新型拦鱼设施在水库放水涵洞中的应用

姚玉程

（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局 新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

“500”水库放水（兼放空）涵洞为双孔城门洞型，单洞设计流量25m3/s，上游端由左右导墙引伸入库，洞身闸井段设平板检修门和弧型工作门，下游端连接调节水池，担负着向周边工业园区长期供水的任务，为解决供水过程中鱼类资源流失，保护水库渔业养殖成果，必须考虑在供水过程中采取拦鱼措施。

2 目前国内拦鱼设施主要采用的形式

2.1 拦栅

有竹(木)栅、钢筋网罩、金属栅等。安装于输水涵洞口，溢洪道等处，主要适用于低水头开敞式的引水建筑物。

2.2 拦网

拦网是使用由聚乙烯线、尼龙线制做的网片来拦鱼的一种设施，广泛应用于各种水库。具有过水性能好，寿命长，维修、管理、操作方便的优点。此种结构主要存在的缺陷是受温度影响较大，对于北方严寒地区的水库来说，冬季维修、管理、操作十分困难。

2.3 拦鱼电栅

拦鱼电栅是利用电极在拦鱼断面上形成一定强度的电场，鱼遇到电场时受到适度的刺激而返回。具有阻力小、不怕漂浮物、操作管理方便等优点。但其使用条件较为苛刻，只适用于拦截逆水上逃的鱼，有充足电力供应的水库。

3 “500”水库放水涵洞的拦鱼设施形式

图1 水库放水涵洞拦鱼设施结构示意图

通过对类似工程的拦鱼设施形式进行分析研究，从方案实施贴近工程实际角度出发，以形式简单，制作安装容易，运行管理方便，投资低廉为原则，设计出适合该水库放水涵洞的拦鱼设施形式。

3.1 拦鱼设施结构设计

拦鱼设施为双层结构，上游层为拦污栅条，拦截水草等杂物，减少对下游拦鱼网的堵塞；下游层为拦鱼网，拦截鱼类；上下游层间距为60cm，以能进人为标准（见图1）。

拦污栅边框采用角铁，栅条采用扁钢竖向布置，根据“500”水库水质观测情况，水体中的悬浮物很少，有也只是一些球状型杂草，单个尺寸都在10cm以上，综合考虑拦污和过流两方面，扁钢间距选择5cm较为合适；拦鱼网边框采用角铁，中间采用焊接钢筋网，根据“500”水库现有鱼类规格的调查情况来看，大部分鱼类腰围直径在2cm以上，综合考虑拦鱼和过流两方面，网目规格选择2.0cm。为保证日常维护清理需要，拦污栅和拦鱼网下部均设置高 150cm、宽100cm的进人孔。

整个拦鱼拦污设施最终受力集中在基础框与洞壁结合的锚杆上，基础框采用槽钢，根据拦鱼拦污设施在的最大受力情况下，计算出锚杆的规格数量：

最大受力情况是指水库设计水位500m时，涵洞处最大水头20m，弧形工作闸门全开条件下的拦鱼拦污设施受力情况，计算结果如下：

整个基础框所占的面积约为10.2m2。以拦鱼栅的占空比30%计，受力面积为10.2×30%=3.06m2，受力大 小为 3.06×1.0×9.8×20=599.76kN=61200kgf。

若基础框与洞身的结合构件是承受拉力，则结合构件的总截面应不小于61200/16=3825mm2。

图2 放水涵洞拦鱼设施安装位置图

图3 水库放水涵洞拦鱼设施安装示意图

若基础框与洞身的结合构件是承受剪力，则结合构件的总截面应不小于61200/5=12240mm2。

若基础框与洞身的结合构件用Φ25的钢筋锚杆来连接，则锚杆总根数应不少于 12240÷（3.14×12.52）≈25（根）。

为了更为可靠安全，实际实施过程中沿洞壁四周每隔30cm钻孔植入锚杆，实际植入（3.4+3.0）×2/0.3≈42根。

3.2 安装位置

根据放水涵洞供水的实际情况，拦鱼设施布置在涵洞检修门与工作门之间（见图 2）。

安装位置设置在涵洞检修门与工作门之间，能够确保工作门开闸放水时，阻挡鱼类进入弧形闸门前高速水流范围内，使其自由回游至库内，避免出库后拦鱼的捕捞、倒运等大量工作。

3.3 拦鱼设施安装

首先沿洞身段四周每隔30cm钻孔植入锚杆，将槽钢固定在洞壁四周，形成受力框，然后将拦污和拦鱼框用螺栓分层连接到槽钢上，最后将拦污栅体和拦鱼网片分别嵌入拦污和拦鱼框内，一侧扣入扣板内，另一侧用插销或螺栓固定(见图3)。

