馱英水庫過魚建筑物方案比選

賀香蘭

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 工程概況

馱英水庫位于廣西寧明縣那堪鄉，是一座以灌溉、供水為主，兼顧發電等綜合利用的大（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，大壩建成后將截斷魚類通道，影響魚類繁殖。為減小修建水利樞紐對魚類的不利影響，解決庫區異質種群間的遺傳交流，維持生物多樣性，馱英水庫工程應進行過魚建筑物的設計。

2 過魚建筑物方案

高壩過魚一直都是世界性難題，國內可借鑒的成熟經驗較少，但國外研究和實踐較多，也取得了不少成熟經驗[1]，目前已建成的過魚設施主要有魚道、魚閘、升魚機等。結合工程特點及地形地貌、地質條件、現場查勘等情況，可研階段設計擬對升魚機、魚道、魚閘3 種過魚方案進行綜合比選，以確定更適合本工程的過魚設施。

2.1 升魚機方案

馱英水庫升魚機擬布置于左岸山坡，工程區為中低山峽谷地形，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、粉砂質泥巖和泥質粉砂巖3 大類，呈夾層狀或互層狀。工程區斷層不發育，但巖體褶皺現象發育。

升魚機方案由纜索式升魚機與集魚系統組成，其中纜索式升魚機包括上（下）站房、索道支承塔、上游魚箱滑道及其相關設備。

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

上（下）站房為索道固定端，上站房布置錨固設施、迂回機、小車牽引機構、導向滑輪、絞車、魚箱滑道等，下站房布置錨固設施、迂回機、絞車等。在上下站房之間約480 m轉運工作區內，沿跨距長度方向每隔120 m左右布置1個支承塔，總共布置3個。上、下站房由升魚機索道進行連接，載重小車可沿主索來回移動，索道全長約為480 m，高差約為56 m。

下游集魚系統的主體結構為集魚道，集魚道布置于攔河壩下游側，與壩后河道電站生態機組尾水渠相接，沿攔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構，為矩形槽室，在集魚道末端布置一個集魚網箱，用于收集魚道中的魚類。

由于壩前水域及庫區均為靜緩流生境，不適宜流水性種類棲息，下游魚類誘集后經升魚機提升過壩，再通過運魚船運至庫尾，投放到上游流水生境中。魚類下行時則采用運魚船將庫尾集魚平臺的運魚箱運至壩址升魚機處再轉運至下游。

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泥巖及泥質粉砂巖及砂巖。

魚道若沿左岸岸坡進行布置，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。受壩后電站進廠道路和灌溉引水隧洞進水口等建筑物的影響，沿左岸布設魚道難度非常大，尤其是魚道與壩上約300 m處的灌溉引水隧洞進水口交叉，采用開敞式魚道穿越進水口的難度較大；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）沿攔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）。考慮到魚道下游進口處水位變幅較小，僅在魚道下游設1個進口，進口底板高程為166.5 m，距河道電站廠房尾水出口約450 m，進口分別設檢修閘門、工作閘門各1扇。魚道采用鋼筋混凝土結構，為矩形槽室，魚道邊墻厚1.0 m，高3 m。魚道邊墻內側回填開挖石碴，并填平至魚道頂部，頂部鋪設厚0.2 m混凝土，形成一條寬為2～3 m 的混凝土路面便道，巖質邊坡采用噴錨支護方式，土質邊坡采用混凝土框格梁草皮護坡。

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計，為城門洞型；考慮到過魚隧洞內需進行觀測、維護等工作，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 的觀測維護工作平臺；考慮到隧洞內光線不足，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。對于洞室中局部穩定性差的洞段，施工時先采用錨噴措施對洞壁進行一期支護，然后對洞壁全斷面進行鋼筋混凝土襯砌，形成二期支護。

大壩上游段魚道（YD2+433～YD4+712）沿大壩上游右庫岸布置，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），魚道頂部兩側均布置寬2.5 m的人行觀測檢修工作平臺。考慮到魚道邊墻較高，庫水位較高時，邊墻將承擔較大的水壓力，因此，在魚道內側布置一系列連系梁，用于連系魚道兩側邊墻，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25個出口，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、隧洞段魚道其結構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構，內徑為12 m，高39.4 m。升魚室為矩形井筒式鋼筋混凝土結構，長4 m，寬3 m，高39.4 m。

豎井式魚閘出口工作流程：由布置在集魚池內驅魚設施將洄游到集魚池內的魚驅趕進1#升魚室內，關閉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水位與庫水位齊平時予以關閉，然后開啟1#升魚室出口疊梁門讓1#升魚室內的魚游入水庫中，同時打開1#、2#升魚室間的連通管閥門將1#升魚室內的水體通過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和2#升魚室中。待1#升魚室水位與集魚池水位齊平時，采用同樣操作方式通過2#升魚室升魚進到水庫內。通過1#、2#升魚室順次循環完成升魚入庫，從而有效縮短過魚間隔的時間，可保持一定的過魚連續性。

3 方案比選

方案比選需以滿足水庫過魚要求為前提。根據調查，公安河魚類種群規模不大，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，流域內亦無大規模魚類集中產卵場，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計要求。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，在工程投資造價方面，魚道方案費用最高，其次為魚閘方案，升魚機方案費用最低，故升魚機方案具有明顯優勢。

由表2 可知，在技術性方面，魚道最為成熟，且可實現水生生境連通，升魚機和魚閘則略顯不足；在過魚能力方面，僅有魚道方案可以保證連續過魚，且不會對魚類造成傷害，其余兩方案在此方面劣勢明顯；在過魚效果影響因素方面，升魚機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；在對主體工程的影響方面，升魚機對水庫影響最小，其余兩方案均存在邊坡安全隱患；在運行管理方面，3種方案各有相應的難度，魚道方案略有優勢。

表2 過魚建筑物特性比較[2]

綜上分析可知，升魚機方案雖然在過魚能力、對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、對主體工程的影響等方面具有顯著優勢，且由于魚道方案投資遠遠大于升魚機方案，故本工程推薦升魚機方案。

4 結語

本文對馱英水庫過魚建筑物采用升魚機、魚道、魚閘3 種方案從工程投資、技術可靠性、過魚特性等多角度進行比較，推薦采用升魚機方案。工程建成后，馱英升魚機將成為廣西首座升魚機型式的過魚設施。