袁湾水库工程过鱼设施选择
时间：2023-01-17 14:15:06 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
兰秀乾
（光山县袁湾水库建设运行事务中心，信阳 光山 465450）
过鱼设施设计以不同地区、不同河道、不同鱼群为基础，采用多种过鱼设施进行经济技术比较更具有针对性。
袁湾水库工程地理位置位于光山县泼陂河镇和晏河乡的交界处，流域位置位于淮河一级支流潢河上游，是一座以防洪为主，结合供水、灌溉，兼顾发电、改善生态等综合利用的大（2）型水库工程。潢河主要过鱼对象为长薄鳅、翘嘴鲌、三角鲂、四大家鱼（青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼）等，根据各种鱼类的上溯期、产卵期、结合主要过鱼种类的生活习性，过鱼时间主要考虑为鱼类产卵季节，即每年的3-7月。
水库上游水位受水库蓄水位影响，正常蓄水位为68.50 m，死水位为62.00 m。袁湾水库下游水位主要受电站、下游龙山闸影响。根据上、下游水位情况，确定鱼道上游设计水位为62.50～68.50 m，水位变幅6.00 m。下游最高水位55.00 m，最低水位53.50 m，水位变幅1.50 m。袁湾水库鱼道设计最大水头差为15.00 m，最小水头差为7.50 m。
2.1 常用过鱼设施
过鱼设施主要形式包括：鱼道、仿自然通道、升鱼机、鱼闸以及集运鱼系统等。
2.1.1 鱼道
鱼道又称鱼梯或技术型鱼道，应用广泛，历史也很长，国内外均有大量工程实例。鱼道由进口、槽身、出口等组成。其原理是将过坝高度分解成多个较小的落差，形成一系列的水池，水池间设有隔板，隔板上设有孔、槽或缝，沿程利用水垫、沿程摩阻、水流对冲和扩散来起到消能减缓流速帮助鱼类通过的目的。可分为溢流堰式、淹没孔口式和竖缝式等。
2.1.2 仿自然通道
仿自然通道别称为仿生态式鱼道，是在壅水建筑物左、右岸上堆填或开凿出的相似于自然河道的小型溪流，利用漂石与天然河道床沙质构建尽可能接近天然河道的过流流态。在仿生态式鱼道结构中，通过沿岸由大小石块堆成障碍物以及溪流底部产生的摩阻力起到减缓和消能流速目的，通常运用于上、下游水位差不大的工程。
2.1.3 升鱼机
升鱼机的工作原理与电梯相似，又可称之为鱼梯。主要结构由进鱼槽、竖井、出鱼槽共三大部分构成。升鱼梯运行时先在进鱼槽口处下方水流，将下游的鱼类诱至进鱼槽，通过移动驱鱼栅，将鱼驱赶至竖井，然后关闭进鱼槽竖井进口的闸门，对竖井内部充水直至上游侧的水位持平，同时开启竖井内部的水平升鱼栅，将鱼类提升直至上游水位。最后，打开出鱼槽处工作闸门，通过移动出鱼槽处的立式驱鱼栅，驱鱼至建筑物上游水体内。通常适用于水头较大的工程。
2.1.4 鱼闸
鱼闸设计原理与船闸相似，由下水槽、闸室、上水槽3部分组成，利用上、下两座闸门调节闸室内水位变化而过鱼。工作时上闸门微开，下闸门全开，在下闸门口形成水流，吸引下游鱼类经下水槽进入闸室，然后关闭下闸门。待闸室内水位上升至上游水位时，打开上闸门，让鱼（或用驱鱼栅）进入上游，后关闭上闸门，开启下闸门放水，再次诱入鱼类。鱼类通过鱼闸时费力不大，对游泳能力差的鱼类尤为适用。
2.1.5 集运鱼系统
