金沙江白鹤滩乌东德水电站珍稀特有鱼类增殖放流站设计浅析
《农业科技与信息》 杂志 2021年2期 作者：贾 超，黄 垒
（长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010）
近年来，长江及其支流等对水能资源开发步伐的加快推动了国民经济的发展，但同时给流域生态环境带来了影响，使鱼类栖息地缩小、洄游路线阻断、产卵场破坏、栖息环境发生了变化。为了保护水生生物及鱼类等自然资源，我国开展了相应的保护工作，除建立各级自然保护区、禁渔区、规定禁渔期以及加强渔业执法工作力度外，在重要流域还相继建设了鱼类增殖放流站，对野生鱼类进行人工驯化和人工繁育，并进行人工增殖放流，以补偿流域的水生生物资源。目前我国水电站及其鱼类增殖放流站常常位于山区，场地高差大，取水难度高，能源消耗大。因此，如何建设既符合水电行业现实情况，又满足增殖放流技术要求的鱼类增殖放流站，是水电工程建设管理单位面临的新课题。
1 乌东德水电站概况
乌东德水电站位于四川会东县和云南禄劝县交界的金沙江河道上，是金沙江水电基地下游河段4个水电梯级的第一梯级，是世界第七大水电站，上距观音岩水电站253 km，下距白鹤滩水电站180 km。电站装机容量1 020 万kW，平均年发电量约389.3亿kW·h。
2 白鹤滩水电站概况
白鹤滩水电站位于云南省巧家县大寨镇与四川省凉山彝族自治州宁南县六城镇交界的白鹤滩，上游与乌东德梯级电站相接，下游尾水与溪洛渡梯级电站相连，是金沙江下游河段4 个水电梯级的第二级，是世界第二大水电站，距宁南县城75 km。上游距巧家县城约41 km，距乌东德坝址约182 km；下游距溪洛渡水电站约195 km，距宜宾市河道里程约380 km。初拟电站装机容量1 600 万kW，多年平均发电量641 亿kW·h。
3 金沙江乌东德白鹤滩水电站鱼类增殖放流站概况
《金沙江下游河段水电梯级开发环境影响及对策研究报告》对金沙江下游梯级水生生态保护措施提出了总体规划布局，金沙江乌东德白鹤滩水电站珍稀特有鱼类增殖放流站工程选址于乌东德水电站右岸下游施期缓坡上，东、南侧为临江陡坎，北侧为冲沟，西侧有施工道路相接，距乌东德水电站坝址约4.6 km。场地内高程约855～940 m，场地内坡度约1/3～1/5，从金沙江提水高程约100 m，场地内有少量民房和大面积芭蕉林、花椒林。工程总用地面积77 078 m2，建、构筑总面积17 041.7 m2，竣工结算18 620.54 万元，该增殖放流站在2015 年03 月建成投入使用。
该项目克服了山区坡地坡度大、场地狭窄、取水高差大等难题，增殖站采用国内领先的循环水为主、流水为辅的养殖模式，充分利用地形高差，并采用地埋式养殖池，实现节地、节水、节能的环保理念。该站的建成充分体现水电建设者严格贯彻生态环保的宗旨和保护金沙江下游珍稀特有鱼类资源的决心，同时也为乌东德水电站的核准工作奠定了基础。
4 增殖放流工艺设计
4.1 工艺流程
根据乌东德水资源状况，按照“节约人力、能源和水资源”的原则，同时兼顾部分野生鱼类的生活习性，采用“以循环水养殖模式为主，流水养殖模式为辅”的混合养殖模式，近期主要进行长薄鳅、齐口裂腹鱼、圆口铜鱼、鲈鲤的增殖放流；长鳍吻鮈、四川白甲鱼、裸体鳅鮀、前臀鮡则作为中长期增殖放流对象，在驯养繁育和苗种批量生产技术突破后进行增殖放流，以满足乌东德鱼类增殖站放流鱼类苗种培养和野生亲鱼驯养规划。
