花园水库工程鱼道设计及调度运行说明

2017-08-16李云鹏

黑龙江水利科技 2017年7期

关键词：过鱼鱼道闸门

李云鹏

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

花园水库工程鱼道设计及调度运行说明

李云鹏

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

当代水利工程越来越重视环境生态因素，以往的水利工程中对传统的边坡、植被等生态已有足够重视，近年来随着天然渔业资源由于各种原因退化严重，水利枢纽的过鱼设施再次被环保部门重视，花园水库工程列为为“十三五”期间172项重大水利工程项目，可研设计中的生态护坡、生态环境流量、分层取水、鱼道工程等设计元素充分体现了设计者的生态保护意识。文章在参照国内外众多已建鱼道的成功案例，论述了鱼道的设计过程，并总结提出实施前仍需重点研究的问题。

水利工程；生态环境；鱼道；模型试验；调度运行

0 前言

随着社会经济的发展，在各种工程建设中，生态环境的要求和制约越来越受到人们重视，水利工程亦如此。水利枢纽工程除在工程上对山、林、土等生态环境的破坏外。还有工程运行后，截断水流后都对上下游水文、水生态的破坏。当代水利工程对于减少生态环境的影响做了很多详实工作，例如：山、林、土的恢复，不惜增大投资采用了各种生态类型的护坡结构，增设环保施工措施及水土保持措施；对水文水生态的保护采用了生态放流结合小流量电站的方式，既解决了枢纽下游不断流，又充分利用了水资源。

但对于水生物，尤其是洄游性鱼类，河道内的大坝阻阁其上溯洄游。在水生态关键影响区内对河流生态的阻断，必然影响洄游型鱼类的生存条件，甚至引起河流内洄游鱼类种群的消亡。20世纪60年代到80年代，我国对过鱼设施进行了初步研究，建设了数十座鱼道。但由于效果不理想，葛洲坝水利枢纽中采用了以人工繁殖的方法代替修建鱼道，但效果也不理想。进入21世纪后，天然渔业资源由于各种原因退化严重，水利工程过鱼设施的研究和建设重新受到重视，为此国家环保部分再提修建过鱼设施，首批建设的鱼道工程包括北京上庄水库鱼道、珠江长滩枢纽鱼道和长江小南海鱼道等。花园水库列为国家重点172项目之一，过鱼设施的建设应在规划设计阶段给予足够的重视，因此在可研阶段进行鱼道的方案设计。

1 花园水库概况

花园水库总库容4.31×108m3，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合利用的大(2)型水利枢纽工程。灌溉面积8.03万hm2，工程属Ⅱ等，主要建筑物拦河坝、溢洪道、输水洞等为2级，相应防洪标准按100a一遇洪水设计，2000a一遇洪水校核；溢洪道为河岸式，消能防冲设计标准为50a一遇。电站为结合灌溉用水发电，按灌溉功能确定主要建筑物为2级，电站按2级建筑物设计，设计洪水标准100a一遇，校核洪水标准为500a一遇。鱼道为3级建筑物。永久交通道路参照4级公路，荷载标准采用公路-Ⅱ级。主要建筑物边坡级别为2级[1]。

2 过鱼种类及设施的选择

调查采用现场调查并结合渔民捕捞作业，根据调查走访及查阅相关历史资料，雅鲁河、济沁河共有鱼类有18种，经筛查《中国濒危动物红皮书·鱼类》，结合环评及水产部分提出的过鱼种类，主要涉及到的包括细鳞鱼、哲罗鱼、七鳃鳗、怀头鲶、江鳕等、兼顾鲢、鳙、鲤、银鲫等温水性鱼。

鱼道运行作用的最大设计水头差H=26.4m。水头相对较低，鱼道和仿自然通道适用于在低水头水利工程，仿自然鱼道具有适应生态恢复原则、易于根据过鱼情况调整改造等优点。但由于占地面积较大，且需结合较平缓的地形，在本工程中左岸偏于平缓，但有大面积居民区，涉及工程量及占地均较大，投资相对较大，同时，其进出口距离枢纽轴线较远，运行管理不便等劣势[2]。竖缝式鱼道投资较少，施工影响较小，运行管理方便，安全可靠，因此初步采用钢筋混凝土结构竖缝式鱼道，优缺点详见表1。

表1 仿生态鱼道与钢混竖缝式鱼道比较

3 鱼道的设计

3.1 鱼道设计参数

1)主要过鱼种类：本鱼道过鱼保护对象主要是七鳃鳗、哲罗鲑兼顾“四大家鱼”中的草鱼。

2)主要过鱼季节：为每年4-7月，全年中的其它时间，鱼类也可以根据生活习性需要通过过鱼设施过坝[3]。

3)鱼道设计水力学参数：花园水库位于嫩江县济沁河下游，为保证济沁河内原有洄游鱼类鱼繁殖期的上溯过坝问题，的运行最大设计水头26.40m，设计鱼道运行上游库区水位277.50-282.00m，设计鱼道运行下游最低水位255.60m。设计最大运行水深2.50m，设计最小运行水深1.0m，设计流速1.0m/s。实际运行中，可按最终选定的设计断面根据运行条件要求调整表面的粗糙度，微调流速，以保证鱼类可洄游。各水力学参数详见表2。

表2 鱼道工程主要特性表

以上参数中，较为重要水力学参数的是设计流速及池室宽度的确定，设计流速主要参照过鱼种类，成鱼体长等确定，按各类鱼种感应流速与极限流速交叉取，争取兼顾各类重要过鱼对象，必要时应修建2条甚至多条鱼道，以保证重要过鱼种类可上溯洄游；过鱼宽度则需根据主要过鱼对象大小取值，国内多通过个体不大的鲤科鱼类，池室宽度一般可取2-3m。设计取设计流速v=1.0m/s，池室宽度b=3.0m。其它设计参数在设计导则中均可查，或可通过设计流速及池室宽度计算出范围值，适当选取。

3.2 鱼道的平面布置

通过简单的比较，在右岸修建竖缝式鱼道虽然开挖量较大，但可利用开挖石料上坝，经济比较上更节省，且地形也便于布置鱼道。鱼道布置于枢纽右岸山体[4]。

花园水库鱼道总长2389m(不含1#、2#进出口控制闸长度)，桩号由下游往上游递增进行编制(鱼0+000-鱼2+389)。鱼道底板纵坡除控制闸、休息室段采用水平底板外，各标准池室底板纵坡比采用1∶78。鱼道标准池室长度取4.0m。平均每10个标准池设1个休息池，共50个。

大坝下游段(鱼0+000-鱼1+972)，桩号0+000为鱼道进口处，设抛石混凝土槽与鱼道池室相接，首节池室底高程254.40m。鱼道进口设有控制闸一座，设工作闸门、检修闸门；闸门进口位于鱼道1#休息室上游位置，位于桩号0+048处。闸门底高程254.91m。大坝上游段(鱼1+972-鱼2+389)鱼道出口设有不同高程控制闸三座，设工作闸门、检修闸门。其中1#出口闸门底高程276.50m，2#出口闸门底高程278.0m，3#出口工作闸门279.50m。进口闸门仅作为较高水位状态下检修上游池室使用，不承担防洪功能。大坝上游段鱼道(桩号1+972-2+389段)承担防洪功能，墩顶高程同坝顶高程285.55m，3个出口闸门挡校核洪水位284.76m。布置型式见图1。