袁灣水庫(kù)工程過(guò)魚(yú)設(shè)施選擇

蘭秀乾

（光山縣袁灣水庫(kù)建設(shè)運(yùn)行事務(wù)中心，信陽(yáng) 光山 465450）

0 引言

過(guò)魚(yú)設(shè)施設(shè)計(jì)以不同地區(qū)、不同河道、不同魚(yú)群為基礎(chǔ)，采用多種過(guò)魚(yú)設(shè)施進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較更具有針對(duì)性。

1 工程概況

袁灣水庫(kù)工程地理位置位于光山縣潑陂河鎮(zhèn)和晏河鄉(xiāng)的交界處，流域位置位于淮河一級(jí)支流潢河上游，是一座以防洪為主，結(jié)合供水、灌溉，兼顧發(fā)電、改善生態(tài)等綜合利用的大（2）型水庫(kù)工程。潢河主要過(guò)魚(yú)對(duì)象為長(zhǎng)薄鰍、翹嘴鲌、三角魴、四大家魚(yú)（青魚(yú)、草魚(yú)、鰱魚(yú)、鳙魚(yú)）等，根據(jù)各種魚(yú)類的上溯期、產(chǎn)卵期、結(jié)合主要過(guò)魚(yú)種類的生活習(xí)性，過(guò)魚(yú)時(shí)間主要考慮為魚(yú)類產(chǎn)卵季節(jié)，即每年的3-7月。

水庫(kù)上游水位受水庫(kù)蓄水位影響，正常蓄水位為68.50 m，死水位為62.00 m。袁灣水庫(kù)下游水位主要受電站、下游龍山閘影響。根據(jù)上、下游水位情況，確定魚(yú)道上游設(shè)計(jì)水位為62.50～68.50 m，水位變幅6.00 m。下游最高水位55.00 m，最低水位53.50 m，水位變幅1.50 m。袁灣水庫(kù)魚(yú)道設(shè)計(jì)最大水頭差為15.00 m，最小水頭差為7.50 m。

2 過(guò)魚(yú)設(shè)施選擇

2.1 常用過(guò)魚(yú)設(shè)施

過(guò)魚(yú)設(shè)施主要形式包括：魚(yú)道、仿自然通道、升魚(yú)機(jī)、魚(yú)閘以及集運(yùn)魚(yú)系統(tǒng)等。

2.1.1 魚(yú)道

魚(yú)道又稱魚(yú)梯或技術(shù)型魚(yú)道，應(yīng)用廣泛，歷史也很長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)外均有大量工程實(shí)例。魚(yú)道由進(jìn)口、槽身、出口等組成。其原理是將過(guò)壩高度分解成多個(gè)較小的落差，形成一系列的水池，水池間設(shè)有隔板，隔板上設(shè)有孔、槽或縫，沿程利用水墊、沿程摩阻、水流對(duì)沖和擴(kuò)散來(lái)起到消能減緩流速幫助魚(yú)類通過(guò)的目的?？煞譃橐缌餮呤?、淹沒(méi)孔口式和豎縫式等。

2.1.2 仿自然通道

仿自然通道別稱為仿生態(tài)式魚(yú)道，是在壅水建筑物左、右岸上堆填或開(kāi)鑿出的相似于自然河道的小型溪流，利用漂石與天然河道床沙質(zhì)構(gòu)建盡可能接近天然河道的過(guò)流流態(tài)。在仿生態(tài)式魚(yú)道結(jié)構(gòu)中，通過(guò)沿岸由大小石塊堆成障礙物以及溪流底部產(chǎn)生的摩阻力起到減緩和消能流速目的，通常運(yùn)用于上、下游水位差不大的工程。

2.1.3 升魚(yú)機(jī)

