解密湘江里的“三峡” 给鱼儿留了条回家路（图）

在对自然的利用与改造中，人们创造了工具，随着时代发展，工具演化为工程。一些宏大的工程有很多鲜为人知的细节，体现了科学、创新与人性。本报今起推出系列报道“超级工程·湖南重点工程解密”。

在湘江望城蔡家洲河段，湘江长沙综合枢纽正悄然成型。记者来到施工现场，通过与工程师、施工方的对话，解密湘江里的“三峡”。

[简介]

湘江长沙枢纽工程坝址位于望城区蔡家洲河段，主要建筑物有船闸、泄水闸、电站和坝顶公路桥。其开发任务是保证长株潭城市群生产生活用水，适应滨水景观带建设和改善长沙至株洲段通航条件为主，兼顾发电等功能。

2009年10月开工，计划2014年完工。为湘江干流9级开发的最下游一级。

蓄水29.7米，考虑了亲水平台

去年8月以来的整整7个月，湘江长沙段水位平均处于25.35米～26.35米之间，超千吨级以上货轮全部只得调往湘江最下游港口，由中小型船舶中转。

湘江长沙综合枢纽建成后，大坝正常蓄水位可满足2000吨级船只的需求。根据项目的设计方案，按湘江预测货运量2015年1.5亿吨，平均运距400千米计算，2000吨级船舶比1000吨级船舶节约6.6亿元每年，比500吨级船舶节约运输费用12.6亿元每年。

为了征服汹涌的长江，人们在十年内修建了三峡大坝。而现在，在湘江蔡家洲，一项与水较量的工程施工正酣。

5月16日，晴。湘江长沙综合枢纽的围堰上，竖着一块牌子写着“防汛通道”。 围堰里工人正忙着施工，围堰外，湘江水面离围堰的距离相比4月底又高了一些。“现在就要确保安全度汛，10月实现一蓄两通(蓄水、通航、通桥)。”长沙市湘江综合枢纽开发有限责任公司总工程师范焱斌说。

然而，枢纽建设的目的并非防洪，而是蓄水。

洪水一泄而过，到了干旱季节，湘江便进入了枯水期。上世纪90年代以来，湘江长沙段经常喊渴，部分河段行人甚至能徒步过江。

“连续几年，湘江跨年枯水期超半年。”湘江长沙综合枢纽工程总设计师刘学著说，“改善通航是工程的首要目的。”

此外，湘江长株潭河段枯水期水位下降，使各水厂的取水扬程加大、取水难度和取水成本提高;而裸露的沿江两岸滩地与沿江风光带建设相悖。

2004年1月，湖南省人大、政协会议上，长沙代表团建议尽快建设湘江航电枢纽。2009年10月，工程正式开工。

湘江长沙综合枢纽蓄水后，形成的库区库容为6.75亿立方米，接近目前洞庭湖的储水量。不同于以三峡大坝为代表的高坝，要将水位提升百米，湘江长沙综合枢纽是槽蓄型水库，水位控制在黄海标高29.7米，是枯水期和丰水期水位的中间值。

“这比原方案的31米有所降低。”刘学著说，在设计方案中，他们曾先后分析过29.0米-31.0米蓄水位。“从尽量降低水库蓄水对长沙、株洲、湘潭三市排水排污闸口和高程较低堤垸的浸没影响出发，此水位与株洲航电枢纽最低通航水位基本衔接，对通航较为有利;对改善长沙河段滨水景观基本可行，对改善株洲和湘潭河段滨水景观也有一定作用;对库区影响范围、影响程度也是适中的。”

29.7米的蓄水位是一个什么概念?刘学著介绍，29.7米是黄海标高，以黄海平均海水面为标高零点，在这个位置平均水深为10米左右。橘子洲亲水道路高程32.5米，蓄水位下，道路距水面近3米;而在河东已建湘江风光带第三级戏水平台(包括杜甫江阁、风帆广场位置等)，最下一级高程为31.00米，“这都为沿江提供了很好的观景位置”。

“坝址曾有香炉洲和蔡家洲两个备选方案。”刘学著介绍，专家组比较了两个地方的优劣，蔡家洲坝址比香炉洲多形成7公里库区航道，将为霞凝港区发展提供5公里深水岸线。“蔡家洲坝址因此胜出。”

闸门目前全国内河流域最大

4月26日，晴，下午1点15分，中交二航局的施工人员吃过中饭后，陆续从生活区走向大坝。为了赶近路，施工人员爬梯子到达船闸施工现场。“20多米高，已经习惯了。”来自湖北枣阳的连大军说。

赶在九月份通航，船闸建设时间紧迫。船闸人字门的安装是枢纽工程金结安装单件吨位最大的吊装工程，施工难度大、技术含量高。

“人字闸门就像一扇普通房门。”房门就是门叶，人字闸门两个侧端部位均设有竖直的门轴柱和接缝柱，相当于门轴。中交二航局项目部副总工程师杨桂根介绍，湘江长沙枢纽船闸为双线单级2000吨级船闸，上、下闸共安装8扇人字门，其中单扇人字门宽、高近20米，厚2.5米，单扇人字门重300多吨，门叶分六节进行现场拼装焊接，单节重60吨左右。两扇门叶构成“人”字形结构，因此闸门叫做“人字闸”。

