某水库工程鱼道设计方案对比分析

陈芳芳，张 晓

(中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222)

1 工程概况

某水库工程库区属中山-高中山地貌，山顶高程1700-2000m，河床高程为1090-1199m，最大地形高差400-600m，谷底宽度70-120m，坝址区段河谷狭窄，为“V”型谷。河道一般水深0.5-2.0m，河道总体比降在30‰左右。

本工程枢纽布置紧凑，拦河坝为沥青混凝土心墙坝，最大坝高60.5m，左岸布置泄洪洞，右岸布置有发电洞、排水洞和生态放水设施，两岸地形陡峻，上下游最大水头达61.3m，上游水位日最大变幅15m，鱼道上下游水位落差介于47.3m-61.3m之间，过鱼对象属底栖活动鱼类，游泳能力较强[1]。

2 保护过鱼种类及习性

经实地水生生态现状调查：分布鱼类主要以XJ裸重唇鱼、斯氏高原鳅为主，另有少量的XJ高原鳅、小体高原鳅以及小眼须鳅。确定XJ裸重唇鱼为主要过鱼对象，其他四种鱼类为兼顾过鱼对象。XJ裸重唇鱼产卵季节为4-7月、XJ高原鳅产卵季节5-6月，斯氏高原鳅产卵季节在5-7月。因此，鱼类的主要过鱼季节为4-7月。对本工程鱼类游泳能力试验研究试验，试验对过鱼对象进行了相应测试[2]。

2.1 感应流速

XJ裸重唇鱼、XJ高原鳅、斯氏高原鳅、小眼须鳅、小体高原鳅的感应流速比较相近。各种鱼类的中值感应流速都在0.11m/s左右。

2.2 临界游泳速度

XJ裸重唇鱼的临界游泳速度较大，中值为1.08m/s；XJ高原鳅、斯氏高原鳅、小眼须鳅、小体高原鳅的临界游泳速度中值分别为0.64m/s、0.80m/s、0.63m/s、0.76m/s。

2.3 突进游泳速度

XJ裸重唇鱼的突进游泳速度要远超过其他几种鱼，中值为1.4m/s；XJ高原鳅、斯氏高原鳅和小眼须鳅的突进泳速比较接近，中值分别为0.96 m/s、1.16 m/s、1.08 m/s。小体高原鳅的突进游泳速度较低，中值为0.6m/s。

2.4 持续游泳时间

XJ裸重唇鱼和XJ高原鳅持续游泳时间明显较高，中值分别为657s、900s；斯氏高原鳅和小眼须鳅的持续游泳时间较低，中值分别为143s、270s。

2.5 温度对过鱼对象游泳能力的影响

鱼类的游泳能力在适宜温度内随着水温的升高而增强，耗氧率随温度、游速的增加而增加，而有氧运动的效率随温度升高有所降低。在低于和高于适宜温度范围后，随着与适宜温度差的增大，鱼类的游泳能力降低幅度越大。试验中尽量控制水温在主要过鱼季节4月-7月之间的水温范围6.1℃-15.1℃。XJ裸重唇鱼为急流冷水鱼类，在饵料充足，溶解氧充分情况下，水温只要不超过其常年栖息地水域的最高水温应对其游泳速度不造成影响。

3 鱼道方案比选研究

结合当地实际情况和建设条件、过鱼种类和习性，对过鱼设施的选型和布置做进一步论证，提出了越坝鱼道方案、鱼道+鱼闸方案、鱼道+升鱼机方案进行了比选。

3.1 越坝鱼道方案

鱼道是最常见的过鱼设施，一般适应于低水头水利枢纽，本工程鱼道方案设计需从拦河坝下游河道进口开始弯折盘升至坝顶高程，再向上游库区延伸至库尾出口，其总提升高度达102.7m，鱼道总计长度6082m，其中库区段鱼道长2789m，下游盘升段长3293m[3]。

该方案具备连续过鱼、运行成本低等优点。但鱼道进出口水头差大、线路长、沿线边坡陡峻，且需穿过多道冲沟，工程区地震烈度高，结构单薄，存在工程施工难度较大、抗震安全风险高等问题。

3.2 鱼道+鱼闸方案

鱼闸适合于中、高水头的大坝、它占地少、投资省、鱼类不必克服水流阻力即能过坝，但是需要进行机械操作，所以过鱼量不是很多[4]。本工程鱼道+鱼闸方案为在拦河坝下游布置鱼道，库区内设置鱼闸，与鱼道衔接，在鱼闸内设升鱼机，以适应水库日最大14m的水位变幅。鱼道进口段布置在拦河坝下游左岸岸边，自河床高程盘折上升13阶，长度1696.49m，后沿山坡向上游延伸228.6m穿越大坝至鱼闸进口。盘升段鱼道底板起点高程1136.50m，盘升段终点高程1177.59m，穿越坝轴线至高程1182.00m，然后采用1∶4反坡与鱼闸进口底板高程1182.45m衔接。穿坝段采用埋涵沿左岸山坡等高线顺势爬升，埋涵为城门洞型式。鱼闸紧邻左岸永久交通路，鱼闸由集鱼池、集鱼槽及消力池等组成。上游侧设置闸门挡水，上溯鱼类在集鱼平台汇集至一定数量或间隔一段时间后，启动赶鱼栅把鱼赶至集鱼槽内的集鱼箱中，然后启动坝顶门机提升集鱼箱转运至库区内，打开集鱼斗活动门，将鱼放入库区。

本方案在非引水期5-6月份可连续过鱼，4月和7月份需提升过鱼。本方案较越坝鱼道方案降低了过鱼高度、缩短了鱼道长度。但鱼道坝下段仍存在工程施工难度较大、抗震安全风险高等问题。另外，穿坝埋涵对坝体防渗系统有一定影响。

3.3 鱼道+升鱼机方案

该方案布置于拦河坝下游左岸，由鱼道(诱捕鱼系统)和过坝系统(包括运鱼系统、放鱼系统等)组成。鱼道自下游延伸至拦河坝坝脚，总长约70m，由进口、普通池室、休息池室、赶鱼栅池、集鱼斗池(集鱼槽)、消力池和供补水系统等组成，运行时先通过诱捕鱼系统将下游鱼类诱入鱼道内，鱼类通过鱼道游入集鱼池后，赶鱼栅将鱼驱赶至集鱼斗内。过坝系统采用轨道型式，沿左岸岸坡设置，轨道从集鱼斗处一直延伸至坝顶，坝顶上游侧设置启闭排架作为转运设备，通过双向移动台车将集鱼斗提升并放置在位于坝下游侧滑轨的运鱼车上，由轨道式运鱼车将集鱼斗提升至坝顶，再用双向移动台车将集鱼斗放置在坝上游侧滑轨的运鱼车转移下放至库水水面，将鱼释放至库内。

该方案对枢纽主体工程影响较小，较好适应上游水库水位变化，施工难度小，受地震的影响相对前两方案为小。虽然不能连续过鱼，但由于本河段过鱼量不大，过鱼时段分散，总体能够满足过鱼要求。

4 结 论

根据所保护鱼类的体型小，过鱼量不大，过鱼时段分散等特点。结合本工程位于地震多发区，地震对长距离盘升式鱼道薄壁结构影响大。综合考虑工程安全、过鱼要求、鱼类种类保护、管理维护等因素，本工程过鱼设施型式推荐选用升鱼机方案。