藏木電站魚(yú)道進(jìn)口補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周 小 波

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

藏木電站魚(yú)道進(jìn)口補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周 小 波

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

藏木電站魚(yú)道流量為0.27～0.74 m3/s，電站發(fā)電引用流量為1 071.30 m3/s，魚(yú)道流量?jī)H占發(fā)電引用流量的0.025%～0.069%，比例較小，魚(yú)道進(jìn)口不易被上溯魚(yú)發(fā)現(xiàn)。魚(yú)道設(shè)計(jì)時(shí)，常采用對(duì)魚(yú)道進(jìn)行補(bǔ)水達(dá)到增流誘魚(yú)的效果。本文通過(guò)對(duì)藏木電站魚(yú)道進(jìn)口補(bǔ)水系統(tǒng)的計(jì)算、設(shè)計(jì)，確定了魚(yú)道的補(bǔ)水方案，魚(yú)道過(guò)魚(yú)效果研究成果及藏木電站運(yùn)行情況表明：魚(yú)道增流誘魚(yú)的效果良好，上溯魚(yú)順利進(jìn)入魚(yú)道進(jìn)口。

補(bǔ)水；進(jìn)口；魚(yú)道；設(shè)計(jì)

0 前 言

水利水電項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，都會(huì)遇到大壩阻斷魚(yú)類洄游通道，影響魚(yú)類資源的問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，一般在大壩上修建過(guò)魚(yú)建筑物，其中仿自然通道和魚(yú)道應(yīng)用最廣泛[1-2]。

國(guó)內(nèi)外已建魚(yú)道中，常見(jiàn)的魚(yú)道型式有槽式、池式和組合式。槽式包括簡(jiǎn)單加糙型和丹尼爾型；池式包括溢流堰式、豎縫式、底(潛)孔式；組合式包括堰孔、堰縫組合式。

1 魚(yú)道概況

藏木電站水庫(kù)總庫(kù)容0.93億m3，電站裝機(jī)容量510 MW。水庫(kù)正常蓄水位3 310.00 m，死水位3 305.00 m，水庫(kù)消落深度5.0 m[3]。尾水渠水位變化范圍為3 243.55～3 248.99 m(考察下游梯級(jí)加查電站回水影響)，變幅為5.44 m。

藏木電站采用豎縫式魚(yú)道。魚(yú)道全長(zhǎng)3 621.338 m，底坡i=0.2。魚(yú)道在尾水渠共設(shè)置了3個(gè)進(jìn)口，底板高程分別為3 241.00 m、3 243.30 m和3 245.60 m,1號(hào)進(jìn)口位于尾水渠左側(cè)的導(dǎo)墻末端，3號(hào)、4號(hào)進(jìn)口分別位于尾水渠左、右兩側(cè)的導(dǎo)墻始端。魚(yú)道在庫(kù)區(qū)內(nèi)共布置了4個(gè)出口，底板高程分別為3 304.00 m、3 305.00 m、3 306.00 m和3 307.50 m。

魚(yú)道池室長(zhǎng)3.0 m，寬2.4 m，高3.5 m，過(guò)魚(yú)縫寬0.3 m。魚(yú)道水深1.0～2.7 m，流量0.27～0.74 m3/s，額定水深2.0 m時(shí)，魚(yú)道流量0.55 m3/s(見(jiàn)圖1、2)。

1.1 魚(yú)道進(jìn)口概況

藏木電站魚(yú)道進(jìn)口按如下原則進(jìn)行布置：

(1)經(jīng)常有水流下泄的地方，且緊靠在主流的兩側(cè)；

(2)位于壩下游魚(yú)類能上溯到的最上游處(流速屏障或上行界限)及其兩側(cè)；

(3)水流平穩(wěn)順直，水質(zhì)鮮肥的區(qū)域；

(4)壩下游兩側(cè)岸坡處；

(5)能適應(yīng)下游水位的漲落，保證在過(guò)魚(yú)季節(jié)中進(jìn)魚(yú)口有一定的水深(大于1.0 m)。

藏木電站魚(yú)道布置了1號(hào)、3號(hào)和4號(hào)三個(gè)進(jìn)口：1號(hào)進(jìn)口位于尾水渠左側(cè)的導(dǎo)墻末端，進(jìn)口底板頂高程為3 241.00 m；3號(hào)、4號(hào)進(jìn)口分別位于尾水渠左、右兩側(cè)的導(dǎo)墻始端，進(jìn)口底板頂高程分別為3 243.00 m、3 245.60 m。1號(hào)進(jìn)口在指向下游及兩側(cè)三個(gè)方向上各布置了一道進(jìn)魚(yú)縫，縫寬0.7 m。3號(hào)和4號(hào)進(jìn)口在指向尾水渠側(cè)各布置了一道進(jìn)魚(yú)縫，縫寬0.7 m(見(jiàn)圖3)。

