包中進，王 斌，史 斌，徐 崗，周盛侄

（浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

魚道是一種可供魚類溯河及洄游過壩的人工水道或設在江河固定建筑物中的魚類及水生生物的生態(tài)廊道，是一種能有效提高河流連接度與連通性的生態(tài)補償工程措施，對于保護河流生態(tài)系統(tǒng)、促進水利工程可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。國內對魚道的研究始于1958年左右，至今已有近60 a歷史，但是期間由于葛洲壩魚道建設之爭等原因出現(xiàn)停滯期約20 a，自2000年以后，由于環(huán)境保護政策的加強，魚道恢復河道連通性的意義受到重視，國內魚道建設進入一個新的階段[1-3]。

浙江省開展魚道探索較早，早在1960年就開工建設國內第一座過魚設施，即富春江七里壟電站魚道，之后隨著國內魚道建設及研究的總體環(huán)境淡化而有所停滯。至21世紀初，逐步恢復相關工作。近年來隨著浙江省河長制建設、大花園建設、美麗河湖建設的推進，河流的自然生態(tài)環(huán)境日益受到重視。至此，浙江省有關魚道的研究建設逐步恢復相關工作。

在魚道研究建設的新時代下，重點關注新建水利工程對生態(tài)環(huán)境破壞和補償，在工程建設過程中給予魚類及水生生物更多的關注，在已建工程中進行魚道升級改造以恢復生態(tài)平衡等方面問題。在調查以及結合多年相關研究的基礎上，對浙江省魚道建設運行現(xiàn)狀進行分析研究，并提出魚道的發(fā)展對策及建議。

1 浙江省近年魚道規(guī)劃及建設情況

浙江省河網水系發(fā)達，省內自北而南有東西苕溪、錢塘江、京杭運河、甬江、靈江、甌江、飛云江以及鰲江八大主要水系[4]。隨著河流開發(fā)、防洪、擋潮、灌溉等需要，很多河流被不同形式和規(guī)模的壩、閘等攔腰截斷，通過對河流的攔蓄來發(fā)電和防洪，如錢塘江中上游有富春江七里壟電站、新安江電站，曹娥江口門建有曹娥江大閘，甬江有姚江大閘，飛云江有珊溪水庫。甌江中上游更多，從河口往上有青田水利樞紐、三溪口、外雄、五里亭、開潭、灘坑、大奕等多個梯級電站。這些水利工程在為沿線社會發(fā)展帶來福祉的同時，中斷了河流生境的雙向連續(xù)性，改變了上下游的水文及水動力學條件，河流生態(tài)系統(tǒng)破壞了。

為了解近年來浙江省魚道建設情況，對省內水利、水電、航電工程中采取魚道措施的項目進行統(tǒng)計（見表1）。由表1可知，浙江省魚道建設相對缺乏，至21世紀初才逐步恢復相關工作，主要開展曹娥江大閘魚道工程和楠溪江供水工程魚道工程建設及研究工作[5-7]。但近幾年魚道設計研究工作從上自下十分重視，目前正在規(guī)劃建設的許多工程中都設置了魚道。

表1 浙江省魚道建設概況表

2 魚道典型工程分析

2017 — 2018年，組織對曹娥江大閘魚道和楠溪江供水工程魚道進行調研，結合多年相關研究分析總結已建魚道工程從規(guī)劃、設計、模型試驗以及運行管理的成果經驗和存在的問題，希望能為今后魚道建設提供一些技術支撐。

2.1 曹娥江大閘魚道

曹娥江大閘位于曹娥江河口，為錢塘江強潮河口大閘，共28孔，單孔凈寬20.0 m，總寬697.0 m，大閘左側堤防與右側導流堤附近各設置1條魚道，其中左岸魚道長500.0 m，右岸魚道長451.0 m。魚道設計主要過魚對象為鰻苗、幼蟹、梭魚、刀鱭等，采用開敞式矩形槽結構，凈寬2.0 m，進口底高程為0.60 m，出口底高程為1.60 m，魚道底坡為0.21%；隔板間距為3.0 m，隔板厚0.2 m，每間隔27.0 m設一休息池，休息池長6.0 m。在魚道下游設控制閘門，利用閘門和胸墻擋錢塘江潮水。魚道內設置觀測室，可以不間斷地錄制魚道內的視頻影像，工程于2008年底建成運行。曹娥江大閘魚道見圖1，平面布置見圖2。

