已投运水电站鱼道技改方案研究

葛静

(中电建水电开发集团有限公司，成都，610095)

1 研究背景

某水电站为低坝长尾水开发，水库规模较小，库区为典型河道型水库。枢纽建筑物从左到右依次布置有鱼道、左岸非溢流面板坝、闸坝储门槽、泄洪冲砂闸、主厂房储门槽坝段(安装间)、主副厂房、安装间及开关站、尾水渠和右岸接头坝，挡水枢纽闸坝坝轴线长699.82m，最大坝高22.5m。鱼道全长943.70m，鱼道采用单竖缝式结构型式，鱼道净宽为2.0m，单个池室长度为2.4m，坡降为2.0%，共352个池室，进口(下游往上游洄游入口，下同)高程为413.50m，出口高程429.00m，设置一道工作(检修)闸门和节制闸。

水电站工程自2010年正式发电生产以来，电厂运行管理比较正常。经过多年运行，受多方面因素影响，至2020年，水电站泄洪冲砂闸海漫下游河床大幅下切，总体下降6m～7m，导致左岸五孔泄洪闸海漫末端防冲槽沉降，海漫基础暴露，埋深严重不足，海漫与下游河道形成跌水，泄洪闸冲沙闸之间的导墙末端发生倾斜。2021年，电站开展了除险加固工作，解决了海漫下游河道的水流状态，减小了河道流速，巩固了电站主体建筑物的安全。但由于电站下游的河床下切，水位较原河床各个河段有不同程度下降，在原鱼道进口下游导鱼渠与泄洪渠交汇处形成2m左右的跌水，流速增大至2.2m/s左右。鱼道出口淤积，造成泥沙对鱼道内部的拥堵，严重影响了鱼类的洄游和鱼道进、出口与河道的衔接。

而根据该水电站竣工验收阶段水生生态调查结果，坝前断面调查到浮游植物种类22种、浮游动物14种，种类较为丰富。因此，从生境条件分析，大坝上游仍然具备过鱼对象的生境条件。

为保护该流域鱼类生境，针对泄洪渠下游的河床高程降低带来导鱼渠与泄洪渠交汇处的水位突变，鱼类的洄游严重受阻，亟需对现有鱼道进行技改，研究确定现有鱼道的延伸补充方案，并确定延伸鱼道进口的位置和高程，与现有鱼道合理衔接。

图1 导鱼渠进口形成跌水

2 过鱼对象的调查研究

结合«水电站环境影响报告书»«水电开发环境影响回顾性评价研究报告»对鱼类资源调查成果和水利部中国科学院水工程生态研究所于电站竣工验收阶段开展的坝下河段鱼类资源调查成果，最终确定了该水电站过鱼设施主要过鱼对象。确定的主要过鱼对象为胭脂鱼、长薄鳅、长鳍吻鮈、异鳔鳅鮀、蛇鮈等5种，与下游水电站相同。同时兼顾河段分布的其他保护鱼类以及增殖放流种类，包括长吻鮠、岩原鲤、圆口铜鱼、中华倒刺鲃、四川白甲鱼、白甲鱼、长薄鳅、唇、黄颡鱼等。

鱼道主体工程于2017年7月开工建设，2018年7月鱼道工程完工并验收，2018年8月，鱼道工程正式投入试运行。考虑到现鱼道设计时间距今间隔较短，且鱼道建成后一直正常运行，工程河段生境没有变化，延伸鱼道方案沿用现有鱼道建设时确定的过鱼对象。

由于确定的主要过鱼对象与现有鱼道一致，而现有鱼道设计时主要过鱼对象的游泳能力是经过科学测试[1]分析确定的，因此，研究延伸鱼道技改方案时的过鱼对象游泳能力亦沿用原成果。

3 鱼道技改方案研究

3.1 需要解决的问题

(1)导鱼渠进口位置水位下跌和流速增大对鱼类的洄游完全不利，需要对鱼道进口位置和高程进行重新研究技改方案[2]。

(2)河道的水位比原水位降低，还存在进一步下降的可能性。泄洪渠海漫下游2＃防冲墙(桩号0＋550m)、导鱼渠进口以及现有鱼道进口之间的洄游通道如何衔接，是永久防护方案建成后鱼道需要解决的问题。

(3)延伸鱼道的形式考虑采用竖缝式鱼道(体型同现有鱼道方案)或仿生态鱼道[2]。

3.2 竖缝式、放生态鱼道数值计算分析

对本电站鱼道技改方案初步拟定四个方案，具体方案划分见表2。

其中方案一、三、四中的竖缝式鱼道方案，是该电站现有鱼道的方案，鱼道工程于2018年5月31日全部完工，已投入运行3年时间。鱼道建成后一直正常运行，鱼道流场和流速分布满足鱼类洄游对流速的要求。

方案二和方案四的仿生态鱼道方案，采用数值模拟方法，计算仿生态鱼道的流场，分析鱼道内的流速分布。

对方案二和方案四仿生态鱼道方案鱼道进行三维建模和数值模拟计算，建模和计算结果详见表1[3]。

表1 方案二、方案四仿生态鱼道方案鱼道数值计算

3.3 鱼道技改原则

鱼道进口技改方案考虑在最大程度上减少对原有建筑物的改变，且便于工程施工、运行管理；且工程投资最优。

3.4 鱼道技改方案研究比选

鱼道技改方案拟定四个方案，并对其布置形式和方案特点从鱼道流场与鱼类洄游的适宜性、工程投资、运行管理等方面进行了方案比选，全方位比较，具体比选结果见表2。

表2 鱼道技改方案比选

4 结论

从表2比选分析中可以看出，从鱼道与河道的顺畅衔接、流场稳定性、施工难度，工程投资、工程运行的安全稳定性等方面进行研究比选，鱼道技改方案四“竖缝式＋仿生态”方案中竖缝式鱼道的起点位置在现有鱼道进口位置附近，仿生态鱼道进口位置在导鱼渠出水口；延伸的竖缝式鱼道在左岸绕弯布置，充分利用了滩地，与现有的竖缝式鱼道浑然一体，对今后结合生态电站的尾水布置更有利；仿生态鱼道过水断面水面较宽，上游生态流量的变化对进口水位波动的影响小，且对下游河道水位变化的适应性强；仿生态鱼道进口高程比竖缝式鱼道进口高程高0.50m，对施工比较有利；该方案在四个方案中工程投资也较为经济。

通过本次鱼道技改方案的研究，最终确定方案四竖缝式＋仿生态”方案为本电站鱼道技改的最优方案。该鱼道技改方案最终被应用实施，于2022年3月18日开工，2022年6月15日全面完工，切实解决了工程的过鱼需要，并可以为后续类似有鱼类生境保护要求的已投运水电站补充鱼道建设提供一定借鉴作用。