俞鹏 李寅伟
（中国电建集团成都勘测设计研究院 四川成都 610072）
摘要：目前国内很多河流存在鱼类洄游现象，很多水电站、水库等拦水设施的建设阻碍了鱼类的正常洄游，很多工程设置了专用鱼道，做为鱼类的洄游通道。本文以ZM水电站为例，为保护Y江中游有限的鱼类资源，电站设置了供鱼类洄游的鱼道，本文对其进行相关研究讨论。
关键词：鱼道；趋光性；诱鱼；水下灯带
一、项目简介
Y江ZM水电站位于西藏自治区加查县境内，电站为坝后式地面厂房，尾水平台布置在下游副厂房下游侧，鱼道布置在河床右岸，取水口设在尾水平台下游侧，沿尾水平台、右岸公路、右岸山体引至大坝上游侧出口，在尾水平台下游侧设三处鱼道进口，在大坝上游侧设两处出口，全长为3659.51m。鱼道建筑物主要由进口明渠段、暗涵段、出口过坝段等组成，鱼道暗涵段沿电站下游侧右岸公路布置，兼做防洪挡墙，长度约200m。电站鱼道于2015年初建成，照明系统同期投入投用。
根据类似研究，鱼类的正趋光过程大致可以分为两个阶段：第一阶段是鱼受光刺激后，游近光源周围，但光源过强时，鱼类会游离光源；第二阶段是鱼滞留在光源下游动。但趋光的鱼类在过了一段时间后，会因对光的适应、疲劳以及环境的变化等而离开光源游走。在一定的适宜照度范围内，水温越高，趋光性越弱；反之，趋光性越强，Y江中游位处高寒地区，水温常年低于20℃，主要鱼种类多为冷水鱼，在设定适宜照度时，主要鱼种类符合上述光适应性特点，有一定的正趋光性。
二、灯光诱鱼照明系统布置特点
鱼道建筑物主要由进口明渠段、暗涵段、出口过坝段等组成，其中，鱼道进口明渠段采用自然光引导鱼类，但明渠段不宜过长，以免鱼类因对自然光的适应性和疲劳效应而拒绝洄游，在鱼道进口明渠段后部设置暗涵段，灯光诱鱼设施设置在暗涵段，暗涵段起始部分为普通隧洞结构，长度约20m，后续部分为竖缝式结构，每个竖缝长度为3m，共计约60个竖缝，暗涵段总长度约200m，为起到诱导鱼类洄游的作用，采用LDE灯带做为诱导光源，在暗涵段起始部分普通隧洞段，采用一组LED灯带逆水流平行布置，在竖缝结构段，沿每个竖缝逆水流方向和环竖缝通气孔，布置一组LED灯带，灯带的间距，保证光照的均布性，所有灯带沿涵洞顶部明敷固定，由于土建结构的不规则，光照区域主要分为三个区域：
1）良好感光区：沿灯带下方距离一定距离为良好感光区，鱼类在该区域主动趋向光源，并沿灯带敷设方向逆水流迁徙。2）不良感光区：即LED灯带光源附近区域，光照较强，鱼类主要产生负趋光性，快速游离。3）微弱感光区：在两个竖缝交界区域和通风孔中部区域，由于没有灯带，光线微弱，鱼类在该区域不易辨别方向，根据以往研究，水流在两个竖缝交界区域水流较急，鱼类的本能会沿水流较急处洄游，但在通风孔中部区域，由于光感较弱，可能会存在少量鱼类聚集现象。
竖缝段鱼道灯带典型布置见图所示。由于对鱼类在线性光源诱导下的适应性暂不明确，在暗涵段后部设置观测室，用于观测鱼类洄游效果，观测室后设明渠过坝段，该部分仍采用自然光引导鱼类，在大坝上游侧设鱼道出口。
三、灯光诱鱼照明系统供电
