李 梅，禹作利

(1.中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，天津 300222；2.天津市水利工程公司，天津 300222)

1 工程概況

2 水生生態(tài)環(huán)境保護(hù)概述

該水利樞紐的建成對魚類的阻隔影響主要體現(xiàn)在阻斷洄游魚類的洄游線路，使其無法完成生活史；對于在局部水域內(nèi)能完成生活史的種類，則可能影響其在不同水域群體之間的遺傳交流，導(dǎo)致種群整體遺傳多樣性下降。由于本工程大壩為超高壩，上游水庫水位變幅較大，推薦升魚機(jī)方式作為過魚措施，可以在很大程度上保證該壩址上下游之間魚類的基因交流，從而減緩工程攔河阻隔對魚類不利影響。

2.1 過魚種類

過魚種類見表1。

表1 過魚對象表

2.2 過魚季節(jié)

哲羅魚、細(xì)鱗魚和北極茴魚均屬于鮭形目，上溯繁殖季節(jié)開始于5月，相對集中在5-6月，因此，確定過魚設(shè)施的主要過魚季節(jié)為每年的5-6月。

3 過魚建筑物總體布置原則

過魚建筑物主要由集魚設(shè)施和運(yùn)魚設(shè)施組成。工作時通過水流將魚誘入集魚通道內(nèi)，后通過趕魚柵將魚驅(qū)趕至升魚斗內(nèi)，通過提升升魚斗并將升魚斗轉(zhuǎn)移至運(yùn)魚設(shè)施上，后啟動運(yùn)魚設(shè)施，提升魚類到上游水庫相應(yīng)水位處，最后將魚放流至水庫內(nèi)。

3.1 集魚設(shè)施設(shè)計原則

集魚設(shè)施設(shè)計成功與否決定了魚類能否快速發(fā)現(xiàn)魚道進(jìn)口并進(jìn)入集魚通道。因此，集魚設(shè)施是整個過魚建筑物設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

集魚設(shè)施進(jìn)魚口選擇的主要原則如下：

1)宜布置于泄水閘、電站尾水等經(jīng)常有水流下泄處，或魚類洄游路線及經(jīng)常集群地附近，并盡可能靠近魚類能上溯到達(dá)的水域；

同時我們又單獨(dú)測試了石英基底的熒光光譜，結(jié)果表明石英基底并不具有上轉(zhuǎn)換熒光現(xiàn)象，由此可以證明上轉(zhuǎn)換熒光是由基底表面的Ce3+摻雜YAG熒光薄膜材料所產(chǎn)生的。

2)進(jìn)口布置應(yīng)避開強(qiáng)回流區(qū)、漩渦區(qū)、泥沙淤積區(qū)和受污染水域；

3)進(jìn)口水流應(yīng)為連續(xù)流，使魚類易于分辨和發(fā)現(xiàn)，有利于魚類集結(jié)；

4)進(jìn)口宜設(shè)計成向魚道收縮的喇叭形，并具有相對穩(wěn)定的流態(tài)和流速；

5)進(jìn)口可設(shè)置攔魚或誘導(dǎo)設(shè)施，以提高過魚效果[1]。

3.2 運(yùn)魚設(shè)施設(shè)計原則

升魚機(jī)是直接將升魚斗運(yùn)輸過壩，升魚斗不利于魚類長期存活，因此，應(yīng)盡量縮短魚類過壩時間，并在運(yùn)輸過程中盡量保持平穩(wěn)，減少容器內(nèi)水體的晃動，以避免對魚類的損傷。

4 布置方案初擬

根據(jù)該水利樞紐布置、生態(tài)電站運(yùn)行調(diào)度、電站尾水下游河道流場、魚類習(xí)性等條件綜合考慮，將集魚設(shè)施布置在大壩下游右岸生態(tài)電站尾水區(qū)，運(yùn)魚設(shè)施重點(diǎn)考慮壩頂固定門架啟閉機(jī)和庫內(nèi)運(yùn)魚船結(jié)合方式，初擬3種方案：

4.1 方案一(一級垂直提升方案)

方案一是結(jié)合水墊塘右岸低線上壩公路及下游壩面設(shè)置的升魚梯井，通過壩頂?shù)墓潭ㄩT架啟閉機(jī)將升魚斗運(yùn)至上游并將升魚斗中的魚卸放至運(yùn)魚船上，最后由運(yùn)魚船將魚運(yùn)至庫尾放流。

