從高空俯瞰湘江長沙水利綜合樞紐。圖/實習記者趙赫廷


　　紅網長沙5月21日訊（瀟湘晨報記者 夏盛）在對自然的利用與改造中，人們創造了工具，隨著時代發展，工具演化為工程。一些宏大的工程有很多鮮為人知的細節，體現了科學、創新與人性。本報今起推出係列報道“超級工程·湖南重點工程解密”。

　　在湘江望城蔡家洲河段，湘江長沙綜合樞紐正悄然成型。記者來到施工現場，通過與工程師、施工方的對話，解密湘江裏的“三峽”。

　　[簡介]

　　湘江長沙樞紐工程壩址位於望城區蔡家洲河段，主要建築物有船閘、泄水閘、電站和壩頂公路橋。其開發任務是保證長株潭城市群生產生活用水，適應濱水景觀帶建設和改善長沙至株洲段通航條件為主，兼顧發電等功能。

　　2009年10月開工，計劃2014年完工。為湘江幹流9級開發的最下遊一級。

　　蓄水29.7米，考慮了親水平台

　　去年8月以來的整整7個月，湘江長沙段水位平均處於25.35米～26.35米之間，超千噸級以上貨輪全部隻得調往湘江最下遊港口，由中小型船舶中轉。

　　湘江長沙綜合樞紐建成後，大壩正常蓄水位可滿足2000噸級船隻的需求。根據項目的設計方案，按湘江預測貨運量2015年1.5億噸，平均運距400千米計算，2000噸級船舶比1000噸級船舶節約6.6億元每年，比500噸級船舶節約運輸費用12.6億元每年。

　　為了征服洶湧的長江，人們在十年內修建了三峽大壩。而現在，在湘江蔡家洲，一項與水較量的工程施工正酣。

　　5月16日，晴。湘江長沙綜合樞紐的圍堰上，豎著一塊牌子寫著“防汛通道”。 圍堰裏工人正忙著施工，圍堰外，湘江水麵離圍堰的距離相比4月底又高了一些。“現在就要確保安全度汛，10月實現一蓄兩通（蓄水、通航、通橋）。”長沙市湘江綜合樞紐開發有限責任公司總工程師範焱斌說。

　　然而，樞紐建設的目的並非防洪，而是蓄水。

　　洪水一泄而過，到了幹旱季節，湘江便進入了枯水期。上世紀90年代以來，湘江長沙段經常喊渴，部分河段行人甚至能徒步過江。

　　“連續幾年，湘江跨年枯水期超半年。”湘江長沙綜合樞紐工程總設計師劉學著說，“改善通航是工程的首要目的。”

　　此外，湘江長株潭河段枯水期水位下降，使各水廠的取水揚程加大、取水難度和取水成本提高；而裸露的沿江兩岸灘地與沿江風光帶建設相悖。

　　2004年1月，湖南省人大、政協會議上，長沙代表團建議盡快建設湘江航電樞紐。2009年10月，工程正式開工。

　　湘江長沙綜合樞紐蓄水後，形成的庫區庫容為6.75億立方米，接近目前洞庭湖的儲水量。不同於以三峽大壩為代表的高壩，要將水位提升百米，湘江長沙綜合樞紐是槽蓄型水庫，水位控製在黃海標高29.7米，是枯水期和豐水期水位的中間值。

　　“這比原方案的31米有所降低。”劉學著說，在設計方案中，他們曾先後分析過29.0米-31.0米蓄水位。“從盡量降低水庫蓄水對長沙、株洲、湘潭三市排水排汙閘口和高程較低堤垸的浸沒影響出發，此水位與株洲航電樞紐最低通航水位基本銜接，對通航較為有利；對改善長沙河段濱水景觀基本可行，對改善株洲和湘潭河段濱水景觀也有一定作用；對庫區影響範圍、影響程度也是適中的。”

