泉州白濑水利枢纽工程升鱼机进鱼口位置选择研究
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作者:王聪敏
摘要：水库大坝建设会对鱼类洄游造成阻隔影响，为减少大坝阻隔对鱼类遗传交流的影响，大坝应建设过鱼设施。福建省泉州白濑水利枢纽工程采用升鱼机过鱼设施，而进鱼口位置选择是影响过鱼设施设计成败的关键因素。根据白濑水利枢纽布置特点，从坝下流场、工程条件、过鱼效果等方面进行进鱼口位置比选研究，为类似水库工程过鱼设施进鱼口位置选择提供参考和借鉴。
关键词：大坝阻隔;过鱼设施;升鱼机;进鱼口
中图分类号：X176 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）04-0-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.116
Abstract：Reservoir dam construction will cause barrier effects on fish migration. In order to reduce the impact of dam barriers on fish genetic communication， dams should be constructed with fish facilities.The Bailai Water Conservancy Project in Quanzhou，Fujian Province uses a fish-lifting machine to pass fish.The choice of the location of the fish inlet is a key factor affecting the success of the fish-passing facility design.According to the layout characteristics of the Bailai Water Conservancy Project， the location of the fish inlets is selected from the aspects of the dam flow field， engineering conditions，and fish passing effects， etc.， and it provides a reference for the selection of fish inlet locations for fish passing facilities in similar reservoir projects.
Key words：Dam barrier;Fish passage facilities;Fish lift;Fish inlet
水庫工程具有供水、防洪、发电等多种功能，但大坝建设会对鱼类洄游造成阻隔影响。为减少大坝阻隔对鱼类遗传交流的影响，大坝应建设过鱼设施[1]。
白濑水利枢纽工程位于福建省泉州市安溪县境内，开发任务以供水为主，结合防洪，兼顾发电，并为改善下游灌溉、生态用水创造条件。水库大坝最大坝高106.00m，电站装机容量57MW，为坝后式水电站。白濑水库属高坝大库，根据已有工程经验，从过鱼效果、工程技术及布置条件、运行管理等方面进行比较，采用升鱼机作为过鱼方案具有一定的优势，而合理布设进鱼口是升鱼机设计和建设取得成功的关键[2]。
1 过鱼对象分析
1.1 过鱼种类
工程区内有少数几种属于江湖洄游性鱼类（半洄游性鱼类），这些鱼类在繁殖季节产卵时溯河而上到浅水急流中产卵，如黑脊倒刺鲃、半刺光唇鱼、宽鳍鱲、细鳞鲴、翘嘴鲌等，对于这些鱼类而言，虽然其生活史过程中不需要进行大范围的迁移和洄游，但在不同阻隔板块之间的鱼类进行交流繁殖会丰富各板块之间的基因库，对于种群稳定发展非常重要。综合考虑本工程鱼类的过鱼需求、过鱼有效性、过鱼价值，并结合鱼类资源量现状，确定本工程的主要过鱼对象为黑脊倒刺鲃、半刺光唇鱼、赤眼鳟、细鳞鲴、宽鳍鱲、翘嘴鲌。
1.2 鱼类游泳能力
鱼类游泳能力参数对升鱼机等过鱼设施的设计至关重要。本工程通过鱼类游泳能力测试实验并参考几种鱼类的感应流速、喜好流速和极限流速[3]，对泉州白濑水利枢纽主要过鱼对象的游泳能力进行预估，见表1。通过以上数据分析，本工程主要过鱼对象的游泳能力参数为：黑脊倒刺鲃、半刺光唇鱼、赤眼鳟、细鳞鲴、宽鳍鱲、翘嘴鲌的突进流速>0.89m/s，感应流速>0.15 m/s。
2 进鱼口下游河道流场结构分析
