水环境与生态工程学读书报告.docx

1鱼道研究与建设鱼道研究与建设i——《水环境与生态工程学》读书报告摘要：摘要：本文主要对国内外鱼道的研究现状进行了阐述，并进一步介绍了鱼道的分类及常见的过鱼孔形式及其特点，以湖南洋塘水闸鱼道为例介绍了我国鱼道建设中的有关问题，最后对我国鱼道建设的相关建议进行了介绍关键词：关键词：鱼道鱼道是在闸、坝或天然障碍处为沟通鱼类洄游通道而设置的一种过鱼建筑物鱼道建筑物的成功与否是河流生态系统健康的评价指标之一，也是水利水电工程环境影响评价中生态环境保护的重要评价指标1. 国内外鱼道的建设现状国内外鱼道的建设现状鱼道最早出现于法国，1662 年法国西南部的贝阿尔省颁布规定要求在堰、坝上建造供鱼上下通行的通道，其设计原理基于水位落差过大，造成鱼类洄游困难，为开辟通路，调整其水位及流速，以利水生生物溯游早期这些措施未经过科学研究，更接近于自然状态国外鱼道的主要过鱼对象一般为鲑鱼( salmon) 和鳟鱼( trout) 等具有较高经济价值的洄游性鱼类它们通常生活在纬度较高的地区（如北美、北欧、俄罗斯、日本北部、我国东北的黑龙江和吉林两省的入海河流） ，在海水里生长，淡水里产卵孵化这些鱼类个体较大，克服流速的能力很强，对复杂流态的适应性也较好。

据不完全统计，至 20 世纪 60年代初期美国、加拿大两国，有过鱼建筑物 200 座以上，西欧各国各种过鱼建筑物 100 座以上，日本约有 35 座，苏联有 15 座以上，并且这些过鱼建筑物基本采用鱼道方式，其中比较著名的鱼道有美国的邦纳维尔坝鱼道、加拿大的鬼门峡鱼道以及英国的汤格兰德坝鱼道等至 20 世纪晚期，鱼道数量明显上升，在北美有近 400 座，日本则有 1 400 余座其中，较高、较长的鱼道分别是美国的北汊坝鱼道（爬升高度 60m，全长 2 700m）和帕尔顿鱼道（爬升高度57.5m，全长 4.8km） 著名的巴西巴拉那河上的伊泰普水电站的鱼道为全球最高和最长的鱼道，实际爬升高度约有 120m，全长达 10km，其中自然鱼道6km，人工修建鱼道 4km建成于 2002 年年底，耗资 1 200 万美元这条鱼道2每年帮助 40 余种鱼洄游产卵有关部门每 3 个月组织一次监测，每两公里设置一个采样点，监测整条“鱼道”中的水温、水质和鱼类生活情况国内鱼道的主要过鱼对象一般为珍贵鱼类、鲤科鱼类和虾蟹等幼苗相对于国外来说，国内鱼道研究起步较晚，大约始于 20 世纪 60 年代总体来说，国内鱼道的研究发展大致经历了 3 个时期：初步发展时期（20 世纪 60—70 年代） 、停滞期（20 世纪 80—90 年代）和二次发展期（2000 年以后） 。

初步发展时期始于 1958 年规划开发富春江七里垅电站时，首次设计了鱼道，最大水头约 18m，并进行了科学试验和水系生态环境的调查，60 年代又分别在黑龙江和江苏等地兴建了鲤鱼港、斗龙港、太平闸等 30 多座鱼道在 20 世纪 80 年代，我国在葛洲坝水利枢纽建设时针对中华鲟的保护方式做了大量的研究，但最终采取了人工繁殖和放养的方法解决中华鲟等珍稀鱼类的过坝问题在此以后我国在大江大河上修建大坝时几乎都不再考虑修建过鱼设施，导致鱼道研究工作在此后的 20 年里基本陷于停滞状态然而，部分研究资料表明葛洲坝三个船闸的下游是鱼类积聚最多的地方，说明鱼类依然要本能的通过大坝上溯，这说明了仅仅设置增殖放流站不能解决根本性问题，仅能缓解中华鲟珍贵鱼类的上溯问题，但是不能解决普通鱼类的上溯，更加谈不上维持河道的流通性和生态环境的保护随着环保认识的深入，二次发展时期中，环境影响报告中要求具备条件的水利水电工程在新建与修复重建过程中增设鱼道工程措施，以期达到生态修复与维护生物多样性、减缓对鱼类影响的目标，如北京的上庄闸、广西长洲水利枢纽、浙江曹娥江挡潮大闸等据统计，近 10 年我国鱼道的建设从鱼道型式看，12 个鱼道型式的项目中，垂直竖缝式 7 个，占 58.3%；仿自然通道 3 个，占 25%；导墙式鱼道 1 个；横隔板式鱼道 1 个。

