楊秀榮，朱成冬，范穗興

(中水珠江規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510610)

1 國內(nèi)魚道發(fā)展及標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)概述

1.1 國內(nèi)魚道發(fā)展概述

魚道是供魚類溯河通過閘壩等建筑物或天然障礙物的一種人工通道[1]。魚道是供魚類溯河通過閘壩等建筑物或天然障礙物的一種人工通道。我國魚道的研究起步較晚，建設(shè)歷程大致分為1958—1980年、1980—2000年及2000年以后3個(gè)階段[2- 5]。從1958年富春江七里垅水電站開始修建魚道，隨后陸續(xù)修建了黑龍江興凱湖新開流、鯉魚港、江蘇大豐斗龍港、太平閘、瀏河及洋塘等魚道。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在20世紀(jì)50年代末至80年代初，已建過魚設(shè)施80多座，僅江蘇、浙江、上海、安徽、湖南等省市已建過魚設(shè)施40座以上。

在20世紀(jì)80年代，我國從葛洲壩水利樞紐開始，魚道建設(shè)基本陷于停滯狀態(tài)，已建的過魚設(shè)施也多數(shù)廢棄。

自2000年以后，由于環(huán)境保護(hù)政策的加強(qiáng)，隨著人們對(duì)魚類生態(tài)學(xué)和行為學(xué)習(xí)性研究的不斷深入，魚道恢復(fù)河道連通性的意義受到重視，一批新的魚道逐步得以規(guī)劃設(shè)計(jì)建設(shè)，國內(nèi)魚道建設(shè)進(jìn)入一個(gè)新的階段。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)概述

盡管我國已建設(shè)了上百座魚道，但由于我國魚類種類繁多、生態(tài)習(xí)性千差萬別、過魚對(duì)象的行為習(xí)性和過壩所需水文水力學(xué)條件的研究薄弱，過魚設(shè)施的設(shè)計(jì)仍多沿用國外過魚設(shè)施的技術(shù)參數(shù)。針對(duì)過魚設(shè)施基礎(chǔ)研究滯后和設(shè)計(jì)方法不規(guī)范、不系統(tǒng)的問題，相關(guān)部門已開始注重我國重要魚類行為學(xué)研究，及時(shí)總結(jié)近年來已建工程經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，規(guī)范過魚設(shè)施設(shè)計(jì)與建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作。2006年1月原國家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布了《水電水利建設(shè)項(xiàng)目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設(shè)施環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)指南(試行)》(環(huán)評(píng)函【2006】4號(hào))，對(duì)水利水電工程過魚設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)予以規(guī)范。水利部于2013年頒布了SL 609—2013《水利水電工程魚道設(shè)計(jì)導(dǎo)則》、國家能源局于2015年頒布了NB/T 35054—2015《水電工程過魚設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》。以上指導(dǎo)文件的實(shí)施和規(guī)范的頒布，為我國過魚設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供了指導(dǎo)性的設(shè)計(jì)依據(jù)，大大推動(dòng)了魚道的建設(shè)和發(fā)展。

2 問題的提出

在總結(jié)國內(nèi)魚道工程的主要設(shè)計(jì)方法，參考有關(guān)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上，水利部于2013年頒布了SL609—2013《水利水電工程魚道設(shè)計(jì)導(dǎo)則》(以下簡(jiǎn)稱“現(xiàn)行《導(dǎo)則》”)?，F(xiàn)行《導(dǎo)則》是我國首次編制的水利水電工程魚道設(shè)計(jì)導(dǎo)則，發(fā)布執(zhí)行至今已7年，在魚道工程設(shè)計(jì)和建設(shè)運(yùn)行中起到了重要的指導(dǎo)作用，如已建成的大渡河枕頭壩一級(jí)水電站豎縫式魚道、丹東三灣水利樞紐豎縫式魚道、長沙樞紐豎縫式魚道、贛江新干航電樞紐仿生態(tài)魚道等；正在規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)中的八字嘴航電樞紐、岷江犍為水利樞紐、大渡河枕頭壩二級(jí)水電站等一大批水利工程過魚設(shè)施，取得了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

然而，隨著國內(nèi)魚道建設(shè)的飛速發(fā)展和魚類保護(hù)的深入，近年來水利工程建設(shè)對(duì)魚道的設(shè)計(jì)及運(yùn)行提出了許多新的要求，遇到了一些新的問題，其規(guī)劃和設(shè)計(jì)也越來越復(fù)雜，社會(huì)對(duì)魚道運(yùn)行效果更為關(guān)注，如設(shè)計(jì)中仿自然魚道的應(yīng)用、魚道建成后運(yùn)行效果的評(píng)估等內(nèi)容。

