貴州省夾巖水利樞紐工程升魚(yú)機(jī)集魚(yú)系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)

謝 濤，何 偉，楊 松，黃臣勇

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550002）

1 工程概況及總布置

貴州省夾巖水利樞紐工程位于貴州省西北地區(qū)，夾巖水庫(kù)壩址位于畢節(jié)地區(qū)納雍縣和畢節(jié)市界河六沖河中游河段。六沖河是長(zhǎng)江流域?yàn)踅蟀蹲畲蟮囊患?jí)支流。烏江是我國(guó)第一條實(shí)施流域梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)的大型河流，目前烏江干流規(guī)劃的9 座梯級(jí)已全部建成或投入試運(yùn)行，僅最下游的彭水和銀盤(pán)電站配套建設(shè)了過(guò)魚(yú)設(shè)施，烏江干流已被分割成不同的片段，魚(yú)類(lèi)種群間基因不能交流，降低了各種群的遺傳多樣性。

夾巖水利樞紐工程區(qū)調(diào)查水域無(wú)典型洄游魚(yú)類(lèi)，主要過(guò)壩目的在于促進(jìn)壩址上下游魚(yú)類(lèi)種群的基因交流?；诠こ虒?shí)際調(diào)查，夾巖升魚(yú)機(jī)系統(tǒng)建筑物總體布置如下：在壩下游壩后電站尾水渠右岸岸邊布置集魚(yú)系統(tǒng)，通過(guò)垂直提升系統(tǒng)將集魚(yú)箱提升到河道校核洪水位以上高程1244.0 m 平臺(tái)，后通過(guò)交通橋運(yùn)輸至右岸魚(yú)類(lèi)分選車(chē)間，經(jīng)過(guò)魚(yú)類(lèi)分選及標(biāo)記后，再通過(guò)運(yùn)魚(yú)車(chē)將魚(yú)運(yùn)至指定位置放流或魚(yú)類(lèi)增殖站，其中，集魚(yú)系統(tǒng)作為最最重要的一環(huán)。本文系統(tǒng)介紹升魚(yú)機(jī)集魚(yú)系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)布置及選型，旨在提高過(guò)魚(yú)效率和后期管理維護(hù)，為后續(xù)工程設(shè)施提供參考。

2 集魚(yú)系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置方案

下游集魚(yú)及轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)上金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要設(shè)置在補(bǔ)水廊道、集魚(yú)廊道，其中在補(bǔ)水廊道連通洞設(shè)置1 套攔魚(yú)柵，1 套檢修閘門(mén)和1 套與集魚(yú)池的集魚(yú)箱共用的移動(dòng)式臺(tái)車(chē)，1 套工作閘門(mén)和1 套與集魚(yú)廊道的趕魚(yú)柵共用的移動(dòng)式臺(tái)車(chē)，在補(bǔ)水管設(shè)置1 套工作閥門(mén)；在集魚(yú)池上游設(shè)置1 套集魚(yú)箱和1 套與補(bǔ)水廊道檢修閘門(mén)共用移動(dòng)式臺(tái)車(chē)，在集魚(yú)池設(shè)置1 套趕魚(yú)柵，1套驅(qū)動(dòng)趕魚(yú)的柵軌道式平板超級(jí)電容臺(tái)車(chē)和1 套與補(bǔ)水廊道工作閘門(mén)共用的移動(dòng)式臺(tái)車(chē)，在趕魚(yú)柵上設(shè)置2 套旋轉(zhuǎn)門(mén)和2套控制旋轉(zhuǎn)門(mén)的電動(dòng)機(jī)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)下游設(shè)置1 套攔魚(yú)籠,集魚(yú)池進(jìn)魚(yú)口設(shè)置1 套人字閘門(mén)和1 套控制人字閘門(mén)的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，在人字閘門(mén)下游設(shè)置1 套臨時(shí)檢修疊梁閘門(mén)，在集魚(yú)池進(jìn)魚(yú)口DN300 mm 的供水管上設(shè)置1 套檢修閥門(mén)和1 套工作閥門(mén)，集魚(yú)池進(jìn)魚(yú)口與尾水渠之間設(shè)置1 套攔魚(yú)電柵[1]。其具體布置見(jiàn)圖1、圖2。

