驮英水库过鱼建筑物方案比选

贺香兰

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概况

驮英水库位于广西宁明县那堪乡，是一座以灌溉、供水为主，兼顾发电等综合利用的大（2）型枢纽工程。水库所在的公安河有鱼类44种，以流水或急流型底层鱼类为主，其中长臀鮠为《中国濒危动物红皮书》的易危物种。水库拦河坝最大坝高72 m，属于高坝，大坝建成后将截断鱼类通道，影响鱼类繁殖。为减小修建水利枢纽对鱼类的不利影响，解决库区异质种群间的遗传交流，维持生物多样性，驮英水库工程应进行过鱼建筑物的设计。

2 过鱼建筑物方案

高坝过鱼一直都是世界性难题，国内可借鉴的成熟经验较少，但国外研究和实践较多，也取得了不少成熟经验[1]，目前已建成的过鱼设施主要有鱼道、鱼闸、升鱼机等。结合工程特点及地形地貌、地质条件、现场查勘等情况，可研阶段设计拟对升鱼机、鱼道、鱼闸3 种过鱼方案进行综合比选，以确定更适合本工程的过鱼设施。

2.1 升鱼机方案

驮英水库升鱼机拟布置于左岸山坡，工程区为中低山峡谷地形，山坡残坡积层均较薄，为0～2.5 m，基岩普遍出露，岩性大致分为砂岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩3 大类，呈夹层状或互层状。工程区断层不发育，但岩体褶皱现象发育。

升鱼机方案由缆索式升鱼机与集鱼系统组成，其中缆索式升鱼机包括上（下）站房、索道支承塔、上游鱼箱滑道及其相关设备。

下站房布置于集鱼道桩号YD0+019.800～YD0+036.800 段，采用混凝土框架结构，基础底高程为166.0 m，顶高程189.714 m，在下站房高程182 m 处设操作平台层，同时设交通桥与坝后河道电站进厂道路相接。为减少边坡开挖，降低水流淘刷对基础的不利影响，下站房采用混凝土灌注桩基础。上站房布置于拦河坝上游约240 m 处的左岸岸坡位置，亦为混凝土框架结构，基础底高程为226.0 m，顶高程248.950 m，上站房操作平台高程为233.4 m，与灌溉发电引水隧洞进水塔交通道路齐平。

上（下）站房为索道固定端，上站房布置锚固设施、迂回机、小车牵引机构、导向滑轮、绞车、鱼箱滑道等，下站房布置锚固设施、迂回机、绞车等。在上下站房之间约480 m转运工作区内，沿跨距长度方向每隔120 m左右布置1个支承塔，总共布置3个。上、下站房由升鱼机索道进行连接，载重小车可沿主索来回移动，索道全长约为480 m，高差约为56 m。

下游集鱼系统的主体结构为集鱼道，集鱼道布置于拦河坝下游侧，与坝后河道电站生态机组尾水渠相接，沿拦河坝下游左岸岸坡布置，总长为152.5 m。集鱼道采用钢筋混凝土结构，为矩形槽室，在集鱼道末端布置一个集鱼网箱，用于收集鱼道中的鱼类。

由于坝前水域及库区均为静缓流生境，不适宜流水性种类栖息，下游鱼类诱集后经升鱼机提升过坝，再通过运鱼船运至库尾，投放到上游流水生境中。鱼类下行时则采用运鱼船将库尾集鱼平台的运鱼箱运至坝址升鱼机处再转运至下游。

2.2 鱼道方案

水库坝址河道为“V”型谷，河床高程163.4～166.2 m，平水期水深1.1～4.2 m，左浅右深。两岸山体不对称，岸坡天然坡度30°～45°。坝址左岸山头高程303.6 m，右岸山头高程293.6 m。右岸岸坡基岩主要为粉砂质泥岩及泥质粉砂岩及砂岩。

鱼道若沿左岸岸坡进行布置，可使鱼道全部出口位于干流（公安河）上，若沿右岸布置，鱼道部分出口将位于支流（驮汝河）上。受坝后电站进厂道路和灌溉引水隧洞进水口等建筑物的影响，沿左岸布设鱼道难度非常大，尤其是鱼道与坝上约300 m处的灌溉引水隧洞进水口交叉，采用开敞式鱼道穿越进水口的难度较大；如采用隧洞交叉穿越，则又存在洞线较长，过鱼影响较大的问题，而且左岸地形略陡于右岸，也会增加鱼道的开挖工程量。因此鱼道选择沿右岸布置。

鱼道方案主要建筑物包括大坝下游段鱼道、隧洞段鱼道及大坝上游段鱼道，布置总长4712 m。

大坝下游段鱼道（YD0+000～YD2+013）沿拦河坝下游河道右岸岸坡呈“Z”字型布置，长2013 m（鱼道中心线水平长度，下同）。考虑到鱼道下游进口处水位变幅较小，仅在鱼道下游设1个进口，进口底板高程为166.5 m，距河道电站厂房尾水出口约450 m，进口分别设检修闸门、工作闸门各1扇。鱼道采用钢筋混凝土结构，为矩形槽室，鱼道边墙厚1.0 m，高3 m。鱼道边墙内侧回填开挖石碴，并填平至鱼道顶部，顶部铺设厚0.2 m混凝土，形成一条宽为2～3 m 的混凝土路面便道，岩质边坡采用喷锚支护方式，土质边坡采用混凝土框格梁草皮护坡。

