藏木水电站鱼道底孔式出口研究

2017-03-23周小波

水电站设计 2017年1期

关键词：鱼道底孔孔口

周小波

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

藏木水电站鱼道底孔式出口研究

周小波

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

藏木水电站鱼道布置了4个出口，管理难度较大，运行成本较高，研究减少出口数量、底孔式出口以单一出口适应水库水位的消落，降低了管理难度和运行成本，促进鱼道技术被广泛运用于水利水电项目，具有重要的意义。

底孔式出口；鱼道；藏木水电站

1 概况

水利水电项目建设过程中，都会遇到大坝阻断鱼类洄游通道，影响鱼类资源的问题。为解决这一问题，一般在大坝上修建过鱼建筑物，其中仿自然通道和鱼道应用最广泛[1～2]。

国内外已建鱼道中，常见的鱼道型式有槽式、池式和组合式。槽式包括简单加糙型和丹尼尔型；池式包括溢流堰式、竖缝式、底(潜)孔式；组合式包括堰孔、堰缝组合式。

1.1 藏木水电站鱼道概况

藏木水电站水库总库容0.93亿m3，电站装机容量510 MW，水库正常蓄水位3 310.00 m，死水位3 305.00 m，水库消落深度5.0 m[3]。

藏木水电站采用竖缝式鱼道。鱼道全长3 621.338 m，底坡i=0.2。鱼道在尾水渠共设置了3个进口，底板高程分别为3 241.00 m、3 243.30 m和3 245.60 m,1号进口位于尾水渠左侧的导墙末端，3号、4号进口分别位于尾水渠左、右两侧的导墙始端。鱼道在库区内共布置了4个出口，底板高程分别为3 304.00 m、3 305.00 m、3 306.00 m和3 307.50 m。

鱼道池室长3.0 m，宽2.4 m，高3.5 m，过鱼缝宽0.3 m。鱼道水深1.0～2.7 m，流量0.27～0.74 m3/s，额定水深2.0 m时，鱼道流量0.55 m3/s(见图1、2)。

图1 鱼道总体布置

图2 藏木水电站缝式鱼道

1.2 藏木水电站鱼道出口运行

藏木水电站鱼道每个出口在不同的水位时开启(关闭)[3]，各出口开启(关闭)水位见图3。

图3 出口运行(关闭)水位

藏木水电站各出口只在特定水位时才开启(关闭)，鱼道内水流流态稳定，可靠性高，过鱼效率有保障。但藏木水电站鱼道出口数量较多，管理难度较大，运行成本较高，易因误操作导致水流溢出鱼道。

减少藏木水电站鱼道出口数量，降低管理难度和运行成本，以单一出口适应水库水位的消落，正是本文研究的问题。

2 底孔式出口研究

2.1 研究思路

藏木水电站鱼道分为过出口段和过坝后段，出口段采用孔口淹没出流，过坝后段采用竖缝堰流；通过出口段各级孔口的消能作用将水深降至过坝后段竖缝堰流的设计水深。

出口段鱼道采用多级孔口，当出口底板之上水深最大时，最后一级孔口下游水深与过坝后段竖缝堰流设计水深一致。

当出口底板之上水深逐步下降时，出口段发生孔口后水深与过坝后竖缝堰流设计水深一致的位置将由最后一级孔口逐步上移，之后鱼道水深均一致；当出口底板之上水深下降至鱼道第一级孔口后水深与竖缝堰流设计水深一致时，整个鱼道水深均一致。

2.2 底孔式出口布置

鱼道布置1个出口段，底板高程为3 303.00 m，低于水库死水位2 m。出口段内设置若干隔板，隔板底部开孔，孔口高度e=1.0 m，宽度b=0.6 m。底孔式出口段布置见图4，底孔结构型式及尺寸见图5。

图4 底孔式出口段

图5 底孔结构

以过坝后竖缝堰流设计水深2 m为计算边界条件，从最后一级孔口逐级上推，计算每一级孔口上、

下游水深差△h，直至推算到孔口上游水深大(等)于鱼道出口底板之上水深，计算过程中累积孔口数，得到出口段需设置的孔口数量n，同时孔口流速不得超过1.1 m/s。

2.3 研究成果

鱼道出口段共需布置不少于42个孔口，孔口尺寸0.6 m×1.0 m(宽×高)，水库在3 310.0～3 305.00 m变化时，鱼道流量均为0.55 m3/s，各孔口流速均满足小于1.1 m/s的要求。底孔式出口段孔口流速及流量计算成果见表1。

底孔式鱼道出口段水面线见图6。

图6 潜孔式鱼道出口纵剖面

3 结论

由研究成果可以看出，在库水位3 310.00 m时，经过42个孔口的消能，出口段水深已从7.0 m消减到2.0 m,之后的鱼道过坝段，以及坝后竖缝段，鱼道水深均为2.0 m；当库水位在3 310.00～3 305.00 m之间变动时，发生孔口后水深与竖缝堰流设计水深(2.0 m)一致的位置也将在库区出口段内变化，这个位置之后的鱼道内水深仍然为2.0 m。