模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置

本技术涉及测定加速收缩流对鱼类影响的，具体地指一种模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置。

背景技术：

1、大坝的建设和运行在防洪、发电、供水、灌溉、航运等方面发挥着巨大的社会效益和经济效益。然而，大坝的建破环了河流的连续性，阻隔了鱼类洄游通道，影响了洄游鱼类的生长和繁殖，阻隔了大坝上下游当地鱼类种群的交流，降低了被隔离种群的遗传多样性和生活力，同时也使得鱼类物种多样性降低，部分物种濒临灭绝，给鱼类资源的可持续发展带来了不利影响。

2、目前国内外修建和运行的过鱼设施主要为鱼道、鱼闸、升鱼机、集运鱼船等，这些设备不仅存在布置困难、耗资巨大、过鱼效率低、能量损失大等问题，而且主要帮助下游鱼类上行过坝，几乎对鱼类下行过坝没有帮助。对于目前下行过坝的方式，鱼类主要通过溢洪道、水轮机、过鱼旁路、集运鱼系统、船闸等方式下行, 同时也利用物理阻隔设施（如气泡幕）和行为导鱼设施（如导鱼栅）等方式辅助下行，但部分过鱼措施效果并不理想，其根本原因是对鱼类下行过坝所需的水力要素认识不足，导致下行设施无法有效吸引鱼群进入设施入口，对鱼类下行行为与坝前流场的响应关系缺乏深入研究。坝式水电站上游水体通过坝式进水口直接灌入水轮机流道，在坝前进水口区域形成高速加速收缩流，与河段静水区域相互作用，使坝前水体形成偏向、加速、涡旋等特殊流场，对近坝区鱼类运动和分布产生较为强烈的影响。如果能利用发电泄流在坝前进水口区域形成的特殊流场对上游近坝区鱼类进行吸引和挟带，通过水轮机流道安全下行过坝，将实现低水头坝式水电站发电泄流的一水多用，给水电站运行带来巨大的经济和生态效益，能够有效解决鱼类下行过坝问题。

3、目前还未见相关的实验装置来模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响，因此有必要设计一种模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的实验装置及实验方法，进而得到挟鱼进入发电泄流通道的进水口结构参数及流态特征，为利用发电泄流在坝前进水口区域形成的特殊流场对上游近坝区鱼类进行吸引和挟带，通过水轮机流道安全下行过坝提供支持。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，以得到挟鱼进入发电泄流通道的进水口结构参数及流态特征，为利用发电泄流在坝前进水口区域形成的特殊流场对上游近坝区鱼类进行吸引和挟带，通过水轮机流道安全下行过坝提供支持。

2、本实用新型为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，包括实验水槽，所述实验水槽前端设有进水管，后端设有出水管，所述实验水槽顶部设有放鱼孔，所述放鱼孔和出水管之间的实验水槽内分别竖向设有进水口挡板和出水口挡板，所述进水口挡板和出水口挡板之间设有彼此组合在一起的变径玻璃管和等径玻璃管。

3、优选地，所述实验水槽包括适应区、加速流区、高速挟带区及实验观察区，适应区位于放鱼孔所在区域，加速流区位于变径玻璃管所在区域，高速挟带区位于等径玻璃管所在区域，实验观察区位于出水口挡板与出水管之间的区域。

4、优选地，所述变径玻璃管和等径玻璃管相连接的位置处设置法兰盘和密封橡胶圈，所述变径玻璃管与进水口挡板之间相连接的位置处设置法兰盘和橡胶波纹管，所述等径玻璃管与出水口挡板之间相连接的位置处设置法兰盘和橡胶波纹管。

5、优选地，所述实验水槽为透明的钢化玻璃制成，所述变径玻璃管和等径玻璃管为有机玻璃管。

6、优选地，所述实验水槽底部设有带刻度水槽底板，侧部设有带刻度水槽侧板。

7、优选地，所述放鱼孔表面还设有与其可拆卸地连接的顶盖。

8、优选地，靠近进水管的实验水槽内设有整流栅。

9、优选地，所述放鱼孔与进水口挡板之间的实验水槽内设有可移动拦鱼栅，所述可移动拦鱼栅与实验水槽侧部及底部滑动配合，出水口挡板与出水管之间的实验水槽内设有固定拦鱼栅。

10、优选地，所述等径玻璃管底部与实验水槽底部之间还设有支撑墩，所述出水管上设有蝶阀和电磁流量计。

11、优选地，所述实验水槽的侧部和顶部设有摄像头，所述摄像头安装于可调节支撑杆上。

12、本实用新型的有益效果：

13、1、本实用新型可进行坝式进水口加速收缩流对鱼类行为影响实验，通过模拟水轮机进口加速收缩流，改变加速流的速度及速度梯度，在实验水槽适应区不同位置释放实验鱼体，观察不同流场条件下的水轮机进水口加速收缩流对实验鱼体行为的影响。