為現(xiàn)行《導(dǎo)則》的修編提供技術(shù)支撐和資料積累，組織調(diào)研團(tuán)隊(duì)對(duì)我國目前典型魚道的設(shè)計(jì)、運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，了解我國魚道設(shè)計(jì)、施工、管理的現(xiàn)狀情況，對(duì)目前存在的問題進(jìn)行梳理分析，提出魚道關(guān)鍵技術(shù)的研究和探討。筆者有幸參與了修編組組織的調(diào)研團(tuán)隊(duì)，參與《國內(nèi)典型魚道設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況調(diào)研報(bào)告》的編寫，就國內(nèi)魚道設(shè)計(jì)運(yùn)行情況有了進(jìn)一步的了解、熟悉和掌握。

針對(duì)魚道設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行條件各方面的要求，充分考慮不同流域(長江流域、珠江流域、雅魯藏布江流域)、不同地域(華南、西南)、不同樞紐工程功能任務(wù)(水力發(fā)電樞紐、水利取水樞紐、航電樞紐等)、不同魚道型式(新建魚道、加建與改建魚道、技術(shù)魚道、仿自然魚道)等綜合因素，調(diào)研團(tuán)隊(duì)遴選了全國各地區(qū)具有代表性的項(xiàng)目進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研。先后赴廣東、廣西、西藏、江西等省、自治區(qū)，實(shí)地調(diào)研了長洲航電樞紐、峽江水利樞紐、連江西牛航運(yùn)樞紐、藏木水電站、多布水電站、魚梁航運(yùn)樞紐、老口航運(yùn)樞紐、邕寧航運(yùn)樞紐等運(yùn)行的多項(xiàng)工程魚道[6- 12]。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的同時(shí)，還組織人員廣泛收集了國內(nèi)魚道的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行情況的資料，進(jìn)行了梳理分析和技術(shù)總結(jié)，對(duì)魚道設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行探討，供修編《導(dǎo)則》深度思考，見表1。

表1 調(diào)研魚道主要參數(shù)

3 設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)問題

3.1 魚道設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的選擇

魚道作為樞紐工程中的一單項(xiàng)永久性水工建筑物，明確其建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)是非常必要的。魚道一般包括進(jìn)口、出口和槽身段，其中槽身段分為庫區(qū)段、過壩段和岸坡段，不同魚道段受洪水的影響有很大不同，其對(duì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的要求也不盡相同。進(jìn)、出口及庫區(qū)范圍內(nèi)的槽身段取決于過魚季節(jié)樞紐調(diào)度運(yùn)行庫區(qū)水位的變化，盤折而行的岸坡段取決于沿線工程區(qū)內(nèi)溝道的洪水水文條件。

現(xiàn)行《導(dǎo)則》規(guī)定：①魚道與閘壩結(jié)合部分的建筑物等級(jí)及洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與擋水建筑物一致；②不與閘壩結(jié)合布置的魚道出口建筑物等級(jí)及洪水標(biāo)準(zhǔn)可參照SL 285—2003《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》確定；③魚道其他建筑物可按相應(yīng)閘壩工程次要建筑物等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，經(jīng)論證亦可適當(dāng)降低。但SL 285—2003《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》和其他現(xiàn)行國標(biāo)和行業(yè)規(guī)范如GB 50201—2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》和SL 252—2017《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中都沒有明確魚道相關(guān)內(nèi)容。

魚道進(jìn)出口部分，參考上述規(guī)程規(guī)范，可以歸類為引水工程進(jìn)水口。魚道進(jìn)口和出口往往都布置在擋水建筑物閘壩上下游一定距離之外，不會(huì)與擋水建筑物整體布置，可以定義為獨(dú)立式進(jìn)水口，因此魚道進(jìn)出口建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)可以參照獨(dú)立式進(jìn)水口相關(guān)規(guī)范要求確定建筑物級(jí)別和洪水標(biāo)準(zhǔn)。

為了滿足過魚效果：①魚道進(jìn)出口宜為開敞式，利用自然采光，不宜封閉成管道；②魚道出口應(yīng)設(shè)閘門以滿足魚道運(yùn)行和檢修要求；這樣魚道進(jìn)出口及庫區(qū)段大多采用開敞式明渠建筑物，通過明渠側(cè)墻頂與閘壩連接，形成對(duì)外檢修通道。

