賀香蘭

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 工程概況

馱英水庫位于廣西寧明縣那堪鄉(xiāng)，是一座以灌溉、供水為主，兼顧發(fā)電等綜合利用的大（2）型樞紐工程。水庫所在的公安河有魚類44種，以流水或急流型底層魚類為主，其中長臀鮠為《中國瀕危動(dòng)物紅皮書》的易危物種。水庫攔河壩最大壩高72 m，屬于高壩，大壩建成后將截?cái)圄~類通道，影響魚類繁殖。為減小修建水利樞紐對(duì)魚類的不利影響，解決庫區(qū)異質(zhì)種群間的遺傳交流，維持生物多樣性，馱英水庫工程應(yīng)進(jìn)行過魚建筑物的設(shè)計(jì)。

2 過魚建筑物方案

高壩過魚一直都是世界性難題，國內(nèi)可借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)較少，但國外研究和實(shí)踐較多，也取得了不少成熟經(jīng)驗(yàn)[1]，目前已建成的過魚設(shè)施主要有魚道、魚閘、升魚機(jī)等。結(jié)合工程特點(diǎn)及地形地貌、地質(zhì)條件、現(xiàn)場(chǎng)查勘等情況，可研階段設(shè)計(jì)擬對(duì)升魚機(jī)、魚道、魚閘3 種過魚方案進(jìn)行綜合比選，以確定更適合本工程的過魚設(shè)施。

2.1 升魚機(jī)方案

馱英水庫升魚機(jī)擬布置于左岸山坡，工程區(qū)為中低山峽谷地形，山坡殘坡積層均較薄，為0～2.5 m，基巖普遍出露，巖性大致分為砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖3 大類，呈夾層狀或互層狀。工程區(qū)斷層不發(fā)育，但巖體褶皺現(xiàn)象發(fā)育。

升魚機(jī)方案由纜索式升魚機(jī)與集魚系統(tǒng)組成，其中纜索式升魚機(jī)包括上（下）站房、索道支承塔、上游魚箱滑道及其相關(guān)設(shè)備。

下站房布置于集魚道樁號(hào)YD0+019.800～YD0+036.800 段，采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底高程為166.0 m，頂高程189.714 m，在下站房高程182 m 處設(shè)操作平臺(tái)層，同時(shí)設(shè)交通橋與壩后河道電站進(jìn)廠道路相接。為減少邊坡開挖，降低水流淘刷對(duì)基礎(chǔ)的不利影響，下站房采用混凝土灌注樁基礎(chǔ)。上站房布置于攔河壩上游約240 m 處的左岸岸坡位置，亦為混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底高程為226.0 m，頂高程248.950 m，上站房操作平臺(tái)高程為233.4 m，與灌溉發(fā)電引水隧洞進(jìn)水塔交通道路齊平。

上（下）站房為索道固定端，上站房布置錨固設(shè)施、迂回機(jī)、小車牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向滑輪、絞車、魚箱滑道等，下站房布置錨固設(shè)施、迂回機(jī)、絞車等。在上下站房之間約480 m轉(zhuǎn)運(yùn)工作區(qū)內(nèi)，沿跨距長度方向每隔120 m左右布置1個(gè)支承塔，總共布置3個(gè)。上、下站房由升魚機(jī)索道進(jìn)行連接，載重小車可沿主索來回移動(dòng)，索道全長約為480 m，高差約為56 m。

下游集魚系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)為集魚道，集魚道布置于攔河壩下游側(cè)，與壩后河道電站生態(tài)機(jī)組尾水渠相接，沿?cái)r河壩下游左岸岸坡布置，總長為152.5 m。集魚道采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為矩形槽室，在集魚道末端布置一個(gè)集魚網(wǎng)箱，用于收集魚道中的魚類。

由于壩前水域及庫區(qū)均為靜緩流生境，不適宜流水性種類棲息，下游魚類誘集后經(jīng)升魚機(jī)提升過壩，再通過運(yùn)魚船運(yùn)至庫尾，投放到上游流水生境中。魚類下行時(shí)則采用運(yùn)魚船將庫尾集魚平臺(tái)的運(yùn)魚箱運(yùn)至壩址升魚機(jī)處再轉(zhuǎn)運(yùn)至下游。

