鱼闸适应性探讨

时间：2024-07-28

黄建清

(湖南省水运投资集团公司，湖南长沙 410011)

1 问题的提出

目前在我国主要河流上修建了数以万计的拦河建筑物，这些拦河建筑很少修建过鱼设施或者过鱼设施比较简陋，不能充分满足各类洄游生物的需要，致使洄游生物的生态改变或洄游生物种群减少。

随着国家对环境保护的重视和国民环保意识的增强，要求新建拦河建筑物必须配套修建相应的过鱼设施，而对已有的拦河建筑则将逐步进行改造，增设过鱼设施。只有如此，才能在实现水资源综合利用的同时，尽可能减小对环境的影响。

2 过鱼设施型式

目前，国内外上行过鱼设施主要有鱼道、仿自然通道、升鱼机、集运鱼设施、鱼闸等型式。

集运鱼设施的原理是通过一定的诱鱼手段，将下游的鱼集中到船体或箱体当中，然后通过船闸或者汽车运输将鱼运输到坝上，从而达到翻坝的目的。适合于高水头的大坝，也时常作为一种上行过鱼设施建设前的过渡措施。集运鱼设施一是鱼类收集困难，过坝效率低;二是鱼在运输途中受到伤害较大，在国内仅有一次尝试，其效果远远不能满足鱼类过坝的要求。

升鱼机设施的设计原理与电梯相似，由进鱼槽、竖井、出鱼槽三大主要部分组成。工作时先由进鱼槽口放水，将下游鱼类诱入进鱼槽，接着移动立式自动赶鱼栅，把鱼驱入竖井，然后关闭竖井进口闸门，并向竖井充水至与上游水位持平，同时启动竖井内水平升鱼栅，提升鱼类到上游水位处，最后，打开上游闸门，移动出鱼槽的立式赶鱼栅，驱鱼入上游水域。升鱼机宜在高坝上建造，具有较大过鱼能力。但由于下游鱼类较难找到入口，大大降低了过鱼效率。苏联伏尔加格勒水电站的升鱼机一般只能使10%的亲鱼过坝。升鱼机的造价与运行费用昂贵，并需较多管理人员。

仿自然通道是在岸上人工开凿类似于自然河流的小型溪流，通过溪流底部、沿岸由石块堆积成的障碍物的摩阻起到消能减缓流速的目的。由于坡度相对较小，所需空间大，一般运用在上下游水位差不大的工程上。

鱼道设施方式运用较多，比较适应在低水头枢纽。在已建成的鱼道中效果参差不齐，有些效果比较好，有的仅成摆设。而在高水头枢纽中甚至不能采用鱼道方式，一是鱼群经过数公里或数十公里的长途跋涉，早已疲惫不堪，甚至耗尽体能仍不能达到上游水库;二是高水头枢纽往往选址在场地狭窄处，在平面上根本无法布置鱼道;三是工程费用巨大，往往达到几亿甚至十亿以上，导致项目在经济上通不过。因此，上述过鱼方式不能很好地满足工程效益和环境保护的要求。

3 鱼闸方案及工作原理

鱼闸方案是根据鱼群嬉水的特性，利用活水将鱼群汇集在一起，通过水道输送至上游水库，其示意图如图1。其主要组成有集鱼室、鱼道、上下闸门、排气孔等。集鱼室应布置在鱼类比较集中的位置，如发电厂尾水处或其他常流水位置。其工作原理为水流从补水阀高处流下→形成集鱼室动水环境，诱导鱼群汇集至集鱼室→关闭集鱼室闸门→适度打开进口闸门充水→鱼道基本充满水后，全开进水口闸门，鱼群进入上游水库。

图1 鱼闸方案示意图

4 鱼闸的适应性

根据鱼闸的工作原理，鱼闸适应于各类拦河建筑物，特别是高水头枢纽。在高水头枢纽上使用时，为使各类鱼群适应水压力的急剧变化，可采用分段减压的方式进行鱼群过坝。鱼闸一般布置发电厂房尾水处，此处水深较大，水流流速大于1m，外部干扰较小，鱼群多集中在此。鱼闸闸室有活水流动，吸引鱼群进入闸室。在闸室内设置观察设备，观察鱼群进入的数量，采用定期或不定期的方式及时将鱼群通过水道输送至上游水库。鱼闸方案与鱼道方案相比，工程投资较低，耗水量很小，避免了投资、发电与过鱼耗水的矛盾，实现了水能的充分利用。同时鱼闸运行维护管理简单，运行费用很少，且运行一次仅需1h左右，能满足鱼群过坝的需要。

5 原型观测情况

湘江是湖南的母亲河，纵贯南北，湘江干流(至濠河口)全长856km，流域面积为85385km2。湘江是我国四大家鱼的主产区，而湘江中游的归阳为四大家鱼的产卵场。湘江干流开发规划为9个梯级，目前萍岛以下建成潇湘、湘祁、近尾洲、大源渡、株洲等枢纽，在建的有土谷塘航电枢纽和长沙综合枢纽，除长沙综合枢纽和土谷塘航电枢纽同步建设过鱼设施之外，其他均未建设过鱼设施。其过鱼的效果尚需时间检验。

已建成大源渡和株洲航电枢处于湘江下游河段，为迳流式电站，其水轮发电机组为灯泡贯流式，大源渡枢纽已投入运行16a，株洲枢纽投运近10a。有一个现象值得关注和重视，那就是在机组停运时，由于机组导叶不可能关闭严密，少量的漏水吸引大量各种鱼类集中在机组流道内。投运初期，一次流道内的捕获量数千斤至万斤，为此附近村民极其关注发电机组检修时间，一到机组检修时就成群结队钻进流道哄抢。运行部门为确保人身安全和发电厂的正常运行，采取在机组下放闸门前，先小开度机打开组导叶，把汇集在流道内的鱼群冲走。

从上述现象可知，鱼类特别喜欢在适度动水的环境中汇集，而新型过鱼设施——鱼闸正好满足了鱼类这一习性。