魚道進(jìn)出口平臺(tái)及庫區(qū)范圍內(nèi)的槽身邊墻設(shè)計(jì)，過魚季節(jié)是否允許被設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)洪水淹沒，還是應(yīng)該按照滿足魚道洪水標(biāo)準(zhǔn)并考慮適當(dāng)安全加高不允許淹沒，現(xiàn)行《導(dǎo)則》沒有明晰。若僅由內(nèi)部運(yùn)行水位加安全超高，側(cè)墻高度一般在3.5m以下，若考慮外部防洪標(biāo)準(zhǔn)加超高確定側(cè)頂部高程，側(cè)墻高度會(huì)增加很多，提高了水工建筑物設(shè)計(jì)難度，增加工程量，加大魚道投資?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)研多布電站魚道出口段及槽身庫區(qū)段與壩頂同高，側(cè)墻高度達(dá)7～8m。

魚道承擔(dān)著輸水功能，將過魚對(duì)象由下游魚道進(jìn)口輸送到上游魚道出口，魚道槽身可以歸為供水工程中的輸水工程。盤折而行的岸坡段魚道槽身等建筑物按次要建筑物和按流量分別確定建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)可能出現(xiàn)較大差異，參考閘壩工程次要建筑物等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)易使洪水標(biāo)準(zhǔn)偏高。

綜上，結(jié)合魚道的特殊運(yùn)行條件及其與整體水利樞紐工程之間的關(guān)系，建議本次《導(dǎo)則》修編宜明確魚道進(jìn)出口及槽身各段等建筑物的級(jí)別及設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)確定的原則，以確定進(jìn)出口平臺(tái)和槽身側(cè)墻頂高程，使魚道結(jié)構(gòu)合理、投資經(jīng)濟(jì)，便于高效指導(dǎo)設(shè)計(jì)。

另，建議本次修編《導(dǎo)則》應(yīng)提出魚道上下游設(shè)計(jì)水位宜采用過魚季節(jié)頻率水位，而不是籠統(tǒng)的過魚季節(jié)常見平均高水位或低水位。

3.2 魚道型式的選擇

主要過魚對(duì)象是魚道設(shè)計(jì)所需的重要基本資料，據(jù)此才能正確選定適合于這些魚類通行的過魚設(shè)施型式和結(jié)構(gòu)尺寸。在魚道的選型上通常首先進(jìn)行技術(shù)魚道和仿自然魚道比選，技術(shù)魚道以隔板式魚道為主。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國已建設(shè)魚道仿自然魚道約占15%，而隔板式魚道占近80%。由此看來，目前隔板式魚道為主流。依據(jù)過魚孔的形狀及在隔板上的位置，魚道隔板可以分為溢流堰式、淹沒孔口式、垂直豎縫式和組合式。溢流堰式的隔板過魚孔在表部，水流呈溢流堰流態(tài)下泄，其全部或絕大部分水量在堰頂通過；此類隔板很適應(yīng)于喜歡在表層洄游和有跳躍習(xí)性的魚類；該型魚道消能不夠充分，適應(yīng)上下游水位變動(dòng)的能力差，國內(nèi)魚道較少采用此種型式的隔板。淹沒孔口式隔板過魚孔是淹沒在水下的孔洞，此型隔板適應(yīng)上下游水位變動(dòng)的性能較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修，且適用于雙向潮流，在沿海和河口地區(qū)有一定的適用性。垂直豎縫式魚道的隔板過魚孔是從上到下的一條豎縫，水流通過豎縫下泄，此型隔板消能效果較前兩種充分，且當(dāng)上下游水位同步變化時(shí)，較能適應(yīng)水位的變幅，可以用于過多種魚類。組合式隔板能較好地發(fā)揮各種形式孔口的水力特性，也能靈活地控制所需要的池室流態(tài)和流速分布。目前魚道較為常用垂直豎縫式隔板，約占70%。

仿自然魚道內(nèi)部結(jié)構(gòu)模擬天然的河流形式，魚道內(nèi)部結(jié)構(gòu)和水流形態(tài)上與天然河道更為接近，魚類能較好適應(yīng)。在地形條件、占地面積允許的情況下，宜優(yōu)先考慮仿自然魚道。如廣西大藤峽水利樞紐南木江副壩近自然過魚通道(即仿自然魚道)采用填渣束窄及堆砌石灘方式，構(gòu)筑成近自然過魚通道。

但仿自然魚道往往有明顯的制約因素：①工程區(qū)沒有足夠的占地面積；②地形條件容易引起高邊坡，對(duì)魚道結(jié)構(gòu)不利，工程造價(jià)高；③大面積開挖，大量的棄渣，容易導(dǎo)致土表沙化，不僅帶來新的環(huán)保問題，還可能淤積魚道，堵塞閘門，造成不利影響；如多布電站前期設(shè)計(jì)時(shí)擬定了4個(gè)魚道布置方案進(jìn)行了比選。由于仿自然魚道會(huì)引起高邊坡及投資過高，最終從過魚效果、運(yùn)行維護(hù)、工程整體布置、經(jīng)濟(jì)合理性等角度綜合分析后，選擇了隔板式魚道設(shè)計(jì)方案。

