本发明涉及鱼道补水技术领域，尤其涉及一种鱼道进口补水系统、鱼道及补水方法。
背景技术：
鱼道是在闸坝等水利工程或天然障碍物处为沟通鱼类洄游通道而设置的过鱼建筑物，鱼道工程的建设能一定程度上缓解障碍物的阻隔影响。一座常规的鱼道主要包括进口、槽身及出口，鱼道进口是鱼类过坝洄游上溯的起始位置，是进入鱼道的门户，鱼道进口附近水流是鱼道槽身来流和电站尾水的水流衔接问题。为使鱼道进口水流有较好的诱鱼效果，进出处的吸引流需在电站尾水中明显区别开来，这就要求进口处的吸引流需达到一定流量，由于鱼道槽身的来流量较小，为增大鱼道进口处的吸引流流量，需在进口处设有相应的补水措施。
目前采用的补水方式主要是采用涵管从上游水库直接引水至鱼道进口处进行补水，以保持进口吸引流流速，但该补水方式的缺点一是从上游水库直接取水，造成水资源的浪费，降低水力发电效率；二是补水涵管的线路较长，且紧邻电站厂房，施工难度较大。
因此，为解决现有补水方式存在的问题，现进行了相应研发。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种能够利用尾水对鱼道进口进行补水，以解决从上游水库直接取水，浪费水资源，降低水力发电效率，且补水涵管线路较长，施工难度较大的问题的鱼道进口补水系统、鱼道及补水方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种鱼道进口补水系统，包括鱼道槽身，其中所述鱼道进口补水系统还包括伸出鱼道槽身并延伸出河岸的斜向鱼道进口、以及穿设于斜向鱼道进口中的补水管，所述补水管连通尾水水流区域，利用尾水，对斜向鱼道进口进行补水，以增大斜向鱼道进口处的吸引流流量，从而区别于下泄尾水水流，使得鱼道进口水流形成良好的诱鱼效果，同时，既避免了从上游水库直接取水，易造成水资源浪费，降低水力发电效率的问题，又简化了施工难度。
进一步地，所述斜向鱼道进口由迎水隔墙和背水隔墙形成，并延伸至尾水水流区域，所述迎水隔墙上穿设补水管，斜向鱼道进口延伸至尾水中，而补水管穿设于其迎水隔墙上的结构，可利用尾水的水流动能，使得水流直接进入鱼道进口进行补水，无需外置其它辅助设施，施工成本低。
进一步地，所述斜向鱼道进口延伸出河岸的长度l，不大于靠近鱼道侧的发电机组出水口至河岸侧的距离l，斜向鱼道进口延伸出河岸，可对尾水进行挑流，从而在鱼道进口下游营造出一流速相对尾水流速较小，且满足鱼类洄游水流条件的洄游带。
进一步地，所述迎水隔墙的端部与其背水隔墙的端部相平齐，斜向鱼道进口在其背水隔墙侧营造较大宽度适宜洄游带，方便鱼类自河道下游洄游。
进一步地，所述迎水隔墙的端部超出其背水隔墙的端部，背水隔墙短于迎水隔墙的结构，可增大斜向鱼道进口的宽度，有利于吸引鱼类进入鱼道。
进一步地，所述斜向鱼道进口与河岸间的夹角α大于0°小于90°，与河岸呈夹角布设的斜向鱼道进口，可使得由其内流出的鱼道槽身来流与尾水形成一定角度，方便鱼类识别，增强诱鱼效果。
进一步地，所述补水管上设置管道控制阀，由管道控制阀调节补水管的补水流量。
进一步地，所述补水管上设置拦鱼格栅，其可对补水出流进行分散均流，同时避免鱼类进入补水管。
一种鱼道，其中所述鱼道包括上述的鱼道进口补水系统，鱼道进口处的补水系统，可使得鱼道进口水流有较好的诱鱼效果。
进一步地，所述鱼道还包括与鱼道槽身相连通并延伸至上游水库中的鱼道出口、以及设于鱼道槽身内的鱼道竖缝，所述鱼道竖缝间形成鱼道槽身来流流道。
进一步地，所述鱼道槽身经多次折绕，由上游水库延伸至电站厂房下游，鱼道槽身多次折绕，通过增加鱼道槽身的长度，减小鱼道槽身内部的坡降，以使得鱼道槽身内部流速满足要求。
进一步地，所述鱼道竖缝由相对应设置于鱼道槽身内腔的挡板形成。
一种鱼道进口补水方法，其中所述鱼道进口补水方法为：
s1、在河岸沿岸的鱼道槽身上衔接延伸出河岸的斜向鱼道进口；
s2、于所述斜向鱼道进口上设置补水管；