升魚(yú)機(jī)的工作原理與電梯相似，又可稱之為魚(yú)梯。主要結(jié)構(gòu)由進(jìn)魚(yú)槽、豎井、出魚(yú)槽共三大部分構(gòu)成。升魚(yú)梯運(yùn)行時(shí)先在進(jìn)魚(yú)槽口處下方水流，將下游的魚(yú)類誘至進(jìn)魚(yú)槽，通過(guò)移動(dòng)驅(qū)魚(yú)柵，將魚(yú)驅(qū)趕至豎井，然后關(guān)閉進(jìn)魚(yú)槽豎井進(jìn)口的閘門，對(duì)豎井內(nèi)部充水直至上游側(cè)的水位持平，同時(shí)開(kāi)啟豎井內(nèi)部的水平升魚(yú)柵，將魚(yú)類提升直至上游水位。最后，打開(kāi)出魚(yú)槽處工作閘門，通過(guò)移動(dòng)出魚(yú)槽處的立式驅(qū)魚(yú)柵，驅(qū)魚(yú)至建筑物上游水體內(nèi)。通常適用于水頭較大的工程。

2.1.4 魚(yú)閘

魚(yú)閘設(shè)計(jì)原理與船閘相似，由下水槽、閘室、上水槽3部分組成，利用上、下兩座閘門調(diào)節(jié)閘室內(nèi)水位變化而過(guò)魚(yú)。工作時(shí)上閘門微開(kāi)，下閘門全開(kāi)，在下閘門口形成水流，吸引下游魚(yú)類經(jīng)下水槽進(jìn)入閘室，然后關(guān)閉下閘門。待閘室內(nèi)水位上升至上游水位時(shí)，打開(kāi)上閘門，讓魚(yú)（或用驅(qū)魚(yú)柵）進(jìn)入上游，后關(guān)閉上閘門，開(kāi)啟下閘門放水，再次誘入魚(yú)類。魚(yú)類通過(guò)魚(yú)閘時(shí)費(fèi)力不大，對(duì)游泳能力差的魚(yú)類尤為適用。

2.1.5 集運(yùn)魚(yú)系統(tǒng)

集運(yùn)魚(yú)系統(tǒng)是通過(guò)誘魚(yú)手段，將下游的魚(yú)集中到船體或箱體當(dāng)中，然后通過(guò)船閘或者汽車運(yùn)輸將魚(yú)運(yùn)輸?shù)綁紊希_(dá)到翻壩的目的。適合高水頭大壩，也時(shí)常作為一種上行過(guò)魚(yú)設(shè)施建設(shè)前的過(guò)渡措施，缺點(diǎn)是魚(yú)在運(yùn)輸途中容易受到傷害。

2.2 各過(guò)魚(yú)設(shè)施優(yōu)缺點(diǎn)

各種過(guò)魚(yú)設(shè)施優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 過(guò)魚(yú)設(shè)施類型優(yōu)缺點(diǎn)比較表

過(guò)魚(yú)措施方式選擇需結(jié)合樞紐工程區(qū)地形地質(zhì)條件、工程特性（樞紐布置、壩型、壩高）、魚(yú)類生物學(xué)特性等方面進(jìn)行選擇。壩址區(qū)地貌形態(tài)具低山、丘陵和河谷地貌兩個(gè)地貌單元；地質(zhì)結(jié)構(gòu)為土、巖雙層結(jié)構(gòu)，上覆第四系地層具粘、砂、礫（卵）多層結(jié)構(gòu)。潢河自南向北流經(jīng)壩址區(qū)，河谷呈不對(duì)稱“U”型，在左岸靠近隴崗，右岸發(fā)育Ⅰ級(jí)階地。河床寬240～330 m，受河道采砂的影響，河底高低不平，高程51.10～55.70 m 左右，勘察期間水深0.50～3.30 m，河水靠左。左岸漫灘不發(fā)育，右岸漫灘寬20～130 m，灘面高程54.50～56.00 m。左岸發(fā)育Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地，但界線不明顯，Ⅰ級(jí)階地階面寬100～250 m，階面高程60～62 m，Ⅱ級(jí)階地寬100～300 m，階面高程62～64 m。右岸發(fā)育Ⅱ級(jí)階地，Ⅱ級(jí)階地階面寬70～130 m，階面高程60～61 m。根據(jù)方案比選，推薦均質(zhì)壩+混凝土壩段方案，壩軸線總長(zhǎng)1 780 m，河槽內(nèi)布置混凝土壩段。主要過(guò)魚(yú)季節(jié)上、下游水位差7.50～15.00 m，屬于中水頭工程，魚(yú)閘、升魚(yú)機(jī)等投資大、運(yùn)行復(fù)雜?？紤]到壩址區(qū)工程布置、過(guò)魚(yú)設(shè)施水頭差及運(yùn)行管理等方面因素，此工程過(guò)魚(yú)設(shè)施選擇采用魚(yú)道方案。

