鱼道研究与建设i
——《水环境与生态工程学》读书报告
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：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
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、
1
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
2
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。
3
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
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。
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。
4
（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。 4. 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
5