s3、将尾水水流区域的尾水由所述补水管引入斜向鱼道进口，对所述斜向鱼道进口补水，以与鱼道槽身来流汇集，形成诱鱼吸引流，采用发电完成后的尾水水流进行补水，可充分利用水资源，避免现有采用上游库区补水方式，易减少发电用水量，以致影响到发电效率，以及补水涵管的线路较长，且紧邻电站厂房，施工难度较大的问题。
进一步地，所述斜向鱼道进口伸入至尾水中，且其迎水隔墙上穿设补水管，利用尾水的水流动能，使得尾水沿所述补水管直接进入斜向鱼道进口补水。
进一步地，所述补水管上设置拦鱼格栅，所述拦鱼格栅的作用有两个：一个作用是对补水出流进行分散，避免补水管的补水出流流速过大，形成阻碍鱼类洄游的不利水流，另一个作用是拦截鱼类进入补水管中。
一种鱼道进口处河道流场的调整方法，其中所述鱼道进口处河道流场的调整方法为，在河岸沿岸的鱼道槽身上衔接延伸出河岸的斜向鱼道进口，所述斜向鱼道进口处形成内侧流场与外侧流场两个流场分区，由所述斜向鱼道进口中迎水隔墙阻挡外侧流场对内侧流场的负面影响，并在其背水隔墙下游形成适宜洄游带，斜向鱼道进口对尾水产生一定的挑流作用，从而在其下游营造较大宽度适宜洄游带，引导鱼类自河道下游至斜向鱼道进口处。
进一步地，所述斜向鱼道进口上设置补水管，所述补水管的补水出流和鱼道槽身来流相汇集，形成诱鱼吸引流，所述诱鱼吸引流与尾水成一定角度，在所述斜向鱼道进口构成阻隔带，能够使得鱼类更容易识别鱼道进口处的吸引流，顺利进入鱼道槽身内部，增强进口的诱鱼效能。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)利用尾水，对斜向鱼道进口进行补水，以增大斜向鱼道进口处的吸引流流量，从而区别于下泄尾水水流，使得鱼道进口水流形成良好的诱鱼效果，同时，既避免了从上游水库直接取水，易造成水资源浪费，降低水力发电效率的问题，又简化了施工难度。
(2)斜向鱼道进口延伸至尾水中，而补水管穿设于其迎水隔墙上的结构，可利用尾水的水流动能，使得水流直接进入鱼道进口进行补水，无需外置其它辅助设施，施工成本低。
附图说明
图1是本发明鱼道进口补水系统应用于闸坝中鱼道上的结构示意图。
图2是本发明中鱼道进口补水系统部分的结构示意图。
图3是本发明中补水管穿设于迎水隔墙上的结构示意图。
图4是本发明中鱼道进口处河道流场的调整结构示意图。
图中：鱼道槽身0，河岸1，斜向鱼道进口2，迎水隔墙21，背水隔墙22，补水管3，拦鱼格栅31，尾水水流区域4，发电机组5，鱼道出口6，鱼道竖缝7，适宜洄游带8，阻隔带9。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。
实施例一
如图1-图3所示，一种鱼道进口补水系统，包括伸出鱼道槽身0并延伸出河岸1的斜向鱼道进口2、以及穿设于斜向鱼道进口2中的补水管3，补水管3连通尾水水流区域4，由尾水通过补水管3对斜向鱼道进口2处补水，避免从上游水库直接取水，易造成水资源浪费，降低水力发电效率，同时，采用尾水补水方式，可解决现有补水涵管线路较长，施工难度较大的问题。
具体地，一般而言，鱼道工程中的鱼道进口多开设于鱼道槽身0上，且与河岸1基本平齐，鱼类洄游会由鱼道进口进入鱼道槽身0内，沿着鱼道槽身0洄游，而本申请中的斜向鱼道进口2，则是伸出鱼道槽身0两侧的翼墙，与鱼道槽身0相连通且向外延伸形成，并延伸出河岸1的。
实施例二
如图1-图3所示，与实施例一的区别在于，进一步地，斜向鱼道进口2由迎水隔墙21和背水隔墙22形成，并延伸至尾水水流区域4，所述迎水隔墙21上穿设补水管3。
具体地，补水管3可沿迎水隔墙21轴线方向布设多组。
实施例三
如图1和图2所示，与实施例一和实施例二的区别在于，进一步地，斜向鱼道进口2延伸出河岸1的长度l，不大于靠近鱼道侧的发电机组5出水口至河岸1侧的距离l，以免对尾水产生较大的阻水影响。
实施例四