圖1 曹娥江大閘魚道圖

圖2 曹娥江大閘平面布置圖

為驗證設計的合理性，優(yōu)化魚道布置，工程建設前期委托浙江省水利河口研究院對魚道內部的水力條件開展模型試驗研究。采用1:4斷面模型，重點研究魚道長度、隔板和孔口尺寸的合理性以及運行時外江的允許潮位條件。研究表明，魚道池室內的流速能夠滿足主要過魚對象的流速要求；并提出對魚道的溢流堰頂及低孔上緣的溢流曲線進行優(yōu)化以避免銳緣觸傷魚類，同時進行魚道長度的對比研究，建議長度設置為500.0 m，以延長過魚時間，滿足不同種類魚類喜愛流速，從而提高過魚保證率。最后試驗還通過活魚試驗對魚道內的水流條件與目標魚類上溯能力的契合性進行再次印證[8]。典型工況魚道流態(tài)見圖3，模型魚道過魚情況見圖4。

圖3 典型工況魚道流態(tài)圖

圖4 模型魚道過魚情況圖

有關單位于2015年開展了曹娥江水域的游泳生物現(xiàn)場調查，水域共捕獲魚類51種，魚道內監(jiān)測到27種，認為曹娥江魚道的設計運行條件能滿足大多數(shù)魚種過閘，滿足大多數(shù)魚類的克流能力，魚道具有較好的過魚效果；2017年開展了曹娥江大閘魚道過魚效果調查，在右岸魚道內捕獲魚類27種，得到魚道滿足魚蟹的極限游泳和持續(xù)游泳要求的主要結論。曹娥江魚道現(xiàn)場調查見圖5，曹娥江魚道監(jiān)控視頻見圖6。

圖5 曹娥江魚道現(xiàn)場調查圖

圖6 曹娥江魚道監(jiān)控視頻截圖

2.2 楠溪江供水工程魚道

楠溪江供水工程位于永嘉縣楠溪江中下游，為甌江河口主要支流，攔河閘總寬約220.0 m，其中魚道位于河道右岸，以香魚為主要過魚對象。魚道進口與電站出水口并列布置，并以隔墩分隔，魚道寬2.0 m，采用橫隔板式，設計流量1 m3/s，總長約478.0 m，受地形布置的局限，采用回旋上升的平面布置形式，工程于2012年建成試運行。楠溪江供水工程建圖7，樞紐平面布置見圖8。

圖8 樞紐平面布置圖

對魚道進口布置及內部水力學特性進行模型試驗研究。進口布置研究提出充分利用電站的發(fā)電水流作為誘魚條件。建議采用將魚道進口與電站尾水渠相結合的布置方式；魚道內部水流特性研究提出推薦堰口2/3過流（即板頂過流寬度1.67 m）的隔板形式，隔板頂過魚水深約0.20 m，底孔則保持原有的交錯布置形式，隔板頂平均流速值由原布置的 1.21 ～ 1.65 m/s降低為 0.63 ～ 1.00 m/s，隔板底孔平均流速由 0.40 ～ 1.03 m/s變?yōu)?.50 ～ 0.75 m/s，室內主流明確、順直，集中于表層，池內水流總體較為平順，無明顯的漩渦和波浪產生。最后，通過活魚試驗，觀測到香魚苗在底孔和堰口均有通過，但通過堰口的香魚明顯多于底孔通過，最終有約60%的魚苗從尾門隔板處成功游入模型進水前池，較原設計方案提高20%[9]。魚道現(xiàn)場見圖9，活魚試驗見圖10。

圖9 魚道現(xiàn)場圖

圖10 活魚試驗圖

魚道建成后運行良好，各季節(jié)均能捕捉到江鱸魚等魚類上溯的視頻影像。遺憾的是在監(jiān)控視頻中未發(fā)現(xiàn)楠溪江著名魚類香魚的上溯鏡頭，其他還未進行系統(tǒng)統(tǒng)計分析。魚道過魚視頻監(jiān)控見圖11。

圖11 魚道過魚視頻監(jiān)控截圖

從已建設的魚道工程來看，2000年以后建設的曹娥江和楠溪江供水工程的魚道，在實際運行中均發(fā)現(xiàn)魚類能夠通過魚道上溯，特別是曹娥江魚道，過魚效果比較好。

通過分析認為主要有以下幾個方面的因素：①選用的魚道型式比較合理，較好的匹配工程水文條件；②魚道進口的布設位置與布置方式設置比較合理，如楠溪江供水工程魚道進口布置在電站尾水區(qū)域，利用發(fā)電尾水，很好地起到集誘魚效果，大大提高過魚效率；③2座魚道規(guī)劃設計過程中，都采取水工物理模型試驗研究進行優(yōu)化，提出較合理的設計方案，確保魚道池室內有較優(yōu)水力條件。

