松原市壅水壩過魚設(shè)施建設(shè)必要性和方案比選

孫慶豐，周榮磊

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

1 工程概況

松原市生態(tài)環(huán)保型壅水壩（以下簡稱松原壅水壩）位于第二松花江下游松原市城區(qū)段、前扶大橋下游約4.5 km 處，上距哈達(dá)山水利樞紐工程壩址約32.0 km。松原壅水壩工程任務(wù)主要是提高主城區(qū)段枯水期水位，改善城市水環(huán)境，形成水面景觀，為城市景觀設(shè)計提供親水平臺，塑造松原“三江水城”的城市形象，并且結(jié)合松原市的歷史文化遺存，達(dá)到增強(qiáng)城市魅力、快速拉動松原市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目的。

該工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇（P=2%），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇（P=1%），壅水建筑物級別為3 級，工程主要建筑物地震設(shè)計烈度為8 度。正常蓄水位為131.50 m 時，庫容為0.38×108m3。

樞紐建筑物總布置：右岸主河道布置翻板閘，左岸灘地布置過水土壩并預(yù)留過水通道。左岸預(yù)留了天然江汊作為連接上、下游的通道，充分體現(xiàn)了生態(tài)環(huán)保的設(shè)計理念，滿足魚類洄游、上下游溝通的生態(tài)要求，同時為開江期過冰創(chuàng)造了有利條件。

2 過魚設(shè)施建設(shè)的必要性

2.1 滿足現(xiàn)行法律、法規(guī)及有關(guān)批復(fù)的要求

根據(jù)相關(guān)資料，第二松花江干流江段分布有國家二級保護(hù)野生動物細(xì)鱗鮭、吉林省重點保護(hù)魚類8 種，以及IUCN 紅皮書極危和瀕危的魚類。

《中華人民共和國漁業(yè)法》第四章第三十二條規(guī)定，“在魚、蝦、蟹洄游通道建閘、筑壩，對漁業(yè)資源有嚴(yán)重影響的，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)建造過魚設(shè)施或者采取其他補(bǔ)救措施”?！吨腥A人民共和國水法》第三章第二十七條規(guī)定，“在水生生物洄游通道修建永久性攔河閘壩，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)同時修建過魚設(shè)施，或者經(jīng)國務(wù)院授權(quán)的部門批準(zhǔn)采取其他補(bǔ)救措施?！痹瓏噎h(huán)境保護(hù)總局辦公廳下發(fā)的《關(guān)于印發(fā)水電水利建設(shè)項目水環(huán)境與水生生態(tài)保護(hù)技術(shù)政策研討會會議紀(jì)要的函》，要求“在珍稀保護(hù)、特有、具有重要經(jīng)濟(jì)價值的魚類洄游通道建閘、筑壩，須采取過魚措施。對于攔河閘和水頭較低的大壩，宜修建魚道、魚閘等永久性的過魚建筑物；對于高壩大庫，宜設(shè)置升魚機(jī)，配備魚泵、過魚船，以及采取人工網(wǎng)捕過壩措施。同時應(yīng)重視掌握各種魚類生態(tài)習(xí)性和水電水利工程對魚類影響的研究，加強(qiáng)過魚措施實際效果的監(jiān)測，并據(jù)此不斷修改過魚設(shè)施設(shè)計，調(diào)整改建過魚設(shè)施，優(yōu)化運行管理?！杯h(huán)保部《關(guān)于松原市生態(tài)環(huán)保型壅水壩工程環(huán)境影響報告書的批復(fù)》，要求“對松源雍水壩補(bǔ)建過魚設(shè)施，確保該河段魚類等生物回游通道暢通”。過魚設(shè)施布置應(yīng)與其他建筑物相協(xié)調(diào)，根據(jù)河段形態(tài)、水文、地質(zhì)、工程布置特點及上、下游水流條件、主要過魚對象、主要過魚季節(jié)等選擇合適的位置[1，2]。