1）補(bǔ)水廊道連通洞活動(dòng)式攔魚(yú)攔污柵

為了防止魚(yú)類(lèi)從集魚(yú)廊道通過(guò)連通洞進(jìn)入補(bǔ)水廊道和防止污物進(jìn)入集魚(yú)廊道，在連通洞處設(shè)置1 套活動(dòng)式潛孔平面攔魚(yú)攔污柵，底檻高程為1207.50 m?？卓诔叽鐬?.5 m×2.5 m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭為3 m。柵格網(wǎng)凈距為56 mm×29 mm，攔魚(yú)攔污柵主材及埋件均采用不銹鋼，柵體重5 t，埋件重3 t，啟閉設(shè)備選用1 套規(guī)格型號(hào)為SH-50 kN-6 m 的臨時(shí)手拉葫蘆，啟門(mén)容量為50 kN，攔魚(yú)攔污柵主要用于攔截魚(yú)類(lèi)進(jìn)入補(bǔ)水廊道。攔魚(yú)攔污柵需要維護(hù)檢修時(shí)，可在檢修平臺(tái)（1211.50 m）上進(jìn)行，也可以關(guān)閉補(bǔ)水廊道進(jìn)口的檢修閘門(mén)和工作閘門(mén)，同時(shí)關(guān)閉集魚(yú)廊道進(jìn)魚(yú)口人字閘門(mén)，采用水泵將集魚(yú)廊道的水抽干后即可進(jìn)行。

2）補(bǔ)水廊道進(jìn)口工作閘門(mén)

在補(bǔ)水廊道進(jìn)口設(shè)置1 扇工作閘門(mén)，孔口尺寸為2.5 m×3.5 m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭為3.0 m，其底檻高程為1207.50 m，型式為露頂式平面鋼閘門(mén)，工作閘門(mén)閉門(mén)采用門(mén)體自重加配重閉門(mén)，閘門(mén)的運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，單吊點(diǎn)啟吊。若門(mén)體及埋件主材選用Q235B 碳素結(jié)構(gòu)鋼，一旦門(mén)體及埋件生銹后，魚(yú)類(lèi)對(duì)鐵銹較敏感，產(chǎn)生鐵銹不利于誘魚(yú)，因此門(mén)體主材選用不銹鋼，門(mén)體重10 t，埋件主材選用復(fù)合鋼板，埋入混凝土部分采用Q235B 碳素結(jié)構(gòu)鋼，外露部分采用不銹鋼，埋件總20 t。啟閉設(shè)備選用1 套規(guī)格型號(hào)為QPT-400 kN-45 m 的移動(dòng)式臺(tái)車(chē)，與集魚(yú)廊道的集魚(yú)箱共用，啟門(mén)容量為400kN，揚(yáng)程45 m，操作方式為電動(dòng)。功率為20 kW，啟閉機(jī)吊頭要求有自動(dòng)脫鉤裝置，為了監(jiān)測(cè)啟閉機(jī)安全運(yùn)行設(shè)置有1 套在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該工作閘門(mén)平時(shí)處于局部或全開(kāi)啟狀態(tài)，用于控制補(bǔ)水廊道水流，當(dāng)下游補(bǔ)水廊道及集魚(yú)廊道需要維護(hù)檢修時(shí)關(guān)閉該工作閘門(mén)進(jìn)行維護(hù)檢修，為了監(jiān)測(cè)閘門(mén)安全運(yùn)行設(shè)置有1 套在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本補(bǔ)水廊道進(jìn)口設(shè)置有水位差計(jì)和流量計(jì)，便于監(jiān)測(cè)補(bǔ)水廊道和集魚(yú)廊道中水位差和流量，有利于集魚(yú)廊道流量監(jiān)控。為了確保閘門(mén)的安全運(yùn)行，應(yīng)設(shè)置有啟閉機(jī)行程控制系統(tǒng)即閘門(mén)開(kāi)度儀（開(kāi)度指示控制器），便于自動(dòng)控制或監(jiān)測(cè)閘門(mén)局部開(kāi)啟時(shí)啟閉機(jī)的開(kāi)度行程及閘門(mén)的啟閉過(guò)程情況。工作閘門(mén)需要維護(hù)檢修時(shí)可在檢修平臺(tái)（1244.00 m）上進(jìn)行。

3）補(bǔ)水廊道出口工作閘門(mén)