1.2 魚(yú)道進(jìn)口運(yùn)行概況

藏木電站不同機(jī)組臺(tái)數(shù)發(fā)電運(yùn)行時(shí)，下游水深不同，為適應(yīng)不同的下游水深，1號(hào)、3號(hào)和4號(hào)進(jìn)口應(yīng)按如下工況運(yùn)行：

(1)1～2臺(tái)機(jī)組發(fā)電：運(yùn)行1號(hào)進(jìn)口；

(2)3～6臺(tái)機(jī)組發(fā)電：運(yùn)行3號(hào)進(jìn)口；

(3)5～6臺(tái)機(jī)組發(fā)電：運(yùn)行4號(hào)進(jìn)口(只在3號(hào)進(jìn)口過(guò)魚(yú)效果不佳時(shí))。

圖2 豎縫式魚(yú)道

圖3 魚(yú)道進(jìn)口布置

2 進(jìn)口補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

(1)補(bǔ)水原則。魚(yú)道只在正常發(fā)電運(yùn)行時(shí)補(bǔ)水,電站泄洪或者魚(yú)道進(jìn)口水位高于3 248.00 m時(shí)不補(bǔ)水。魚(yú)道進(jìn)口段過(guò)魚(yú)縫流速不足0.9 m/s時(shí)應(yīng)補(bǔ)水；補(bǔ)水后，過(guò)魚(yú)縫流速應(yīng)在0.9～1.2 m/s之間，尾水渠魚(yú)道被淹沒(méi)段過(guò)魚(yú)縫流速不小于0.45 m/s。

(2)補(bǔ)水水源。魚(yú)道進(jìn)口段補(bǔ)水流量來(lái)源于上游水庫(kù)，通過(guò)預(yù)埋在大壩內(nèi)部的補(bǔ)水鋼管分別引入1號(hào)、3號(hào)和4號(hào)進(jìn)口，從各進(jìn)口底部的補(bǔ)水池水平向補(bǔ)入進(jìn)口，再通過(guò)分支鋼管分流，從補(bǔ)水池底部各位置均勻流入魚(yú)道，補(bǔ)充魚(yú)道進(jìn)口流量且不阻斷魚(yú)上溯通道。

2.2 補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 補(bǔ)水計(jì)算

藏木電站共計(jì)布置了6臺(tái)機(jī)組，1～6臺(tái)機(jī)組運(yùn)行發(fā)電時(shí)，魚(yú)道進(jìn)口水位見(jiàn)表1。

表1 魚(yú)道進(jìn)口水位

1號(hào)進(jìn)口段被淹沒(méi)的最后一個(gè)過(guò)魚(yú)縫若能滿足流速要求,之前過(guò)魚(yú)縫均能滿足流速要求。

魚(yú)道水深在1.0～2.7 m之間變化,選擇1.0 m、2.0 m和2.7 m三個(gè)水深進(jìn)行計(jì)算。

1號(hào)進(jìn)口過(guò)魚(yú)縫、進(jìn)口縫流速計(jì)算成果見(jiàn)表2。

由計(jì)算成果可見(jiàn),被淹沒(méi)的最后一個(gè)過(guò)魚(yú)縫滿足流速要求,進(jìn)口縫不滿足要求。

表2 1號(hào)進(jìn)口過(guò)魚(yú)縫、進(jìn)口縫流速

(2)3號(hào)進(jìn)口。3號(hào)進(jìn)口底板高程3 243.00 m，進(jìn)口水位在3 244.60～32 480.00 m之間時(shí),3號(hào)進(jìn)口運(yùn)行。

3號(hào)進(jìn)口段被淹沒(méi)的最后一個(gè)過(guò)魚(yú)縫若能滿足流速要求,之前過(guò)魚(yú)縫均能滿足流速要求。

LAS和本文方法的迭代過(guò)程如表2和表3所示，表中：“局域半徑”指每次優(yōu)化迭代的局部采樣區(qū)域半徑;“4.085

魚(yú)道水深在1.0～2.7 m之間變化,選擇1.0 m、2.0 m和2.7 m三個(gè)水深進(jìn)行計(jì)算。

3號(hào)進(jìn)口過(guò)魚(yú)縫、進(jìn)口縫流速計(jì)算成果見(jiàn)表3。

表3 3號(hào)進(jìn)口過(guò)魚(yú)縫、進(jìn)口縫流速

由計(jì)算成果可見(jiàn),水位3 247.30 m、32 480.00 m時(shí),被淹沒(méi)的最后一個(gè)豎縫不滿足流速要求。

(3)4號(hào)進(jìn)口。4號(hào)進(jìn)口底板高程3 245.60 m，進(jìn)口水位在3 247.30～32 480.00 m之間時(shí), 若3號(hào)進(jìn)口運(yùn)行過(guò)魚(yú)效果不好,啟用4號(hào)進(jìn)口運(yùn)行。