根據(jù)現(xiàn)行法律、法規(guī)及有關(guān)批復(fù)，松原壅水壩采取適當(dāng)過魚措施是非常必要的。

2.2 有效減緩工程建設(shè)對水生生物的影響

松原壅水壩工程的建設(shè)不僅阻隔了洄游魚類的通道，對半洄游性魚類和非洄游性魚類也有很強(qiáng)的阻隔效應(yīng)。目前，對魚類產(chǎn)生影響主要還是工程的直接阻隔作用[3]。由于壅水壩的阻隔，完整的河流環(huán)境被分割成不同的片段，魚類生境的片段化和破碎化導(dǎo)致形成大小不同的異質(zhì)種群，種群間基因不能交流，使各個種群的遺傳多樣性降低[4]。采取有效的過魚措施，可以一定程度上恢復(fù)和改善大壩上、下游魚類種群交流，緩解種群間遺傳交流受阻的不利影響，保護(hù)魚類種群的遺傳多樣性，并與流域水生生態(tài)保護(hù)工作相統(tǒng)籌，促進(jìn)和改善松花江的水生生態(tài)環(huán)境。

2.3 促進(jìn)水利工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展

目前，社會各界對水利工程生態(tài)環(huán)境保護(hù)關(guān)注度日益增大，水利工程在建設(shè)和運行過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染和生態(tài)破壞已成為社會關(guān)注熱點[5]。環(huán)境和生態(tài)保護(hù)措施的實施情況直接關(guān)系到工程的整體形象，甚至制約著流域水利工程的實施。建設(shè)松原壅水壩過魚設(shè)施，一定程度上減緩水利工程對水生生態(tài)環(huán)境的影響，對促進(jìn)流域水利工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的持續(xù)、協(xié)調(diào)發(fā)展具有積極意義[6]。

3 魚道布置方案比選

3.1 地形地質(zhì)條件

工程區(qū)主河床靠近河谷右岸，左岸地貌類型為河谷沖積平原，地勢平坦開闊。主要地層為第四系的全新統(tǒng)上部沖積層和中更新統(tǒng)湖積層，全新統(tǒng)上部沖積層主要巖性為中細(xì)砂、粉土質(zhì)砂、低液限粉土、低液限黏土；中更新統(tǒng)湖積層主要巖性為低液限黏土。

根據(jù)目前工程形象面貌，右岸主河床部位為翻板閘，翻板閘右側(cè)為上、下游邊墻的墻后回填區(qū)，其頂高程為135.40 m，回填料為砂；翻板閘左側(cè)為過水土壩，土壩頂高程為131.50 m，上游坡比為1∶3，下游坡比為1∶5。過水土壩上、下游為河灘地，高程基本為128.00～135.00 m。

3.2 方案擬定

根據(jù)樞紐布置及地形地質(zhì)條件，擬定兩個魚道布置方案進(jìn)行比選，兩方案魚道上、下游設(shè)計水位均相同；兩方案設(shè)計流速基本相當(dāng)。

1）方案一為隔板式魚道方案，魚道布置于翻板閘右側(cè)。進(jìn)魚口布置于翻板閘下游右側(cè)邊墻拐彎處，此處基本為下游防沖槽位置；出魚口布置于翻板閘上游右側(cè)邊墻拐彎處；槽身段布置于翻板閘右側(cè)回填區(qū)。

2）方案二為仿生態(tài)魚道方案，魚道布置于翻板閘左側(cè)。進(jìn)魚口布置于翻板閘下游防沖槽末端約10.00 m 處，出魚口位于過水土壩的壩軸線處，出魚口通過引渠與上游主河道連通。

3.3 方案布置

3.3.1 隔板式魚道（方案一）

隔板式魚道進(jìn)魚口通過翻板閘下游邊墻上開鑿的方孔與下游河道相通，進(jìn)口長9.22 m，底板頂高程為128.00 m，孔口寬1.00 m、高3.00 m，沿魚道內(nèi)水流方向分別設(shè)1 道工作閘門和1 道檢修閘門，進(jìn)口布置燈光水流誘魚措施。出魚口通過翻板閘上游邊墻上開鑿的方孔與上游河道相通，出口長6.06 m，底板頂高程為129.70 m，孔口寬2.50 m、高2.30 m，沿魚道內(nèi)水流方向分別設(shè)1道工作閘門和1道檢修閘門。魚道槽身段長149.97 m，底坡坡比為1∶73，其上游端與出口相鄰處設(shè)1 處觀察室。槽身段池室設(shè)計水深為1.80 m，單個池室長3.60 m、寬2.50 m，豎縫寬0.45 m，邊墻頂寬0.60 m、底寬1.20 m，底板厚1.20 m。魚道共布置3 個長7.20 m 的休息池，其中，2 個休息池位于槽身轉(zhuǎn)彎處，1 個位于槽身長直段中間位置。隔板式魚道池室平面大樣見圖1。