ZM水电站进厂公路靠近鱼道暗涵段的公路旁设有400V鱼道配电中心，电源引自ZM电站10kV厂用电配电中心，鱼道配电中心设专用照明箱，供鱼道暗涵段灯光诱鱼照明系统负荷，照明箱进馈线回路均为380V电压，共设10个馈线回路，沿鱼道暗涵段顶部穿管敷设，根据与灯光诱鱼照明系统制造厂配合，LED灯带需采用DC12V电源，供电半径约15m，即每个回路可供附近前后一组（约6~7个）竖缝的LED灯带用电，每组竖缝设6根LED灯带，每根LED灯带设一只AC220V/DC12V转换电源，每组竖缝的6只转换电源集中设在该组中部竖缝的通气孔顶部，与沿鱼道暗涵段顶部敷设的照明箱馈线电线连接，为尽量平衡三相电流，安装时将转换电源交叉接于A、B、C相。
四、LED灯带选择
根据对鱼类在不同光照强度下的反应的研究，鱼类通常有一个反应最低值，即刺激阈，随着刺激强度的增加，在适宜强度下产生最大反应，此时的刺激强度为适宜强度，当照度大于适宜强度时，鱼类呈现负趋光性。LED灯带照度选择，应考虑鱼类对照度刺激的反应的变化，根据ZM鱼类增殖站试验结果，当照度为0.1~10lx时，鱼类集群型较好，LED灯带照度选择8~10lx，光色与明渠段光色衔接，采用白色，色温约为5500K。
五、水下照明系统的防水
由于LED灯带布置在水下，灯带间的连接导线、导线与灯带接头、转换电源到灯带的连接元件均需满足水流的长期侵蚀，经与国内照明设备制造商沟通，目前国内制造商生产水平，大约可保证水下照明设备及连接件满足两年左右的防水要求，因此，虽然鱼道暗涵段LED灯带、导线采用防水导线，所有连接元件、接头等的防水等级均按照IP60设计，但仍需利用每年的鱼道检修期，更换老化的LED灯带、连接件等设备。
六、水下LED灯带照明系统的安装
ZM鱼道在水下LED灯带安装前，鱼道暗涵段已过水，水下LED灯带照明系统的安装有一定难度，施工方利用电站枯水期，将鱼道进口闸门落闸，排出暗涵段及明渠段集水，将LED灯带在鱼道涵洞顶部直附安装，灯带用镀锌扁钢卡扣固定，现场制作LED灯带防水连接件，灯带进线沿通气孔穿PVC管引上，与转换电源连接，照明箱馈线回路鱼道顶部平台穿PVC管明敷固定，户外敷设部分PVC管涂防紫外线涂层。
七、结论
ZM水电站是Y江中游第一座大型水电站，电站对环保要求很高，为保护有限的鱼类资源，设置了鱼道，根据鱼类洄游特性，采用进口明渠段、暗涵段、出口过坝段等土建设施，采用灯光诱鱼照明系统保证鱼类能够有效洄游，设计时充分利用鱼类的趋光性、逆水洄游性等生理特性，以及高原高寒环境特性，结合土建结构条件，合理分布LED灯带，保证洄游鱼类在适宜、均布的照度环境里，舒适的光色、色温条件下，有效洄游至电站上游，同时，尽可能保证水下设备的可靠性，减少安装维护工作量，由于土建结构的不规则性，感光区中会有部分微弱感光区，可能产生少量鱼类聚集现象，鱼类的实际洄游效果还需要在实际运行中观察，ZM水电站鱼道灯光诱鱼设施的设计，为未来Y江中游梯级电站的建设和有鱼类洄游现象的河流的鱼道设施的建设，鱼类洄游特性的研究，以及诱鱼措施的设计提供了参考，有一定的借鉴性。
参考文献：
[1] 罗会明，《在灯光照射下鱼类的趋光行为反应》
作者简介：
俞鹏：男；汉；高级工程师；本科；研究方向：电力系统及其自动化；供职单位：成都勘测设计研究院。
论文作者:俞鹏,李寅伟
论文发表刊物:《电力设备》第02期供稿
论文发表时间:2015/9/21
标签：鱼类论文; 灯带论文; 明渠论文; 趋光性论文; 照度论文; 水电站论文; 光源论文; 《电力设备》第02期供稿论文;