耦合水文情势及鱼类繁殖的江垭水库生态调度需求研究

为了修复河流水文情势、维持河流生态系统健康,通过环境DNA采样、IHA水文指标变动分析和文献资料总结等方法,开展了江垭水库坝下水文情势及鱼类繁殖需求关系研究,提出了水库生态调度需求与建议。结果显示,2021年9月在溇水干支流综合调查获得鱼类55种,与20世纪90年代相比,流水性种类在干流江段显著减少了51.35%;按照生态调度优先等级评估原则,确定江垭水库生态调度的主要目标物种为产漂流性卵的银鲴(Xenocypris argentea)、银鮈(Squalidus argentatus)、贝氏䱗(Hemiculter bleekeri)和产粘沉性卵的鲤(Cyprinus carpio)、鲫(Carassius auratus);江垭建坝前后下游水文情势变化较大,发生高度改变且对鱼类洄游产卵及鱼卵发育有重要作用的水文指标包括年最大1日、3日平均流量指标、年出现高流量脉冲事件的次数和持续时间以及连续日流量上涨率。研究表明,以促进坝下不同产卵类型的鱼类繁殖为目标,生态调度需要一定的高流量脉冲次数和历时,还需要控制下游水位的日降幅,通过泄放合理的生态流量来维持下游鱼类的生物多样性。

黄河内蒙古河段水文情势变化及生态效应初探

选择月均流量、日均流量变幅、极端流量和脉冲延时4个水文情势指标,采用IHA-RVA(水文情势变化指标-变化范围法)分析黄河干流内蒙古河段水文情势的时空变化特征,辨析黄河鱼类生态习性与径流组分的响应关系,探讨内蒙古河段流量过程、极端流量变化的生态效应。黄河干流上游河段水利工程运行后,内蒙古河段的水文情势明显改变,进而改变该河段的生态水文联系过程。黄河内蒙古河段枯水期月均流量增加(1、2月份月均流量增幅超过70%)、最小日均流量增加(石嘴山断面最小日流量增幅超过50%),保障了河道流水栖息生境,有利于鱼类越冬。该河段日均流量变幅降低,有利于粘性卵孵化。但是内蒙古河段汛期月均流量减小(7-10月份月均流量降幅接近50%),大、小洪水持续时间缩短,不利于扩展横向栖息地;最大流量出现时间在上游河段延迟超过2个月、在中下游河段提前约1个月,洪水脉冲刺激时间紊乱可能影响鱼类繁殖行为。研究可为黄河内蒙古河段鱼类栖息地保护以及上游水库生态调度提供技术支持。

基于栖息地法的水库变动回水区鱼类产卵场生态流量及调控策略研究

揭示水库变动回水区鱼类产卵场栖息地适宜性变化的规律,确定水库变动回水区鱼类产卵场栖息地生态流量阈值及保护调控的方法,为鱼类产卵场栖息地保护提供参考与借鉴。以三峡变动回水区的广阳-石沱江段为研究区域,选取四大家鱼、铜鱼、长鳍吻鮈、圆筒吻鮈和中华金沙鳅等8种产漂流性卵鱼类为研究对象,通过鱼类产卵场栖息地模拟,在耦合8种鱼类生态需求的基础上计算生态流量阈值,并制定相应的调控策略。结果表明,三峡水库在145、150、155、160、165 m和天然情形下变动回水区最小生态流量分别为:6543、7130、9943、13713、17603、6106 m^(3)/s;最大生态流量分别为:17028、17526、23110、28291、29858、15753 m^(3)/s;最适生态流量分别为10002、10916、14479、18810、23226、9365 m^(3)/s,上、下阈值分别为13515、14221、18794、23550、26542、12559 m^(3)/s;8272、9023、12211、16262、20414、7736 m^(3)/s。流量较小时,一定流量范围内,降低水位有利于增加加权可利用面积(AWU);流量较大时,流量增加到一定值后,增加水位有利于增加AWU;而流量在两者之间时,可参考研究结果中的水位及生态流量阈值进行调控决策。

