鱼儿回家的路通了! 长江干流诞生首座过鱼通道!

发表时间:2021/7/25 23:27:44  
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夏至刚过,天儿明显地热了。江里的鱼儿欢腾得很,这个温度适合它们产卵,它们要抓紧时间洄游,才能鱼翔浅底生生不息。

一大早,金沙江中游第九个梯级——金沙水电站大坝左岸的监控室门口,出现一个戴着安全帽的身影。打开门,他径直走到操作台边,专注地观察着屏幕。他是长江委长江设计院枢纽院通航与过鱼设计部副主任朱世洪,长江干流首座过鱼通道——金沙水电站过鱼通道,便是他设计的作品。

“鱼道今年3月建成投运以来,产生了较好的过鱼效果,据集成过鱼监测系统监测到的数据统计,平均每月过鱼量达3600尾。”从朱世洪的介绍中,一副“鱼跃金沙”的生态画卷徐徐展现。

生态,是中华民族高质量发展的根本,更是习近平总书记“最看重的事情之一”。坚定秉持生态理念的长江设计,力求将生态保护进行到底。

鱼儿的眼泪催生长江第一

几年前,中国工程院院士、长江设计院院长钮新强,在长江委领导干部理论进修班上,谈到“鱼儿的眼泪”。他描述了一群逆流而上找不到通道、奋力想越过大坝而撞在混凝土坝体的鱼儿,引出一个问题:水利工程如何与生态和谐共存?院士的思索,也是我国环保部门在水利水电工程规划之初就纳入“一票否决”的重大问题。

“2011年,金沙水电站在预可研论证阶段,我们就充分地考虑到过鱼问题,这也是通过环评的重中之重。”金沙水电站设计总工程师、长江设计院副总工程师鄢双红介绍,为此,他们的第一个专项研究,就集中在如何过鱼上。

据了解,长江的鱼儿,大多具有洄游产卵的习性。近年来,随着长江上游的金沙江、雅砻江梯级开发进程不断加快,鱼儿洄游通道受阻,一定程度上影响了水生物种的繁衍和平衡。

早在20世纪80年代初,过鱼问题就引起相关专家的关注,在葛洲坝水电站建成之后,水利部中国科学院水工程生态研究所曾开展过水轮机过鱼试验,并得出“50厘米以下的鱼儿,可以正常通过”结论。

这一结论,解决了上游下来的鱼儿通行问题,下游回溯还是没有得到解决。之后,网捕过鱼、升鱼机等手段,开始逐渐使用在水电站运行过程中。乌东德水电站就是采取升鱼机方式过鱼。

朱世洪介绍,网捕过鱼和升鱼机,在一定程度上打破鱼儿洄游的壁垒,但也存在一些瑕疵。比如人工干预过多造成的资源损耗,满足不了所有洄游鱼类的需求等。能否有一种手段,能一劳永逸打通阻碍,让所有的鱼儿一路畅游?

查阅了大量资料,并去现场学习了湖南洋塘水电站和广西长洲水利枢纽的过鱼设施后,绕大坝岸线布设过鱼通道的想法浮出脑海,并慢慢成熟。

经过无数次地演算、碰撞和论证,朱世洪和他的鱼道设计团队配合长江水资源保护科学研究所完成了《金沙江金沙水电站水生生态影响评价专题报告》。随后,鄢双红带队,赴京向环保部门做专题汇报。2015年,国家环保部对关于《金沙江金沙水电站环境影响报告书》的批复中要求:“下阶段深化鱼道水工模型实验研究,优化鱼道设计方案”。这一批复,不仅意味着金沙水电站 “一票否决”顺利过审,更意味着,“长江干流第一座过鱼通道”呼之欲出!

科技创新畅通鱼儿洄游路

6月的金沙江,碧水蓝天,美若仙境。

站在金沙大坝观景台上,只见巍巍大坝怀揽一湾清水,左岸鱼道穿坝而过,两岸青山逶迤延绵,好一幅生机盎然的山水美景。

从上俯瞰,金沙水电站坝轴线近400米,鱼道如一条玉带,沿下游左岸坝线蜿蜒近200米,穿大坝而上,至上游近300米处,便是鱼道出口。为减少占用河道岸线资源,鱼道两端3次折叠迂回,以满足鱼儿溯游爬坡需求。

那么,鱼儿是如何精准地找到大坝下游阔不过1米的鱼道入口?笔者产生如此疑虑。朱世洪说,这是鱼道设计成败的关键,更是他们设计中首先要解决的问题。

“鱼儿有一种天生的本领,就是寻找适合它们的流场,并在这个区域内活动。2013年,在方案还未审批之前,我们就开始进行水力学研究。我们和长科院的科研人员一起,用水力学模型模拟各种流场,找出最合适鱼儿游泳的流速。”朱世洪回忆,1年多的时间,他们研究了水电站河段收集到的63种鱼类,最后得出流速数据为0.3至1米每秒。据此,他们结合河势、大坝阻水等多方面因素,在左岸下游设计了3个鱼道进口,涵盖了大多数鱼类的游泳特性。

