周 小 波
(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司,四川 成都 610072)
藏木電站魚道進口補水系統設計
周 小 波
(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司,四川 成都 610072)
藏木電站魚道流量為0.27~0.74 m3/s,電站發電引用流量為1 071.30 m3/s,魚道流量僅占發電引用流量的0.025%~0.069%,比例較小,魚道進口不易被上溯魚發現。魚道設計時,常采用對魚道進行補水達到增流誘魚的效果。本文通過對藏木電站魚道進口補水系統的計算、設計,確定了魚道的補水方案,魚道過魚效果研究成果及藏木電站運行情況表明:魚道增流誘魚的效果良好,上溯魚順利進入魚道進口。
補水;進口;魚道;設計
水利水電項目建設過程中,都會遇到大壩阻斷魚類洄游通道,影響魚類資源的問題。為解決這一問題,一般在大壩上修建過魚建筑物,其中仿自然通道和魚道應用最廣泛[1-2]。
國內外已建魚道中,常見的魚道型式有槽式、池式和組合式。槽式包括簡單加糙型和丹尼爾型;池式包括溢流堰式、豎縫式、底(潛)孔式;組合式包括堰孔、堰縫組合式。
藏木電站水庫總庫容0.93億m3,電站裝機容量510 MW。水庫正常蓄水位3 310.00 m,死水位3 305.00 m,水庫消落深度5.0 m[3]。尾水渠水位變化范圍為3 243.55~3 248.99 m(考察下游梯級加查電站回水影響),變幅為5.44 m。
藏木電站采用豎縫式魚道。魚道全長3 621.338 m,底坡i=0.2。魚道在尾水渠共設置了3個進口,底板高程分別為3 241.00 m、3 243.30 m和3 245.60 m,1號進口位于尾水渠左側的導墻末端,3號、4號進口分別位于尾水渠左、右兩側的導墻始端。魚道在庫區內共布置了4個出口,底板高程分別為3 304.00 m、3 305.00 m、3 306.00 m和3 307.50 m。
魚道池室長3.0 m,寬2.4 m,高3.5 m,過魚縫寬0.3 m。魚道水深1.0~2.7 m,流量0.27~0.74 m3/s,額定水深2.0 m時,魚道流量0.55 m3/s(見圖1、2)。
1.1 魚道進口概況
藏木電站魚道進口按如下原則進行布置:
(1)經常有水流下泄的地方,且緊靠在主流的兩側;
(2)位于壩下游魚類能上溯到的最上游處(流速屏障或上行界限)及其兩側;
(3)水流平穩順直,水質鮮肥的區域;
(4)壩下游兩側岸坡處;
(5)能適應下游水位的漲落,保證在過魚季節中進魚口有一定的水深(大于1.0 m)。
藏木電站魚道布置了1號、3號和4號三個進口:1號進口位于尾水渠左側的導墻末端,進口底板頂高程為3 241.00 m;3號、4號進口分別位于尾水渠左、右兩側的導墻始端,進口底板頂高程分別為3 243.00 m、3 245.60 m。1號進口在指向下游及兩側三個方向上各布置了一道進魚縫,縫寬0.7 m。3號和4號進口在指向尾水渠側各布置了一道進魚縫,縫寬0.7 m(見圖3)。
1.2 魚道進口運行概況
藏木電站不同機組臺數發電運行時,下游水深不同,為適應不同的下游水深,1號、3號和4號進口應按如下工況運行:
(1)1~2臺機組發電:運行1號進口;
(2)3~6臺機組發電:運行3號進口;
(3)5~6臺機組發電:運行4號進口(只在3號進口過魚效果不佳時)。

圖2 豎縫式魚道

圖3 魚道進口布置
2.1 設計思路
(1)補水原則。魚道只在正常發電運行時補水,電站泄洪或者魚道進口水位高于3 248.00 m時不補水。魚道進口段過魚縫流速不足0.9 m/s時應補水;補水后,過魚縫流速應在0.9~1.2 m/s之間,尾水渠魚道被淹沒段過魚縫流速不小于0.45 m/s。
(2)補水水源。魚道進口段補水流量來源于上游水庫,通過預埋在大壩內部的補水鋼管分別引入1號、3號和4號進口,從各進口底部的補水池水平向補入進口,再通過分支鋼管分流,從補水池底部各位置均勻流入魚道,補充魚道進口流量且不阻斷魚上溯通道。
2.2 補水系統設計
2.2.1 補水計算
藏木電站共計布置了6臺機組,1~6臺機組運行發電時,魚道進口水位見表1。