3.3 魚道進(jìn)出口布置

魚道進(jìn)出口布置主要包括平面位置的選擇、底板高程的確定及進(jìn)出口個(gè)數(shù)的選擇。

3.3.1魚道進(jìn)出口平面位置的選擇

魚道為樞紐工程中滿足過魚功能的一個(gè)單體建筑物，其進(jìn)出口位置的選擇往往需要服從于整個(gè)樞紐布置的格局，再根據(jù)水流流態(tài)選擇過魚對(duì)象宜于聚居的位置。魚道進(jìn)出口位置選擇合理與否是魚道設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵因素之一。魚道進(jìn)口滿足引水工程對(duì)進(jìn)水口布置的技術(shù)要求的同時(shí)，還要滿足關(guān)于主要過魚對(duì)象特殊要求。工程總布置上應(yīng)與樞紐工程其他建筑物布置相協(xié)調(diào)，在各級(jí)運(yùn)行水位下進(jìn)水口保證進(jìn)流勻稱、水流暢順、能引進(jìn)設(shè)計(jì)流量，地形地質(zhì)條件方面應(yīng)選在水流穩(wěn)定的河岸或庫岸有利的地形以及良好的地質(zhì)地段、避免高邊坡開挖，確保地基可靠和邊坡穩(wěn)定等。

據(jù)調(diào)研，已建魚道基本上都是遵照現(xiàn)行《導(dǎo)則》要求選擇魚道進(jìn)出口位置，如藏木魚道進(jìn)口與電站尾水渠導(dǎo)墻結(jié)合布置，此處常年有穩(wěn)定尾水下泄，魚類易在此聚集，進(jìn)口誘魚效果較好，且此處避開了右岸泄洪對(duì)魚道進(jìn)口造成損毀破壞的威脅。藏木魚道共設(shè)置了3個(gè)進(jìn)口，分別位于尾水渠左側(cè)的導(dǎo)墻末端和尾水渠左右兩側(cè)的導(dǎo)墻始端。從目前運(yùn)行效果來看，據(jù)反映，4號(hào)進(jìn)魚口效果較好，一是偏向上游，更靠近尾水下泄處。由此來看，魚道進(jìn)口位置的選擇除了按照現(xiàn)行《導(dǎo)則》的要求外，還要盡可能靠近電站尾水常泄區(qū)域，屬于魚類更容易聚居的地方。若有條件時(shí)，魚道進(jìn)口盡可能靠河床岸邊，便于過魚對(duì)象順岸邊流場(chǎng)上溯。

藏木魚道出口從大壩左側(cè)出口直接面臨溢流壩，對(duì)上行魚類影響較大，經(jīng)分析選擇與壩軸線有一定距離的右岸上游側(cè)，距廠房進(jìn)水口最小水平距離約315m，可以避免左側(cè)溢流泄洪時(shí)庫區(qū)流場(chǎng)的影響。

多布電站魚道布置2個(gè)出魚口，1號(hào)出魚口布置在樞紐上游約270m的左側(cè)邊坡上部，2號(hào)出魚口布置在樞紐左側(cè)邊坡上部，位于廠房攔沙坎附近；為了避免漂浮物影響及有利于魚類出游，魚道出魚口與魚道成夾角布置。

此次調(diào)研，關(guān)于魚道進(jìn)出口平面位置的選擇，已建工程運(yùn)行基本正常。

3.3.2魚道進(jìn)出口底板高程的確定及個(gè)數(shù)的選擇

(1)魚道進(jìn)口底板高程及進(jìn)口個(gè)數(shù)

現(xiàn)行《導(dǎo)則》關(guān)于魚道進(jìn)口底板高程及進(jìn)口個(gè)數(shù)的選擇有如下要求：①進(jìn)口底板高程應(yīng)能滿足下游水位的變化，在主要過魚季節(jié)中進(jìn)口水深不宜小于1.0m；②當(dāng)下游水位變幅較大時(shí)應(yīng)設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上不同位置和高程的進(jìn)口魚道進(jìn)口下游應(yīng)設(shè)漸擴(kuò)過渡段與下游河道相銜接。

