王 軍，陳 舟

（浙江省水利水電勘測設計院，浙江 杭州 310002）

曹娥江大閘樞紐工程魚道設計與實踐

王 軍，陳 舟

（浙江省水利水電勘測設計院，浙江 杭州 310002）

介紹了魚道設計要點，通過系統(tǒng)研究曹娥江洄游生物種類及生活習性的基礎上，結合模型試驗，研究魚道布置及結構型式，為魚類暢游創(chuàng)造條件。在曹娥江大閘運行階段，對魚道運行方式進行了有益的探索，通過監(jiān)測魚道實際流速和魚類洄游種類、數量，分析研究洄游生物的實際洄游方式和規(guī)律，及時調整魚道運行方式，取得了良好的過魚效果。

水閘；魚道設計；魚道運行

1 工程概況

曹娥江大閘位于浙江省紹興市，錢塘江下游南岸主要支流曹娥江河口，距紹興市約30 km。擋潮泄洪閘共28孔，單孔凈寬20.0 m，總寬697.0 m。工程設計泄洪流量11 030 m3/s，工程總投資12.5億元，為大（1）型水閘工程，Ⅰ等工程。

魚道設計相對較為復雜，國內尚且沒有成功的案例可以借鑒。國內一些類似工程也設置了魚道，受河道淤積影響，運行效果一般，大多處于停運或半停運狀態(tài)。曹娥江江道存在鰻鱺、中華絨鰲蟹 等洄游性水生生物，為了盡量減輕工程對水生生物的影響，在大閘左側堤防與右側導流堤各設置1條魚道，左岸魚道長507.0 m，右岸魚道長451.0 m[1]。從曹娥江大閘魚道試運行情況看，魚道有洄游性魚類通過，達到了設置魚道的目的。

2 魚道設計要點

曹娥江大閘魚道設計首先要確定設幾條魚道和魚道寬度。魚道寬度視魚道的重要性、過魚量及河道寬度而定，一般過魚量多、河道較寬時，寬度要大些，亦可在河道中布置2座以上魚道。本工程閘下河道寬約700.0 m，如何使魚類在河道中順利找到魚道入口，成為提升魚道過魚能力的關鍵因素之一。魚道布置主要結合工程布置自身特點，水閘是主放水通道，魚類有溯流特性，因此在大閘左岸堤防、右岸導流堤具備良好的布置條件，各布置1條魚道，取下限布置2條魚道。魚道寬度一般為2.0 ～ 3.0 m[2]，參照附近類似工程，魚道凈寬取為2.0 m。

曹娥江大閘魚道設計過程中首先要弄清曹娥江洄游性水生生物的生活習性；其次是魚道條件能否為各種魚類提供所需要的水力條件。魚道水力條件，必須滿足2個要求：一是過魚孔中的流速要小于過魚對象所能克服的流速；二是池室流態(tài)要適應不同習性、規(guī)格魚類的游動。

曹娥江江道目前存在鰻鱺、中華絨鰲蟹等洄游性水生生物，為了盡量減輕工程對水生生物的影響，結合大閘的總體布置，在大閘左側堤防與右側導流堤設置魚道。根據江蘇省淡水水產研究所和原河北省水產局有關魚類原實測試驗成果，其克服流速能力見表1[3]。

表1 魚類克服流速能力的實測值表

經過魚流速的計算，魚道計算全長為521.4 m，結合水工模型試驗成果魚道長度取500.0 m，在實施過程中結合樞紐兩岸實際進行布置。魚道布置見圖1。

圖1 曹娥江大閘樞紐工程平面布置示意圖

魚道結構型式設計上盡量考慮魚類的生活習性。幼魚一般有選擇向陽、避風和沿岸前進的習性，所以魚道結構設計應盡量考慮開敞結構，除了魚道中間穿堤（壩）段為封閉式箱形結構以外，魚道上、下游段均為開敞式矩形槽結構，魚道典型斷面見圖2。為了便于洄游魚類找到魚道進口，在左、右岸下游堤防上設魚道進口控制段，呈喇叭口形狀布置。為了便于過魚觀測，在魚道中間段各設1座地下式魚道觀察室。觀察室內設攝像機，透過水下玻璃窗監(jiān)測魚類活動情況。

圖2 魚道典型斷面圖 單位：m

隔板式魚道每隔10 ～ 20塊隔板宜設置1個休息室，休息室長度不宜小于2倍池室長度。池室凈長可取池室凈寬的1.25 ～ 1.50倍[4]。本工程池室長度3.0 m，魚道每隔30.0 m（間隔10塊隔板）設魚類休息池，休息池尺寸為2.0 m（寬）×6.0 m（長）×2.3 m（設計水深）。魚道隔板在設計時考慮了魚類的生活習性，便于魚類各行其道。鰻苗喜歡在水流表層游動，因此隔板采用溢流堰式，頂部側壁位置設1孔口；幼蟹喜歡在水流底層爬行，因此在隔板底部設1孔口。為了使水流平順，并避免銳緣觸傷魚類，對溢流堰堰頂及底孔進出口上緣進行了鈍化處理。