表1 魚道進口水位
1號進口段被淹沒的最后一個過魚縫若能滿足流速要求,之前過魚縫均能滿足流速要求。
魚道水深在1.0~2.7 m之間變化,選擇1.0 m、2.0 m和2.7 m三個水深進行計算。
1號進口過魚縫、進口縫流速計算成果見表2。
由計算成果可見,被淹沒的最后一個過魚縫滿足流速要求,進口縫不滿足要求。

表2 1號進口過魚縫、進口縫流速
(2)3號進口。3號進口底板高程3 243.00 m,進口水位在3 244.60~32 480.00 m之間時,3號進口運行。
3號進口段被淹沒的最后一個過魚縫若能滿足流速要求,之前過魚縫均能滿足流速要求。
LAS和本文方法的迭代過程如表2和表3所示,表中:“局域半徑”指每次優化迭代的局部采樣區域半徑;“4.085
魚道水深在1.0~2.7 m之間變化,選擇1.0 m、2.0 m和2.7 m三個水深進行計算。
3號進口過魚縫、進口縫流速計算成果見表3。

表3 3號進口過魚縫、進口縫流速
由計算成果可見,水位3 247.30 m、32 480.00 m時,被淹沒的最后一個豎縫不滿足流速要求。
(3)4號進口。4號進口底板高程3 245.60 m,進口水位在3 247.30~32 480.00 m之間時, 若3號進口運行過魚效果不好,啟用4號進口運行。
4號進口段被淹沒的最后一個過魚縫若能滿足流速要求,之前過魚縫均能滿足流速要求。
魚道水深在1.0~2.7 m之間變化,選擇1.0 m、2.0 m和2.7 m三個水深進行計算。
4號進口過魚縫、進口縫流速計算成果見表4。

表4 4號進口過魚縫、進口縫流速
由計算成果可見,被淹沒的最后一個過魚縫滿足流速要求,進口縫不滿足要求。
2.2.2 補水方案
根據補水計算成果和魚道進口、豎縫流速的要求,確定補水方案,藏木魚道補水方案見表5。
2.2.3 補水管路布置
根據補水方案,藏木水電站魚道采用分散補水方式,即在魚道的不同部位及進魚口設置多個補水點,沿程布置多根補水支管,補水支管上設置流量調節閥,根據不同的機組運行發電尾水位調整各補水點的補水量,以滿足魚道的誘魚流速要求。
藏木電站魚道進口補水管路布置見圖4~7。

表5 藏木魚道補水方案

圖4 魚道進口補水管路布置

圖5 1號進口補水管布置

圖6 3號進口補水管布置

圖7 4號進口補水管布置
2015年9~11月,藏木電站魚道開展了過魚效果研究:魚道持續放水、補水運行,待魚道內的水流穩定后,在魚道觀測室池室上游處放91尾魚類。魚道運行一段時間后,關閉魚道出口閘門,魚道中的水基本排干后,捕撈滯留于魚道內部的魚類,并對捕到的魚類統計數量。實驗結果共計捕獲的魚類91尾。
魚道過魚效果研究成果表明,魚道持續放水、補水運行,實驗魚類成功進入魚道并上溯至觀測室,魚道運行效果良好,進口補水誘魚效果良好。
[1] Michel Larinier.環境問題、大壩與魚類洄游[R].羅馬:聯合國糧食及農業組織,2007.
[2] 陳大慶,吳強,徐淑英,等.大壩與過魚設施[R].水電水利建設項目水環境與水生生態保護技術政策研討會,2005.
[3] 陳靜,周小波,等.藏木電站魚道專項研究設計報告[R].中國水電顧問集團成都勘測設計研究院,2014.
2016-08-23
周小波(1980-),男,四川南部縣人,碩士,高級工程師,從事水工設計及項目管理工作。
S956.3
B
1003-9805(2017)02-0081-05