大渡河干流已建水电站生态基流目标值复核分析

以大渡河干流已建水利水电工程为研究对象开展回顾性评价,为推动后续生态基流研究和水资源管理提供参考。研究采用多种水文学方法,包括Tennant法、Texas法、Q90法、多年最小月平均流量法和NGPRP法,计算大渡河干流已建梯级水电站的生态基流目标值。根据计算结果中各控制断面的最小值、最大值和平均值,建立生态基流目标值的参考区间,分别对应底线、优和良好的标准线,并对大渡河干流已建梯级水电站生态基流目标进行了回顾性评价。结果表明,大多数断面的现行生态基流目标值均在最大和最小参考值区间范围,设置基本合理。针对不同历史条件下或不同行业领域中存在的生态基流相关概念内涵和适用边界条件的不一致问题,以及拦河工程生态基流调度的实际问题,研究提出生态基流目标体系的双指标控制法,并提出了大渡河干流已建梯级水电站生态基流目标建议值,建议双江口、猴子岩、深溪沟、龚嘴、铜街子水电站的生态基流目标采用日均和瞬时双控值,分别设为121/52、160/78、327/188、366/149和366/236 m^(3)/s,而沙湾和安谷水电站均设为366 m^(3)/s。

我国流域水生态监测与评价体系研究进展及发展对策

水生态监测与评价是水生态系统管理、保护和可持续利用的基础。20世纪80年代开始,欧美发达国家水环境管理政策开始强调生态保护,重视流域水生态质量,先后开展了以水生生物为核心的河流水生态监测与评价研究计划。然而我国目前流域水环境监测与评价的指标主要以传统的理化监测指标为主,缺乏指示水生态变化的水生生物指标,单一的水质改善无法反映水生态环境好转这一长远目标,不能满足“十四五”水生态环境管理由以水污染防治为主向水环境、水生态、水资源“三水”统筹转变的总体要求。本研究系统分析发达国家和地区(如美国、欧盟、澳大利亚等)水生态监测与评价技术体系与业务化运行方面的先进经验,总结梳理我国水生态监测与评价试点已有的工作基础,分析制约我国当前流域水生态监测与评价的关键问题,从保护目标、管理模式、监测网络、科学研究和公众参与五个方面,提出开展我国流域水生态监测与评价体系构建和业务化运行的有关建议,为准确评估和预测流域水生态质量状况的变化、开展保护修复成效评估提供决策支持和重要参考。

基于分布流量法的长江宜昌段生态需水研究

以流量指标的多概率密度法为基础,提出了分布流量法(DFM)、生态流量指数(DEFI)、分布流量法评价等级标准(DFGS)。以宜昌段为例,将分布流量法与传统的水文生态流量计算方法、流量评价方法及鱼类生态流量计算结果相比较,并对变异前后河流生态需水满足率和生态流量指数得分的变化进行评价。结果表明,分布流量法考虑了河流天然径流的年内、年际丰枯变化过程,减弱了极端流量事件及流量年内分布不均的影响,能够满足河流生态系统对径流的实际需求,优于传统水文方法,有较强的时空适用性,并具有一定的推广价值。应考虑年际丰、平、枯变化,以高于或接近变异前的生态流量等级和生态流量指数得分作为水资源和生态流量管理的标准。

湄公河上游沙湾拿吉-桔井区域水生态功能分区研究

系统梳理湄公河上游区域的地貌、河网、土壤、土地类型等生境特征,进行水生态功能一二级分区,为跨界水生态系统综合规划、治理与保护及流域可持续发展提供科学依据。以湄公河干流老挝沙湾拿吉-柬埔寨桔井段及重要支流为研究区域,结合生境要素空间异质性,利用空间聚类法对其进行水生态功能分区研究。研究结果表明,基于区域地貌特征提取的水生态2个一级区能较好地体现区域水资源分配状况和供给功能;基于流域水系河网、土壤及土地利用特征提取的5个二级分区能反映人类活动对区域水生生境及水质的影响。水文、水生生物及水质数据分别验证了分区结果的合理性。