显然，目前我国以垂直竖缝式和仿自然通道的鱼道为主从垂直竖缝式、仿自然通道和导墙式鱼道对应的坝高看，前两者对应坝高范围较宽，垂直竖缝式鱼道坝高介于 6.0m 和 39.7m，仿自然通道型式鱼道对应坝高为6.0~28.7m，导墙式鱼道对应坝高相对较高为 32m据不完全统计，目前我国在各类水利工程中已建鱼道 40 座以上，国内已建的鱼道大多布置在沿海沿江平原地区的低水头闸坝上，故底坡较缓，提升高度也不大，一般在 l0m 左右由于我国很多已建的鱼道是参照国外的标准进行设计施工，鱼道内流速偏大，仅3仅适合洄游能力强的鱼类，导致鱼道不能完全发挥其作用例如浙江省富春江七里垄电站的鱼道，自建成后就从未有鱼、虾、蟹通过，后来被“绿化隐蔽” ；湖南衡东县洣水洋塘水轮泵水电站的鱼道从 1984 年起便废弃不用了近年来，随着“资源水利” 、 “生态水利”的提出，鱼类的生存状况越发引人关注，一些河流建坝后没有建造鱼道，隔断了鱼类的洄游通道，一些河流虽然在坝址处建了鱼道，但鱼类不愿进入鱼道鱼道的优化日益受到重视2. 鱼道的分类鱼道的分类鱼道按其建设位置的不同，可以分为沿海型鱼道、沿江型鱼道、枢纽型鱼道、人工孵化场或人工产卵渠附设的鱼道、海湾型鱼道和内湖型鱼道等。

1）沿海型鱼道：位于沿海挡潮闸上，其上游内河水位比较稳定，下游水位受潮汐影响，水位变幅较大，在高潮位时形成倒灌因此，此型鱼道隔板过鱼孔流速也随下游潮位而变，倒灌时形成反向流速主要过鱼对象一般是沿海岸要求进入内陆河流、湖泊肥育的幼鱼和蟹苗，也有一些从河口进入江河产卵的成鱼幼鱼和蟹苗几乎没有溯游能力，最适宜在允许倒灌时随潮流纳入上游2）沿江型鱼道：位于沿江节制闸上，其上游水位比较稳定，下游受江水或潮汐影响，倒灌机会不多主要过鱼对象的幼鱼和小蟹，还有进入湖区肥育的中小鱼及产卵的成鱼，其规模一般比沿海型鱼道要大3）枢纽型鱼道：鱼道位于大坝枢纽中，过鱼对象主要是溯河生殖洄游和半洄游性的成鱼，其规格和游泳能力较沿海、沿江型大4）人工孵化场或人工产卵渠附设的鱼道：用鱼道将江河中的鱼引入孵化池或产卵渠中，以减少人工捕捞对鱼类的损伤这类鱼道的主要过鱼对象是成鱼和产卵亲鱼，鱼道上游水位极为稳定，水位差不大，下游水位受江水影响在美国、加拿大的鱼类保护设施中应用较多5）海湾型鱼道：在海湾、岛屿间围海工程中以及潮汐电站枢纽中，常兴建此型鱼道，以沟通洄游性溯河产卵鱼类进入海湾和所属内河的通路此型鱼道上游和下游的水位变幅较大，且很频繁，不仅受潮汐影响，而且也受潮汐电站、泄水闸运行的影响，有时需建较长的鱼道。

6）内湖型鱼道：其过鱼对象一般较沿江型大一点，对复杂流态的适应性4较沿江型更好一些，上下游水位差较稳定鱼道按结构形式，分为池式鱼道和槽式鱼道两类池式鱼道由一串连接上下游的水池组成，很接近天然河道，但其适用水头小，占地大，所以适用性受限制 槽式鱼道又分简单槽式、丹尼尔式和横隔板式简单槽式鱼道为一联接上下游的水槽，水道坡度很缓，适用于水头很小的水利枢纽，实际很少采用比利时的丹尼尔首先在槽式鱼道的槽壁槽底设置相距很密的阻板和底坎，消能减速，称为丹尼尔式鱼道这种鱼道适用于通过较强劲的鱼类和水头不大的枢纽横隔板式鱼道横隔板式鱼道主要由进口、池室和出口组成，利用隔板将水槽上下游的总水位差，分成许多梯级池室，又称梯级式鱼道或鱼梯，这种鱼道是利用水垫、沿程摩阻及水流对冲、扩散来消能，改善流态，降低过鱼孔的流速，并能以调整过鱼孔的形式、位置、尺寸来适应不同习性鱼类的需要其结构简单，维修方便，近代鱼道大都采用这种形式3. 过鱼孔形式过鱼孔形式鱼道由一定数量的隔板把鱼道水槽分隔成一系列相互连通的水池设置隔板的目的为：（1）将上下游总的水位差分成若干级较小的水位差，以降低过鱼孔的流速，造就一个鱼群能在其中溯游前进的水道；（2）控制鱼道水池流态，创造鱼类既能上溯又能歇息的栖息环境。