3 存在的問題

3.1 重視程度不足

未能充分理解魚道建設的必要性及重要性。受歷史原因影響，浙江省魚道建設及基礎研究存在近40 a的空白期，期間大量的工程如甌江梯級電站等均缺少過魚設施，究其原因是對魚道建設的必要性認識不足，未能認識到其是水利工程建設的唯一工程補償措施，以及對生物多樣性保護的重要性。

3.2 魚道進口設置不當

從典型工程的運行來看，曹娥江和富春江魚道都屬于感潮河口段，曹娥江運行效果良好，而富春江幾乎失效，原因在于魚道進口布置問題。富春江魚道進口小，并且左側就是發(fā)電尾水，魚類逆水上溯的本能驅使魚類往電站尾水方向游動；再有大壩阻隔導致魚類洄游只能到壩下。楠溪江大閘吸取經驗教訓，采用魚道進口與電站尾水渠相結合的理念，魚道進口布置在電站尾水頂層位置，成功地引導魚類進入魚道，使得魚類上溯的成功率大大提高。

3.3 魚道建設型式單一

從浙江省魚道建設情況來看，大多是傳統(tǒng)型魚道在設計時主要針對1種或2種主要的經濟魚類，目標單一，來結合水工水力學，按照一定的流速、水深等指標進行結構和型體設計。在設計過程中沒有考慮其他水生生物在障礙物上下游的輸移和交換、底棲魚類對河床質的要求，在誘魚效果和保持過道魚類體力及延續(xù)過道魚類的發(fā)育過程方面有很大缺陷。也沒有研究通過魚道本身與兩岸環(huán)境之間的融合建立“陸地 — 河岸帶 — 河道”完整的斷面生態(tài)模式。因此，傳統(tǒng)魚道除了在理論上能滿足個別魚類的縱向遷移要求外，對于維護水生態(tài)系統(tǒng)完整性的貢獻極為有限。

3.4 魚道運行缺乏監(jiān)測評估

魚道建成運行后，對魚道運行效果進行監(jiān)測，是評判預期效果的重要方式，同時通過對過魚設施的效果監(jiān)測和評估，分析設計、建設過程中存在的問題，可以為魚道功能完善和優(yōu)化以及運行管理提供依據(jù)和積累經驗，為后續(xù)研究設計提供參考。但目前，省內尚未開展系統(tǒng)的魚道監(jiān)測評估，魚道過魚情況等難以準確掌握。新建的曹娥江及楠溪江魚道雖均設置魚道視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但受建設時的技術及理念限制，均未開展工程前后魚類種群及數(shù)量等多樣性監(jiān)測和跟蹤分析工作。目前，2個工程均積累大量魚道監(jiān)控視頻，但缺少生物種類、數(shù)量、洄游時段等詳細資料及分析，僅從圖像及感官上產生魚道能夠過魚、過魚量可觀等認識，不利于問題的發(fā)現(xiàn)及持續(xù)性的跟蹤研究等工作。

4 魚道發(fā)展對策建議

4.1 重視魚道建設及相關基礎性研究

魚道是一門涉及多學科交叉的綜合性技術，涵蓋水工結構、水動力條件、水生生物習性以及相關的自動化監(jiān)測等技術，需要長期的資料及技術積累。當前魚道建設相對較少，雖有基本成功的范例，但主要以研究工程結構布置為主，缺乏對不同區(qū)域（水系）、不同目標魚類生物習性的研究。

4.2 開展魚道監(jiān)測評估研究

完善魚道監(jiān)測系統(tǒng)，研發(fā)能夠自動識別及記錄魚類數(shù)量、種群、體征等關鍵指標的自動監(jiān)測系統(tǒng)，為魚道效益評估提供定量依據(jù)；增加魚道內的水流流速及水溫自動監(jiān)測系統(tǒng)，為今后魚道和魚類習性基礎研究積累資料。

4.3 開展仿生態(tài)魚道建設及研究

隨著生態(tài)理念的提出，目前仿生態(tài)魚道成為國內外熱門的新型過魚設施，不僅能溝通魚類的洄游路線，還能發(fā)揮生態(tài)廊道功能，維系河流連續(xù)，是重要的生態(tài)補償措施，也將是近期過魚設施基礎研究的重點，亟需開展基礎研究和技術積累工作。

4.4 開展已建工程提升改造工作

目前大部分河流，特別是中上游梯級開發(fā)的水利設施，如閘、堰、壩等幾乎均未設置過魚設施，阻斷原來河湖、河海之間特有的水生生態(tài)，造成河流下游的水生生境的破碎和河流廊道的斷裂。在當前以生態(tài)優(yōu)先的建設理念下，助推“兩美浙江”“大花園”建設中，對生態(tài)環(huán)境的重視程度越來越高，需要對阻礙河流連通性水利設施，進行過魚設施的升級改造工作。