工艺流程：亲鱼筛选→鱼类检疫→亲鱼驯养和繁殖→苗种培育→人工放流。放流整个工作流程详见图1。
4.2 养殖模式
4.2.1 循环水养殖模式 养殖用水经过初滤、沉淀、臭氧消毒和微滤等处理程序后再供养殖系统使用。养殖系统将采用半封闭式低耗高效的水处理技术，养殖废水经地埋式水处理设备进行处理后排放，详见图2。
图2 循环水养殖系统水流向图
4.2.2 流水养殖模式 考虑到部分野生鱼类适应稀养的生活习性，设计部分室内、室外流水鱼池和室外大型微流水鱼池，外排水经地埋式水处理设备进行处理后，达标排放，详见图3。
图3 流水养殖系统水流向图
4.3 繁育参数设计
根据野生亲本、鱼卵、鱼苗和鱼种各阶段的成活率，且考虑各种风险，金沙江白鹤滩乌东德水电站珍稀特有鱼类增殖放流站所需要的亲本数量参数选取如表1 所示。
4.4 设计重难点及解析
一是场地高差大，取水困难，能耗高。本项目养殖用水水源是从金沙江抽水和施期山泉水，在山泉水供应充足的情况下优先使用山泉水。2012 年11月对山泉水进行水质检测，根据检测结果山泉水可直接用于流水养殖。从金沙江分两级提水，第一级将江水抽入沉淀池，采用缆车取水方式，水位变化适应性高，经过初步沉淀后，供流水养殖的部分直接泵入（第二级）流水蓄水池进一步沉淀后直接使用。
表1 亲本数量参数选取
采用两种水源供水的方式，减轻了江中取水的能耗，利用两级取水的形式，降低了江中取水的难度，采用变频供水系统，大大降低了养殖供水的能耗和管理难度，有效提高了养殖效率和成活率[1]。
二是养殖过程对水质、水温、光线要求高，工艺设计难度大。由于水质的好坏直接关系到鱼类能否存活、生长，特别是在循环水集约化养殖条件下，水质控制至关重要。野生亲鱼驯养阶段对水质和环境的要求很高，要求水体大，溶氧充足。如水体较小，亲鱼可能停止性腺发育，甚至退化。小水体环境变化波动较大，不利于亲鱼的驯养和培育。金沙江中上游的鱼类性腺发育需要流水刺激，为满足亲鱼性腺发育的要求，通常需要人工模拟江河水流，这些对水处理、温度控制、水池设计、养殖车间的设计提出了很高的要求。
设计蓄水池及各种养殖构筑物均采用埋地或半埋的形式，局部设置遮阳棚、恒温热泵系统等，保证水体温度，提高鱼苗鱼种成活率。通过对循环水养殖池进行仿真计算，对地下鱼池与地面鱼池进行对比分析，地下水池在水温稳定性方面具有明显的优势，采用地埋式循环水养殖池，池水温度受外界气温影响相对更小，池水温度更接近水源温度。当鱼类增殖站水源采用河水时，地下式鱼池各月水温增幅较地面式鱼池水温增幅减小达10%左右，同时水温的年变幅也相对更小。当鱼类增殖站水源采用泉水时，地下式鱼池各月水温增幅较地面式鱼池水温增幅最大可达20%左右，同时水温的年变幅也相对更小。
山泉水供循环水养殖部分经臭氧消毒、沉淀和曝气处理后自流到各个用水点。同时，对进入循环水系统的江水进行严格预处理，通过二次沉淀、臭氧消毒和微滤结合，以确保在高密度养殖条件下鱼类的健康。循环水水源综合预处理措施在国内鱼类循环水养殖中尚属首次应用[2]。