3 魚道物理模型試驗成果驗證

為了驗證試驗成果的可靠性，實測了左、右岸魚道各特征斷面及特征點位置流速流量數據，并對實測與試驗2種工況數據進行對比分析。在具體實測過程中，由于閘下潮位變化很快，實測工況與試驗工況稍有不同。除了個別測點數據有些異常外，總體上呈現以下規(guī)律：①左岸魚道實測流速分布在0.16 ～ 0.49 m/s，右岸魚道實測流速分布在0.15 ～ 0.50 m/s，流速大多分布于魚類喜愛流速范圍內，實測最大均不超出魚類極限流速；②隔板底孔實測流速略小于試驗工況流速，隔板堰頂實測流速稍大于試驗工況流速[5]。

4 魚道運行方式探索

曹娥江每年鰻鱺魚、蟹苗、鯔魚苗和鱸魚苗的上溯洄游時間分別為3月、6月上半月、3月下旬— 4月上旬和5月下旬— 6月上旬；其成體的江河生殖洄游高峰時間分別為10月上旬— 11月上旬和12月。

本工程的魚道采用開放式運行方式，與通過尋找最適合魚類洄游的條件來控制魚道的運行方式相比，提供完全開放的魚道讓魚類主動把握洄游時間主要有以下幾個優(yōu)點：①有利于過魚時間的延長。除潮位特別高的天文大潮時間外，其余時間均開啟閘門運行魚道，過魚歷時長，過魚數量增加；②有利于適應不同魚類的洄游條件。由于運行過程中，上下游水頭差、流速、流量等水力條件變化情況的增加，更有利于不同洄游性魚類找到適合自己洄游所需的條件；③有利于魚類尋找洄游路徑。全天候的開放式運行，更有利于魚類在任何時候都能找到暢通的洄游通道；④可以起到誘魚作用。

開放式運行方式主要不足之處：①下游潮水倒灌；②淡水泄放量增加。由于本工程的下游漲潮歷時較短，且高潮位（農歷七八月的天文大潮除外）基本低于或略高于上游水位，可以忽略倒灌潮水對上游河道水質產生的影響，2016年1 — 11月對閘上主要檢測斷面的水質指標檢測結果顯示，曹娥江干流水均優(yōu)于Ⅲ類。且魚道流量較小，運行期的淡水泄放量也基本不會對上游淡水資源利用產生影響。

2010年3月下旬至4月初共選6 d對右岸魚道過魚情況進行統(tǒng)計，根據統(tǒng)計資料顯示，魚道內魚種類和數量較多，捕獲的咸淡水和溯河降海魚類有鯔魚、刀鱭、鮻、鰻鱺、鱸魚、間下鱵、中華海鯰、弓斑東方鲀、暗紋東方鲀和中華絨螯蟹等，其中鯔魚苗數量較多，為126條，中華絨鰲蟹苗11只，捕獲魚類大部分為仔魚，成體數量較少。

5 經驗與建議

5.1 經 驗

（1）認真調查研究河道洄游水生生物種類和生活習性，做好基礎資料的搜集工作。

（2）魚道結構設計以“魚”為本，設計在充分研究洄游生物的生活習性基礎上，確定魚道型式，滿足各種洄游生物通行要求。

（3）通過物理模型試驗，研究魚道布置及結構型式對水力條件的影響，特別對洄游生物洄游的影響，及時調整設計方案，同時完善細節(jié)設計，為洄游魚類暢游創(chuàng)造最佳條件。

（4）結合魚類 的生活習性，制定合理的調度方案，監(jiān)測魚道實際流速和魚類洄游種類、數量，分析研究洄游生物的實際洄游方式和規(guī)律，及時調整魚道運行方式，確保魚道最佳過魚效果。

5.2 建 議

（1）為進一步提高過魚效果，可以借鑒國外過魚建筑物的成功經驗，下一步可在魚道進口設置攔魚、導魚和誘魚設施。

（2）本工程處于錢塘江河口，結構受強涌潮沖擊影響較大，為了避免魚道進口軸線與潮向正交，創(chuàng)造良好的過魚環(huán)境，魚道分別布置左、右岸堤防上，過魚建筑物采用開敞式矩形槽結構。今后如有類似工程，內河過魚建筑物可考慮采用生態(tài)河道型式（寬淺型）或者兩者結合的型式，結構布置可以考慮魚道進口與河道整體水流方向一致，進一步增強魚道的生態(tài)性。

（3）目前過魚監(jiān)測僅通過魚道內捕獲魚類情況進行分類統(tǒng)計，增加了監(jiān)測的難度和隨機性。需進一步完善魚道過魚監(jiān)測技術手段，更全面系統(tǒng)地掌握魚道洄游生物洄游效果和規(guī)律，為制定更合理的運行方案提供依據。

[1] 陳舟,涂成杰，王軍，等.浙江省曹娥江大閘樞紐工程初步設計報告(報批稿)[R].杭州：浙江省水利水電勘測設計院,2005.

[2] 索麗生,劉寧,高安澤，等.水工設計手冊[M].2版.北京：中國水利水電出版社，2013.

[3] 南京水利科學研究所.魚道[M].北京：中國電力出版社,1982.

[4] 中華人民共和國水利部.SL609 — 2013 水利水電工程魚道設計導則[S].北京：中國水利水電出版社，2013.

[5] 浙江省水利河口研究院.曹娥江大閘魚道水工模型試驗研究報告[R].杭州：浙江省水利河口研究院，2006.

（責任編輯 姚小槐）

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

2017-03-23

王 軍(1978 - )，男，高級工程師，碩士，主要從事水利水電工程設計、咨詢工作。