3.3.2 仿生態(tài)魚道（方案二）

仿生態(tài)魚道進(jìn)魚口底高程為128.00 m，出魚口底高程為129.70 m，進(jìn)出魚口通過底坡坡比為1∶266、長623.54 m 的仿生態(tài)渠道與下游河道相連。仿生態(tài)渠道底寬2.50 m，兩側(cè)坡比為1∶3，采用50 cm 厚格賓石籠+無紡布防護(hù)；內(nèi)部設(shè)厚80 cm、高150 cm 的仿生態(tài)石籠隔墻，中部設(shè)寬60 cm 的過魚豎縫，相鄰隔墻間豎縫交錯布置。出魚口上游采用底寬2.50 m 的平渠與主河道相連，平渠段采用50 cm 厚格賓石籠+無紡布防護(hù)。仿生態(tài)魚道池室平面大樣見圖2。

圖2 仿生態(tài)魚道池室平面大樣圖（單位：cm）

3.4 方案比選

1）地形、地質(zhì)條件

方案一的魚道布置于回填砂之上，因壅水壩已建成多年，回填砂土沉降基本完成，其地基承載力及變形均可滿足魚道建基要求。方案二布置于翻板閘左側(cè)過水土壩及上、下游河灘地之上，魚道為直接從地面開挖溝渠形成，此處河段覆蓋層土質(zhì)主要為中細(xì)砂及粉土質(zhì)砂，在洪水期，魚道易受水流沖刷破壞，且上游水流攜帶的泥沙易淤積于魚道內(nèi)，影響魚道的運行。

2）魚道布置

方案一布置于翻板閘右側(cè)回填區(qū)內(nèi)，進(jìn)、出魚口與翻板閘上、下游邊墻相結(jié)合，主要由進(jìn)魚口、出魚口、槽身段、閘門及啟閉設(shè)備組成，布置相對復(fù)雜。方案二魚道槽身由開挖的溝渠及溝渠內(nèi)格賓石籠隔墻組成，因不需閘門及啟閉設(shè)備，布置簡單。

3）施工條件及工期

方案一施工時，翻板閘上、下游邊墻可作為擋水圍堰使用，且施工區(qū)緊鄰岸邊，施工方便、工期短。方案二施工時，需修建擋水圍堰及施工臨時路，施工區(qū)位于河道中間部位，汛期施工受洪水影響較大，施工難度大、工期長。

4）運行管理

方案一有閘門及上、下游邊墻的保護(hù)，受洪水影響小，運行可靠；方案二洪水期淹沒于水下，對水位變動的適應(yīng)力差[5]，易產(chǎn)生淤積及受到?jīng)_刷破壞，且無閘門控制，檢修不便。

5）過魚效果

從過魚效果上看，方案一布置有燈光水流誘魚措施，集魚效果好；方案二適應(yīng)生態(tài)恢復(fù)原則，水流條件更為魚類所熟悉，過魚種類多。

6）工程投資

方案一投資為2 847.14 萬元，方案二投資為4 228.31萬元，方案一比方案二投資少1 381.17萬元。

7）比選結(jié)論

方案一運行可靠、施工方便、工期短、投資小，綜合考慮推薦方案一。

4 結(jié)語

本文根據(jù)松原市生態(tài)環(huán)保型壅水壩的工程條件，提出了隔板式魚道和仿生態(tài)魚道兩個方案，并進(jìn)行比選。在比選過程中，充分考慮了地形及地質(zhì)條件、施工條件及工期、運行管理、工程投資等多方面因素，最終選擇了隔板式魚道作為推薦方案。建設(shè)松原市生態(tài)環(huán)保型壅水壩過魚設(shè)施，不僅可以為魚類提供上、下游基因交流的通道，同時保持了河道水域的連通性，為補(bǔ)償攔河雍水壩阻隔帶來的負(fù)面影響提供了重要的技術(shù)手段。這一舉措對于保護(hù)水生生物的生態(tài)系統(tǒng)和維護(hù)水域的生態(tài)平衡具有重要意義，松原市生態(tài)環(huán)保型壅水壩過魚設(shè)施建設(shè)的必要性不言而喻。