　　29.7米的蓄水位是一個什麼概念？劉學著介紹，29.7米是黃海標高，以黃海平均海水麵為標高零點，在這個位置平均水深為10米左右。橘子洲親水道路高程32.5米，蓄水位下，道路距水麵近3米；而在河東已建湘江風光帶第三級戲水平台（包括杜甫江閣、風帆廣場位置等），最下一級高程為31.00米，“這都為沿江提供了很好的觀景位置”。

　　“壩址曾有香爐洲和蔡家洲兩個備選方案。”劉學著介紹，專家組比較了兩個地方的優劣，蔡家洲壩址比香爐洲多形成7公裏庫區航道，將為霞凝港區發展提供5公裏深水岸線。“蔡家洲壩址因此勝出。”

　　閘門目前全國內河流域最大

　　4月26日，晴，下午1點15分，中交二航局的施工人員吃過中飯後，陸續從生活區走向大壩。為了趕近路，施工人員爬梯子到達船閘施工現場。“20多米高，已經習慣了。”來自湖北棗陽的連大軍說。

　　趕在九月份通航，船閘建設時間緊迫。船閘人字門的安裝是樞紐工程金結安裝單件噸位最大的吊裝工程，施工難度大、技術含量高。

　　“人字閘門就像一扇普通房門。”房門就是門葉，人字閘門兩個側端部位均設有豎直的門軸柱和接縫柱，相當於門軸。中交二航局項目部副總工程師楊桂根介紹，湘江長沙樞紐船閘為雙線單級2000噸級船閘，上、下閘共安裝8扇人字門，其中單扇人字門寬、高近20米，厚2.5米，單扇人字門重300多噸，門葉分六節進行現場拚裝焊接，單節重60噸左右。兩扇門葉構成“人”字形結構，因此閘門叫做“人字閘”。

　　“閘門是在武漢定做的”。 楊桂根說，船閘製作方武昌船舶重工有限責任公司曾為三峽工程製造人字閘門，作為目前全國內河流域最大的船閘，湘江樞紐這樣一扇閘門即使是15個師傅同時焊接拚裝，也得花上近一個月的時間。

　　記者在船閘施工現場看到，建設好的閘牆上都有一個孔。楊桂根介紹，這是輸水廊道，裏麵有閥門，通過輸水廊道的進出水，形成一個連通器。當船從上遊進入船閘時，閥門打開，使閘室裏的水保持同一高度。出閘室時，下閘處閥門打開，使閘室水位與下遊一致，從而保證船平穩通行。

　　泄水閘墩脫模潤滑用了食用油

　　胡秀峰站在二期泄水閘的前麵，麵帶笑容，他是施工人員之一。在他的身後，11.5孔泄水閘已經修建好。工程一共有46孔泄水閘，一期右汊已建20孔高堰泄水閘，其餘的等到三期時進行建設。

　　泄水閘正常運行時關閘擋水、汛期洪峰來前開閘泄水，通過弧門（擋水閘門）的開合，可以讓庫區的水流到下遊或者儲藏起來。

　　“兩個閘墩之間一個弧形的門就是弧門”。胡秀峰還記得，今年3月18日，最後一個弧門緩緩開啟，大約10分鍾後，順利到達鎖定高程。二期工程最後一扇弧形工作閘門啟閉成功，比計劃提前了13天。

　　範焱斌介紹，泄水閘弧門寬22米，高11.7米，弧門的寬度在國內航電樞紐工程中是最寬的，單套總重量達170餘噸。“弧門設計得寬一點，閘墩可少建兩個，這樣也減少對自然環境的破壞。”設計人員說。

　　一扇如此大的弧門怎麼安裝，如何啟動？工程師趙廣周說，弧門是由四榀32噸的鋼門葉現場拚接而成。每扇弧門配置一套液壓泵站，在閘墩左右側牆上懸掛油缸，采用液壓啟閉機啟閉弧門。

