曹娥江大闸枢纽工程鱼道设计与实践

王 军，陈 舟

（浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002）

曹娥江大闸枢纽工程鱼道设计与实践

王 军，陈 舟

（浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002）

介绍了鱼道设计要点，通过系统研究曹娥江洄游生物种类及生活习性的基础上，结合模型试验，研究鱼道布置及结构型式，为鱼类畅游创造条件。在曹娥江大闸运行阶段，对鱼道运行方式进行了有益的探索，通过监测鱼道实际流速和鱼类洄游种类、数量，分析研究洄游生物的实际洄游方式和规律，及时调整鱼道运行方式，取得了良好的过鱼效果。

水闸；鱼道设计；鱼道运行

1 工程概况

曹娥江大闸位于浙江省绍兴市，钱塘江下游南岸主要支流曹娥江河口，距绍兴市约30 km。挡潮泄洪闸共28孔，单孔净宽20.0 m，总宽697.0 m。工程设计泄洪流量11 030 m3/s，工程总投资12.5亿元，为大（1）型水闸工程，Ⅰ等工程。

鱼道设计相对较为复杂，国内尚且没有成功的案例可以借鉴。国内一些类似工程也设置了鱼道，受河道淤积影响，运行效果一般，大多处于停运或半停运状态。曹娥江江道存在鳗鲡、中华绒鳌蟹 等洄游性水生生物，为了尽量减轻工程对水生生物的影响，在大闸左侧堤防与右侧导流堤各设置1条鱼道，左岸鱼道长507.0 m，右岸鱼道长451.0 m[1]。从曹娥江大闸鱼道试运行情况看，鱼道有洄游性鱼类通过，达到了设置鱼道的目的。

2 鱼道设计要点

曹娥江大闸鱼道设计首先要确定设几条鱼道和鱼道宽度。鱼道宽度视鱼道的重要性、过鱼量及河道宽度而定，一般过鱼量多、河道较宽时，宽度要大些，亦可在河道中布置2座以上鱼道。本工程闸下河道宽约700.0 m，如何使鱼类在河道中顺利找到鱼道入口，成为提升鱼道过鱼能力的关键因素之一。鱼道布置主要结合工程布置自身特点，水闸是主放水通道，鱼类有溯流特性，因此在大闸左岸堤防、右岸导流堤具备良好的布置条件，各布置1条鱼道，取下限布置2条鱼道。鱼道宽度一般为2.0 ～ 3.0 m[2]，参照附近类似工程，鱼道净宽取为2.0 m。

曹娥江大闸鱼道设计过程中首先要弄清曹娥江洄游性水生生物的生活习性；其次是鱼道条件能否为各种鱼类提供所需要的水力条件。鱼道水力条件，必须满足2个要求：一是过鱼孔中的流速要小于过鱼对象所能克服的流速；二是池室流态要适应不同习性、规格鱼类的游动。

曹娥江江道目前存在鳗鲡、中华绒鳌蟹等洄游性水生生物，为了尽量减轻工程对水生生物的影响，结合大闸的总体布置，在大闸左侧堤防与右侧导流堤设置鱼道。根据江苏省淡水水产研究所和原河北省水产局有关鱼类原实测试验成果，其克服流速能力见表1[3]。

表1 鱼类克服流速能力的实测值表

经过鱼流速的计算，鱼道计算全长为521.4 m，结合水工模型试验成果鱼道长度取500.0 m，在实施过程中结合枢纽两岸实际进行布置。鱼道布置见图1。

图1 曹娥江大闸枢纽工程平面布置示意图

鱼道结构型式设计上尽量考虑鱼类的生活习性。幼鱼一般有选择向阳、避风和沿岸前进的习性，所以鱼道结构设计应尽量考虑开敞结构，除了鱼道中间穿堤（坝）段为封闭式箱形结构以外，鱼道上、下游段均为开敞式矩形槽结构，鱼道典型断面见图2。为了便于洄游鱼类找到鱼道进口，在左、右岸下游堤防上设鱼道进口控制段，呈喇叭口形状布置。为了便于过鱼观测，在鱼道中间段各设1座地下式鱼道观察室。观察室内设摄像机，透过水下玻璃窗监测鱼类活动情况。

图2 鱼道典型断面图 单位：m

隔板式鱼道每隔10 ～ 20块隔板宜设置1个休息室，休息室长度不宜小于2倍池室长度。池室净长可取池室净宽的1.25 ～ 1.50倍[4]。本工程池室长度3.0 m，鱼道每隔30.0 m（间隔10块隔板）设鱼类休息池，休息池尺寸为2.0 m（宽）×6.0 m（长）×2.3 m（设计水深）。鱼道隔板在设计时考虑了鱼类的生活习性，便于鱼类各行其道。鳗苗喜欢在水流表层游动，因此隔板采用溢流堰式，顶部侧壁位置设1孔口；幼蟹喜欢在水流底层爬行，因此在隔板底部设1孔口。为了使水流平顺，并避免锐缘触伤鱼类，对溢流堰堰顶及底孔进出口上缘进行了钝化处理。

