葛靜

(中電建水電開發(fā)集團(tuán)有限公司，成都，610095)

1 研究背景

某水電站為低壩長尾水開發(fā)，水庫規(guī)模較小，庫區(qū)為典型河道型水庫。樞紐建筑物從左到右依次布置有魚道、左岸非溢流面板壩、閘壩儲門槽、泄洪沖砂閘、主廠房儲門槽壩段(安裝間)、主副廠房、安裝間及開關(guān)站、尾水渠和右岸接頭壩，擋水樞紐閘壩壩軸線長699.82m，最大壩高22.5m。魚道全長943.70m，魚道采用單豎縫式結(jié)構(gòu)型式，魚道凈寬為2.0m，單個池室長度為2.4m，坡降為2.0%，共352個池室，進(jìn)口(下游往上游洄游入口，下同)高程為413.50m，出口高程429.00m，設(shè)置一道工作(檢修)閘門和節(jié)制閘。

水電站工程自2010年正式發(fā)電生產(chǎn)以來，電廠運行管理比較正常。經(jīng)過多年運行，受多方面因素影響，至2020年，水電站泄洪沖砂閘海漫下游河床大幅下切，總體下降6m～7m，導(dǎo)致左岸五孔泄洪閘海漫末端防沖槽沉降，海漫基礎(chǔ)暴露，埋深嚴(yán)重不足，海漫與下游河道形成跌水，泄洪閘沖沙閘之間的導(dǎo)墻末端發(fā)生傾斜。2021年，電站開展了除險加固工作，解決了海漫下游河道的水流狀態(tài)，減小了河道流速，鞏固了電站主體建筑物的安全。但由于電站下游的河床下切，水位較原河床各個河段有不同程度下降，在原魚道進(jìn)口下游導(dǎo)魚渠與泄洪渠交匯處形成2m左右的跌水，流速增大至2.2m/s左右。魚道出口淤積，造成泥沙對魚道內(nèi)部的擁堵，嚴(yán)重影響了魚類的洄游和魚道進(jìn)、出口與河道的銜接。

而根據(jù)該水電站竣工驗收階段水生生態(tài)調(diào)查結(jié)果，壩前斷面調(diào)查到浮游植物種類22種、浮游動物14種，種類較為豐富。因此，從生境條件分析，大壩上游仍然具備過魚對象的生境條件。

為保護(hù)該流域魚類生境，針對泄洪渠下游的河床高程降低帶來導(dǎo)魚渠與泄洪渠交匯處的水位突變，魚類的洄游嚴(yán)重受阻，亟需對現(xiàn)有魚道進(jìn)行技改，研究確定現(xiàn)有魚道的延伸補充方案，并確定延伸魚道進(jìn)口的位置和高程，與現(xiàn)有魚道合理銜接。

圖1 導(dǎo)魚渠進(jìn)口形成跌水

2 過魚對象的調(diào)查研究

結(jié)合?水電站環(huán)境影響報告書??水電開發(fā)環(huán)境影響回顧性評價研究報告?對魚類資源調(diào)查成果和水利部中國科學(xué)院水工程生態(tài)研究所于電站竣工驗收階段開展的壩下河段魚類資源調(diào)查成果，最終確定了該水電站過魚設(shè)施主要過魚對象。確定的主要過魚對象為胭脂魚、長薄鰍、長鰭吻鮈、異鰾鰍鮀、蛇鮈等5種，與下游水電站相同。同時兼顧河段分布的其他保護(hù)魚類以及增殖放流種類，包括長吻鮠、巖原鯉、圓口銅魚、中華倒刺鲃、四川白甲魚、白甲魚、長薄鰍、唇、黃顙魚等。

魚道主體工程于2017年7月開工建設(shè)，2018年7月魚道工程完工并驗收，2018年8月，魚道工程正式投入試運行?？紤]到現(xiàn)魚道設(shè)計時間距今間隔較短，且魚道建成后一直正常運行，工程河段生境沒有變化，延伸魚道方案沿用現(xiàn)有魚道建設(shè)時確定的過魚對象。