三是在鱼种循环水养殖中采用生物循环，率先借鉴国际先进的养殖循环水分流处理设计方案，并加以改进，使其适合于我国的经济条件。将圆形鱼池周围设计成环绕式双向回流多级生物过滤器，结合高效轴流水泵推动水流循环。该设计大大降低了能耗，提高了生物处理效率（在水泵同等功率条件下，通过生物过滤器的单位时间水流量比高位生物滤池配置离心泵提高5 倍）。同时，由于流速的加大，以及结合生物滤池中的充氧措施，大大降低了因微颗粒物质沉淀产生的堵塞，避免了生物过滤器内溶氧不足造成系统崩溃的风险。
四是在鱼种循环水养殖中，颗粒物质分离时采用“一站式”处理方式，大幅度降低循环水泵能耗。绝大部分颗粒物质在环流水向心力的作用下，从养殖池中央底部出水管和回水管流入微滤机统一处理，这部分循环水采用“一站式”残饵粪便集中处理方式，将回水和进水两台水泵合并为1 台，经微滤机过滤后的循环水直接与水温调节设备以及紫外消毒器连接，这些措施能降低系统中循环水泵能耗。
循环水排水采用双出口“防傻”设计，其最低位的鱼池排空阀由技术主管直接监督和控制，以避免因员工操作失误放空池水，造成鱼类大量死亡。采用回水管冲洗设计解决了回水管中积污的问题[3]。
五是在环形亲鱼池设计中，采用原创的生物过滤与造流一体化设计、增氧气头更换设计、排污分点集中化设计以及国内先进的新型潮汐式过滤器设计。环形河流养殖循环水处理系统采用多个重力开放式过滤器，配置轴流泵推动表层水以及潮汐式过滤器配置小型潜水泵推动底层水，形成环流，模拟自然河流生态水流条件，生物过滤与造流一体化。设置多个与总排污管连接的分支管，便于连接水底吸污机器人自动进行环形池底清污。新型潮汐式过滤器的设计，将潮汐式过滤器排水管伸入水底，起到环形池底层造流作用。
六是采用原创新型检疫设施。检疫系统采用内圈静水区和外圈环流区结合。隔离墙设计成花墙式，供鱼类栖息和躲避。采用潮汐式过滤器推动外圈形成环流，既处理了水质，又推动了水流。
5 结论
金沙江白鹤滩乌东德水电站珍稀特有鱼类增殖放流站工程对减轻整个流域水电开发造成的水生生态影响，做好水电站鱼类增殖环保工作，实现水电开发与生态保护持续、协调发展具有重要意义。该站的养殖设施完全能够满足105 万尾鱼苗鱼种及数千公斤野生亲鱼的驯养培育，为鱼类资源恢复和江河生态环境保护提供了技术上和物质上的保证，作为圆口铜鱼、长鳍吻鮈、四川白甲鱼、裸体鳅鮀、前臀鮡等金沙江珍稀特有鱼类的人工繁殖技术科研基地，为保护长江上游珍稀特有鱼类资源起到重要作用。
金沙江白鹤滩乌东德水电站珍稀特有鱼类增殖放流站工程的建成运行切实恢复了金沙江流域的鱼类资源量，有效恢复了金沙江的水生生物资源。为调查白鹤滩、乌东德水电站的修建对金沙江流域水生生物环境造成的影响，以及增殖放流活动对恢复水生生态环境的效果提供了条件。通过对珍稀特有鱼类进行监测，调查这些鱼类的种类组成、种群结构、种群资源量在库区蓄水前后的对比情况，了解人工增殖放流对水生鱼类的种群恢复效果，并进一步分析水电站对水生生物的影响，为鱼类增殖站的建设和运营提供了有效指导。
金沙江白鹤滩乌东德水电站珍稀特有鱼类增殖放流站工程中创新技术的应用实现了节地、节水、节能的绿色环保设计，有效保障了增殖放流量，该站于2015 年3 月顺利进行了首次放流，为工程顺利建设提供了强有力的技术支撑，取得了良好的社会效益和经济效益。该工程有助于促进水电行业鱼类增殖放流站工程技术的不断发展、完善，为同类工程设计提供了宝贵的参考资料，对推动水电行业鱼类增殖放流站工程的发展具有积极意义。