隧洞段鱼道（YD2+013～YD2+433）接下游“Z”型段鱼道布置，过鱼隧洞进口位于泄洪隧洞出口上游约120 m 右岸山坡上，出口位于泄洪隧洞进口上游约180 m右岸山坡上，过鱼隧洞长420 m。过鱼隧洞按无压隧洞设计，为城门洞型；考虑到过鱼隧洞内需进行观测、维护等工作，初拟隧洞底宽3 m，高5.5 m；在距隧洞底部3 m 高处布置宽1.5 m 的观测维护工作平台；考虑到隧洞内光线不足，影响过鱼效果，在隧洞顶部布置人工光源。过鱼隧洞采用全断面钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为0.4 m。对于洞室中局部稳定性差的洞段，施工时先采用锚喷措施对洞壁进行一期支护，然后对洞壁全断面进行钢筋混凝土衬砌，形成二期支护。

大坝上游段鱼道（YD2+433～YD4+712）沿大坝上游右库岸布置，全长2279 m。鱼道顶高程为233.4 m（高于水库校核洪水位0.4 m），鱼道顶部两侧均布置宽2.5 m的人行观测检修工作平台。考虑到鱼道边墙较高，库水位较高时，边墙将承担较大的水压力，因此，在鱼道内侧布置一系列连系梁，用于连系鱼道两侧边墙，以改善边墙受力条件，减小鱼道边墙断面尺寸。鱼道上游共设25个出口，底板高程为194～225 m，出口距拦河坝坝轴线1.0～3.3 km，各出口均设有检修闸门和工作闸门各1 道，出口工作闸门兼做挡洪门。

2.3 鱼闸方案

鱼闸方案由下游鱼道与库内鱼闸式出口组成，主要建筑物包括大坝下游段鱼道、隧洞段鱼道及竖井式鱼闸出口段，布置总长2742 m，其中下游段鱼道长2122 m，隧洞段鱼道长620 m。

大坝下游段鱼道、隧洞段鱼道其结构断面尺寸与鱼道方案完全一致，此处不再赘述。

竖井式鱼闸出口段布置在坝址上游约180 m处右岸岸坡位置，进口与隧洞段鱼道出口相连接，由集鱼池和1#、2#升鱼室及电梯间等组成。

集鱼池为圆筒式钢筋混凝土结构，内径为12 m，高39.4 m。升鱼室为矩形井筒式钢筋混凝土结构，长4 m，宽3 m，高39.4 m。

竖井式鱼闸出口工作流程：由布置在集鱼池内驱鱼设施将洄游到集鱼池内的鱼驱赶进1#升鱼室内，关闭1#升鱼室与集鱼池连通道闸门，打开充水阀门向1#升鱼室充水直至室内水位与库水位齐平时予以关闭，然后开启1#升鱼室出口叠梁门让1#升鱼室内的鱼游入水库中，同时打开1#、2#升鱼室间的连通管阀门将1#升鱼室内的水体通过2#升鱼室向下游鱼道放水，以保持1#升鱼室出口和2#升鱼室有一定流速水流以利鱼类游入到水库内和2#升鱼室中。待1#升鱼室水位与集鱼池水位齐平时，采用同样操作方式通过2#升鱼室升鱼进到水库内。通过1#、2#升鱼室顺次循环完成升鱼入库，从而有效缩短过鱼间隔的时间，可保持一定的过鱼连续性。

3 方案比选

方案比选需以满足水库过鱼要求为前提。根据调查，公安河鱼类种群规模不大，大部分为花䱻、马口鱼、斑鱯、宽鳍鱲、银鮈、光倒刺鲃等种类，无洄游性鱼类和珍稀特有种类，流域内亦无大规模鱼类集中产卵场，本工程修建过鱼建筑物的主要目的是满足鱼类基因交流、保持其遗传多样性，因此理论上上述3种过鱼建筑物均可满足设计要求。3种方案的主要工程量及投资比较见表1，各过鱼建筑物特性比较见表2。

表1 过鱼建筑物方案主要工程量及投资比较表[2]

由表1可知，在工程投资造价方面，鱼道方案费用最高，其次为鱼闸方案，升鱼机方案费用最低，故升鱼机方案具有明显优势。

由表2 可知，在技术性方面，鱼道最为成熟，且可实现水生生境连通，升鱼机和鱼闸则略显不足；在过鱼能力方面，仅有鱼道方案可以保证连续过鱼，且不会对鱼类造成伤害，其余两方案在此方面劣势明显；在过鱼效果影响因素方面，升鱼机主要取决于入口集诱鱼效果，鱼道和鱼闸则还受沿程因素影响；在对主体工程的影响方面，升鱼机对水库影响最小，其余两方案均存在边坡安全隐患；在运行管理方面，3种方案各有相应的难度，鱼道方案略有优势。

表2 过鱼建筑物特性比较[2]

综上分析可知，升鱼机方案虽然在过鱼能力、对鱼类的影响的方面不如鱼道方案，但在工程投资、过鱼效果影响因素、对主体工程的影响等方面具有显著优势，且由于鱼道方案投资远远大于升鱼机方案，故本工程推荐升鱼机方案。

4 结语

本文对驮英水库过鱼建筑物采用升鱼机、鱼道、鱼闸3 种方案从工程投资、技术可靠性、过鱼特性等多角度进行比较，推荐采用升鱼机方案。工程建成后，驮英升鱼机将成为广西首座升鱼机型式的过鱼设施。