通了！长江鱼有了回家专线
◎ 吴纯新 科技日报记者 刘志伟 通讯员 傅菁 秦建斌
6月的金沙江，碧水蓝天，鱼翔浅底。
站在金沙大坝观景台，只见巍巍大坝怀揽一湾清水，左岸一条型如“U”槽的水道蜿蜒而出，翻越大坝连通上下，形成一个接续生命的生态廊道。
这就是长江干流首座过鱼通道，长江鱼有了回家专线。
“投入使用以来，过鱼效果不错，监测数据显示，平均每月过鱼量3600多尾。”长江设计院枢纽院通航与过鱼设计部副主任朱世洪说，看着自己设计的作品，勾勒出“鱼跃金沙”的生态画卷，十分欣慰。
长江大保护，从设计源头抓起，才能把生态蓝图绘到底。
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加快，天然河道被大坝拦截，洄游通道受阻，一定程度上影响了水生物种的繁衍和平衡。
几年前，中国工程院院士、长江设计院院长钮新强谈到“鱼儿的眼泪”，一群鱼儿逆流而上找不到通道，奋力想越过大坝而撞向混凝土坝体。这件事引出一个问题：水利工程如何才能与生态和谐共存？
这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”的重大难题。
“2011年，金沙水电站在预可研论证阶段，我们就考虑到过鱼问题，也是环评的重中之重。”金沙水电站设计总工程师、长江设计院副总工程师鄢双红说，为此，他们的第一个专项研究，便聚焦如何过鱼。
早在20世纪80年代初，过鱼问题就引起相关专家关注。葛洲坝水电站建成后，专家团队曾开展过水轮机过鱼试验，并得出“50厘米以下鱼儿，可以正常通过”结论。
这一结论，解决了上游鱼儿向下通行问题，下游回溯仍在“卡脖子”。
此后，网捕过鱼、升鱼机等手段，逐渐在水电站使用。
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壁垒，但存在一些瑕疵。比如，人工干预过多造成资源损耗，无法满足所有洄游鱼类的需求等。
能否通过一种手段，一劳永逸打通阻碍，让所有鱼儿一路畅游？
查阅大量资料，并去湖南洋塘水电站和广西长洲水利枢纽现场学习过鱼设施后，朱世洪产生绕大坝岸线布设过鱼通道的想法。
无数次演算、碰撞和论证，朱世洪和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。很快得到批复，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。
金沙水电站坝轴线近400米，鱼道似一条玉带，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，鱼道两端三次折叠迂回，以满足鱼儿溯游爬坡需求。
鱼儿如何精准找到大坝下游宽不过1米的鱼道入口？朱世洪说，这是鱼道设计成败关键所在。
“鱼有天生本领，寻找适合自己的流场，并在区域内活动。”朱世洪回忆，方案未审批前，团队就和长科院科研人员一起开始水力学研究，用水力学模型模拟各种流场，找出最合适鱼儿游泳的流速。
一年多时间，他们研究了金沙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，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，涵盖大多数鱼类的游泳特性。
鱼道建了，还要确保鱼儿“应过尽过”。为帮助少数“迷路”的鱼儿找到回家路，朱世洪团队在平行于大坝方向的集鱼补水渠内动起了脑筋。
朱世洪介绍，如果集鱼渠比较宽大，补水口垂直于渠体，会造成仅在出水口有很小流速，而渠内大部分水流没有形成特别流场，引导鱼儿进入作用不大。反复试验论证，团队创新提出，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。
此举大大拓展了集鱼范围，增强集鱼效果，还收获了一项国家专利。这仅是金沙鱼道的亮点之一。
目前，国际国内同类建筑中，鱼道普遍通过暗涵穿坝，导致涵内没有光线，致使驱光鱼类停滞不前。为此，设计团队采用绕坝开槽的方式，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？
五年时间，朱世洪团队经过无数次试验，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，给业主减少鱼道建设五分之一的投资。
同时，在鱼道内设计了隔3.5米安装一道竖缝效能隔板，380多道竖缝效能隔板，仿造自然河道流态。“鱼道进口和出口接近1比1的过鱼量，验证了设计的科学性。”朱世洪说，鱼儿过坝成功率大大提升。
“看，这条是岩原鲤，这是泉水鱼，正在排队过出口。”6月25日过鱼监测屏幕上，鱼儿优雅划过，朱世洪认真辨别鱼的种类。突然，他提高音调：“圆口铜鱼，一条圆口铜鱼！”
原来，圆口铜鱼俗名肥坨，是生活在长江的珍稀鱼类，很少见到。
“接下来，我们要将鱼道进一步提档升级，加强景观设计，更好呈现鱼跃金沙的美景。”鄢双红满怀期待。
鄢双红说，过鱼通道相当于给鱼儿架上了“鹊桥”，为了更好地繁衍，还需配套合适的“医院”和“产房”。
2015年，在水电站设计方案中，增加了增殖放流和产卵场规划。
实地查勘后，鄢双红团队发现，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，覆盖水域范围，可满足两个梯级的生态需求，“医院”就此落地。
2017年，金沙水电站截流，上述增殖放流站便承担金沙水电站的放流任务，每年培育放流近20万尾鱼苗。
未来，金沙水电站下游第十个梯级银江水电站，也将加入放流计划，至此，该放流站将成为全国首个三座电站共用的“医院”。
人工介入是洄游鱼繁殖方式之一，更多的鱼儿，洄游后仍是自然繁衍。于是，鄢双红团队在鱼道投运后，开始寻找合适的“产房”。
下一步，他们将通过人工湿地等，进一步净化水质，给鱼儿一个打造一个舒适的“产房”。
来源：科技日报 文中图片及视频由受访单位提供