在生態(tài)電站尾水出口下游右岸布置集魚設(shè)施，距壩軸線約400m處，通過設(shè)置在集魚設(shè)施消力池邊墻上的螺旋槳泵控制集魚設(shè)施內(nèi)的水深及流速大小，形成誘魚水流，將魚誘入趕魚柵池內(nèi)，通過趕魚柵將魚驅(qū)趕至升魚斗內(nèi)，由固定門架啟閉機(jī)(固定門架懸臂總長23m)將升魚斗提升并將其轉(zhuǎn)移至右岸低線上壩公路的電動軌道小車上，由電動軌道小車將升魚斗運(yùn)至位于大壩下游壩面的升魚梯井(升魚梯井底高程800m，高度為190m，混凝土結(jié)構(gòu)，與大壩整體澆筑)內(nèi)，中間途經(jīng)水墊塘，后用壩頂固定門架啟閉機(jī)(固定門架上游懸臂長30m，下游懸臂長7m)將升魚斗起吊并水平移動至上游水庫內(nèi)，將升魚斗內(nèi)的魚卸放至運(yùn)魚船上，運(yùn)魚船將魚運(yùn)至庫尾放流。

4.2 方案二(兩級垂直提升方案)

方案二是結(jié)合水墊塘右岸低線上壩公路及緊鄰大壩下游壩面設(shè)置的兩級防風(fēng)塔架，分別通過設(shè)在下游壩面的單向臺車及壩頂?shù)墓潭ㄩT架啟閉機(jī)將升魚斗通過兩次提升后運(yùn)至上游并將升魚斗中的魚卸放至運(yùn)魚船上，最后由運(yùn)魚船將魚運(yùn)至庫尾放流。

在生態(tài)電站尾水出口下游右岸布置集魚設(shè)施，距壩軸線約400m處，通過設(shè)置在集魚設(shè)施消力池邊墻上的螺旋槳泵控制流入集魚設(shè)施內(nèi)的水深及流速大小，形成誘魚水流，將魚誘入趕魚柵池內(nèi)，通過趕魚柵將魚驅(qū)趕至升魚斗內(nèi)，由固定門架啟閉機(jī)(固定門架懸臂總長23m)將升魚斗提升并將其轉(zhuǎn)移至右岸低線上壩公路的電動軌道小車1上，由電動軌道小車1將升魚斗運(yùn)至位于緊鄰大壩下游壩面的防風(fēng)塔架1(防風(fēng)塔架1底高程800m，高度為95m，鋼結(jié)構(gòu))內(nèi)，中間途經(jīng)水墊塘，由設(shè)在大壩下游壩面懸臂牛腿上的移動臺車將升魚斗提升至高程895m壩后橋上的電動軌道小車2上，電動軌道小車2將升魚斗運(yùn)至大壩下游壩面懸臂牛腿上的防風(fēng)塔架2(防風(fēng)塔架2底高程895m高度95m，鋼結(jié)構(gòu))內(nèi)，最后用壩頂固定門架啟閉機(jī)(固定門架上游懸臂長10m，下游懸臂長26m)將升魚斗起吊并水平移動至上游水庫內(nèi)，將升魚斗內(nèi)的魚卸放至運(yùn)魚船上，運(yùn)魚船將魚運(yùn)至庫尾放流。

4.3 方案三(地面軌道纜車+垂直提升方案)

方案三是通過設(shè)在下游坡面的地面軌道纜車及緊鄰大壩下游壩面布置的防風(fēng)塔架，由壩頂?shù)墓潭ㄩT架啟閉機(jī)將升魚斗提升后運(yùn)至上游并將升魚斗中的魚卸放至運(yùn)魚船上，最后由運(yùn)魚船將魚運(yùn)至庫尾放流。

在生態(tài)電站尾水出口下游右岸布置集魚設(shè)施，距壩軸線約400m處，通過設(shè)置在集魚設(shè)施消力池邊墻上的螺旋槳泵控制集魚設(shè)施內(nèi)的水深及流速大小，形成誘魚水流，將魚誘入趕魚柵池內(nèi)，通過趕魚柵將魚驅(qū)趕至升魚斗內(nèi)，由固定門架啟閉機(jī)(固定門架懸臂總長40m)將升魚斗提升并將其轉(zhuǎn)移至大壩下游地面軌道纜車上，由地面軌道纜車將升魚斗運(yùn)至大壩下游壩面懸臂牛腿上的防風(fēng)塔架(防風(fēng)塔架底高程915m，高度75m，鋼結(jié)構(gòu))內(nèi)，后用壩頂固定門架啟閉機(jī)(固定門架上游懸臂長11m，下游懸臂長19m)將升魚斗起吊并水平移動至上游水庫內(nèi)，將升魚斗內(nèi)的魚卸放至運(yùn)魚船上，運(yùn)魚船將魚運(yùn)至庫尾放流。