　　走近閘墩，居然看不到一般橋墩外觀上的“麻點”。“混凝土澆築難免會遇到氣泡，這樣表麵會凹凸不平。”中水八局長沙樞紐項目部經理李剛介紹，工程技術人員經過反複試驗，將食用色拉油摻入一定比例機油，均勻塗在混凝土模板上作為脫模劑，可使閘墩混凝土外觀平滑。“盡管增加了資金投入，但可以使水流更順暢下泄。”

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　　湘江又將多條過江通道

　　望城區丁白汽渡口，要過橋的車輛從水邊一直排到堤上，從上遊三汊磯大橋到下遊望城碼頭，這是唯一的過江通道。這一現象將在2014年得到改觀。由於湘江長沙綜合樞紐工程橋壩合一，長沙也將因此新增一條過湘江通道。從設計上看，壩頂公路橋雙線六車道，橋長1970米，橋寬27米。劉學著介紹，總長約30公裏且縱貫大河西先導區的南北主幹道——黃橋大道將從望城城北跨過湘江，與湘江東岸的長（沙）湘（陰）公路和京珠高速對接，而跨湘江大橋正好與湘江長沙綜合樞紐工程壩頂公路吻合。

　穿越大壩的魚道——魚兒可回家

　　國外魚道成功案例更多，如美國邦納維爾壩魚道，年平均過魚65萬尾；美國麥克納裏壩魚道，年均過魚106萬尾；前蘇聯土洛馬電站魚道，日平均過魚440尾。這些魚道的建設為河流生態的修複創造了良好的條件。

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　　本工程重點考慮江湖洄遊及具有短距離遷移特征魚類的過壩問題，同時兼顧鹹淡水洄遊及壩址分布的所有魚類。主要過魚對象為四大家魚（青魚、草魚、鰱、鱅）以及鯿、銀鯝、團頭魴、三角魴、鱯、黃尾鯝、翹嘴鮊、蒙古鮊、南方鯰等。

　　——摘自《長沙綜合樞紐工程魚道布置淺析》　　作者：李強

　　長沙湘江綜合樞紐橫臥湘江截斷河流，如何讓有洄遊習性的魚類順利找到回家的路，繁殖生存，成為工程設計者需要思考的問題。

　　“魚道便是魚類洄遊的通道”，湘江長沙綜合樞紐工程副總設計師李強說，經多次設計、論證，一條為魚兒專門設置的“魚性化”通道躍然紙上，並於近期通過了南京水利科學研究院的模型試驗驗證。

　　魚道的建設將在工程的第三期施工，建成後，以“四大家魚”為主的洄遊魚類將可通過這條“生命通道”，赴湘江上遊繁衍生息。

　　魚類的“綠色通道”

　　李強是省水利水電勘測設計研究總院設計人員，他介紹，目前湘江中重要的經濟魚類，除“四大家魚”（即青魚、草魚、鰱魚、鱅魚）外，還有鯉、鯽、三角魴、鯝、鯰等20餘種。它們需洄遊到上遊產卵，產卵季節一般為3-7月。修建魚道，重點考慮四大家魚等洄遊魚類及短距離遷移特征魚類的過壩問題。
　　修建魚道並不是易事。

　　魚道修建在哪合適？最開始有三個設計方案。方案一將魚道布置在電站右岸蔡家洲上；方案二將魚道布置在電站與泄水閘之間；方案三在蔡家洲上布置仿自然通道。

　　李強說，專家組為此對上遊株洲航電樞紐進行調研。株洲航電樞紐格局跟長沙湘江綜合樞紐相似，但該工程沒有設置魚道，魚類喜歡聚集在廠房邊機組尾水岸邊，傍著河中洲島。通過多次經濟比較及技術論證，方案一勝出。

　　“相對初步設計，技施階段魚道設計，做了較大的調整。”李強說，按照初步設計方案，魚道布置在蔡家洲上，由於樞紐總體布置及相關建築物的關係，隻能全程暗涵，過魚條件差。為使魚道的光線、水溫等過魚條件接近自然，增大過魚幾率，魚道在設置時盡可能采用了開敞式。