本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，項(xiàng)目組對(duì)魚道進(jìn)口位置、底板高程的確定及個(gè)數(shù)的設(shè)置相關(guān)信息進(jìn)行重要詳詢。設(shè)計(jì)基本上遵遁現(xiàn)行《導(dǎo)則》有關(guān)要求確定進(jìn)口底板高程和個(gè)數(shù)，首先分析過魚季節(jié)樞紐調(diào)度不同運(yùn)行水位，依據(jù)水位變幅選擇進(jìn)口個(gè)數(shù)，水位變幅大的選2個(gè)及以上，變幅小的選擇1個(gè)，也有的選擇了兩個(gè)魚道進(jìn)口，如多布電站魚道下游運(yùn)行水位變幅僅2.22m，設(shè)置了兩個(gè)進(jìn)口。藏木電站魚道進(jìn)口水位變幅為4.52m，設(shè)置了3個(gè)進(jìn)口。

(2)魚道出口底板高程及出口個(gè)數(shù)

現(xiàn)行《導(dǎo)則》關(guān)于魚道出口底板高程和個(gè)數(shù)的選擇，有以下2點(diǎn)要求：①主要過魚季節(jié)魚道出口水深不宜小于1.0m。②主要過魚季節(jié)上游水位變幅較大時(shí)應(yīng)設(shè)置不同位置與高程的多個(gè)魚道出口。

過魚對(duì)象進(jìn)入魚道后能否游出進(jìn)入上游庫區(qū)是驗(yàn)證魚道設(shè)計(jì)成敗的重要指標(biāo)。因此，本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，項(xiàng)目組對(duì)魚道出口底板高程的確定、個(gè)數(shù)的選擇及其對(duì)過魚效果影響相關(guān)信息進(jìn)行了重要詳詢。

設(shè)計(jì)基本上遵遁現(xiàn)行《導(dǎo)則》有關(guān)要求確定出口底板高程和個(gè)數(shù)，首先分析過魚季節(jié)樞紐調(diào)度上游庫區(qū)不同運(yùn)行水位，依據(jù)水位變幅選擇魚道出口個(gè)數(shù)，水位變幅大的(目前認(rèn)為大于3.0m以上)選2個(gè)以上，變幅小的選擇1個(gè)，也有的選擇2個(gè)出口。如多布電站魚道過魚季節(jié)庫區(qū)運(yùn)行水位變幅僅2.0m，也設(shè)置了2個(gè)出口，分布位于廠房引水渠上游左側(cè)邊坡上和魚道軸線末端。藏木水電站過魚季節(jié)上游水位變幅5.0m，魚道布置4個(gè)出口。

3.3.3魚道進(jìn)出口底板高程確定及進(jìn)出口個(gè)數(shù)選擇的合理性分析

魚道進(jìn)出口底板高程的確定和個(gè)數(shù)的選擇，與樞紐工程調(diào)度運(yùn)行及河道水文特性息息相關(guān)，開展魚道設(shè)計(jì)前，需熟知并準(zhǔn)確掌握樞紐工程運(yùn)行基本資料及相關(guān)水文資料至關(guān)重要。

調(diào)研中，發(fā)現(xiàn)某魚道工程由于進(jìn)口底板高程確定偏高，使過魚季節(jié)期間魚道出現(xiàn)跌水現(xiàn)象，過魚對(duì)象不便上溯。調(diào)研中同時(shí)發(fā)現(xiàn)某魚道工程由于出口底板高程確定偏高，使過魚季節(jié)期間某一定時(shí)段內(nèi)，魚道出口底板高程高于上游庫區(qū)水位2～3.0m甚至更多，造成部分段魚道槽內(nèi)無水，過魚對(duì)象游至一半便會(huì)被“干死或渴死”，出師未捷身先死，很是可惜。早期建設(shè)的魚道，或?qū)︳~道設(shè)計(jì)進(jìn)出口工作水深認(rèn)知不夠，或?qū)屑~調(diào)度運(yùn)行水位了解不夠，這種現(xiàn)象比較多，作為設(shè)計(jì)缺陷，應(yīng)引起足夠的重視，盡量避免再次發(fā)生。

3.4 魚道槽身的設(shè)計(jì)

魚道槽身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以依循輸水建筑物的相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，關(guān)于魚道槽身內(nèi)部運(yùn)行安全超高設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步明確和思考。