4號(hào)進(jìn)口段被淹沒(méi)的最后一個(gè)過(guò)魚(yú)縫若能滿足流速要求,之前過(guò)魚(yú)縫均能滿足流速要求。

魚(yú)道水深在1.0～2.7 m之間變化,選擇1.0 m、2.0 m和2.7 m三個(gè)水深進(jìn)行計(jì)算。

4號(hào)進(jìn)口過(guò)魚(yú)縫、進(jìn)口縫流速計(jì)算成果見(jiàn)表4。

表4 4號(hào)進(jìn)口過(guò)魚(yú)縫、進(jìn)口縫流速

由計(jì)算成果可見(jiàn),被淹沒(méi)的最后一個(gè)過(guò)魚(yú)縫滿足流速要求,進(jìn)口縫不滿足要求。

2.2.2 補(bǔ)水方案

根據(jù)補(bǔ)水計(jì)算成果和魚(yú)道進(jìn)口、豎縫流速的要求，確定補(bǔ)水方案，藏木魚(yú)道補(bǔ)水方案見(jiàn)表5。

2.2.3 補(bǔ)水管路布置

根據(jù)補(bǔ)水方案，藏木水電站魚(yú)道采用分散補(bǔ)水方式，即在魚(yú)道的不同部位及進(jìn)魚(yú)口設(shè)置多個(gè)補(bǔ)水點(diǎn)，沿程布置多根補(bǔ)水支管，補(bǔ)水支管上設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥，根據(jù)不同的機(jī)組運(yùn)行發(fā)電尾水位調(diào)整各補(bǔ)水點(diǎn)的補(bǔ)水量，以滿足魚(yú)道的誘魚(yú)流速要求。

藏木電站魚(yú)道進(jìn)口補(bǔ)水管路布置見(jiàn)圖4～7。

表5 藏木魚(yú)道補(bǔ)水方案

圖4 魚(yú)道進(jìn)口補(bǔ)水管路布置

圖5 1號(hào)進(jìn)口補(bǔ)水管布置

圖6 3號(hào)進(jìn)口補(bǔ)水管布置

圖7 4號(hào)進(jìn)口補(bǔ)水管布置

3 結(jié) 論

2015年9～11月，藏木電站魚(yú)道開(kāi)展了過(guò)魚(yú)效果研究：魚(yú)道持續(xù)放水、補(bǔ)水運(yùn)行，待魚(yú)道內(nèi)的水流穩(wěn)定后，在魚(yú)道觀測(cè)室池室上游處放91尾魚(yú)類。魚(yú)道運(yùn)行一段時(shí)間后，關(guān)閉魚(yú)道出口閘門(mén)，魚(yú)道中的水基本排干后，捕撈滯留于魚(yú)道內(nèi)部的魚(yú)類，并對(duì)捕到的魚(yú)類統(tǒng)計(jì)數(shù)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果共計(jì)捕獲的魚(yú)類91尾。

魚(yú)道過(guò)魚(yú)效果研究成果表明，魚(yú)道持續(xù)放水、補(bǔ)水運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)魚(yú)類成功進(jìn)入魚(yú)道并上溯至觀測(cè)室，魚(yú)道運(yùn)行效果良好，進(jìn)口補(bǔ)水誘魚(yú)效果良好。

[1] Michel Larinier.環(huán)境問(wèn)題、大壩與魚(yú)類洄游[R].羅馬:聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織,2007.

[2] 陳大慶,吳強(qiáng),徐淑英,等.大壩與過(guò)魚(yú)設(shè)施[R].水電水利建設(shè)項(xiàng)目水環(huán)境與水生生態(tài)保護(hù)技術(shù)政策研討會(huì),2005.

[3] 陳靜,周小波,等.藏木電站魚(yú)道專項(xiàng)研究設(shè)計(jì)報(bào)告[R].中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,2014.

2016-08-23

周小波(1980-)，男，四川南部縣人，碩士，高級(jí)工程師，從事水工設(shè)計(jì)及項(xiàng)目管理工作。

S956.3

B

1003-9805(2017)02-0081-05