如图2所示，与实施例一至实施例三的区别在于，进一步地，迎水隔墙21的端部与其背水隔墙22的端部相平齐。
实施例五
与实施例四的区别在于，进一步地，迎水隔墙21的端部超出其背水隔墙22的端部(图中未示出)。
具体地，背水隔墙22不宜过短，即斜向鱼道进口2宽度不宜过大，因宽度越大，为保证斜向鱼道进口2处的流速达到要求，所需要的补水量就越大，反而增大了补水成本，故需综合考量，另外，迎水隔墙21与背水隔墙22端口位置的水流与尾水水流交汇形成的流态，可通过试验研究解决，以保证斜向鱼道进口2下游营造出较大宽度适宜洄游带8时，各项指标参数(包括斜向鱼道进口2长度、宽度、端口位置水流流态、施工成本等)较优。
实施例六
如图1-图4所示，与实施例一至实施例五的区别在于，进一步地，斜向鱼道进口2与河岸1间的夹角α大于0°小于90°。
具体地，斜向鱼道进口2不能与河岸1垂直，以避免尾水封住鱼道进口，在斜向鱼道内无补水的情况下，仅凭鱼道槽身0来流，难以顶冲出尾水形成有效吸引流的问题，而斜向鱼道进口2与河岸1夹角α大于90°的话，为避免尾水封住鱼道进口，则需提供较大流量补水水流，使得斜向鱼道进口2处水流流速过大，形成了阻碍鱼类洄游的不利水流，且补水所需能耗较大，因此，斜向鱼道进口2以向河道下游侧倾斜为宜。
实施例七
如图1-图3所示，与实施例一至实施例六的区别在于，进一步地，补水管3上设置管道控制阀。
具体地，过鱼季节，可根据需要启闭补水管3上的管道控制阀，并可控制其开合度，调节补水流量，以将尾水引入斜向鱼道进口2内，在补充鱼道槽身0来流量不足的同时，避免补水流量过大阻碍鱼类洄游，以保证斜向鱼道进口2处产生诱导鱼类进入鱼道的适宜吸引流流速。
实施例八
如图3所示，与实施例一至实施例七的区别在于，进一步地，补水管3上设置拦鱼格栅31。
具体地，拦鱼格栅31可设置于补水管3进口、补水管3内腔或者紧贴补水管3出口设置，两者间的具体连接结构可采用螺栓固定、卡扣连接或者焊接固定等能够实现两者连接的方式。
实施例九
如图1-图3所示，一种鱼道，包括上述的鱼道进口补水系统。
进一步地，鱼道还包括与鱼道槽身0相连通并延伸至上游水库中的鱼道出口6、以及设于鱼道槽身0内的鱼道竖缝7，鱼道竖缝7间形成鱼道槽身来流流道。
进一步地，鱼道槽身0经多次折绕，由上游水库延伸至电站厂房下游。
进一步地，鱼道竖缝7由相对应设置于鱼道槽身0内腔的挡板形成。
具体地，上游水库中的水由鱼道出口6进入鱼道槽身0，经过鱼道槽身0内腔中的鱼道竖缝7，使得鱼道槽身0来流与补水出流相汇集，与尾水呈一定角度，于斜向鱼道进口2形成吸引流，方便鱼类识别，保证其顺利进入鱼道槽身0内部。
实施例十
如图1-图3所示，本实施例是一种根据实施例一至实施例八所述补水系统的鱼道进口补水方法，为：
s1、在河岸1沿岸的鱼道槽身0上衔接延伸出河岸1的斜向鱼道进口2；
s2、于所述斜向鱼道进口2上设置补水管3；
s3、将尾水水流区域4的尾水由所述补水管3引入斜向鱼道进口2，对所述斜向鱼道进口2补水。
该处的补水原理为：受鱼道竖缝7流速v1限制(一般小于1m/s)，鱼道槽身0来流量q1较小，一般为1-2m3/s，因此，在斜向鱼道进口2未设置补水系统时，由于斜向鱼道进口2宽度较鱼道竖缝7宽度大幅增加，相应的进口处吸引流流速v2，明显小于v1，难以达到吸引流流速要求，而设置补水管3后，从尾水水流区域4引入尾水流量q2进入斜向鱼道进口2，则斜向鱼道进口2处的流量为q1与q2之和，相应的吸引流流速v2增加。
进一步地，斜向鱼道进口2伸入至尾水中，且其迎水隔墙21上穿设补水管3，利用尾水的水流动能，使得尾水沿补水管3直接进入斜向鱼道进口2补水。
具体地，补水管3可直接插入斜向鱼道进口2中，并通过外部水泵等将尾水泵入斜向鱼道进口2进行补水，也可将其直接埋设于斜向鱼道进口2中迎水隔墙21上，优选后者，以在斜向鱼道进口2水位与尾水水流均位于电站厂房下游，两者间基本没有水位差时，在尾水水流动能的作用下，使得尾水水流直接沿补水管3流入，实现补水，从而降低施工难度，节省成本。