魚道槽身超高的確定是槽身設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，《導(dǎo)則》中尚無相關(guān)條款。魚道除了滿足輸水功能，還有其特殊要求。主要過魚對(duì)象穿梭而行，槽內(nèi)水位屬于非恒定流，受樞紐不同工況運(yùn)行的影響，水面線變化較大；水面線較難準(zhǔn)確推算；另一般魚道出口敞開運(yùn)行，魚道過流量及槽內(nèi)水面線較難控制。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研了解到：A魚道和B魚道出口閘門均出現(xiàn)局開現(xiàn)象，最小開度甚至為0.2m，很大程度上影響了過魚效果，同時(shí)局開閘門對(duì)水工建筑物的結(jié)構(gòu)安全也很不利，容易產(chǎn)生震動(dòng)和氣蝕。據(jù)運(yùn)行人員反映，A魚道出口閘門若全開，槽內(nèi)水面線會(huì)溢出側(cè)墻，說明側(cè)墻安全加高考慮不足；B魚道出口閘門也是局部開啟，據(jù)運(yùn)行人員反映，過大開啟會(huì)引起水面線超過防護(hù)高度；C魚道上游魚道槽身側(cè)墻頂部高程與大壩壩頂同高，側(cè)墻高達(dá)8～9m。以上三個(gè)工程案例，說明魚道槽身內(nèi)不同工況下水面線的推求以及如何針對(duì)不同運(yùn)行水位魚道設(shè)計(jì)流量的控制尚需要進(jìn)一步研究和復(fù)核。故筆者建議：

(1)本次修編《導(dǎo)則》將魚道水力設(shè)計(jì)獨(dú)立為一章節(jié)內(nèi)容，為設(shè)計(jì)提供如何有效控制魚道內(nèi)部的流量、流速和確定水深而遵循的原則和計(jì)算提供依據(jù)。

(2)魚道槽身側(cè)墻頂部高程安全加高較一般渠道輸水工程應(yīng)適當(dāng)增加裕度。建議參考GB 50288—2018《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[13]確定如下。

仿自然魚道滿足： 1～3級(jí)魚道岸頂超高應(yīng)按土石壩設(shè)計(jì)要求經(jīng)論證確定。

4、5級(jí)魚道岸頂超高可按下式計(jì)算確定：

F=0.25h+0.2

式中，F(xiàn)—魚道岸頂超高，m；h—魚道正常運(yùn)行時(shí)的最大水深，m。

技術(shù)魚道滿足：設(shè)計(jì)流量時(shí)槽中水面與無拉桿槽身頂部或有拉桿槽身的拉桿底部高差不應(yīng)小于0.1m，或參考電站動(dòng)力渠道相關(guān)的規(guī)定。

3.5 加建與改建魚道設(shè)計(jì)

隨著環(huán)保意識(shí)和生態(tài)要求的提高，出現(xiàn)越來越多的已建工程加建魚道以及已建魚道需進(jìn)行改造的情況。本次項(xiàng)目組就華南地區(qū)首例加建魚道西牛航電樞紐魚道進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，對(duì)加建及改建魚道總結(jié)如下。

(1)加建與改建魚道方案需經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。受已建工程布置的約束，周邊環(huán)境已發(fā)生了很大變化，加建征地難度加大，魚道布置和型式的選擇有限。

(2)加建時(shí)宜優(yōu)先考慮現(xiàn)有建筑物的利用，如廢棄船閘、涵洞、排洪渠、跌水或現(xiàn)有河道等是否可以利用，利用現(xiàn)有建筑物一般較經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

(3)改建時(shí)首先應(yīng)分析原魚道功能喪失或者過魚效率低下的原因，如河道下切、過魚季節(jié)改變運(yùn)行調(diào)度改變使水力不銜接，淤積、魚道結(jié)構(gòu)的損毀和損壞，魚道型式、流速等和過魚對(duì)象不匹配等等。根據(jù)不同原因比選分析確定不同的改建方案。水力不銜接時(shí)宜進(jìn)行局部改建以滿足過魚功能；淤積、部分結(jié)構(gòu)損毀改建時(shí)宜進(jìn)行局部清淤和修復(fù)；魚道型式、流速等和過魚對(duì)象不匹配時(shí)宜對(duì)現(xiàn)有魚道型式進(jìn)行優(yōu)化。

(4)針對(duì)早期建設(shè)的水利樞紐工程，大多數(shù)以發(fā)電及灌溉為主，水資源非常寶貴，加建魚道設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格控制過流能力，盡可能控制下泄流量。若加建魚道影響原有樞紐工程規(guī)模和運(yùn)行條件時(shí)，需復(fù)核原有工程任務(wù)和效益。

3.6 其它

調(diào)研團(tuán)隊(duì)就魚道設(shè)計(jì)中以下主要問題也進(jìn)行了重點(diǎn)調(diào)研、咨詢和深度思考。

3.6.1魚道運(yùn)行對(duì)樞紐工程效益的影響

現(xiàn)行《導(dǎo)則》中根據(jù)過魚對(duì)象的體長及池室消能要求，擬定魚道槽身斷面幾何尺寸、池室水深，對(duì)進(jìn)、出口水深、魚道設(shè)計(jì)流速也有明確要求，設(shè)計(jì)過程中，魚道設(shè)計(jì)流量可以通過上述參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。還有些工程在魚道進(jìn)口位置進(jìn)行補(bǔ)水，形成與周圍流場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)水流，以增加魚道進(jìn)口的誘魚效果。然而，對(duì)有些供水工程，水資源尤為珍貴，能否確保魚道設(shè)計(jì)流量的需求，就目前管理模式而言，運(yùn)行狀況堪憂。