2.2 魚道方案

水庫壩址河道為“V”型谷，河床高程163.4～166.2 m，平水期水深1.1～4.2 m，左淺右深。兩岸山體不對(duì)稱，岸坡天然坡度30°～45°。壩址左岸山頭高程303.6 m，右岸山頭高程293.6 m。右岸岸坡基巖主要為粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖及砂巖。

魚道若沿左岸岸坡進(jìn)行布置，可使魚道全部出口位于干流（公安河）上，若沿右岸布置，魚道部分出口將位于支流（馱汝河）上。受壩后電站進(jìn)廠道路和灌溉引水隧洞進(jìn)水口等建筑物的影響，沿左岸布設(shè)魚道難度非常大，尤其是魚道與壩上約300 m處的灌溉引水隧洞進(jìn)水口交叉，采用開敞式魚道穿越進(jìn)水口的難度較大；如采用隧洞交叉穿越，則又存在洞線較長，過魚影響較大的問題，而且左岸地形略陡于右岸，也會(huì)增加魚道的開挖工程量。因此魚道選擇沿右岸布置。

魚道方案主要建筑物包括大壩下游段魚道、隧洞段魚道及大壩上游段魚道，布置總長4712 m。

大壩下游段魚道（YD0+000～YD2+013）沿?cái)r河壩下游河道右岸岸坡呈“Z”字型布置，長2013 m（魚道中心線水平長度，下同）?？紤]到魚道下游進(jìn)口處水位變幅較小，僅在魚道下游設(shè)1個(gè)進(jìn)口，進(jìn)口底板高程為166.5 m，距河道電站廠房尾水出口約450 m，進(jìn)口分別設(shè)檢修閘門、工作閘門各1扇。魚道采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為矩形槽室，魚道邊墻厚1.0 m，高3 m。魚道邊墻內(nèi)側(cè)回填開挖石碴，并填平至魚道頂部，頂部鋪設(shè)厚0.2 m混凝土，形成一條寬為2～3 m 的混凝土路面便道，巖質(zhì)邊坡采用噴錨支護(hù)方式，土質(zhì)邊坡采用混凝土框格梁草皮護(hù)坡。

隧洞段魚道（YD2+013～YD2+433）接下游“Z”型段魚道布置，過魚隧洞進(jìn)口位于泄洪隧洞出口上游約120 m 右岸山坡上，出口位于泄洪隧洞進(jìn)口上游約180 m右岸山坡上，過魚隧洞長420 m。過魚隧洞按無壓隧洞設(shè)計(jì)，為城門洞型；考慮到過魚隧洞內(nèi)需進(jìn)行觀測(cè)、維護(hù)等工作，初擬隧洞底寬3 m，高5.5 m；在距隧洞底部3 m 高處布置寬1.5 m 的觀測(cè)維護(hù)工作平臺(tái)；考慮到隧洞內(nèi)光線不足，影響過魚效果，在隧洞頂部布置人工光源。過魚隧洞采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為0.4 m。對(duì)于洞室中局部穩(wěn)定性差的洞段，施工時(shí)先采用錨噴措施對(duì)洞壁進(jìn)行一期支護(hù)，然后對(duì)洞壁全斷面進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌，形成二期支護(hù)。

大壩上游段魚道（YD2+433～YD4+712）沿大壩上游右?guī)彀恫贾?，全長2279 m。魚道頂高程為233.4 m（高于水庫校核洪水位0.4 m），魚道頂部兩側(cè)均布置寬2.5 m的人行觀測(cè)檢修工作平臺(tái)?？紤]到魚道邊墻較高，庫水位較高時(shí)，邊墻將承擔(dān)較大的水壓力，因此，在魚道內(nèi)側(cè)布置一系列連系梁，用于連系魚道兩側(cè)邊墻，以改善邊墻受力條件，減小魚道邊墻斷面尺寸。魚道上游共設(shè)25個(gè)出口，底板高程為194～225 m，出口距攔河壩壩軸線1.0～3.3 km，各出口均設(shè)有檢修閘門和工作閘門各1 道，出口工作閘門兼做擋洪門。