白濑水利枢纽工程发电厂房布置在右岸，采用坝后式地面厂房型式。厂内布置三台混流式水轮发电机组（1#、2#机组为引水发电机组，3#机组为生态发电机组），电站尾水以及生态机组尾水对下游鱼类均具有较好的吸引效应。根据枢纽电站不同运行方式，对下游河道的流场结构进行数值模拟分析，具体数模计算工况见表2。
通过各工况下游河道流场结构数值模拟数据分析可知：各工况坝下水深范围1.27～2.42m，枢纽下游河道流场整体结构较为平顺，下游河道河中主流流速约为0.1～2.00m/s，各工况下左岸岸边主流边缘均有约1～2m宽的0.2～0.5m/s的低流速区，目标鱼类可由此上溯至坝下电站厂房尾水导墙附近聚集。坝下流场（工况9）详见图1。
3 进鱼口位置比选
根据进鱼口位置选择原则[3]、鱼类喜好沿主流边缘进行上溯[4]的行为习性和枢纽布置特点，结合进鱼口流场分析结果，拟定左右岸2个进鱼口方案进行综合比选，其中方案一进鱼口位置位于坝下右岸厂房尾水处，方案二进鱼口位于左岸导流明渠下游段210m处，详见图2。
3.1 坝下流场条件
方案一：鱼道进口位于厂房尾水渠左侧导墙出口处，处于电站尾水主流边缘0.2～0.5m/s的流速区域，是鱼类能够上溯到达的最前沿。由于电站运行及生态补水，电站尾水提供了必要的诱鱼流量，电站各运行工况下尾水下游河道的流场形态良好，能够为鱼类提供良好稳定的上溯流态。厂房尾水区通过鱼道进口的适当补水后，进一步形成较理想的诱鱼流态。 方案二：鱼道进口及集鱼平台布置在大坝左岸下游210m处，下游导流明渠的末端，处于电站尾水主流边缘0.2～0.5m/s的流速区域。由于该位置处于对岸电站出水水流顶冲部位，容易与进鱼口的出水交汇形成紊乱的流场，不利于过鱼对象对进鱼口位置的判断。
3.2 枢纽布置方面
方案一：升鱼机布置在溢流坝段右侧，优点是枢纽布置紧凑，方便运行管理;诱捕鱼系统紧靠厂房，可与电站共用进场交通，进场交通方便;诱捕鱼系统紧靠厂房尾水下游，距离坝顶较近，转运系统距离短，运行维护方便;进鱼口位于下游消能区域内侧，溢洪道下泄水流对进鱼口拦鱼诱鱼等辅助设施运行安全影响较小。
方案二：升鱼机布置在溢流坝段左侧，诱捕鱼系统布置在大坝左岸下游210m处，距离坝顶较远，转运系统距离长，运行维护较不方便，需新建永久交通至诱捕鱼系统处;进鱼口位于下游消能区，溢洪道下泄水流不利于进鱼口拦鱼诱鱼等辅助设施运行安全，河床冲淤形态对进鱼口的运行流态影响较大;同时，该方案建筑物布置位于大坝的泄洪雾化区域，对诱鱼设备及操作管理也会产生一定影响。
3.3 过鱼效果方面
方案一：鱼道进口位于厂房尾水渠左侧导墙出口处，与过坝系统同位于大坝溢洪道右侧。本方案的优点是鱼道进口位于厂房尾水，该处是鱼类上溯聚集区域，水流条件良好，有利于诱鱼。同时可通过工程措施将尾水的流场流态调整至理想的诱鱼状态。该方案距离坝体近，运行时间短，可以较为快速的完成诱鱼集鱼放鱼的全过程。
方案二：鱼道进口布置在大坝左岸下游210m处，该位置处于對岸电站出水水流顶冲部位边缘，与进鱼口的出水交汇后流场仍然不稳定，过鱼对象行至该位置可能迷失方向。另外，由于该方案需要在坝下设置较长的运输轨道，增加了过鱼工艺环节和过鱼时间，实际过鱼效果（存活率）会受到一定影响。
4 结语
泉州白濑水利枢纽工程具有供水、防洪、发电等多种功能，但大坝建设会对鱼类洄游造成阻隔影响，为减少大坝阻隔对鱼类遗传交流的影响，大坝采用升鱼机过鱼设施进行过鱼，而进鱼口位置选择是升鱼机设计成败的关键因素。根据进鱼口选择原则、鱼类习性和枢纽布置特点，从坝下流场、枢纽布置、过鱼效果等方面进行综合比选研究，白濑水利枢纽工程升鱼机进鱼口选择在坝下右岸厂房尾水渠左侧导墙出口处，该处有电站尾水和生态机组水流下泄，水流形态良好、流场结构相对稳定，能够塑造良好的诱鱼流态，是鱼类能够上溯到达的最前沿和集群地，枢纽布置紧凑，过鱼效率高。
参考文献
[1]张健梁，刘顺萍，于淼.某电站鱼道设计[J].水利水电工程设计，2018，37（02）：13-15.
[2]倪欢，戎贵文，郑青辉，等.鱼道设计与运行过程中影响过鱼效率的相关问题分析[J].人民珠江，2019，40（04）：76-81.
[3]SL609-2013.水利水电工程鱼道设计导则[S].
[4]谢春航，安瑞冬，李嘉，等.鱼道进口布置方式对集诱鱼水流水力学特性的影响研究[J].工程科学与技术，2017，49（S2）：25-32.
收稿日期：2020-02-06
作者简介：王聪敏，男，汉族，注册环评工程师/注册环保工程师，研究方向为环境影响评价和环境工程。
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