本次調(diào)研，就關(guān)于魚道設(shè)計(jì)流量對(duì)整個(gè)樞紐運(yùn)行發(fā)電及供水效益有多少影響的問題，與管理單位也進(jìn)行了重點(diǎn)咨詢和交流。據(jù)詢，對(duì)徑流式河床電站而言，魚道設(shè)計(jì)流量占比較小，幾乎不影響工程效益。如藏木電站魚道設(shè)計(jì)流量為0.27～0.74m3/s，僅占發(fā)電引用流量的0.025%～0.069%。西牛航電樞紐魚道設(shè)計(jì)流量約為0.27 m3/s，僅占發(fā)電引用流量的0.08%。運(yùn)行管理單位可以充分保證魚道流量的需求。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，西牛魚道工程實(shí)際運(yùn)行為常年放水。

但是對(duì)某些早期建設(shè)的水利樞紐工程，大多數(shù)以發(fā)電及灌溉為主，水資源非常寶貴，加建魚道后，某種程度上會(huì)影響原有樞紐工程規(guī)模和效益。建議首先復(fù)核原有工程任務(wù)和效益。其次，將優(yōu)先保證魚道設(shè)計(jì)流量納入法制化管理，強(qiáng)化生態(tài)意識(shí)。

3.6.2與生態(tài)基流結(jié)合問題

隨著“生態(tài)水利”理念的提出，現(xiàn)今的水利工程都提倡以尊重和維護(hù)生態(tài)環(huán)境為前提，水利水電樞紐為滿足生態(tài)流量的要求都設(shè)有生態(tài)泄水建筑物。一般來講，汛期通過發(fā)電或泄水建筑物可保證下游河道生態(tài)基流，大部分生態(tài)泄水建筑需要在枯水期泄流，保證下游生態(tài)基流，而過魚季節(jié)一般為枯水未期至汛期，如藏木電站主要過魚季節(jié)3—6月，全年運(yùn)行的魚道工程實(shí)例較少，所以魚道設(shè)計(jì)流量較難與生態(tài)流量的時(shí)間同步。因此，樞紐工程前期設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將魚道設(shè)計(jì)流量同生態(tài)基流一樣，納入工程總體規(guī)模和效益論證，本著生態(tài)優(yōu)先的原則，確定樞紐調(diào)度運(yùn)行方式。

從魚道工程和生態(tài)工程兩者建筑物過水?dāng)嗝娣治?，常?guī)的水利水電樞紐中，如果不考慮補(bǔ)水流量，通過魚道的最大流量一般在2m3/s以下，大部分在1m3/s左右，一般遠(yuǎn)小于生態(tài)流量。由于時(shí)間上的不同步，同時(shí)魚道工程對(duì)進(jìn)、出口的工作水深都有特殊的要求，所以很難做到兩種功能建筑物協(xié)調(diào)共用。

3.6.3魚道進(jìn)出口閘門設(shè)置

現(xiàn)行《導(dǎo)則》要求魚道進(jìn)口宜設(shè)置閘門，出口應(yīng)設(shè)閘門以滿足魚道運(yùn)行和檢修要求。經(jīng)分析，魚道進(jìn)、出口底板高程通常高于樞紐多年枯期平均水位，說明魚道具備檢修時(shí)間和條件，如若遇突發(fā)事件，應(yīng)急狀況可以采取臨時(shí)措施。

本次調(diào)研，就關(guān)于魚道進(jìn)出口是否設(shè)置閘門的問題，與項(xiàng)目管理人員進(jìn)行了咨詢和交流。據(jù)反映，條件允許的情況下，設(shè)置閘門便于管理。

3.6.4如何科學(xué)調(diào)度樞紐工程和魚道的運(yùn)行

目前魚道設(shè)計(jì)，基本上都是根據(jù)需要過壩的魚類種類及生活習(xí)性，以滿足其上行克流能力和產(chǎn)卵繁殖的時(shí)間季節(jié)為主要考慮因素。但是不同的河道、不同的工程項(xiàng)目，泄流、發(fā)電的調(diào)度時(shí)間與不同魚類的產(chǎn)卵繁殖的時(shí)間季節(jié)會(huì)存在時(shí)間上的沖突，本次調(diào)研就如何科學(xué)調(diào)度樞紐工程和魚道的運(yùn)行也進(jìn)行了咨詢和交流。