3 魚(yú)道選型

3.1 常用豎縫式魚(yú)道型式

豎縫式魚(yú)道有許多不同的形式，隔板上過(guò)魚(yú)孔的位置及相鄰兩塊隔板上過(guò)魚(yú)孔的布置方式，直接影響池室水流條件。分為異側(cè)、同側(cè)、雙側(cè)等型式，其中同側(cè)豎縫式見(jiàn)圖1。

3.2 豎縫式魚(yú)道型式選擇

同側(cè)豎縫式，水流順直，有利于溯游能力強(qiáng)的魚(yú)類較快上溯，魚(yú)可以不停歇地一次急竄數(shù)塊隔板。此類型魚(yú)道的布置，應(yīng)防止前一塊隔板孔口的急流，直沖后一塊隔板的孔前，要適當(dāng)增加池室長(zhǎng)度，使之充分?jǐn)U散和消能，防止水流逐級(jí)增加。異側(cè)（左右兩側(cè)交叉）豎縫式，主流從上一隔板過(guò)魚(yú)孔，通過(guò)收縮斷面，沖入第二塊隔板與槽壁的角偶，若池室長(zhǎng)度不夠長(zhǎng)，會(huì)形成此區(qū)水流的激烈翻滾，同時(shí)，在孔口斷面上側(cè)，出現(xiàn)橫向水流，可能加劇孔口水流的左右擺動(dòng)，影響魚(yú)類上溯。其消能效果比同側(cè)布置式充分，但池內(nèi)水流過(guò)魚(yú)彎折，不利魚(yú)類作不停歇的連續(xù)上溯，洄游速度較慢。雙側(cè)豎縫式，具有和異側(cè)豎縫式相似的消能充分的優(yōu)點(diǎn)，豎縫流速控制相對(duì)較好，但室內(nèi)流態(tài)復(fù)雜，不利于魚(yú)類休息。

根據(jù)同類工程水力模型試驗(yàn)，魚(yú)道采用異側(cè)布置時(shí)，主流均貼近壁面流動(dòng)，水池內(nèi)部則為大范圍回流區(qū)。水流結(jié)構(gòu)顯然不利于魚(yú)類的上溯與下行，通過(guò)對(duì)隔板和魚(yú)室長(zhǎng)度的調(diào)整無(wú)法對(duì)水流條件進(jìn)行明顯改善，這表明，導(dǎo)致魚(yú)道異側(cè)布置存在較大問(wèn)題。因此，袁灣水庫(kù)推薦采用同側(cè)豎縫式魚(yú)道。

4 結(jié)語(yǔ)

一是在中、低水頭工程過(guò)魚(yú)設(shè)施選擇中，魚(yú)道具有水力條件好、適應(yīng)水位變動(dòng)能力強(qiáng)、占地稍小且魚(yú)類易適應(yīng)等經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)；二是豎縫式魚(yú)道中，同側(cè)相較于雙側(cè)、異側(cè)式，水流順直、主流穩(wěn)定、流態(tài)良好、有利于魚(yú)類上溯與下行，宜優(yōu)先采用；三是高水頭魚(yú)道水頭差大，魚(yú)池內(nèi)水力條件復(fù)雜，其流速分布、流態(tài)、相鄰魚(yú)池水位差等有待模型試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。