探析魚道設(shè)施的選擇與設(shè)計(jì)

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1過(guò)魚設(shè)施方案論證

1.1過(guò)魚設(shè)施類型

過(guò)魚設(shè)施型式多樣，各自具有不同的特點(diǎn)和適應(yīng)條件，上行過(guò)魚設(shè)施主要有魚道、升魚機(jī)、魚閘、集運(yùn)魚設(shè)施等。其中，升魚機(jī)、魚閘和集運(yùn)魚設(shè)施一般適合中高水頭工程，魚道則適用于低水頭水利工程，也是國(guó)內(nèi)最常見的上行過(guò)魚設(shè)施，北引渠首屬低水頭樞紐工程，最大水頭僅7.2m，因此選擇魚道作為本工程的過(guò)魚設(shè)施。

1.2魚道型式選擇

1)方案1:泄洪閘右側(cè)布置原生態(tài)式魚道及橫隔板豎縫式魚道。橫隔板豎縫式魚道布置在泄洪閘右側(cè)第三節(jié)溢流壩處，總長(zhǎng)495.5m。原生態(tài)式魚道布置于泄洪閘溢流壩外側(cè)施工導(dǎo)流明渠處，總長(zhǎng)824m。2)方案2:泄洪閘兩側(cè)分別布置原生態(tài)式魚道及橫隔板豎縫式魚道。泄洪閘右側(cè)利用導(dǎo)流明渠布置原生態(tài)式魚道，左側(cè)布置橫隔板豎縫式魚道。魚道布置在預(yù)留船閘左側(cè)，魚道總長(zhǎng)904.30m。3)方案3:泄洪閘右側(cè)布置一條較大的原生態(tài)式魚道方案。盡量利用導(dǎo)流明渠以節(jié)省投資，通道總長(zhǎng)1004m。通過(guò)從工程投資、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、施工條件、運(yùn)行管理、水力條件與天然過(guò)魚條件相近度以及魚類適應(yīng)性等方面分析比較，最終推薦方案3，即泄洪閘右側(cè)布置一個(gè)較大的原生態(tài)式魚道。另外，從北引渠首運(yùn)行及渠首并未截?cái)嘀Z敏河南支魚類洄游通道等方面來(lái)看，在北引渠首處設(shè)計(jì)一條原生態(tài)式魚道是可行的。

2魚道設(shè)計(jì)

2.1工程布置

原生態(tài)式魚道位于泄洪閘右側(cè)、導(dǎo)流明渠部位，與樞紐軸線交叉樁號(hào)2+875.5。魚道由進(jìn)口、水池、休息池、出口、誘魚攔魚設(shè)施、檢修閘門及觀察室等組成。

2.2原生態(tài)式魚道設(shè)計(jì)

1)魚道進(jìn)出口魚道進(jìn)口布置在泄洪閘出口海漫下游110m處，進(jìn)口底高程169.00m。進(jìn)口底板與河床平緩相接，以使底層魚類可以沿河床找到魚道進(jìn)口。魚道出口水位為176.20m，魚道出口底高程為174.20m，上游正常運(yùn)行水深為2m。出口段設(shè)置閘室段控制魚道水位及流量。2)結(jié)構(gòu)尺寸魚道兩側(cè)采用人工堆砌塊石，形成自然支流的河岸。在塊石堆砌中，應(yīng)保持塊體與塊間形成大小不一、上下連通的空洞，成為體型較小魚類或幼魚上溯的通道。兩岸可以種植樹木以使兩岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。3)通道寬度綜合考慮壩址處的魚類資源量和工程壩址地形、工程布置等因素，為滿足過(guò)魚需要，本通道寬度取18m，正常水位運(yùn)行時(shí)水面寬度為16m。4)池室長(zhǎng)度池室長(zhǎng)度與水流的消能效果和魚類的休息條件關(guān)系密切。較長(zhǎng)的池室，水流條件較好，休息水域較大，對(duì)于過(guò)魚有利。同時(shí)，過(guò)魚對(duì)象個(gè)體越大，池室長(zhǎng)度也應(yīng)越大。由于本魚道進(jìn)出口距離較遠(yuǎn)，有條件將池室的長(zhǎng)度做大，故本通道池室長(zhǎng)度取L=8m。5)池室深度國(guó)外原生態(tài)式魚道深度一般為1～2.5m，本工程要兼顧表層魚和底層魚類，所以通道正常運(yùn)行水深為2m，最小運(yùn)行水深為1m，池室深度可取2.5m，防止通道運(yùn)行時(shí)水流波動(dòng)溢出。6)池間落差過(guò)魚斷面的流速V，是由上下游水頭差Δh來(lái)決定:Δh=V2/2g，通道的最大設(shè)計(jì)流速為1m/s，所以Δh=0.05m。魚道進(jìn)口底板高程為169.0m，出口高程為174.2m;普通池室數(shù)量N=H/Δh－1=103;原生態(tài)式魚道底坡i=Δh/L=1/160。7)休息池考慮魚類上溯途中要設(shè)置一定的休息場(chǎng)所，水頭每提升0.5m須設(shè)一個(gè)休息池，休息池?zé)o底坡，形狀可為圓形或橢圓形，半徑≥6m，可以根據(jù)地形進(jìn)行開挖。休息池供魚類上溯過(guò)程中暫時(shí)休息，恢復(fù)體力，有利于魚類的繼續(xù)上溯，本通道休息池半徑為10m，共設(shè)置9個(gè)休息池。8)魚道全長(zhǎng)魚道的全長(zhǎng)L=1004m。

2.3誘導(dǎo)設(shè)施及其它輔助設(shè)施

1)誘魚設(shè)施過(guò)魚設(shè)施進(jìn)口能否誘集魚是過(guò)魚設(shè)施成功與否的最關(guān)鍵因素，北引渠首泄洪閘運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)閘門的啟閉調(diào)整下游河道的流態(tài)，為進(jìn)口位置創(chuàng)造更佳的誘魚集魚條件。2)觀察室及觀測(cè)計(jì)數(shù)設(shè)備魚道設(shè)有2個(gè)觀察室:①觀察主進(jìn)口和集魚槽的集誘魚效果;②統(tǒng)計(jì)成功上溯魚類的種類和數(shù)量，評(píng)估過(guò)魚設(shè)施的過(guò)魚效果，以便將來(lái)改進(jìn)過(guò)魚設(shè)施的結(jié)構(gòu)改善過(guò)魚效果，同時(shí)兼具宣傳和演示功能。

3結(jié)語(yǔ)

過(guò)魚設(shè)施設(shè)計(jì)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，很難做到一次設(shè)計(jì)完全滿足所有魚類長(zhǎng)期的過(guò)壩要求，若想發(fā)揮其最佳效果，必須對(duì)其投入運(yùn)行后的實(shí)際效果進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)通道局部環(huán)節(jié)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮屯晟?。北引渠首工程原生態(tài)式魚道將是嫩江修建的第一個(gè)魚道，這將為嫩江后續(xù)的水資源開發(fā)工程提供參考，也為保護(hù)嫩江的天然漁業(yè)資源、達(dá)到生物多樣性及可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

作者：盧玉海 孫士國(guó) 于寧 宋國(guó)濤 王曉旭 單位：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第三總隊(duì)