3.4 运行管理

为利于检查拦鱼设施的运行情况，防止发生杂物淤堵现象，在上游设置水下摄像头和照明设施，运行人员通过监控图像及时掌握拦鱼设施的运行情况。需要清污、检查、维护保养时，通过涵洞左右洞的供水切换，关闭相应的检修闸门，随时可以进行。

4 关键技术与技术创新点

新型拦鱼设施关键技术与创新点主要体现在以下几个方面：

（1）安装位置设置在涵洞检修门与工作门之间，能够确保工作门开闸放水时，阻挡鱼类进入闸门前高速水流范围内，使其自由回游至库内，避免出库后拦鱼的捕捞、倒运等大量工作；实现了拦鱼设施安装、检查、清理、维护保养各个环节均在无水条件下进行，不受季节影响。

（2）拦鱼设施采用双层结构，上游层为拦污栅条，拦截水草等杂物，减少对下游拦鱼网的堵塞；下游层为拦鱼网，拦截鱼类，既保证了下游供水管道对水中杂物的要求，又减轻了拦鱼网受力负荷，确保安全运行质量。

（3）在制作安装方面，拦鱼设施全部采用标准钢材料，制作简单。通过小块拼装卡扣设计，能有效减轻单个构件重量，既方便倒运，又能够有效降低安装难度。

（4）运行管理方面：①采用钢结构耐久性好，使用寿命长，维护保养简单；②需要清污、检查、维护保养时，通过涵洞左右洞的供水切换，关闭相应检修门随时可以进行；③水库需要大流量泄空时，能够及时方便拆除拦污、拦鱼设施，避免出现安全隐患。

5 技术难点

“500”水库新型拦鱼设施难点在于以下几方面：

（1）“500”水库工程建设期间未考虑渔业养殖发展规模，水库蓄水运行后期考虑拦鱼设施，此时放水涵洞附近水深已达15m，在放水涵洞上游附近设置任何形式的拦鱼设施都相当困难。

（2）“500”水库供水规模大，全年不间断供水，库容及水面面积较大，水库冬季结冰，传统拦鱼设施无法使用。

（3）“500”水库输水涵洞水头高，流量大，水流流速大，兼顾紧急情况下的放空作用，拦鱼设施的安装位置及结构形式的选择尤为重要，既不能影响供水，也不能影响工程安全，同时还要保证拦鱼拦污的功效。

“500”水库放水涵洞采用钢结构双层拦鱼设施且安装位置设置在涵洞检修门与工作门之间，克服了其他拦鱼设施无法适用的种种困难，实现了安装、检查、清理、维护保养各个环节均在无水条件下进行，不受季节影响。

6 结语

双层拦鱼设施首次应用于“500”水库放水涵洞，目前已经获得国家专利，该技术在投资很少的情况下，实现水库防水涵洞拦鱼拦污功效，有效解决了水库供水与渔业养殖之间协调发展的问题，促进了水库拦鱼技术的进步，为其它水库放水涵洞拦鱼设计、施工建设及管理提供了很有价值的参考。从运行情况来看，拦鱼效果明显，结构稳定可靠，投资成本、运行维护费用低廉，另外只需改变结构尺寸也可灵活用于发电站进水口进行拦污拦鱼，防止和减轻杂物和鱼类对水轮机叶轮的损坏。陕西水利

[1]殳家骧.我国拦鱼设施的现状及其展望[J].淡水渔业，1980年第01期.

[2]王兴全.水库溢洪拦鱼设施的设置[J].四川水利，2005年第06期.

[3]叔良.建造水库拦鱼设施的技术措施[J].农村百事通，2000年第10期.

[4]姚玉程.水库放水涵洞双层拦鱼设施[P].专利国别：中国，专利号201120176171.1，公告日期：2011年12月14日.