由于確定的主要過魚對象與現(xiàn)有魚道一致，而現(xiàn)有魚道設(shè)計時主要過魚對象的游泳能力是經(jīng)過科學(xué)測試[1]分析確定的，因此，研究延伸魚道技改方案時的過魚對象游泳能力亦沿用原成果。

3 魚道技改方案研究

3.1 需要解決的問題

(1)導(dǎo)魚渠進(jìn)口位置水位下跌和流速增大對魚類的洄游完全不利，需要對魚道進(jìn)口位置和高程進(jìn)行重新研究技改方案[2]。

(2)河道的水位比原水位降低，還存在進(jìn)一步下降的可能性。泄洪渠海漫下游2＃防沖墻(樁號0＋550m)、導(dǎo)魚渠進(jìn)口以及現(xiàn)有魚道進(jìn)口之間的洄游通道如何銜接，是永久防護(hù)方案建成后魚道需要解決的問題。

(3)延伸魚道的形式考慮采用豎縫式魚道(體型同現(xiàn)有魚道方案)或仿生態(tài)魚道[2]。

3.2 豎縫式、放生態(tài)魚道數(shù)值計算分析

對本電站魚道技改方案初步擬定四個方案，具體方案劃分見表2。

其中方案一、三、四中的豎縫式魚道方案，是該電站現(xiàn)有魚道的方案，魚道工程于2018年5月31日全部完工，已投入運行3年時間。魚道建成后一直正常運行，魚道流場和流速分布滿足魚類洄游對流速的要求。

方案二和方案四的仿生態(tài)魚道方案，采用數(shù)值模擬方法，計算仿生態(tài)魚道的流場，分析魚道內(nèi)的流速分布。

對方案二和方案四仿生態(tài)魚道方案魚道進(jìn)行三維建模和數(shù)值模擬計算，建模和計算結(jié)果詳見表1[3]。

表1 方案二、方案四仿生態(tài)魚道方案魚道數(shù)值計算

3.3 魚道技改原則

魚道進(jìn)口技改方案考慮在最大程度上減少對原有建筑物的改變，且便于工程施工、運行管理；且工程投資最優(yōu)。

3.4 魚道技改方案研究比選

魚道技改方案擬定四個方案，并對其布置形式和方案特點從魚道流場與魚類洄游的適宜性、工程投資、運行管理等方面進(jìn)行了方案比選，全方位比較，具體比選結(jié)果見表2。

表2 魚道技改方案比選

4 結(jié)論

從表2比選分析中可以看出，從魚道與河道的順暢銜接、流場穩(wěn)定性、施工難度，工程投資、工程運行的安全穩(wěn)定性等方面進(jìn)行研究比選，魚道技改方案四“豎縫式＋仿生態(tài)”方案中豎縫式魚道的起點位置在現(xiàn)有魚道進(jìn)口位置附近，仿生態(tài)魚道進(jìn)口位置在導(dǎo)魚渠出水口；延伸的豎縫式魚道在左岸繞彎布置，充分利用了灘地，與現(xiàn)有的豎縫式魚道渾然一體，對今后結(jié)合生態(tài)電站的尾水布置更有利；仿生態(tài)魚道過水?dāng)嗝嫠孑^寬，上游生態(tài)流量的變化對進(jìn)口水位波動的影響小，且對下游河道水位變化的適應(yīng)性強；仿生態(tài)魚道進(jìn)口高程比豎縫式魚道進(jìn)口高程高0.50m，對施工比較有利；該方案在四個方案中工程投資也較為經(jīng)濟(jì)。

通過本次魚道技改方案的研究，最終確定方案四豎縫式＋仿生態(tài)”方案為本電站魚道技改的最優(yōu)方案。該魚道技改方案最終被應(yīng)用實施，于2022年3月18日開工，2022年6月15日全面完工，切實解決了工程的過魚需要，并可以為后續(xù)類似有魚類生境保護(hù)要求的已投運水電站補充魚道建設(shè)提供一定借鑒作用。