黃建清

(湖南省水運(yùn)投資集團(tuán)公司，湖南長沙 410011)

1 問題的提出

目前在我國主要河流上修建了數(shù)以萬計(jì)的攔河建筑物，這些攔河建筑很少修建過魚設(shè)施或者過魚設(shè)施比較簡陋，不能充分滿足各類洄游生物的需要，致使洄游生物的生態(tài)改變或洄游生物種群減少。

隨著國家對環(huán)境保護(hù)的重視和國民環(huán)保意識的增強(qiáng)，要求新建攔河建筑物必須配套修建相應(yīng)的過魚設(shè)施，而對已有的攔河建筑則將逐步進(jìn)行改造，增設(shè)過魚設(shè)施。只有如此，才能在實(shí)現(xiàn)水資源綜合利用的同時(shí)，盡可能減小對環(huán)境的影響。

2 過魚設(shè)施型式

目前，國內(nèi)外上行過魚設(shè)施主要有魚道、仿自然通道、升魚機(jī)、集運(yùn)魚設(shè)施、魚閘等型式。

集運(yùn)魚設(shè)施的原理是通過一定的誘魚手段，將下游的魚集中到船體或箱體當(dāng)中，然后通過船閘或者汽車運(yùn)輸將魚運(yùn)輸?shù)綁紊希瑥亩_(dá)到翻壩的目的。適合于高水頭的大壩，也時(shí)常作為一種上行過魚設(shè)施建設(shè)前的過渡措施。集運(yùn)魚設(shè)施一是魚類收集困難，過壩效率低;二是魚在運(yùn)輸途中受到傷害較大，在國內(nèi)僅有一次嘗試，其效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足魚類過壩的要求。

升魚機(jī)設(shè)施的設(shè)計(jì)原理與電梯相似，由進(jìn)魚槽、豎井、出魚槽三大主要部分組成。工作時(shí)先由進(jìn)魚槽口放水，將下游魚類誘入進(jìn)魚槽，接著移動立式自動趕魚柵，把魚驅(qū)入豎井，然后關(guān)閉豎井進(jìn)口閘門，并向豎井充水至與上游水位持平，同時(shí)啟動豎井內(nèi)水平升魚柵，提升魚類到上游水位處，最后，打開上游閘門，移動出魚槽的立式趕魚柵，驅(qū)魚入上游水域。升魚機(jī)宜在高壩上建造，具有較大過魚能力。但由于下游魚類較難找到入口，大大降低了過魚效率。蘇聯(lián)伏爾加格勒水電站的升魚機(jī)一般只能使10%的親魚過壩。升魚機(jī)的造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用昂貴，并需較多管理人員。

仿自然通道是在岸上人工開鑿類似于自然河流的小型溪流，通過溪流底部、沿岸由石塊堆積成的障礙物的摩阻起到消能減緩流速的目的。由于坡度相對較小，所需空間大，一般運(yùn)用在上下游水位差不大的工程上。

魚道設(shè)施方式運(yùn)用較多，比較適應(yīng)在低水頭樞紐。在已建成的魚道中效果參差不齊，有些效果比較好，有的僅成擺設(shè)。而在高水頭樞紐中甚至不能采用魚道方式，一是魚群經(jīng)過數(shù)公里或數(shù)十公里的長途跋涉，早已疲憊不堪，甚至耗盡體能仍不能達(dá)到上游水庫;二是高水頭樞紐往往選址在場地狹窄處，在平面上根本無法布置魚道;三是工程費(fèi)用巨大，往往達(dá)到幾億甚至十億以上，導(dǎo)致項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上通不過。因此，上述過魚方式不能很好地滿足工程效益和環(huán)境保護(hù)的要求。

3 魚閘方案及工作原理

魚閘方案是根據(jù)魚群嬉水的特性，利用活水將魚群匯集在一起，通過水道輸送至上游水庫，其示意圖如圖1。其主要組成有集魚室、魚道、上下閘門、排氣孔等。集魚室應(yīng)布置在魚類比較集中的位置，如發(fā)電廠尾水處或其他常流水位置。其工作原理為水流從補(bǔ)水閥高處流下→形成集魚室動水環(huán)境，誘導(dǎo)魚群匯集至集魚室→關(guān)閉集魚室閘門→適度打開進(jìn)口閘門充水→魚道基本充滿水后，全開進(jìn)水口閘門，魚群進(jìn)入上游水庫。

