图为金沙水电站。新华网发
水电站，提供给人们清洁环保能源，水生生物，是维护河流生态的动因。这两种看似矛盾的要素，在设计智慧加持下，实现完美统一。今年3月投运的长江干流首条过鱼通道——金沙水电站过鱼通道，便是案例之一。
“鱼道投运以来，过鱼效果较好，据监测数据统计，平均每月过鱼量达3600尾。”朱世洪说。朱世洪是长江设计院枢纽院通航与过鱼设计部副主任，金沙水电站过鱼通道便是他设计的作品。
图为金沙水电站过鱼通道。新华网发
“鱼儿的眼泪”催生长江第一
几年前，中国工程院院士、长江设计院院长钮新强，在长江委领导干部理论进修班上，谈到“鱼儿的眼泪”。他描述了一群逆流而上找不到通道、奋力想越过大坝而撞在混凝土坝体的鱼儿，引出一个问题：水利工程如何与生态和谐共存？
“2011年，在金沙水电站论证阶段，我们就充分考虑过鱼问题，这也是通过环评的重中之重。”金沙水电站设计总工程师、长江设计院副总工程师鄢双红介绍，为此，他们的第一个专项研究就集中在如何过鱼上。
据介绍，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不断加快，天然河道被混凝土大坝拦腰截断，鱼儿洄游通道受阻，一定程度上影响了水生物种的繁衍和平衡。
早在20世纪80年代初，过鱼问题就引起相关专家的关注，在葛洲坝水电站建成之后，水利部中国科学院水工程生态研究曾开展过水轮机过鱼试验，并得出“50厘米以下的鱼儿可正常通过”的结论，这一结论解决了上游下行的鱼儿通行问题，下游回溯还是没有得到解决。之后，网捕过鱼、升鱼机等手段逐渐使用在水电站运行过程中。前不久刚刚验收的乌东德水电站，就是采取升鱼机方式过鱼。
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的壁垒，但也存在一些不足。比如人工干预过多造成资源损耗、满足不了所有洄游鱼类的需求。
“是否有一种手段，一劳永逸打通阻碍，让所有鱼儿一路畅游？”在查阅大量资料并现场学习湖南洋塘水电站和广西长洲水利枢纽的过鱼设施后，绕大坝岸线布设过鱼通道的想法浮出脑海，经过无数次地演算、碰撞和论证，朱世洪和他的鱼道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。2015年，国家环保部对关于《金沙江金沙水电站环境影响报告书》的批复中要求：“下阶段深化鱼道水工模型实验研究，优化鱼道设计方案”。这一批复，不仅意味着金沙水电站顺利过审，更意味着“长江干流第一座过鱼通道”呼之欲出。
图为金沙水电站过鱼通道。新华网发
科技创新畅通鱼儿洄游路
6月的金沙江，碧水蓝天，美若仙境。
站在金沙大坝观景台上远眺，巍巍大坝怀揽一湾清水，左岸鱼道穿坝而过，两岸青山逶迤延绵，好一幅生机盎然的山水美景。
从上俯瞰，金沙水电站的鱼道如一条玉带，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。为减少河道岸线资源占用，鱼道两端3次折叠迂回，以满足鱼儿溯游爬坡需求。
“鱼儿如何精准地找到大坝下游不过1米宽的鱼道入口？”朱世洪说，这是鱼道设计成败的关键，更是他们设计中首先要解决的问题。
“鱼儿有一种天生的本领，就是寻找适合它们的流场，并在这个区域内活动。2013年，在方案还未审批之前，我们就开始进行水力学研究。我们和长科院的科研人员一起，用水力学模型模拟各种流场，找出最合适鱼儿游泳的流速。”朱世洪回忆，1年多的时间，他们研究了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，他们结合河势、大坝阻水等多方面因素，在左岸下游设计了3个鱼道进口，涵盖了大多数鱼类的游泳特性。
建了鱼道，还要确保鱼儿“应过尽过”。为帮助少数“迷路”鱼儿找到回家的路，朱世洪团队在平行于大坝方向的集鱼补水渠内又动起了脑筋。
朱世洪在湖南洋塘学习时发现，集鱼渠比较宽大时，补水口垂直于渠体，仅在出水口有很小的流速，而渠内大部分水流没有形成特别流场，引导鱼儿进入的作用不大。经过反复试验论证，朱世洪做了一项创新：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。
这一创新，大大拓展了集鱼范围，增强了集鱼效果，还收获了一项国家专利。此外，目前国际国内同类建筑中，鱼道普遍是通过暗涵穿坝，这会造成涵内没有光线，致使驱光鱼类停滞不前。为此，他们设计出绕坝开槽的方式，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，也是长江设计需要考量的另一大问题。从2012年到2017年的5年间，朱世洪团队无数次开展试验，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，仅这一项就减少鱼道建设五分之一的投资。
将近1500米的距离，一口气逆流而过，鱼儿们也会体力不支，甚至中途折返。为此，朱世洪他们再次攻关，在鱼道内设计了隔3.5米安装一道竖缝效能隔板。隔板处水流较缓，游累的鱼儿可在此稍作休息，再冲击下一个激流。朱世洪说，380多道竖缝效能隔板，仿造了自然河道流态，大大增强了鱼儿过坝的成功率。鱼道进口和出口接近1比1的过鱼量，验证了这一设计的科学性。
图为学生团队学习鱼通科普知识。新华网发
一路畅游擘画生态美景
6月5日，世界环境日。金沙水电站的过鱼通道旁来了一群活泼可爱的孩子，他们是攀枝花市的小学生，他们近距离观察鱼儿游泳的样子。
“你看，这条是岩原鲤，这是泉水鱼，它们正在排队过出口，”过鱼设施监测屏幕上，鱼儿优雅地划过。
地处金沙江下游的四川省攀枝花市，曾经是三线建设的工业城市。目前，当地政府越来越重视环保，正努力寻求一条生态转型之路。也因此，地处攀枝花西区的金沙水电站，在城市规划中必须是一座生态水电站。
“接下来，我们会将鱼道进一步提档升级，加强鱼道景观设计，真正实现鱼跃金沙的美景。”对此，鄢双红满怀期待。
水生生物生生不息，是一条河流水生态平衡的关键。过鱼通道给鱼儿架上“鹊桥”，让鱼儿更好地繁衍，还需要合适的“医院”和“产房”。为此，鄢双红的团队又开始琢磨这两件大事。
2015年，水电站设计方案中，增加了增殖放流和产卵场的规划。鄢双红实地查勘后发现，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，覆盖的水域范围可以满足这两个梯级的生态需求，“医院”就此落地。
2017年金沙水电站截流后，这个增殖放流站承担了金沙水电站的放流任务，每年培育放流近20万尾鱼苗，至今已投放近60万尾。
目前，金沙水电站下游的第十个梯级银江水电站已加入放流计划，至此，该放流站成为全国首个三座电站共用的“医院”。
更多的鱼儿，洄游后还要自然繁衍。鄢双红团队在鱼道投运后，又开始寻找合适的“产房”。下一步，他们将通过人工湿地等措施，进一步净化水质，给鱼儿一个舒适的“产房”。（傅菁、秦建斌）