“闸门是在武汉定做的”。 杨桂根说，船闸制作方武昌船舶重工有限责任公司曾为三峡工程制造人字闸门，作为目前全国内河流域最大的船闸，湘江枢纽这样一扇闸门即使是15个师傅同时焊接拼装，也得花上近一个月的时间。

记者在船闸施工现场看到，建设好的闸墙上都有一个孔。杨桂根介绍，这是输水廊道，里面有阀门，通过输水廊道的进出水，形成一个连通器。当船从上游进入船闸时，阀门打开，使闸室里的水保持同一高度。出闸室时，下闸处阀门打开，使闸室水位与下游一致，从而保证船平稳通行。

泄水闸墩脱模润滑用了食用油

胡秀峰站在二期泄水闸的前面，面带笑容，他是施工人员之一。在他的身后，11.5孔泄水闸已经修建好。工程一共有46孔泄水闸，一期右汊已建20孔高堰泄水闸，其余的等到三期时进行建设。

泄水闸正常运行时关闸挡水、汛期洪峰来前开闸泄水，通过弧门(挡水闸门)的开合，可以让库区的水流到下游或者储藏起来。

“两个闸墩之间一个弧形的门就是弧门”。胡秀峰还记得，今年3月18日，最后一个弧门缓缓开启，大约10分钟后，顺利到达锁定高程。二期工程最后一扇弧形工作闸门启闭成功，比计划提前了13天。

范焱斌介绍，泄水闸弧门宽22米，高11.7米，弧门的宽度在国内航电枢纽工程中是最宽的，单套总重量达170余吨。“弧门设计得宽一点，闸墩可少建两个，这样也减少对自然环境的破坏。”设计人员说。

一扇如此大的弧门怎么安装，如何启动?工程师赵广周说，弧门是由四榀32吨的钢门叶现场拼接而成。每扇弧门配置一套液压泵站，在闸墩左右侧墙上悬挂油缸，采用液压启闭机启闭弧门。

走近闸墩，居然看不到一般桥墩外观上的“麻点”。“混凝土浇筑难免会遇到气泡，这样表面会凹凸不平。”中水八局长沙枢纽项目部经理李刚介绍，工程技术人员经过反复试验，将食用色拉油掺入一定比例机油，均匀涂在混凝土模板上作为脱模剂，可使闸墩混凝土外观平滑。“尽管增加了资金投入，但可以使水流更顺畅下泄。”

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湘江又将多条过江通道

望城区丁白汽渡口，要过桥的车辆从水边一直排到堤上，从上游三汊矶大桥到下游望城码头，这是唯一的过江通道。这一现象将在2014年得到改观。由于湘江长沙综合枢纽工程桥坝合一，长沙也将因此新增一条过湘江通道。从设计上看，坝顶公路桥双线六车道，桥长1970米，桥宽27米。刘学著介绍，总长约30公里且纵贯大河西先导区的南北主干道——黄桥大道将从望城城北跨过湘江，与湘江东岸的长(沙)湘(阴)公路和京珠高速对接，而跨湘江大桥正好与湘江长沙综合枢纽工程坝顶公路吻合。

穿越大坝的鱼道——鱼儿可回家

国外鱼道成功案例更多，如美国邦纳维尔坝鱼道，年平均过鱼65万尾;美国麦克纳里坝鱼道，年均过鱼106万尾;前苏联土洛马电站鱼道，日平均过鱼440尾。这些鱼道的建设为河流生态的修复创造了良好的条件。

……

本工程重点考虑江湖洄游及具有短距离迁移特征鱼类的过坝问题，同时兼顾咸淡水洄游及坝址分布的所有鱼类。主要过鱼对象为四大家鱼(青鱼、草鱼、鲢、鳙)以及鳊、银鲴、团头鲂、三角鲂、鳠、黄尾鲴、翘嘴鲌、蒙古鲌、南方鲇等。

——摘自《长沙综合枢纽工程鱼道布置浅析》

长沙湘江综合枢纽横卧湘江截断河流，如何让有洄游习性的鱼类顺利找到回家的路，繁殖生存，成为工程设计者需要思考的问题。

“鱼道便是鱼类洄游的通道”，湘江长沙综合枢纽工程副总设计师李强说，经多次设计、论证，一条为鱼儿专门设置的“鱼性化”通道跃然纸上，并于近期通过了南京水利科学研究院的模型试验验证。

鱼道的建设将在工程的第三期施工，建成后，以“四大家鱼”为主的洄游鱼类将可通过这条“生命通道”，赴湘江上游繁衍生息。

鱼类的“绿色通道”

