方法，在流道内安装鱼类单向通行装置，使所述弧形边壁位于流道内水流的上游。
39.当需要将鱼类从上游引导至下游时，沿着水流的方向，将所述弧形边壁和固定门设置在流道的左侧；当需要将鱼类从下游引导至上游时，沿着水流的方向，将所述弧形边壁和固定门设置在流道的右侧。
40.在制作时，先制作好各个结构，可活动的部分：如闸门和旋转门等，需提前测试它的灵活性和相互之间的贴合度。由目标鱼类体形大小合理选择单向旋转装置的梳齿状结构的尺寸，并根据过鱼季节的不同选择旋转门的设置形式，调试好限流壁的倾斜角度以控制水流的方向。然后放水进行测试，在通道内过水，观察是否漏水，闸门能否打开，旋转门能否转动，确保在正式使用的时候各个环节能正常运行。
41.接着打开休息区的摄像头，调整它的位置，确保其能准确的照射到休息区域的每个部位，保证在使用时能精准的记录鱼的情况，使统计结果更加准确可靠。其次需要测试智能计数设备和诱趋鱼设备，验证它们的计数和诱趋鱼效果。
42.在前期工作均完成后，即可投入使用。开始工作时先使各个闸门处于关闭状态，并根据过鱼季节提前将旋转门布置好。布置完成后打开上下游的红外计数摄像头以及综合过鱼屏障。当有目标鱼接近时，通过红外摄像头智能计数，即可获得目标鱼的数量。目标鱼在综合诱趋鱼屏障的诱导下能做到快速进入过鱼通道中。此外由于单向旋转装置的存在，一段时间后，安全区域a或者c处会聚集一些目标鱼以外无法在鱼道中正常通行的鱼类，此时
便可打开休息区的摄像头以及活动闸门，让聚集鱼群进入休息区中。等聚集鱼群均进入休息区后，重新关闭活动闸门。利用摄像头的拍照摄像等功能，可对进入休息区的鱼类进行数量上的统计，以及获得一些其所需的其他数据。在统计完毕后，便可打开休息区另一扇活动闸门，让聚集鱼群顺利按照正常需求通过过鱼通道。整个过程结束后所有活动闸门重新进入关闭状态，每隔一段时间，等有聚集情况后，便打开活动闸门重复上述步骤即可。
43.设备运行一段时间后，清理垃圾并检查装置是否依旧完好。同时为了延长装置的使用寿命，需定期对装置的各部件进行检查与补修。
44.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。