5 布置方案比選

5.1 方案一(一級垂直提升方案過魚)

本方案升魚梯井位于壩腳位置，在高程800m至高程838m范圍內(nèi)的升魚梯井位于壩內(nèi)，使得此高程范圍的壩體斷面局部減小，從而削弱了壩體應(yīng)力，對大壩下游壩面應(yīng)力產(chǎn)生不利影響。梯井與大壩整體澆筑，故而會對施工進(jìn)度造成一定程度的影響。壩頂固定門架啟閉機(jī)上游側(cè)懸臂長度達(dá)30m，使得該門架啟閉機(jī)造價很高。該過魚方案轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)少，運(yùn)行起來比較簡便，自動化運(yùn)行程度較高，抗風(fēng)性好，具有很高的安全性、穩(wěn)定性。初步計算投資為2035萬元，該方案投資較高。

5.2 方案二(兩級垂直提升方案過魚)

本方案防風(fēng)塔架均位于大壩下游側(cè)，獨(dú)立于大壩布置，因此對大壩整體穩(wěn)定及應(yīng)力均不構(gòu)成影響，亦對大壩施工進(jìn)度不造成影響。防風(fēng)塔架1上面需要放置移動臺車，提高了防風(fēng)塔架1的成本。防風(fēng)塔架距離壩頂較遠(yuǎn)，壩頂固定門架啟閉機(jī)下游側(cè)懸臂長度為26m，因此該門架啟閉機(jī)造價高。該過魚方案轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)較多，運(yùn)行不方便，自動化運(yùn)行程度不高，抗風(fēng)性好，具有較高的安全性、穩(wěn)定性。初步計算投資為3141萬元，該方案投資最高。

5.3 方案三(地面軌道纜車+垂直提升方案過魚)

本方案地面軌道式牽引纜車及固定門架啟閉機(jī)均位于大壩下游坡面上，防風(fēng)塔架位于大壩下游側(cè)，獨(dú)立于大壩布置，因此此方案對大壩整體穩(wěn)定及應(yīng)力均不構(gòu)成影響，亦對大壩施工進(jìn)度不造成影響。防風(fēng)塔架對應(yīng)的壩體斷面較一級垂直提升方案小，壩頂固定門架啟閉機(jī)懸臂長度小，上游側(cè)懸臂長度為11m，下游側(cè)懸臂長度為19m，該門架啟閉機(jī)造價遠(yuǎn)低于其他兩個方案造價。缺點(diǎn)是從升魚斗池提升升魚斗的固定門架啟閉機(jī)左右兩側(cè)的懸臂長度均較長，總長度為40m，該固定門架啟閉機(jī)造價高。該過魚方案轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)較少，運(yùn)行起來較方便，自動化運(yùn)行程度高，軌道式纜車把小車支撐在地面軌道上，抗風(fēng)性好，具有很高的安全性、穩(wěn)定性。初步計算投資為1765萬元，該方案投資較低。

由以上分析可知，方案一采用一級垂直提升過魚方案，升魚梯位于壩內(nèi)，對壩體應(yīng)力產(chǎn)生不利影響，且在一定程度上影響大壩施工，但工程造價較高；方案二在方案一的基礎(chǔ)上，將升魚梯井移至壩外，同時為減小壩頂固定門機(jī)壩后懸臂長度，采用兩級垂直提升過魚，運(yùn)行較為不便，且工程造價最高；方案三綜合方案一壩體一級垂直提升和方案二防風(fēng)塔架的特點(diǎn)，既避免了壩體應(yīng)力、施工的影響，又使壩頂固定門機(jī)懸臂長度不致過長，且運(yùn)行方便，其造價較方案一節(jié)省約300萬元，較方案二節(jié)省約1100萬元。綜合分析，該水利樞紐過魚建筑物推薦采用方案三，即地面軌道纜車+垂直提升方案[2]。

6 結(jié) 語

該水利樞紐的建成阻斷了洄游魚類的洄游線路，由于本工程大壩較高，上游水庫水位變幅較大，根據(jù)該水利樞紐布置、生態(tài)電站運(yùn)行調(diào)度、電站尾水下游河道流場、魚類習(xí)性等條件綜合考慮，對一級垂直提升方案、兩級垂直提升方案和地面軌道纜車+垂直提升方案等魚類過壩措施，從技術(shù)特點(diǎn)及技術(shù)可靠性、對主體工程影響、運(yùn)行管理、自動化程度和工程投資等進(jìn)行綜合比選。推薦地面軌道纜車+垂直提升方案。