鱼道隔板的形态设计应满足：（1）适应主要过鱼对象通过的性能好；（2）隔板过鱼孔流速小，消能充分，池内水流流态良好，没有过大和剧烈的漩涡、涌浪、水跃，鱼类溯游和休息的条件好；（3）适应鱼道上下游水位变幅的性能好，能较快地稳定池室水流条件；（4）隔板形态简单，便于施工、维修隔板上过鱼孔的布置，可以与鱼道轴线正交，也可以与鱼道轴线斜交过鱼孔在隔板上的位置、形态以及相邻两块隔板间的平面组合方式等，应根据各地不同的过鱼对象的习性、水位差和水位变幅等因素综合比较而定不同的形态和布置，就有不同的池室水流条件，直接影响过鱼效果5按过鱼孔的形状及在隔板上的位置，可分为下面四种形式，即堰流式、孔口式、竖缝式及组合式1）堰流式过鱼孔过鱼孔在隔板顶部，水流呈溢流堰流态下泄，其全部或大部分水量在堰顶通过堰顶可以是平顶或曲面，下泄水流主要靠下游水垫来消能此类过鱼孔适合于喜欢在表层洄游和有跳跃习性的鱼类2）孔口式过鱼孔隔板过鱼孔是淹没在水下的孔洞，孔口流态是淹没出流鱼道全部或大部分水量在孔中通过按孔口形状可分为矩形、圆形等，孔口形式有一般孔口式、管嘴式、栅笼式等，适合于喜在底层洄游的大、中型鱼类淹没孔口式隔板对上下游水位变动的适应性较好。

我国采用此型过鱼孔的鱼道有江苏团结河鱼道、洋口北闸鱼道、利民河鱼道等，都是平板上的长方形孔口其中团结河鱼道隔板分为上、下两层，上层为长方孔，下层为品字孔，前后两块隔板的孔口交错布置此型过鱼孔结构简单，便于维修，且适用于双向潮流3）竖缝式过鱼孔隔板上竖缝式过鱼孔是从上到下的一条竖缝，水流通过竖缝下泄该型过鱼孔又可分为不带导板的一般竖缝式和带导板的竖缝式（简称导竖式） 一般竖缝式即在鱼道水槽中用一块平板把水槽大部分拦截，仅留下一条过鱼竖缝导竖式又可分为双侧导竖式和单侧导竖式此型过鱼孔主要通过扩散和对冲消能，消能效果比孔口式和堰流式充分，且当上下游水位同步变化时，较能适应水位的变幅一般用于通过能适应较复杂流态的大中型鱼类我国采用此型隔板的鱼道有江苏斗龙港鱼道、瓜州闸鱼道、利民河鱼道，安徽裕溪闸鱼道，浙江七里垅鱼道等4）组合式过鱼孔组合式过鱼孔是由溢流堰、潜孔及竖缝组合而成此型过鱼孔能较好地发挥各种型式孔口的水力特性，能灵活地控制所需要的池室流态和流速分布，故为现代鱼道所常用国内组合式过鱼孔，有堰和竖缝组合的江苏太平闸鱼道、孔口和竖缝组合的浏河鱼道、孔口和堰组合的湖南洋塘鱼道等国外常用的组合方式为潜孔和堰，如美国著名的邦维尔、麦克纳里、北汊、冰港等坝的鱼道。

64. 湖南洋塘水闸鱼道湖南洋塘水闸鱼道4.1 湖南洋塘鱼道概况洋塘水闸工程位于湖南省衡东县境内，地处湘江右岸一级支流涨水下游， 上距衡东县城 8.0 km，下离洣水河口 8.7 km它是一座以灌溉为主，兼顾发电、航运、过鱼和交通等综合效益的大型水闸工程，始建于 1976 年 10 月，1979 年基本完成投入运行闸址以上干流长度 287.3 km，控制流域面积 10 210 km2，占洣水总流域面积 99.1％; 正常蓄水位 47.7 m，总库容 3 150 万 m3， 灌溉农田2 413.33 hm2，总装机容量 10 008 kW1977 年初，洋塘水闸大坝合拢，切断了鱼类的洄游通道，经常发现成群鱼类聚集在坝下不能上溯，如不建设过鱼建筑物，将对洣水上游鱼类资源构成严重影响为此，原湖南省水利局要求修建洋塘鱼道，以恢复洣水鱼类资源，并为今后电站枢纽型鱼道的建设积累经验洋塘鱼道为湖南省的第一座过鱼建筑物，于 1978 年春动工修建，1980 年3 月底基本建成，是一座具有厂房集鱼系统的河川水闸枢纽型鱼道由鱼道、厂房集鱼系统、补水系统，会合池和观测室五部分组成，布置于洋塘水闸枢纽工程的左侧。

鱼道设计上游正常蓄水位为 47.5 m，下游最低过鱼水位为 43 m，模型试验考虑的主要过鱼对象为草鱼、青鱼、鳊鱼、银鲴、细鳞斜颔鲴、黄尾密鲴、赤眼鳟、鲤鱼，期间开展的模型。