新型攔魚設施在水庫放水涵洞中的應用

姚玉程

（新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設管理局 新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

“500”水庫放水（兼放空）涵洞為雙孔城門洞型，單洞設計流量25m3/s，上游端由左右導墻引伸入庫，洞身閘井段設平板檢修門和弧型工作門，下游端連接調(diào)節(jié)水池，擔負著向周邊工業(yè)園區(qū)長期供水的任務，為解決供水過程中魚類資源流失，保護水庫漁業(yè)養(yǎng)殖成果，必須考慮在供水過程中采取攔魚措施。

2 目前國內(nèi)攔魚設施主要采用的形式

2.1 攔柵

有竹(木)柵、鋼筋網(wǎng)罩、金屬柵等。安裝于輸水涵洞口，溢洪道等處，主要適用于低水頭開敞式的引水建筑物。

2.2 攔網(wǎng)

攔網(wǎng)是使用由聚乙烯線、尼龍線制做的網(wǎng)片來攔魚的一種設施，廣泛應用于各種水庫。具有過水性能好，壽命長，維修、管理、操作方便的優(yōu)點。此種結(jié)構(gòu)主要存在的缺陷是受溫度影響較大，對于北方嚴寒地區(qū)的水庫來說，冬季維修、管理、操作十分困難。

2.3 攔魚電柵

攔魚電柵是利用電極在攔魚斷面上形成一定強度的電場，魚遇到電場時受到適度的刺激而返回。具有阻力小、不怕漂浮物、操作管理方便等優(yōu)點。但其使用條件較為苛刻，只適用于攔截逆水上逃的魚，有充足電力供應的水庫。

3 “500”水庫放水涵洞的攔魚設施形式

圖1 水庫放水涵洞攔魚設施結(jié)構(gòu)示意圖

通過對類似工程的攔魚設施形式進行分析研究，從方案實施貼近工程實際角度出發(fā)，以形式簡單，制作安裝容易，運行管理方便，投資低廉為原則，設計出適合該水庫放水涵洞的攔魚設施形式。

3.1 攔魚設施結(jié)構(gòu)設計

攔魚設施為雙層結(jié)構(gòu)，上游層為攔污柵條，攔截水草等雜物，減少對下游攔魚網(wǎng)的堵塞；下游層為攔魚網(wǎng)，攔截魚類；上下游層間距為60cm，以能進人為標準（見圖1）。

攔污柵邊框采用角鐵，柵條采用扁鋼豎向布置，根據(jù)“500”水庫水質(zhì)觀測情況，水體中的懸浮物很少，有也只是一些球狀型雜草，單個尺寸都在10cm以上，綜合考慮攔污和過流兩方面，扁鋼間距選擇5cm較為合適；攔魚網(wǎng)邊框采用角鐵，中間采用焊接鋼筋網(wǎng)，根據(jù)“500”水庫現(xiàn)有魚類規(guī)格的調(diào)查情況來看，大部分魚類腰圍直徑在2cm以上，綜合考慮攔魚和過流兩方面，網(wǎng)目規(guī)格選擇2.0cm。為保證日常維護清理需要，攔污柵和攔魚網(wǎng)下部均設置高 150cm、寬100cm的進人孔。

整個攔魚攔污設施最終受力集中在基礎框與洞壁結(jié)合的錨桿上，基礎框采用槽鋼，根據(jù)攔魚攔污設施在的最大受力情況下，計算出錨桿的規(guī)格數(shù)量：

最大受力情況是指水庫設計水位500m時，涵洞處最大水頭20m，弧形工作閘門全開條件下的攔魚攔污設施受力情況，計算結(jié)果如下：

整個基礎框所占的面積約為10.2m2。以攔魚柵的占空比30%計，受力面積為10.2×30%=3.06m2，受力大 小為 3.06×1.0×9.8×20=599.76kN=61200kgf。

若基礎框與洞身的結(jié)合構(gòu)件是承受拉力，則結(jié)合構(gòu)件的總截面應不小于61200/16=3825mm2。

圖2 放水涵洞攔魚設施安裝位置圖

圖3 水庫放水涵洞攔魚設施安裝示意圖

若基礎框與洞身的結(jié)合構(gòu)件是承受剪力，則結(jié)合構(gòu)件的總截面應不小于61200/5=12240mm2。

若基礎框與洞身的結(jié)合構(gòu)件用Φ25的鋼筋錨桿來連接，則錨桿總根數(shù)應不少于 12240÷（3.14×12.52）≈25（根）。

為了更為可靠安全，實際實施過程中沿洞壁四周每隔30cm鉆孔植入錨桿，實際植入（3.4+3.0）×2/0.3≈42根。

3.2 安裝位置

根據(jù)放水涵洞供水的實際情況，攔魚設施布置在涵洞檢修門與工作門之間（見圖 2）。

安裝位置設置在涵洞檢修門與工作門之間，能夠確保工作門開閘放水時，阻擋魚類進入弧形閘門前高速水流范圍內(nèi)，使其自由回游至庫內(nèi)，避免出庫后攔魚的捕撈、倒運等大量工作。

