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架起水坝和鱼儿之间的和谐之桥——鱼道科考记
来源:  |  作者:科学组  |  发布日期:2013/10/16 9:48:03  |  浏览次数:1190

 

四川大学附属实验小学六年级二班 李
指导教师 四川大学附属实验小学   陈耀华
在一个秋高气爽的下午,我们参观了四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室的水工模型试验场。这里的水利工程模型可真多呀!有各式各样的水坝模型,蜿蜒多变的河道模型,还有震撼人心的北川老县城河道整治工程,引发了我对水利科学的兴趣和遐想。不过,有时过于高深的科学奥妙理论也不免让我有些摸不着头脑。因此当一群活蹦乱跳的鱼儿出现在试验场时,真是让一向喜爱动物的我既兴奋又好奇。这就是用来研究鱼道过鱼能力的大渡河沙坪二级鱼道模型实验。可为什么要把鱼儿搬到水力学实验中来,难道只是好玩儿而已吗?鱼儿在这里岂不成了笼中鸟,池中鱼。我可是立志要做动物保护主义者的。
带着上述好奇和疑问,我仔细听了老师的详细讲解,晚上回到家又上网查阅了大量资料。特别重要的是,我还开动脑筋,发挥出我做小小鱼道设计师的潜能,对未来的鱼道提出了我的奇思妙想。
1 鱼道的由来及其过鱼效果调查
许多鱼类都有沿河朔流而上,到上游产卵后再回到下游和大海的习性,比如我们所熟知的鲑鱼、鲟鱼等等。可水坝的修建截断了鱼类的洄游通道,这大大改变了鱼儿的栖息环境,甚至可能导致某些珍稀鱼类的种群灭绝。于是,人们开始研究各种各样地帮助鱼儿通过水坝的过鱼设施。鱼道就是建在水坝旁侧、沟通鱼类洄游通道的一种工程。
虽然水利工程师们煞费心机在一些水利枢纽中修建了各种过鱼设施,但可怜的鱼儿似乎并不领情,有一些鱼道门庭冷落。要知道鱼儿毕竟不是人,我们无法用鱼儿的语言去招呼他们:此处建坝,请走旁边鱼道。根据《人民网》消息,在上世纪60年代末期修建的七里垄鱼道,建成后就从未有鱼、虾、蟹通过。还有1980年建成并投入使用的湖南省洣水洋塘鱼道,也由于种种原因,1984年以后停止使用。
2 鱼道优化研究
吸取国内外鱼道建设的经验教训,目前我国水利工程中的鱼道建设都要在建设前开展大量的科学实验研究,以保证鱼道的过雨效果。我们这次参观的大渡河沙坪二级水电站鱼道模型实验就是为了寻找最有利于大渡河保护鱼类上溯的鱼道最优体型而开展的。

        据了解,在我们来参观之前,这里的研究人员还曾对下面这种鱼道结构进行了对比测试。最后通过各种专业参数的比较,采用了我们参观时演示实验中的鱼道结构。

       鱼道进口的设计也是鱼道成功的关键之一。鱼道进口应当既能吸引多数鱼进入鱼道,又能防止鱼儿被鱼道中下行的水流冲回下游河道。要想成功地布置一个鱼道进口,就必须采取一定的措施和方法来诱导目标鱼类进入鱼道。据实验室老师介绍,大渡河沙坪二级鱼道模型研究中还对鱼道进口附近局部区域的流态进行了观测,提出了在鱼道进口附近设置水流跌水诱鱼的方法。

图10  鱼道进口附近水流流态
3 异想天开的鱼道设计
看到这些复杂有趣的鱼道研究试验,真令我大开眼界。原来水利工程中还有这么多与鱼类保护戚戚相关的科学知识。受此启发,我也想出了一些鱼道设计的新思路,希望能在以后得到应用。
(1) 旋转滑梯式鱼道
这种鱼道的原理就像我们小时候所玩的旋转滑梯,也和盘山公路的道理一样。如果从山脚到山顶走直路,坡陡费力。但如果我们把路线改成螺旋状,绕着山缓缓爬上,坡度缓了,那肯定省力多了。更重要的是,由于鱼道坡度问题,普通鱼道的入口多修在大坝下游几百米甚至几千米以外,在这些位置附近的河流仍是鱼儿的洄游通道,因而鱼儿很可能避开鱼道进口,而继续选择在河流中上行,大大影响了集鱼口的效果。由于螺旋形鱼道及其集鱼口紧贴大坝,因而当鱼靠近大坝并受到大坝阻隔而急于寻找出路时,集鱼口自然成为鱼儿的最佳选择,不用让鱼再费尽周折,回到下游很远的位置去找集鱼口。
(2) 所好,改进集鱼口
发明一种能吸引鱼的灯光,让鱼慢慢靠近灯光,而顺着鱼道方向灯光一个比一个暗,直到最后灯光完全熄灭,诱导鱼在不知不觉中进入一条新的生命通道
此外,我们还可以在集鱼口附近投放鱼食或充氧等,吸引鱼儿聚集并进入鱼道。
(3) 鱼道内种植水草等植物,给鱼儿创造丰富多彩的环境
我们知道,鱼儿喜欢与水草相伴。现在的鱼道都是用混凝土做的,对鱼没有任何的吸引力。如果能在鱼道内种植一些水草等鱼儿喜欢的植物,那肯定会吸引更多的鱼进来。
 

 

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