李强是省水利水电勘测设计研究总院设计人员，他介绍，目前湘江中重要的经济鱼类，除“四大家鱼”(即青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼)外，还有鲤、鲫、三角鲂、鲴、鲇等20余种。它们需洄游到上游产卵，产卵季节一般为3-7月。修建鱼道，重点考虑四大家鱼等洄游鱼类及短距离迁移特征鱼类的过坝问题。

修建鱼道并不是易事。

鱼道修建在哪合适?最开始有三个设计方案。方案一将鱼道布置在电站右岸蔡家洲上;方案二将鱼道布置在电站与泄水闸之间;方案三在蔡家洲上布置仿自然通道。

李强说，专家组为此对上游株洲航电枢纽进行调研。株洲航电枢纽格局跟长沙湘江综合枢纽相似，但该工程没有设置鱼道，鱼类喜欢聚集在厂房边机组尾水岸边，傍着河中洲岛。通过多次经济比较及技术论证，方案一胜出。

“相对初步设计，技施阶段鱼道设计，做了较大的调整。”李强说，按照初步设计方案，鱼道布置在蔡家洲上，由于枢纽总体布置及相关建筑物的关系，只能全程暗涵，过鱼条件差。为使鱼道的光线、水温等过鱼条件接近自然，增大过鱼几率，鱼道在设置时尽可能采用了开敞式。

李强介绍，现在设计的鱼道全长570米，大部分布置在蔡家洲的坡面上，上下游坡面上均为开敞式，长411米，经过厂区建筑物的部分是涵洞式，长159米。

鱼儿如何在鱼道中前行?

此外，这570米的鱼道不是直的，而是“折叠”盘旋而上，经过4个直角弯，直达坝顶。这样一来，整条鱼道总长达到了570米。李强介绍，鱼道底坡为1:69(垂直上升一米，水平要走69米)，是一个很缓的坡道，鱼儿溯流而上不会很累。

“鱼道就是一个人工渠道”。李强说，鱼道净宽3米，设计水深2.5米-4米。每隔4米就有一块“间隔”，设计用石板制作。隔板使得水流在水池中形成S形流向，减缓水流速度，从而尽可能减少鱼类洄游时的体力消耗。

参考国内外现有鱼道的设计及模型试验结果，选择竖缝宽度为0.53米。“四大家鱼的个体相对较大，这个宽度能满足它们顺利通过。”李强说。

整个鱼道池室流速在0.5米/秒，这是鱼儿喜欢的流速;竖缝间流速不超过鱼儿逆流而上的极限流速1米/秒，这样鱼儿可以逆流而上。“鱼儿游累了，可以在休息池休息。”李强介绍，每十个隔板设置一个休息池，休息池室就像我们爬楼梯的休息平台一样。

“这是一条单行道。”李强说，修建鱼道主要是让下游的鱼洄游到上游产卵，如果上游的鱼要到下游来，通过泄洪闸泄水就可以下来了。

鱼儿会认得路吗?

一条鱼道成不成功，关键在于进口。如果鱼儿不进来，什么都是白搭。

湘江长沙综合枢纽鱼道进口的设计花了很大的功夫。李强介绍，为适应过鱼季节三至七月不同入库流量、枢纽运行调度及下游洞庭湖顶托而产生的下游水位变幅，尽量提高过鱼季节的过鱼保证率，工程鱼道设计有▽20.85米和▽22.35米两个高程进口。

为了增大过鱼能力，沿厂房下游尾水墩布置一线辅助集鱼系统，输鱼槽上布置有多个不同高程交错的辅助进鱼孔，以满足下游不同水位变幅的进鱼要求。

“只有水位和水流条件合适时，鱼类才会往鱼道里洄游。”李强介绍，他们在鱼道进口处附近还设置了一个“候车室”——汇合池，在这里创造良好的水流条件，底部设置了消能格栅，以减轻补水时的水流紊动对鱼类的影响。

此外，设计上还控制动水水力条件，同时利用电栅、声波、温控、光线等措施来诱鱼，使鱼儿能顺利进入鱼道;鱼道沿程也会设置诱鱼措施，指引鱼儿寻找回家的路。

这条鱼道能不能让鱼儿“诗意地栖居”。李强说，虽然国内已建鱼道的效果并不是很理想，但他对湘江长沙综合枢纽设计的鱼道还是比较有信心的，因为考察了同样在湘江的株洲航电枢纽，水流环境差不多，同时做模型试验的南科院也是在全国最先进的，验证了可行性。

几年前，青藏铁路在建设过程中，为解决藏羚羊迁徙问题而设置了藏羚羊通道，这一做法引起了诸多争议。但实际使用后，藏羚羊已经很好地适应通道，与通道和谐共融。

李强表示，除此之外，还将在枢纽建立鱼类增殖放流站，与鱼道相辅相成，保持湘江鱼类的生态平衡。“每个人都能对生态环境多一份重视，为生态保护贡献一份力量，我们才能生活在自然的蓝天下。”李强说。