3.3 攔魚設施安裝

首先沿洞身段四周每隔30cm鉆孔植入錨桿，將槽鋼固定在洞壁四周，形成受力框，然后將攔污和攔魚框用螺栓分層連接到槽鋼上，最后將攔污柵體和攔魚網(wǎng)片分別嵌入攔污和攔魚框內(nèi)，一側(cè)扣入扣板內(nèi)，另一側(cè)用插銷或螺栓固定(見圖3)。

3.4 運行管理

為利于檢查攔魚設施的運行情況，防止發(fā)生雜物淤堵現(xiàn)象，在上游設置水下攝像頭和照明設施，運行人員通過監(jiān)控圖像及時掌握攔魚設施的運行情況。需要清污、檢查、維護保養(yǎng)時，通過涵洞左右洞的供水切換，關閉相應的檢修閘門，隨時可以進行。

4 關鍵技術與技術創(chuàng)新點

新型攔魚設施關鍵技術與創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）安裝位置設置在涵洞檢修門與工作門之間，能夠確保工作門開閘放水時，阻擋魚類進入閘門前高速水流范圍內(nèi)，使其自由回游至庫內(nèi)，避免出庫后攔魚的捕撈、倒運等大量工作；實現(xiàn)了攔魚設施安裝、檢查、清理、維護保養(yǎng)各個環(huán)節(jié)均在無水條件下進行，不受季節(jié)影響。

（2）攔魚設施采用雙層結(jié)構(gòu)，上游層為攔污柵條，攔截水草等雜物，減少對下游攔魚網(wǎng)的堵塞；下游層為攔魚網(wǎng)，攔截魚類，既保證了下游供水管道對水中雜物的要求，又減輕了攔魚網(wǎng)受力負荷，確保安全運行質(zhì)量。

（3）在制作安裝方面，攔魚設施全部采用標準鋼材料，制作簡單。通過小塊拼裝卡扣設計，能有效減輕單個構(gòu)件重量，既方便倒運，又能夠有效降低安裝難度。

（4）運行管理方面：①采用鋼結(jié)構(gòu)耐久性好，使用壽命長，維護保養(yǎng)簡單；②需要清污、檢查、維護保養(yǎng)時，通過涵洞左右洞的供水切換，關閉相應檢修門隨時可以進行；③水庫需要大流量泄空時，能夠及時方便拆除攔污、攔魚設施，避免出現(xiàn)安全隱患。

5 技術難點

“500”水庫新型攔魚設施難點在于以下幾方面：

（1）“500”水庫工程建設期間未考慮漁業(yè)養(yǎng)殖發(fā)展規(guī)模，水庫蓄水運行后期考慮攔魚設施，此時放水涵洞附近水深已達15m，在放水涵洞上游附近設置任何形式的攔魚設施都相當困難。

（2）“500”水庫供水規(guī)模大，全年不間斷供水，庫容及水面面積較大，水庫冬季結(jié)冰，傳統(tǒng)攔魚設施無法使用。

（3）“500”水庫輸水涵洞水頭高，流量大，水流流速大，兼顧緊急情況下的放空作用，攔魚設施的安裝位置及結(jié)構(gòu)形式的選擇尤為重要，既不能影響供水，也不能影響工程安全，同時還要保證攔魚攔污的功效。

“500”水庫放水涵洞采用鋼結(jié)構(gòu)雙層攔魚設施且安裝位置設置在涵洞檢修門與工作門之間，克服了其他攔魚設施無法適用的種種困難，實現(xiàn)了安裝、檢查、清理、維護保養(yǎng)各個環(huán)節(jié)均在無水條件下進行，不受季節(jié)影響。

6 結(jié)語

雙層攔魚設施首次應用于“500”水庫放水涵洞，目前已經(jīng)獲得國家專利，該技術在投資很少的情況下，實現(xiàn)水庫防水涵洞攔魚攔污功效，有效解決了水庫供水與漁業(yè)養(yǎng)殖之間協(xié)調(diào)發(fā)展的問題，促進了水庫攔魚技術的進步，為其它水庫放水涵洞攔魚設計、施工建設及管理提供了很有價值的參考。從運行情況來看，攔魚效果明顯，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，投資成本、運行維護費用低廉，另外只需改變結(jié)構(gòu)尺寸也可靈活用于發(fā)電站進水口進行攔污攔魚，防止和減輕雜物和魚類對水輪機葉輪的損壞。陜西水利

[1]殳家驤.我國攔魚設施的現(xiàn)狀及其展望[J].淡水漁業(yè)，1980年第01期.

[2]王興全.水庫溢洪攔魚設施的設置[J].四川水利，2005年第06期.

[3]叔良.建造水庫攔魚設施的技術措施[J].農(nóng)村百事通，2000年第10期.

[4]姚玉程.水庫放水涵洞雙層攔魚設施[P].專利國別：中國，專利號201120176171.1，公告日期：2011年12月14日.