14、2、本实用新型通过改变变径玻璃管的长度，进而改变加速收缩流的流速梯度，可以实现不同加速收缩流流速梯度对实验鱼体的行为影响。

15、3、本实用新型的实验水槽采用透明的钢化玻璃板拼接而成，有利于实验过程中直接观察实验鱼体在不同实验条件下的反应，同时，水槽侧面设有测量水位的标尺，可以监测储水水槽中的储水量。

16、4、本实用新型可以得到挟鱼进入发电泄流通道的进水口结构参数及流态特征，为利用发电泄流在坝前进水口区域形成的特殊流场对上游近坝区鱼类进行吸引和挟带，通过水轮机流道安全下行过坝提供支持。

技术特征：

1.一种模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，包括实验水槽（1），所述实验水槽（1）前端设有进水管（8），后端设有出水管（9），所述实验水槽（1）顶部设有放鱼孔（11），其特征在于：所述放鱼孔（11）和出水管（9）之间的实验水槽（1）内分别竖向设有进水口挡板（4）和出水口挡板（5），所述进水口挡板（4）和出水口挡板（5）之间设有彼此组合在一起的变径玻璃管（2）和等径玻璃管（3）。

2.根据权利要求1所述的模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，其特征在于：所述实验水槽（1）包括适应区、加速流区、高速挟带区及实验观察区，适应区位于放鱼孔（11）所在区域，加速流区位于变径玻璃管（2）所在区域，高速挟带区位于等径玻璃管（3）所在区域，实验观察区位于出水口挡板（5）与出水管（9）之间的区域。

3.根据权利要求1所述的模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，其特征在于：所述变径玻璃管（2）和等径玻璃管（3）相连接的位置处设置法兰盘和密封橡胶圈，所述变径玻璃管（2）与进水口挡板（4）之间相连接的位置处设置法兰盘和橡胶波纹管，所述等径玻璃管（3）与出水口挡板（5）之间相连接的位置处设置法兰盘和橡胶波纹管。

4.根据权利要求1所述的模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，其特征在于：所述实验水槽（1）为透明的钢化玻璃制成，所述变径玻璃管（2）和等径玻璃管（3）为有机玻璃管。

5.根据权利要求1所述的模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，其特征在于：所述实验水槽（1）底部设有带刻度水槽底板（6），侧部设有带刻度水槽侧板（7）。

6.根据权利要求1所述的模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，其特征在于：所述放鱼孔（11）表面还设有与其可拆卸地连接的顶盖（12）。

7.根据权利要求1所述的模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，其特征在于：靠近进水管（8）的实验水槽（1）内设有整流栅（10）。

8.根据权利要求1所述的模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，其特征在于：所述放鱼孔（11）与进水口挡板（4）之间的实验水槽（1）内设有可移动拦鱼栅（13），所述可移动拦鱼栅（13）与实验水槽（1）侧部及底部滑动配合，出水口挡板（5）与出水管（9）之间的实验水槽（1）内设有固定拦鱼栅（15）。

9.根据权利要求1所述的模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，其特征在于：所述等径玻璃管（3）底部与实验水槽（1）底部之间还设有支撑墩（14），所述出水管（9）上设有蝶阀（16）和电磁流量计（17）。

10.根据权利要求1所述的模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，其特征在于：所述实验水槽（1）的侧部和顶部设有摄像头（19），所述摄像头（19）安装于可调节支撑杆（18）上。

技术总结本技术公开一种模拟坝式水电站进水口加速收缩流对鱼类行为影响的装置，包括实验水槽，所述实验水槽前端设有进水管，后端设有出水管，所述实验水槽顶部设有放鱼孔，所述放鱼孔和出水管之间的实验水槽内分别竖向设有进水口挡板和出水口挡板，所述进水口挡板和出水口挡板之间设有彼此组合在一起的变径玻璃管和等径玻璃管；本技术可以得到挟鱼进入发电泄流通道的进水口结构参数及流态特征，为利用发电泄流在坝前进水口区域形成的特殊流场对上游近坝区鱼类进行吸引和挟带，通过水轮机流道安全下行过坝提供支持。技术研发人员：郭绪静,王煜,石敏,洪凯,谢梦铖,匡锐受保护的技术使用者：三峡大学技术研发日：20230928技术公布日：2024/5/29