據(jù)了解，通常魚道利用電站尾水誘魚，其與發(fā)電調(diào)度結(jié)合緊密，應(yīng)結(jié)合發(fā)電調(diào)度，進(jìn)行魚道進(jìn)口的流場(chǎng)模擬或物理模型試驗(yàn)，合理確定魚道進(jìn)口。泄洪調(diào)度屬于短暫過程，在此期間魚道運(yùn)行過魚效果差點(diǎn)基本不影響過魚的總體效果。

3.6.5關(guān)于魚道補(bǔ)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

現(xiàn)行《導(dǎo)則》提出：魚道進(jìn)口附近水流流速小于主要過魚對(duì)象的感應(yīng)流速時(shí)，宜設(shè)置專用的補(bǔ)水設(shè)施，補(bǔ)水量要足以使魚道入口有明確的流向，能夠?qū)Ⅳ~類引誘至魚道入口。同時(shí)控制補(bǔ)水量，不使魚道入口處水流流速過大或產(chǎn)生強(qiáng)烈的紊動(dòng)。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，為了提高進(jìn)魚效果，多布水電站魚道在魚道進(jìn)口處增設(shè)了誘魚補(bǔ)水措施，利用水泵從河流中抽水，進(jìn)口一定范圍內(nèi)形成誘魚流場(chǎng)，在進(jìn)魚口處形成誘魚流速，下游魚類在這股水流和水聲的引誘下游集到這水域中來，在魚道下泄水流導(dǎo)引下進(jìn)入魚道。水量不需很大，然而效果是比較好的。

3.6.6魚道觀察室

本次調(diào)研，新建魚道多設(shè)有觀察室，有的設(shè)一個(gè)如長洲水利樞紐魚道、峽江水利樞紐魚道等；有的設(shè)兩個(gè)，如藏木電站魚道。加建魚道受已有建筑物布置的限制很難再設(shè)置觀察室。

觀察室是魚道設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)組成部分，兼顧過魚對(duì)象休息室的同時(shí)，用以統(tǒng)計(jì)通過過魚設(shè)施上溯的魚類品種、規(guī)格和數(shù)量，觀察魚對(duì)過魚建筑物的適應(yīng)性、游動(dòng)方式和溯游途徑等，掌握各種魚在各種過魚設(shè)施中的洄游速率和體力消耗情況?？蔀榻窈髮?duì)魚類的洄游規(guī)律和生活習(xí)性的研究以及過魚設(shè)施的建造提供依據(jù)。

當(dāng)只設(shè)一座觀察室時(shí)，一般都設(shè)在過魚設(shè)施的出口部位?？梢杂涗浻瓮耆痰拿课策^魚對(duì)象，觀察其即將進(jìn)入上游的狀態(tài)；魚類經(jīng)過觀察窗的狀態(tài)，大致可以反映出魚類對(duì)水流條件的適應(yīng)性和體力消耗程度，以此估計(jì)魚道的水流條件、過魚條件的優(yōu)劣。

有條件時(shí)，也可在魚道的進(jìn)口部位設(shè)置觀察室，可以觀察魚類由天然河道進(jìn)入過魚通道的狀態(tài)，魚類對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)、水深、光色的反應(yīng)，這對(duì)魚道的進(jìn)口設(shè)計(jì)很指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論及建議

(1)建議本次《導(dǎo)則》修編宜明確魚道進(jìn)出口及槽身各段等建筑物的級(jí)別及設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)確定的原則，以確定進(jìn)出口平臺(tái)和槽身側(cè)墻頂高程，使魚道結(jié)構(gòu)合理、投資經(jīng)濟(jì)，便于高效指導(dǎo)設(shè)計(jì)。

(2)魚道選型時(shí)在地形條件、占地面積允許的情況下，宜優(yōu)先考慮仿自然魚道。

(3)魚道進(jìn)出口位置選擇合理與否是魚道設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵因素之一，已建魚道基本上都是遵照《導(dǎo)則》要求選擇魚道進(jìn)出口位置。

(4)開展魚道設(shè)計(jì)前，需熟知并準(zhǔn)確掌握樞紐工程水文資料和運(yùn)行資料，合理確定魚道進(jìn)出口底板高程和進(jìn)出口個(gè)數(shù)，避免出現(xiàn)魚道進(jìn)口跌水或魚道槽內(nèi)無水等現(xiàn)象。

(5)魚道槽身超高的確定是槽身設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，建議參考GB 50288—2018《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》確定。

(6)加建及改建魚道有其自身特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮其特殊性。