集运鱼系统是通过诱鱼手段，将下游的鱼集中到船体或箱体当中，然后通过船闸或者汽车运输将鱼运输到坝上，达到翻坝的目的。适合高水头大坝，也时常作为一种上行过鱼设施建设前的过渡措施，缺点是鱼在运输途中容易受到伤害。
2.2 各过鱼设施优缺点
各种过鱼设施优缺点见表1。
表1 过鱼设施类型优缺点比较表
过鱼措施方式选择需结合枢纽工程区地形地质条件、工程特性（枢纽布置、坝型、坝高）、鱼类生物学特性等方面进行选择。坝址区地貌形态具低山、丘陵和河谷地貌两个地貌单元；
地质结构为土、岩双层结构，上覆第四系地层具粘、砂、砾（卵）多层结构。潢河自南向北流经坝址区，河谷呈不对称“U”型，在左岸靠近陇岗，右岸发育Ⅰ级阶地。河床宽240～330 m，受河道采砂的影响，河底高低不平，高程51.10～55.70 m 左右，勘察期间水深0.50～3.30 m，河水靠左。左岸漫滩不发育，右岸漫滩宽20～130 m，滩面高程54.50～56.00 m。左岸发育Ⅰ、Ⅱ级阶地，但界线不明显，Ⅰ级阶地阶面宽100～250 m，阶面高程60～62 m，Ⅱ级阶地宽100～300 m，阶面高程62～64 m。右岸发育Ⅱ级阶地，Ⅱ级阶地阶面宽70～130 m，阶面高程60～61 m。根据方案比选，推荐均质坝+混凝土坝段方案，坝轴线总长1 780 m，河槽内布置混凝土坝段。主要过鱼季节上、下游水位差7.50～15.00 m，属于中水头工程，鱼闸、升鱼机等投资大、运行复杂。考虑到坝址区工程布置、过鱼设施水头差及运行管理等方面因素，此工程过鱼设施选择采用鱼道方案。
3.1 常用竖缝式鱼道型式
竖缝式鱼道有许多不同的形式，隔板上过鱼孔的位置及相邻两块隔板上过鱼孔的布置方式，直接影响池室水流条件。分为异侧、同侧、双侧等型式，其中同侧竖缝式见图1。
3.2 竖缝式鱼道型式选择
同侧竖缝式，水流顺直，有利于溯游能力强的鱼类较快上溯，鱼可以不停歇地一次急窜数块隔板。此类型鱼道的布置，应防止前一块隔板孔口的急流，直冲后一块隔板的孔前，要适当增加池室长度，使之充分扩散和消能，防止水流逐级增加。异侧（左右两侧交叉）竖缝式，主流从上一隔板过鱼孔，通过收缩断面，冲入第二块隔板与槽壁的角偶，若池室长度不够长，会形成此区水流的激烈翻滚，同时，在孔口断面上侧，出现横向水流，可能加剧孔口水流的左右摆动，影响鱼类上溯。其消能效果比同侧布置式充分，但池内水流过鱼弯折，不利鱼类作不停歇的连续上溯，洄游速度较慢。双侧竖缝式，具有和异侧竖缝式相似的消能充分的优点，竖缝流速控制相对较好，但室内流态复杂，不利于鱼类休息。
根据同类工程水力模型试验，鱼道采用异侧布置时，主流均贴近壁面流动，水池内部则为大范围回流区。水流结构显然不利于鱼类的上溯与下行，通过对隔板和鱼室长度的调整无法对水流条件进行明显改善，这表明，导致鱼道异侧布置存在较大问题。因此，袁湾水库推荐采用同侧竖缝式鱼道。
一是在中、低水头工程过鱼设施选择中，鱼道具有水力条件好、适应水位变动能力强、占地稍小且鱼类易适应等经济技术优势；
二是竖缝式鱼道中，同侧相较于双侧、异侧式，水流顺直、主流稳定、流态良好、有利于鱼类上溯与下行，宜优先采用；
三是高水头鱼道水头差大，鱼池内水力条件复杂，其流速分布、流态、相邻鱼池水位差等有待模型试验进一步验证。