　　李強介紹，現在設計的魚道全長570米，大部分布置在蔡家洲的坡麵上，上下遊坡麵上均為開敞式，長411米，經過廠區建築物的部分是涵洞式，長159米。

　　魚兒如何在魚道中前行？

　　此外，這570米的魚道不是直的，而是“折疊”盤旋而上，經過4個直角彎，直達壩頂。這樣一來，整條魚道總長達到了570米。李強介紹，魚道底坡為1:69（垂直上升一米，水平要走69米），是一個很緩的坡道，魚兒溯流而上不會很累。

　　“魚道就是一個人工渠道”。李強說，魚道淨寬3米，設計水深2.5米-4米。每隔4米就有一塊“間隔”，設計用石板製作。隔板使得水流在水池中形成S形流向，減緩水流速度，從而盡可能減少魚類洄遊時的體力消耗。

　　參考國內外現有魚道的設計及模型試驗結果，選擇豎縫寬度為0.53米。“四大家魚的個體相對較大，這個寬度能滿足它們順利通過。”李強說。

　　整個魚道池室流速在0.5米/秒，這是魚兒喜歡的流速；豎縫間流速不超過魚兒逆流而上的極限流速1米/秒，這樣魚兒可以逆流而上。“魚兒遊累了，可以在休息池休息。”李強介紹，每十個隔板設置一個休息池，休息池室就像我們爬樓梯的休息平台一樣。

　　“這是一條單行道。”李強說，修建魚道主要是讓下遊的魚洄遊到上遊產卵，如果上遊的魚要到下遊來，通過泄洪閘泄水就可以下來了。

　　魚兒會認得路嗎？

　　一條魚道成不成功，關鍵在於進口。如果魚兒不進來，什麼都是白搭。

　　湘江長沙綜合樞紐魚道進口的設計花了很大的功夫。李強介紹，為適應過魚季節三至七月不同入庫流量、樞紐運行調度及下遊洞庭湖頂托而產生的下遊水位變幅，盡量提高過魚季節的過魚保證率，工程魚道設計有▽20.85米和▽22.35米兩個高程進口。

　　為了增大過魚能力，沿廠房下遊尾水墩布置一線輔助集魚係統，輸魚槽上布置有多個不同高程交錯的輔助進魚孔，以滿足下遊不同水位變幅的進魚要求。

　　“隻有水位和水流條件合適時，魚類才會往魚道裏洄遊。”李強介紹，他們在魚道進口處附近還設置了一個“候車室”——彙合池，在這裏創造良好的水流條件，底部設置了消能格柵，以減輕補水時的水流紊動對魚類的影響。

　　此外，設計上還控製動水水力條件，同時利用電柵、聲波、溫控、光線等措施來誘魚，使魚兒能順利進入魚道；魚道沿程也會設置誘魚措施，指引魚兒尋找回家的路。

　　這條魚道能不能讓魚兒“詩意地棲居”。李強說，雖然國內已建魚道的效果並不是很理想，但他對湘江長沙綜合樞紐設計的魚道還是比較有信心的，因為考察了同樣在湘江的株洲航電樞紐，水流環境差不多，同時做模型試驗的南科院也是在全國最先進的，驗證了可行性。

　　幾年前，青藏鐵路在建設過程中，為解決藏羚羊遷徙問題而設置了藏羚羊通道，這一做法引起了諸多爭議。但實際使用後，藏羚羊已經很好地適應通道，與通道和諧共融。

　　李強表示，除此之外，還將在樞紐建立魚類增殖放流站，與魚道相輔相成，保持湘江魚類的生態平衡。“每個人都能對生態環境多一份重視，為生態保護貢獻一份力量，我們才能生活在自然的藍天下。”李強說。