淺談蚌埠閘魚道工程建設與環境恢復措施

徐有前，徐炳圣

（1.安徽省淮河河道管理局，安徽 蚌埠 233000；2.安徽榮景工程設計咨詢有限公司，安徽 合肥 230041）

1 項目背景

蚌埠閘樞紐工程位于淮河中游，橫跨蚌埠市淮河兩岸，由節制閘、水電站、船閘、分洪道等組成。工程始建于1958 年，具有防洪、蓄水灌溉、航運、發電、城市供水等綜合功能，非洪水時期蚌埠閘上下游水位差5～6m，魚類自然洄游通道中斷。

為修復淮河干流、巢湖與長江干流的生態連通，2016 年環保部環審〔2016〕77 號文在《關于引江濟淮工程環境影響報告書的批復》中要求：“嚴格落實生態保護措施。采取江湖連通、魚類資源保護與恢復、優化航道布局、生態恢復等措施，切實保護水生生態系統。在長河樅陽閘及樅陽引江樞紐、瓦埠湖東淝河閘、淮河干流蚌埠閘和臨淮崗閘新建過魚設施，修復裕溪河巢湖閘已有過魚設施，恢復淮河干流、瓦埠湖與淮河干流、菜子湖及巢湖與長江干流的生態連通。”

2020 年11 月12 日，水利部淮河水利委員會以淮委規計函〔2020〕278 號文對引江濟淮工程蚌埠閘魚道工程設計方案出具了審核意見。2021 年4 月1 日，安徽省水利廳以皖水規計函〔2021〕189 號文對蚌埠閘魚道工程進行了批復。

2 魚道工程布置

2.1 過魚功能

蚌埠閘魚道主要過魚種類為鰱、鳙、草魚、青魚等產漂流性卵魚類，兼顧鯉、鯽、鳊、魴、鲌類、黃顙魚、?、間下鱵等產粘性卵魚類。根據淮河四大家魚等魚類洄游及淮河生態環境特征，蚌埠閘魚道主要過魚期為4—8 月，考慮到蚌埠閘蓄水位規劃要求，閘上過魚最高設計水位采用18.4m，最低設計水位采用17.4m。

2.2 總體布置

根據現場條件結合生態景觀，魚道工程布置在蚌埠閘12 孔節制閘左側黑牛嘴水生態園區內，設計防洪標準為100 年一遇。根據魚類逆流而上的自然洄游特性，魚道進口布置在節制閘左側下游墩墻端部約430m，出口布置在節制閘左側上游墩墻端部約207m。魚道進口底高程10.31m，出口底高程15.90m，底坡i=1/100。魚道總長642m，采用地下箱涵和整體U 型槽型式，其中中間箱涵段長396m，進出口兩端箱涵總長120m，U 型槽段長126m，按結構功能分為進口控制段、魚室（1#-59#）、出口控制段，共設置5 個進出通道與地面相通。

2.3 魚室結構

根據《水利水電工程魚道設計導則》以及聯合國糧農組織對魚道池室尺寸的建議，魚池寬度不宜小于主要過魚對象體長的2 倍，魚池長度不宜小于最大過魚目標體長的2.5 倍，根據蚌埠閘魚道過魚對象特性，魚道凈寬為2.5m；魚室長度與過魚量及池室消能效果有關，按l=（1.2～1.5）B 計算，魚室長度取3.0m。蚌埠閘魚道過魚對象較多，上下游水位變幅較大，隔板采用適應水位變幅能力強、各水層魚類均可通過的垂直豎縫式。魚室內的豎縫寬度直接關系到魚道的消能效果和魚類的可通過性，一般豎縫式魚道的豎縫寬度不小于過魚對象體長的1/2或過魚對象寬度的3 倍，蚌埠閘魚道豎縫寬度設計為40cm，單個過魚池室長3.0m，底坡1∶100，每16 個池室設一個休息室，休息室為平底。根據南科院數值模擬試驗成果，在1∶100 池室底坡坡度條件下，魚道豎縫最大流速0.79m/s，最大流速平均值為0.71m/s。4—8 月份過魚期，在上游過魚最低設計水位、下游過魚最高設計水位時，魚道進口水深2.0m，魚道池室豎縫處水流流速約0.5m/s，能夠較好滿足過魚要求，且對河道中游泳能力較弱魚類有利；當下游水位較高時，開啟補水誘魚措施，可提高魚道進口附近水流影響范圍，提高過魚效率。

2.4 觀魚廊道

魚道中間箱涵段位于生態園區地下，長396m，可通過進出通道進入，箱涵設計凈寬5.0m，一側為2.5m寬魚池室，另一側2.5m 為行人通道，魚池室上部設玻璃蓋板，砼箱涵頂部設置與地面相通的通風口，行人通道旁結合檢修需要和淮河魚類科普及水文化宣傳教育需求，設1 個科普室和3 個耳室。126mU 型槽段在魚池室側面設置觀魚廊道，魚池室與廊道間設置厚15cm 亞克力玻璃，以便在廊道上觀察魚池室內的魚類活動情況，并設置了過魚自動監測系統。