2.3 魚閘方案

魚閘方案由下游魚道與庫內(nèi)魚閘式出口組成，主要建筑物包括大壩下游段魚道、隧洞段魚道及豎井式魚閘出口段，布置總長2742 m，其中下游段魚道長2122 m，隧洞段魚道長620 m。

大壩下游段魚道、隧洞段魚道其結(jié)構(gòu)斷面尺寸與魚道方案完全一致，此處不再贅述。

豎井式魚閘出口段布置在壩址上游約180 m處右岸岸坡位置，進(jìn)口與隧洞段魚道出口相連接，由集魚池和1#、2#升魚室及電梯間等組成。

集魚池為圓筒式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為12 m，高39.4 m。升魚室為矩形井筒式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長4 m，寬3 m，高39.4 m。

豎井式魚閘出口工作流程：由布置在集魚池內(nèi)驅(qū)魚設(shè)施將洄游到集魚池內(nèi)的魚驅(qū)趕進(jìn)1#升魚室內(nèi)，關(guān)閉1#升魚室與集魚池連通道閘門，打開充水閥門向1#升魚室充水直至室內(nèi)水位與庫水位齊平時(shí)予以關(guān)閉，然后開啟1#升魚室出口疊梁門讓1#升魚室內(nèi)的魚游入水庫中，同時(shí)打開1#、2#升魚室間的連通管閥門將1#升魚室內(nèi)的水體通過2#升魚室向下游魚道放水，以保持1#升魚室出口和2#升魚室有一定流速水流以利魚類游入到水庫內(nèi)和2#升魚室中。待1#升魚室水位與集魚池水位齊平時(shí)，采用同樣操作方式通過2#升魚室升魚進(jìn)到水庫內(nèi)。通過1#、2#升魚室順次循環(huán)完成升魚入庫，從而有效縮短過魚間隔的時(shí)間，可保持一定的過魚連續(xù)性。

3 方案比選

方案比選需以滿足水庫過魚要求為前提。根據(jù)調(diào)查，公安河魚類種群規(guī)模不大，大部分為花?、馬口魚、斑鱯、寬鰭鱲、銀鮈、光倒刺鲃等種類，無洄游性魚類和珍稀特有種類，流域內(nèi)亦無大規(guī)模魚類集中產(chǎn)卵場(chǎng)，本工程修建過魚建筑物的主要目的是滿足魚類基因交流、保持其遺傳多樣性，因此理論上上述3種過魚建筑物均可滿足設(shè)計(jì)要求。3種方案的主要工程量及投資比較見表1，各過魚建筑物特性比較見表2。

表1 過魚建筑物方案主要工程量及投資比較表[2]

由表1可知，在工程投資造價(jià)方面，魚道方案費(fèi)用最高，其次為魚閘方案，升魚機(jī)方案費(fèi)用最低，故升魚機(jī)方案具有明顯優(yōu)勢(shì)。

由表2 可知，在技術(shù)性方面，魚道最為成熟，且可實(shí)現(xiàn)水生生境連通，升魚機(jī)和魚閘則略顯不足；在過魚能力方面，僅有魚道方案可以保證連續(xù)過魚，且不會(huì)對(duì)魚類造成傷害，其余兩方案在此方面劣勢(shì)明顯；在過魚效果影響因素方面，升魚機(jī)主要取決于入口集誘魚效果，魚道和魚閘則還受沿程因素影響；在對(duì)主體工程的影響方面，升魚機(jī)對(duì)水庫影響最小，其余兩方案均存在邊坡安全隱患；在運(yùn)行管理方面，3種方案各有相應(yīng)的難度，魚道方案略有優(yōu)勢(shì)。

表2 過魚建筑物特性比較[2]

綜上分析可知，升魚機(jī)方案雖然在過魚能力、對(duì)魚類的影響的方面不如魚道方案，但在工程投資、過魚效果影響因素、對(duì)主體工程的影響等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，且由于魚道方案投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于升魚機(jī)方案，故本工程推薦升魚機(jī)方案。

4 結(jié)語

本文對(duì)馱英水庫過魚建筑物采用升魚機(jī)、魚道、魚閘3 種方案從工程投資、技術(shù)可靠性、過魚特性等多角度進(jìn)行比較，推薦采用升魚機(jī)方案。工程建成后，馱英升魚機(jī)將成為廣西首座升魚機(jī)型式的過魚設(shè)施。