集魚(yú)廊道補(bǔ)水通過(guò)連通洞采用側(cè)向進(jìn)水方式，在補(bǔ)水廊道出口設(shè)置1 扇工作閘門(mén)將水引入集魚(yú)廊道，孔口尺寸為2.5 m×3.5 m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭為3.0 m，其底檻高程為1207.50 m，型式為露頂式平面鋼閘門(mén)，工作閘門(mén)閉門(mén)采用門(mén)體自重加配重閉門(mén)，閘門(mén)的運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，單吊點(diǎn)啟吊。若門(mén)體及埋件主材選用Q235B 碳素結(jié)構(gòu)鋼，一旦門(mén)體及埋件生銹后，魚(yú)類(lèi)對(duì)鐵銹較敏感，產(chǎn)生鐵銹不利于誘魚(yú)，因此門(mén)體主材選用不銹鋼，門(mén)體重10 t，埋件主材選用復(fù)合鋼板，埋入混凝土部分采用Q235B 碳素結(jié)構(gòu)鋼，外露部分采用不銹鋼，埋件重20 t。啟閉設(shè)備選用1 套規(guī)格型號(hào)為QPT-400 kN-45 m 的移動(dòng)式臺(tái)車(chē)，與集魚(yú)廊道的趕魚(yú)柵共用，啟門(mén)容量為400 kN，揚(yáng)程45 m，操作方式為電動(dòng)。功率為15 kW，啟閉機(jī)吊頭要求有自動(dòng)脫鉤裝置，為了監(jiān)測(cè)啟閉機(jī)安全運(yùn)行設(shè)置有1 套在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該工作閘門(mén)平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，來(lái)控制補(bǔ)水廊道的水進(jìn)入集魚(yú)廊道。為了監(jiān)測(cè)閘門(mén)安全運(yùn)行設(shè)置有1 套在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本閘門(mén)設(shè)置有水位差計(jì)和流量計(jì)，便于監(jiān)測(cè)閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)上、下游的水位差和控制下放流量，有利于集魚(yú)廊道補(bǔ)水。為了確保閘門(mén)的安全運(yùn)行，應(yīng)設(shè)置有啟閉機(jī)行程控制系統(tǒng)即閘門(mén)開(kāi)度儀（開(kāi)度指示控制器），便于自動(dòng)控制或監(jiān)測(cè)閘門(mén)局部開(kāi)啟時(shí)啟閉機(jī)的開(kāi)度行程及閘門(mén)的啟閉過(guò)程情況。工作閘門(mén)需要維護(hù)檢修時(shí)可在檢修平臺(tái)（1244.00 m）上進(jìn)行。

4）補(bǔ)水管工作閥門(mén)

為了給集魚(yú)廊道中集魚(yú)箱補(bǔ)水，從補(bǔ)水廊道進(jìn)口設(shè)置1 道補(bǔ)水管，在補(bǔ)水管上設(shè)置1 套多功能工作活塞工作閥，安裝管中心線高程為1208.10 m。工作閥公稱(chēng)通徑為DN400 mm，設(shè)計(jì)水頭3 m。多功能工作活塞閥型號(hào)為H124×3-4-400，重2 t，運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，采用手電兩用操作方式，現(xiàn)地和遠(yuǎn)程操控，功率為3 kW。多功能工作活塞閥平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)下游集魚(yú)廊道需要誘魚(yú)時(shí)打開(kāi)引水。

為便于多功能工作活塞閥的安裝、拆卸及檢修等，在多功能工作活塞閥下游設(shè)置有1 套法蘭式管道伸縮節(jié)。

圖1 夾巖水利樞紐工程升魚(yú)機(jī)集魚(yú)系統(tǒng)縱剖視圖

圖2 夾巖水利樞紐工程升魚(yú)機(jī)集魚(yú)系統(tǒng)平面視圖

5）集魚(yú)廊道上游進(jìn)口集魚(yú)箱

在集魚(yú)廊道上游進(jìn)口處設(shè)置1 套集魚(yú)箱，其尺寸為2.0 m×2.0 m×1.0 m（長(zhǎng)×寬×高），在運(yùn)輸過(guò)程中為了防止魚(yú)類(lèi)從集魚(yú)箱里跳出，在集魚(yú)箱上方開(kāi)鑿一些小孔，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)打開(kāi)集魚(yú)箱，其實(shí)際容積為2 m×2 m×1 m=4 m3,集魚(yú)箱存放在集魚(yú)廊道的底檻高程為1206.30 m，集魚(yú)箱及埋件主材選用不銹鋼，箱體單重為8 t，埋件重10 t，采用單吊點(diǎn)啟吊，啟閉設(shè)備選用1 套規(guī)格型號(hào)為QPT-400 kN-45 m 的移動(dòng)式臺(tái)車(chē)，與補(bǔ)水廊道進(jìn)口的工作閘門(mén)共用，啟閉機(jī)采用電動(dòng)方式設(shè)置自動(dòng)脫鉤裝置，功率為20 kW。該集魚(yú)箱平時(shí)鎖定于檢修平臺(tái)（1244.00 m）上，當(dāng)需要集魚(yú)時(shí)把集魚(yú)箱下放到高程為1206.30 m 的集魚(yú)廊道里，等趕魚(yú)柵把魚(yú)類(lèi)趕到集魚(yú)箱后，啟動(dòng)移動(dòng)式臺(tái)車(chē)把集魚(yú)箱提到檢修平臺(tái)（1244.00 m）上后，平移移動(dòng)式臺(tái)車(chē)把集魚(yú)箱送到分選車(chē)間，放入魚(yú)類(lèi)等待分類(lèi)器等待分類(lèi)，放魚(yú)后采用移動(dòng)式臺(tái)車(chē)將集魚(yú)箱送回集魚(yú)廊道，為下一次集魚(yú)作準(zhǔn)備。為確保集魚(yú)箱安全運(yùn)行設(shè)置1 套在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。集魚(yú)箱需要維護(hù)檢修時(shí)可在檢修平臺(tái)（高程1244.00 m）上進(jìn)行。