进一步地，补水管3上设置拦鱼格栅31，拦鱼格栅31的作用有两个：一个作用是对补水出流进行分散，避免补水管3的补水出流流速过大，形成阻碍鱼类洄游的不利水流，另一个作用是拦截鱼类进入补水管3中。
实施例十一
如图1-图4所示，本实施例是一种根据实施例一至实施例八所述补水系统的鱼道进口处河道流场的调整方法，在河岸1沿岸的鱼道槽身0上衔接延伸出河岸1的斜向鱼道进口2，斜向鱼道进口2处形成内侧流场与外侧流场两个流场分区，由斜向鱼道进口2中迎水隔墙21阻挡外侧流场对内侧流场的负面影响，并在其背水隔墙22下游形成适宜洄游带8。
具体地，斜向鱼道进口2向河道下游侧倾斜，以改变内侧流场，用于吸引鱼类进入鱼道槽身0。
进一步地，斜向鱼道进口2上设置补水管3，补水管3的补水出流和鱼道槽身0来流相汇集，形成诱鱼吸引流，诱鱼吸引流与尾水成一定角度，在斜向鱼道进口2构成阻隔带9，提高鱼类进入斜向鱼道进口2内侧流场的可能性。
具体地，补水管3在斜向鱼道进口2中迎水隔墙21上的穿设角度、孔径大小等具体参数，需结合斜向鱼道进口2的角度、以及进口处的水流流态等，采用模型试验综合确定，另外，补水管3相邻设置多组，相邻补水管3的布设间距，需综合考虑迎水隔墙21的长度，以及斜向鱼道进口2宽度、角度、型式、水流流态和结构安全性等因素。
本实施例的流场调整方式，主要是针对河道中尾水水流流速超过了鱼类的极限流速，鱼类不能逆流而上的初始流场。
外侧流场基本保持原河道中尾水水流区域4的流场，而内侧流场则根据需要，在斜向鱼道进口2的作用下，产生与外侧流场不同的流场参数，内侧流场的主要流场调整参数为水流流速量值大小，即使内侧流场的水流流速达到吸引鱼类的数值，增强吸引鱼类的作用。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
1.一种鱼道进口补水系统，包括鱼道槽身(0)，其特征在于：还包括伸出所述鱼道槽身(0)并延伸出河岸(1)的斜向鱼道进口(2)、以及穿设于斜向鱼道进口(2)中的补水管(3)，所述补水管(3)连通尾水水流区域(4)。
2.根据权利要求1所述的鱼道进口补水系统，其特征在于：所述斜向鱼道进口(2)由迎水隔墙(21)和背水隔墙(22)形成，并延伸至尾水水流区域(4)，所述迎水隔墙(21)上穿设补水管(3)。
3.根据权利要求1或2所述的鱼道进口补水系统，其特征在于：所述斜向鱼道进口(2)延伸出河岸(1)的长度l，不大于靠近鱼道侧的发电机组(5)出水口至河岸(1)侧的距离l。
4.根据权利要求1或2所述的鱼道进口补水系统，其特征在于：所述斜向鱼道进口(2)与河岸(1)间的夹角α大于0°小于90°。
5.根据权利要求1或2所述的鱼道进口补水系统，其特征在于：所述补水管(3)上设置管道控制阀。
6.根据权利要求1或2所述的鱼道进口补水系统，其特征在于：所述补水管(3)上设置拦鱼格栅(31)。
7.一种鱼道，其特征在于：所述鱼道包括权利要求1-6中任意一项所述的鱼道进口补水系统。
8.根据权利要求7所述的鱼道，其特征在于：所述鱼道还包括与鱼道槽身(0)相连通并延伸至上游水库中的鱼道出口(6)、以及设于鱼道槽身(0)内的鱼道竖缝(7)，所述鱼道竖缝(7)间形成鱼道槽身来流流道。
9.一种鱼道进口补水方法，其特征在于：
s1、在河岸(1)沿岸的鱼道槽身(0)上衔接延伸出河岸(1)的斜向鱼道进口(2)；
s2、于所述斜向鱼道进口(2)上设置补水管(3)；
s3、将尾水水流区域(4)的尾水由所述补水管(3)引入斜向鱼道进口(2)，对所述斜向鱼道进口(2)补水。
10.根据权利要求9所述的鱼道进口补水方法，其特征在于：所述斜向鱼道进口(2)伸入至尾水中，且其迎水隔墙(21)上穿设补水管(3)，利用尾水的水流动能，使得尾水沿所述补水管(3)直接进入斜向鱼道进口(2)补水。
技术总结