生态无小事,建了鱼道,还要确保鱼儿“应过尽过”。为帮助少数“迷路”的鱼儿找到回家的路,朱世洪他们在平行于大坝方向的集鱼补水渠内又动起了脑筋。

据介绍,朱世洪在某地学习时发现,他们修建的集鱼渠比较宽大,补水口垂直于渠体,这样就造成仅在出水口有很小的流速,而渠内大部分水流没有形成特别流场,引导鱼儿进入的作用不大。经过反复试验论证,朱世洪他们做了一项创新:将补水口向鱼儿游动方向倾斜,通过控制补水流速带动渠内整体流速,形成鱼儿喜欢的流场。

这一创新,大大拓展了集鱼范围,增强了集鱼效果,还收获了一项国家专利。这个成果,仅是鱼道的亮点之一。长江设计的智慧,更多地体现在细节上。鱼道穿坝方式,同样可圈可点。

从目前掌握的国际国内同类建筑中,鱼道普遍是通过暗涵穿坝。这会造成涵内没有光线,致使趋光鱼类停滞不前。为此,他们设计出绕坝开槽的方式,更好地使用自然光环境,以满足不同鱼类的驱光特性。

金沙水电站水头高20多米,如何在满足鱼儿洄游条件的前提下,尽可能将鱼道设计得更短,也是长江设计需要考量的另一大问题。从2012年到2017年的5年间,朱世洪他们无数次开展试验,在物理模型上将过鱼池设置各种坡度,观察鱼类克流能力。最终,将鱼道从可研1755米优化到1486米,仅这一项,就给业主减少鱼道建设五分之一的投资。

将近1500米的距离,一口气逆流而过,鱼儿们也会体力不支,甚至中途折返。为此,朱世洪他们再次攻关,通过反复实验,在鱼道内设计了隔3.5米安装一道竖缝效能隔板。隔板处水流较缓,游累的鱼儿,可在此稍事休息,再冲击下一个激流。朱世洪说,380多道竖缝效能隔板,仿造了自然河道流态,大大增强了鱼儿过坝的成功率,鱼道进口和出口接近1比1的过鱼量,从客观角度验证了这一设计的科学性。

一路畅游擘画生态美景

6月5日,世界环境日。金沙水电站的过鱼通道旁,来了一群活泼可爱的孩子。他们是攀枝花市的小学生。他们和江里的鱼儿亲密接触,近距离观察鱼儿游泳的样子,这个难得的经历,更是对他们生态结合科普的启蒙教育。

不仅是孩子,过鱼通道给公众的生态科普也是直观深刻。回到本文开头一幕,朱世洪给笔者上了一堂生动的现场课。

“你看,这条是岩原鲤,这是泉水鱼,它们正在排队过出口,”过鱼设施监测屏幕上,鱼儿优雅地划过,笔者脑海中蹦出一个词“鱼贯而出”。朱世洪认真地辨别鱼的种类,突然,他提高了音调:“圆口铜鱼,一条圆口铜鱼!”通过百度,笔者明白了他激动的原因。“圆口铜鱼,俗名肥坨,是生活在长江的珍稀鱼类,列入《中国国家重点保护经济水生动植物资源名录(第一批)》。”它摆动鱼鳍,奋力划水的样子,展现了珍稀鱼类努力延续种族的倔强。

给鱼儿以出路,也是给未来的人们一个“水清鱼读月”的生态愿景。地处金沙江下游的四川省攀枝花市,曾经是三线建设的工业城市。当地政府越来越重视环保,目前正努力寻求一条生态转型之路。也因此,地处攀枝花西区的金沙水电站,在城市规划中必须是生态水电站的典范。

“接下来,我们还会将鱼道进一步提档升级,加强鱼道景观设计,真正实现鱼跃金沙的美景。”对此,鄢双红满怀期待。

水生生物生生不息,是一条河流水生态平衡的关键。过鱼通道,相当于给鱼儿架上了“鹊桥”,为了让鱼儿更好地繁衍,还需要合适的“医院”和“产房”。为此,鄢双红的团队又开始琢磨这两件大事。

2015年,水电站设计方案中,增加了增殖放流和产卵场的规划。措施有了,还需要场地。实地查勘后他们发现,金沙江中游第八个梯级观音岩水电站的增殖放流站,距金沙水电站仅20余公里,覆盖的水域范围,可以满足这两个梯级的生态需求,“医院”就此落地。2017年金沙水电站截流后,这个增殖放流站承担了金沙水电站的放流任务,每年培育放流近20万尾鱼苗,至今已投放近60万尾。据了解,金沙水电站下游的第十个梯级银江水电站,也即将加入放流计划,至此,该放流站将成为全国首个三座电站共用的“医院”。

人工介入,是鱼儿繁殖的方式之一,更多的鱼儿,在洄游后还是要自然繁衍。于是,鄢双红的团队,在今年3月鱼道投运后,又开始寻找合适的“产房”。下一步,他们就要通过人工湿地等措施,进一步净化水质,给鱼儿一个舒适的产房。

水电站,能给人们提供清洁环保的能源,水生生物,是维护河流生态的动因。这两种看似矛盾的要素,在长江设计的智慧加持下,竟能达到完美统一。我们有理由相信,鱼翔浅底的生态美景,未来可期。

(来源: 长江设计院)

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