6）集魚(yú)廊道趕魚(yú)柵

集魚(yú)廊道設(shè)置1 套趕魚(yú)柵，底檻高程為1207.50 m?？卓诔叽鐬?.05 m×4.0 m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭2.5 m，運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，單吊點(diǎn)。趕魚(yú)柵及埋件主材均采用不銹鋼，趕魚(yú)柵（含電動(dòng)平車(chē)和柵體）重10 t，埋件（含軌道和預(yù)埋件）重10 t，趕魚(yú)柵通過(guò)1 套軌道式超級(jí)電容臺(tái)車(chē)來(lái)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)集魚(yú)廊道趕魚(yú)，臺(tái)車(chē)牽引力為2×80 kN。柵體設(shè)置2 套旋轉(zhuǎn)門(mén)，集魚(yú)時(shí)打開(kāi)，趕魚(yú)時(shí)關(guān)閉，通過(guò)2 套電機(jī)控制。臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及旋轉(zhuǎn)門(mén)控制電機(jī)的電源由超級(jí)電容提供，其功率不小于15 kW。當(dāng)趕魚(yú)柵放置在集魚(yú)廊道進(jìn)口，當(dāng)魚(yú)類(lèi)進(jìn)入集魚(yú)廊道時(shí)為了避免集魚(yú)廊道進(jìn)口趕魚(yú)柵阻礙魚(yú)類(lèi)進(jìn)入，將其旋轉(zhuǎn)門(mén)打開(kāi)，當(dāng)魚(yú)類(lèi)進(jìn)入集魚(yú)廊道后，將旋轉(zhuǎn)門(mén)關(guān)閉，啟動(dòng)趕魚(yú)柵運(yùn)動(dòng)裝置將趕魚(yú)柵由下游的進(jìn)魚(yú)口向上游的集魚(yú)箱前進(jìn)，將通道內(nèi)的魚(yú)類(lèi)趕到集魚(yú)箱，再進(jìn)行下一次趕魚(yú)，往返進(jìn)行，當(dāng)集魚(yú)箱的魚(yú)類(lèi)達(dá)到一定數(shù)目后即完成趕魚(yú)任務(wù)?？紤]到下游校核洪水位較高，趕魚(yú)柵在洪水期時(shí)用啟閉設(shè)備提到檢修平臺(tái)（1244.00 m）上，其啟閉設(shè)備選用1 套規(guī)格型號(hào)為QPT-400 kN-45 m 的移動(dòng)式臺(tái)車(chē)，與補(bǔ)水廊道的工作閘門(mén)共用，啟門(mén)容量為400 kN，揚(yáng)程45 m，有自動(dòng)脫鉤裝置，操作方式為電動(dòng)，功率為15 kW。為了監(jiān)測(cè)趕魚(yú)柵安全運(yùn)行設(shè)置有1 套在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。趕魚(yú)柵及軌道式平板超級(jí)電容臺(tái)車(chē)需要維護(hù)檢修時(shí)可在檢修平臺(tái)（1244.00 m）上進(jìn)行。同時(shí)軌道式平板超級(jí)電容臺(tái)車(chē)需要充電時(shí)在檢修平臺(tái)（1244.00 m）上進(jìn)行。

7）集魚(yú)廊道進(jìn)魚(yú)口人字閘門(mén)