圖1 魚閘方案示意圖

4 魚閘的適應(yīng)性

根據(jù)魚閘的工作原理，魚閘適應(yīng)于各類攔河建筑物，特別是高水頭樞紐。在高水頭樞紐上使用時(shí)，為使各類魚群適應(yīng)水壓力的急劇變化，可采用分段減壓的方式進(jìn)行魚群過壩。魚閘一般布置發(fā)電廠房尾水處，此處水深較大，水流流速大于1m，外部干擾較小，魚群多集中在此。魚閘閘室有活水流動，吸引魚群進(jìn)入閘室。在閘室內(nèi)設(shè)置觀察設(shè)備，觀察魚群進(jìn)入的數(shù)量，采用定期或不定期的方式及時(shí)將魚群通過水道輸送至上游水庫。魚閘方案與魚道方案相比，工程投資較低，耗水量很小，避免了投資、發(fā)電與過魚耗水的矛盾，實(shí)現(xiàn)了水能的充分利用。同時(shí)魚閘運(yùn)行維護(hù)管理簡單，運(yùn)行費(fèi)用很少，且運(yùn)行一次僅需1h左右，能滿足魚群過壩的需要。

5 原型觀測情況

湘江是湖南的母親河，縱貫?zāi)媳保娼闪?至濠河口)全長856km，流域面積為85385km2。湘江是我國四大家魚的主產(chǎn)區(qū)，而湘江中游的歸陽為四大家魚的產(chǎn)卵場。湘江干流開發(fā)規(guī)劃為9個(gè)梯級，目前萍島以下建成瀟湘、湘祁、近尾洲、大源渡、株洲等樞紐，在建的有土谷塘航電樞紐和長沙綜合樞紐，除長沙綜合樞紐和土谷塘航電樞紐同步建設(shè)過魚設(shè)施之外，其他均未建設(shè)過魚設(shè)施。其過魚的效果尚需時(shí)間檢驗(yàn)。

已建成大源渡和株洲航電樞處于湘江下游河段，為逕流式電站，其水輪發(fā)電機(jī)組為燈泡貫流式，大源渡樞紐已投入運(yùn)行16a，株洲樞紐投運(yùn)近10a。有一個(gè)現(xiàn)象值得關(guān)注和重視，那就是在機(jī)組停運(yùn)時(shí)，由于機(jī)組導(dǎo)葉不可能關(guān)閉嚴(yán)密，少量的漏水吸引大量各種魚類集中在機(jī)組流道內(nèi)。投運(yùn)初期，一次流道內(nèi)的捕獲量數(shù)千斤至萬斤，為此附近村民極其關(guān)注發(fā)電機(jī)組檢修時(shí)間，一到機(jī)組檢修時(shí)就成群結(jié)隊(duì)鉆進(jìn)流道哄搶。運(yùn)行部門為確保人身安全和發(fā)電廠的正常運(yùn)行，采取在機(jī)組下放閘門前，先小開度機(jī)打開組導(dǎo)葉，把匯集在流道內(nèi)的魚群沖走。

從上述現(xiàn)象可知，魚類特別喜歡在適度動水的環(huán)境中匯集，而新型過魚設(shè)施——魚閘正好滿足了魚類這一習(xí)性。

6 結(jié)論

根據(jù)大源渡和株洲航電樞紐的運(yùn)行情況，采用魚閘方案不僅可行，而且十分必要，魚閘方案從根本上解決了筑壩與魚類洄游難取舍的矛盾，特別適應(yīng)于高水頭樞紐，對已投運(yùn)的樞紐增建過魚設(shè)施布置簡單易行、投資較少，項(xiàng)目單位或主管部門抵觸情緒較小，從而實(shí)現(xiàn)水資源的綜合利用和魚類保護(hù)雙贏的局面。