2.5 誘魚設施

為更好達到過魚效果，使魚類找到魚道進口并向上洄游，魚道進口布設水泵進行補水，補水流量1m3/s，管道出口位于魚道進口池槽底部，通過出水孔從底板頂部噴出，同時在頂部布置消能格柵進行消能，滿足魚道進口水流要求。在進口頂部布設噴淋系統及在進口池槽前端底部設3 個潛水推流器加強誘魚，通過灑水管和推流器在魚道進口附近形成水花到達誘魚目的。

3 項目建設

3.1 地形地質條件

淮河自西向東流經本區，該段淮河屬不對稱的河道，工程區的地貌自南向北為黑虎山山前一級階地、南岸灘地、淮河河槽和北岸灘地。魚道位于淮河北岸灘地黑牛嘴生態園內，該處前后地形變化較大。根據1999 年航拍圖，場區分布有兩個水塘，地面高程在13.0～22.9m 左右，2002 年擴建12 孔節制閘，作為棄土區堆填，地面高程在17.0～26.1m 左右，地形略有起伏，土層變化較大。

根據現場鉆探資料，地層自上而下分述如下：人工填土層（Qml4）：以重～中粉質壤土為主，夾植物根莖，夾淤泥質重粉質壤土、粉性土，局部夾生活垃圾、碎石子。層厚0.70～11.30m，層底高程9.90～20.51m。

①層（Qal4）：淤泥、淤泥質重壤土，夾貝殼及腐殖質，為近期沉積。層厚1.60～5.00m，層底高程14.60～18.28m。

②層（Qal4）淤泥質重粉質壤土，僅分布于BY05 號孔附近。層厚1.30m，層底高程9.68m。

③1層（Qal4）：砂壤土，局部為中～輕粉質壤土，局部夾淤泥質重粉質壤土。厚1.10～8.60m，層底高程7.48～10.19m。

③2層（Qal4）：中～重粉質壤土，局部為淤泥質重粉質壤土、砂壤土。層厚0.70～3.00m，層底高程-0.51～7.55m。

④層（Qal3）：重粉質壤土，夾鐵錳結核。該層未鉆穿。

3.2 總體建設情況

蚌埠閘魚道工程由安徽省淮河河道管理局代建實施，主要建設內容為：魚道工程土方開挖及回填、魚室主體鋼筋混凝土結構澆筑、護坡、堤頂道路、啟閉機房及管理房、金屬結構及機電設備、電氣自動化設備等。

蚌埠閘魚道主體工程2021 年12 月22 日開工，2023 年9 月8 日完工。主體工程劃分為1 個單位工程12 個分部工程，其中主要分部工程2 個，重要隱蔽單元工程39 個。12 個分部工程質量評定全部合格，其中優良9 個，主要分部工程2 個，均為優良，外觀質量評定得分率92.7%。2023 年9 月20 日單位工程通過完工驗收，單位工程質量等級為優良。

3.3 土方開挖及回填

魚道進口底高程10.31m，出口底高程15.90m，底坡i=1/100。魚道分二期施工，一期（進口控制段至24#魚室）建基面位于③1層砂壤土，采用降水井+輕型井點+明排的降水措施，共計使用43 口深井以及20 處輕型井點降水，開挖邊坡底部采用木樁支護，坡腳設置排水溝（溝周邊鋪土工濾布）；二期工程（25#魚室至出口控制段）位于人工填土層、部分位于③1層砂壤土，且基礎高程較高，采用基坑內明排降水措施。工程最大開挖深度14.8m，開挖土層主要為人工填土、淤土層、砂壤土層，開挖邊坡1∶3和1∶3.5，采用挖掘機配自卸車從上至下分層（厚度控制在1.5m）分段進行。土方開挖保持一定的坡勢，以利排水，避免開挖范圍內積水。

蚌埠閘封閉堤為1 級堤防，回填要求壓實度為0.95，選用粘性土填筑。魚道周邊一般回填要求壓實度為0.91，采用開挖土方回填。土方回填前在魚道臨土面采用聚氨酯防水涂料對表面螺栓孔及施工縫進行處理；回填時，先將建筑物表面濕潤，涂刷濃泥漿，涂層厚度宜為3～5mm，并與下部涂層銜接，嚴禁泥漿干固后再鋪土、夯實。制備泥漿采用塑性指數IP 大于17 的粘土，泥漿的濃度1∶3（土水重量比）。建筑物兩側2m 以內回填土用尺寸為0.8m×0.8m 液壓平板振動器夯壓密實，其余采用重型履帶推土機壓實，兩側回填土對稱均衡上升，分段處留有坡度，錯縫搭接，分期回填。

3.4 地基處理

魚道基礎大多坐落在砂壤土層，部分位于人工填土層，招標文件地基處理方案為局部軟弱土層采用水泥土換填。50#、51#魚室開挖揭示建基面為軟弱土層，經地質工程師和參建各方確認后，進行水泥土換填處理。