集魚(yú)廊道進(jìn)魚(yú)口設(shè)置1 扇工作閘門(mén)，工作閘門(mén)孔口尺寸為2.1 m×4.0 m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭3 m，底檻高程為1207.50 m，型式為人字閘門(mén)，運(yùn)行方式為靜水啟閉，雙吊點(diǎn)。門(mén)體及埋件主材均選用不銹鋼，門(mén)體重15 t，埋件重10 t。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)規(guī)格型號(hào)為YJQ-JS-2×100 kN-0.9 m，操作方式為電動(dòng)，電機(jī)功率為22 kW，采用陶瓷活塞缸及配套的行程控制裝置。為了監(jiān)測(cè)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)安全運(yùn)行設(shè)置有1 套在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該閘門(mén)平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)集魚(yú)系統(tǒng)需要集魚(yú)時(shí)根據(jù)環(huán)保提供流量要求可局部開(kāi)啟人字閘門(mén)進(jìn)行放水，利用人字閘門(mén)開(kāi)度來(lái)控制下放流量。本閘門(mén)設(shè)置有水位差計(jì)（每套水位差計(jì)包含2 套水位儀、1 套帶防雷及報(bào)警裝置的顯示器、電纜長(zhǎng)度約50 m）和流量計(jì)，水位差信號(hào)需接入啟閉機(jī)控制系統(tǒng)，便于監(jiān)測(cè)閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)前后水位差和下放流量，提高過(guò)魚(yú)效率。為了確保閘門(mén)的安全運(yùn)行，應(yīng)設(shè)置有啟閉機(jī)行程控制系統(tǒng)即閘門(mén)開(kāi)度儀（開(kāi)度指示控制器），便于自動(dòng)控制或監(jiān)測(cè)閘門(mén)局部開(kāi)啟時(shí)啟閉機(jī)的開(kāi)度行程及閘門(mén)的啟閉過(guò)程情況。為了監(jiān)測(cè)人字閘門(mén)安全運(yùn)行設(shè)置有1 套在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為了方便人字閘門(mén)的維護(hù)檢修在其下游設(shè)置1 套臨時(shí)檢修疊梁閘門(mén)，臨時(shí)檢修疊梁閘門(mén)重2 t，埋件重2 t，啟閉設(shè)備選用1 套規(guī)格型號(hào)為SH-50 kN-6 m 的臨時(shí)手拉葫蘆，啟門(mén)容量為50 kN。人字閘門(mén)需要維護(hù)檢修時(shí)，關(guān)閉補(bǔ)水廊道進(jìn)口的檢修閘門(mén)和工作閘門(mén)，同時(shí)關(guān)閉臨時(shí)檢修疊梁閘門(mén)，采用水泵將集魚(yú)廊道的水抽干后即可進(jìn)行。人字閘門(mén)需要維護(hù)檢修時(shí)可在底檻高程（1207.50 m）上進(jìn)行。

8）尾水渠攔魚(yú)電柵

為了防止魚(yú)類(lèi)進(jìn)入尾水渠和提高集魚(yú)效果，在集魚(yú)廊道出口進(jìn)魚(yú)口左側(cè)布置一道電攔柵將魚(yú)類(lèi)攔入集魚(yú)廊道進(jìn)口，電攔柵采用浮船式橫河布置，長(zhǎng)約70 m，在泄洪時(shí)將電欄柵收回保存，防止洪水沖走設(shè)備。攔魚(yú)電柵材料為航空型鍍鋅鋼纜，絕緣子按美標(biāo)等級(jí)54-1，采用冷熱備份結(jié)構(gòu)和自動(dòng)互換技術(shù)，保證了長(zhǎng)時(shí)間工作的可靠性，采用自適應(yīng)控制、防沖擊結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)，可長(zhǎng)時(shí)間工作在惡劣環(huán)境下保持穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

1）集魚(yú)系統(tǒng)設(shè)置了集魚(yú)廊道和補(bǔ)水廊道，金屬結(jié)構(gòu)布置有效提高了過(guò)魚(yú)效率，魚(yú)類(lèi)能夠更容易找到升魚(yú)機(jī)進(jìn)魚(yú)口，布置合理。

2）當(dāng)壩后洪水位較高，淹沒(méi)集魚(yú)系統(tǒng)時(shí)，金屬結(jié)構(gòu)包括集魚(yú)箱、工作閘門(mén)、趕魚(yú)柵和閥門(mén)等均可置于較高的檢修平臺(tái)，減少設(shè)備損壞，管理較易，后期維護(hù)成本低。

3）集魚(yú)系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的布置具有一定的代表性,合理的布置設(shè)計(jì)對(duì)升魚(yú)機(jī)系統(tǒng)有著極其重要的意義。