3 鱼道物理模型试验成果验证

为了验证试验成果的可靠性，实测了左、右岸鱼道各特征断面及特征点位置流速流量数据，并对实测与试验2种工况数据进行对比分析。在具体实测过程中，由于闸下潮位变化很快，实测工况与试验工况稍有不同。除了个别测点数据有些异常外，总体上呈现以下规律：①左岸鱼道实测流速分布在0.16 ～ 0.49 m/s，右岸鱼道实测流速分布在0.15 ～ 0.50 m/s，流速大多分布于鱼类喜爱流速范围内，实测最大均不超出鱼类极限流速；②隔板底孔实测流速略小于试验工况流速，隔板堰顶实测流速稍大于试验工况流速[5]。

4 鱼道运行方式探索

曹娥江每年鳗鲡鱼、蟹苗、鲻鱼苗和鲈鱼苗的上溯洄游时间分别为3月、6月上半月、3月下旬— 4月上旬和5月下旬— 6月上旬；其成体的江河生殖洄游高峰时间分别为10月上旬— 11月上旬和12月。

本工程的鱼道采用开放式运行方式，与通过寻找最适合鱼类洄游的条件来控制鱼道的运行方式相比，提供完全开放的鱼道让鱼类主动把握洄游时间主要有以下几个优点：①有利于过鱼时间的延长。除潮位特别高的天文大潮时间外，其余时间均开启闸门运行鱼道，过鱼历时长，过鱼数量增加；②有利于适应不同鱼类的洄游条件。由于运行过程中，上下游水头差、流速、流量等水力条件变化情况的增加，更有利于不同洄游性鱼类找到适合自己洄游所需的条件；③有利于鱼类寻找洄游路径。全天候的开放式运行，更有利于鱼类在任何时候都能找到畅通的洄游通道；④可以起到诱鱼作用。

开放式运行方式主要不足之处：①下游潮水倒灌；②淡水泄放量增加。由于本工程的下游涨潮历时较短，且高潮位（农历七八月的天文大潮除外）基本低于或略高于上游水位，可以忽略倒灌潮水对上游河道水质产生的影响，2016年1 — 11月对闸上主要检测断面的水质指标检测结果显示，曹娥江干流水均优于Ⅲ类。且鱼道流量较小，运行期的淡水泄放量也基本不会对上游淡水资源利用产生影响。

2010年3月下旬至4月初共选6 d对右岸鱼道过鱼情况进行统计，根据统计资料显示，鱼道内鱼种类和数量较多，捕获的咸淡水和溯河降海鱼类有鲻鱼、刀鲚、鮻、鳗鲡、鲈鱼、间下鱵、中华海鲶、弓斑东方鲀、暗纹东方鲀和中华绒螯蟹等，其中鲻鱼苗数量较多，为126条，中华绒鳌蟹苗11只，捕获鱼类大部分为仔鱼，成体数量较少。

5 经验与建议

5.1 经 验

（1）认真调查研究河道洄游水生生物种类和生活习性，做好基础资料的搜集工作。

（2）鱼道结构设计以“鱼”为本，设计在充分研究洄游生物的生活习性基础上，确定鱼道型式，满足各种洄游生物通行要求。

（3）通过物理模型试验，研究鱼道布置及结构型式对水力条件的影响，特别对洄游生物洄游的影响，及时调整设计方案，同时完善细节设计，为洄游鱼类畅游创造最佳条件。

（4）结合鱼类 的生活习性，制定合理的调度方案，监测鱼道实际流速和鱼类洄游种类、数量，分析研究洄游生物的实际洄游方式和规律，及时调整鱼道运行方式，确保鱼道最佳过鱼效果。

5.2 建 议

（1）为进一步提高过鱼效果，可以借鉴国外过鱼建筑物的成功经验，下一步可在鱼道进口设置拦鱼、导鱼和诱鱼设施。

（2）本工程处于钱塘江河口，结构受强涌潮冲击影响较大，为了避免鱼道进口轴线与潮向正交，创造良好的过鱼环境，鱼道分别布置左、右岸堤防上，过鱼建筑物采用开敞式矩形槽结构。今后如有类似工程，内河过鱼建筑物可考虑采用生态河道型式（宽浅型）或者两者结合的型式，结构布置可以考虑鱼道进口与河道整体水流方向一致，进一步增强鱼道的生态性。

（3）目前过鱼监测仅通过鱼道内捕获鱼类情况进行分类统计，增加了监测的难度和随机性。需进一步完善鱼道过鱼监测技术手段，更全面系统地掌握鱼道洄游生物洄游效果和规律，为制定更合理的运行方案提供依据。

[1] 陈舟,涂成杰，王军，等.浙江省曹娥江大闸枢纽工程初步设计报告(报批稿)[R].杭州：浙江省水利水电勘测设计院,2005.

[2] 索丽生,刘宁,高安泽，等.水工设计手册[M].2版.北京：中国水利水电出版社，2013.

[3] 南京水利科学研究所.鱼道[M].北京：中国电力出版社,1982.

[4] 中华人民共和国水利部.SL609 — 2013 水利水电工程鱼道设计导则[S].北京：中国水利水电出版社，2013.

[5] 浙江省水利河口研究院.曹娥江大闸鱼道水工模型试验研究报告[R].杭州：浙江省水利河口研究院，2006.

（责任编辑 姚小槐）

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10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.05.015

2017-03-23

王 军(1978 - )，男，高级工程师，硕士，主要从事水利水电工程设计、咨询工作。