魚道工程位于蚌埠閘黑牛嘴生態園節制閘擴建棄土堆填區域，原有2 處深塘，人工填土性質及厚度差異大，為防止地質不滿足設計要求影響工程建設，對二期實施的魚室段地質情況進行了加密補勘。

補勘結果顯示，魚室37#-39#建基面以下存在軟弱土層，深度較大，地基承載力較低，水泥土換填方案不能滿足要求。為提高37#-39#魚室建基面以下地基承載力，針對三種地基處理方案比選：方案一，樁徑0.5m 水泥攪拌樁與8%水泥土墊層改善地基；方案二，樁徑邊長為0.4m 預應力混凝土方樁與8%水泥土墊層改善地基；方案三，管徑為0.4m 預應力混凝土管樁與8%水泥土墊層改善地基。綜合考慮現場施工條件、工期、工程費用等因素，采用方案三進行地基加固處理。

3.5 混凝土工程

魚道工程混凝土量為2.3 萬m3，攪拌站集中拌制、砼攪拌車運輸、泵送砼入倉、振搗器密實澆筑。根據魚道沿線地質及施工條件，按魚室采用間隔跳倉分層澆筑，散裝P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥。前期試驗采用部分人工砂，有干縮現象，調整砼配合比，細骨料主要選用細度模數2.3～3.0 的天然砂；粗骨料采用5～31.5mm 連續級配石子，添加聚羧高效酸減水劑嚴格控制拌合水量，熟料塌落度控制在15cm。對于厚度超過1m 的底板等大體積混凝土采用預埋冷凝管進行降溫處理，混凝土澆筑完成后采用節水保濕養護膜覆蓋養護。

3.6 監測分析

進口閘：2022 年3 月17 日至2023 年9 月15 日，4 個沉降計觀測位移變化量分別為2.39mm、2.51mm、0.18mm、-0.22mm。2022 年4 月17 日 至2023 年9月15 日，6 個測縫計開合度變化量分別為0.49mm、0.69mm、4.60mm、4.12mm、0.44mm、-0.19mm。各部位儀器沉降變化小，無異常變動，主體結構穩定。

出口閘：2022 年11 月14 日至2023 年9 月15日，4 個沉降位移變化量分別為0.48mm、0.24mm、0.58mm、0.32mm。2022 年11 月14 日 至2023 年9月15 日，6 個測縫計開合度變化量分別為0.48mm、3.14mm、4.85mm、-0.90mm、0.40mm、0.94mm。各儀器測值穩定，無異常變動，主體結構穩定。

施工期結構物沉降觀測情況：分魚道工程每段砼澆筑后即進行沉降監測，自2022 年3 月開始直至2023 年9 月中旬魚道單位工程完工，進口閘、出口閘及位于原狀砂壤土地基上魚室段、進行地基處理魚室段，沉降較小；二期實施位于灘地人工填土段沉降稍大；單次沉降量最大值為56mm，累計沉降量最大值為110mm，跳倉澆筑的相鄰魚室累計相對沉降量最大值為20mm，沉降過程均呈線性變化，監測點最大沉降值達到110mm，后續監測過程中沉降值監測點無持續沉降變化，監測點趨于穩定。

4 環境恢復及水土保持措施

4.1 環境影響及恢復

魚道工程建設范圍影響面積約120 畝，其中主體工程占地1.9 畝，施工臨時道路占地10.5 畝，魚道開挖占地107.6 畝，為生態園區景觀綠化區，主要有觀賞喬木、灌木、草皮等以及棧道、步道、廣場等。受影響的6kV 線路、通訊光纜、電氣照明、地下配電線及部分供水管道等臨時遷移后恢復，恢復景觀綠化、園區道路和生態園抽水站，以“洄游”為主題，圍繞魚道觀覽節點進行景觀綠化，打造一個由外而內，自然、景觀、建筑相協調，詩意與文化貫穿的園區環境。生態園抽水站出口消能設施采用景石跌水方式，與景觀融為一體。

4.2 水土保持措施

建筑物工程區：觀賞價值較高的園區苗木先行移栽，開挖線范圍內占地剝離表層土，基坑邊坡臨時覆蓋及植草皮，工程建設完成回填后進行綠化恢復；臨時堆土區：1#堆土區位于魚道附近，清理后主要進行荷花恢復，2#堆土區位于生態園區魚道東北側，原狀主要為楊樹、雜樹等低價值植被，恢復樹木和草皮綠化植被。施工營地：在魚道工程周邊平緩的空地建設，對施工擾動且需硬化場地進行表土剝離并集中堆放。施工結束后拆除硬化層，對施工跡地整治后，進行草皮綠化。

5 結語

蚌埠閘魚道工程建設修復了淮河干流魚類洄游通道，使魚類順利地上溯回流產卵，有利于生態平衡與物種延續。同時，魚道建于蚌埠閘黑牛嘴生態園區，恢復工程同園區環境相互協調，豐富了蚌埠閘水利風景區的建筑元素，使得游客在欣賞水利建筑的雄偉壯觀的同時，感受人與自然和諧共存的理念