三峡水库十年生态调度(2011—2020年)期间下游沙市江段产漂流性卵鱼类自然繁殖变化

2011—2020年,三峡水库共开展了14次促进坝下江段四大家鱼自然繁殖的生态调度试验,于每年5—7月在长江中游沙市江段开展鱼类早期资源调查研究,旨在掌握生态调度实施以来产漂流性卵鱼类自然繁殖的响应变化,评估生态调度对长江中游鱼类自然繁殖的贡献。十年间共采集到鱼卵35种,其中典型产漂流性卵鱼类有25种,主要种类包括贝氏䱗(Hemiculter bleekeri)、鯿(Parabraims pekinensis)、银鮈(Squalidus argentatus)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、翘嘴鲌(Culter alburnus)和花斑副沙鳅(Parabotia fasciata);鱼卵群落多样性指数H、均匀度指数E和稳定性指数ICV在年际间呈现先降低后升高的变化趋势,优势度指数D恰好相反,变化拐点出现在2017年,表明2017年以来群落多样性趋于增加,群落结构趋于稳定;产漂流性卵鱼类繁殖规模总体呈先减少后增加变化,有8个类群的繁殖规模逐年增加,鱼类繁殖高峰频次逐渐升高,大规模繁殖出现的时段逐渐延长,表明鱼类自然繁殖状况趋于稳定。结合生态调度期、非生态调度期鱼类日均产卵规模的比值得出,除了2016、2020年生态调度期间没有出现大规模繁殖以外,其它年份生态调度的实施对促进产漂流性卵鱼类繁殖起到了积极的作用。建议今后继续加大三峡水库生态调度力度,针对不同鱼类物种的需求设计更精细的生态调度方案,进一步提升生态调度对长江中游鱼类自然繁殖的贡献。

改进的栖息地法求解多种产漂流性卵鱼类生态流量方法研究

为了解决产漂流性卵鱼类产卵场栖息地模拟的多鱼种生态流量求解不足的问题,提出一种通过鱼类产卵场栖息地模拟计算,在耦合多种产漂流性卵鱼类生态需求的基础上进行生态流量及阈值计算的求解方法,包括:①采用模糊逻辑法进行产卵场栖息地模拟;②改进优势度模型,并运用熵权法确定鱼种的生态流量权重,加强鱼类产卵场生态流量结果的适用性;③耦合多种鱼类产卵需求求解生态流量,并基于单、多鱼种最适生态流量求解综合生态流量阈值。方法考虑了多种鱼类产卵期间的生态流量需求,增加了鱼种对河流生态需求指示作用的可靠性,研究成果可为水库生态调度提供理论基础,为河流水资源管理提供必要参考。

金沙江中游梨园水电站生态调度试验及效果分析

水电工程实施生态调度以充分满足重要水生生物繁殖期的生态需求,是当前贯彻落实长江大保护的一项重要举措。2020~2021年金沙江中游梨园水电站连续实施了促进长薄鳅、圆口铜鱼等特有鱼类自然繁殖的生态调度试验,通过在梨园坝下江段设点观测鱼类早期资源和水文环境要素,以掌握鱼类自然繁殖对生态调度的响应情况,初步评估生态调度的实施效果。研究结果表明:鱼卵密度与坝下水温、出库流量有积极的响应关系;生态调度期间监测到圆口铜鱼、长薄鳅、中华沙鳅等鱼类的产卵活动;水温、流量条件是两年生态调度效果差异的主要影响因素。基于研究结果,提出了梨园水库生态调度优化建议:在金沙江中游特有鱼类资源衰退、适宜生境萎缩的背景下,建议尽快启动梨园、阿海等梯级水电站的联合生态调度试验,延长流水江段长度,保障特有鱼类的繁衍栖息。

全面加强长江水生态保护修复工作的研究

本文以水生态的基本要素——生境、生物及二者的紧密依存关系为主线,论述了长江水生态系统结构与功能特征、长江水生态的重要地位,分析了长江水生态面临的主要问题和已实施保护修复措施的针对性、有效性,提出了长江水生态保护修复工作的建议。建议今后应强化流域综合管理,水生态保护修复工作应注重将生物及其依赖的生境作为一个整体在时间、空间尺度上加以保护,同时也要注重各保护修复措施的关联性,以提升保护与修复的成效。

基于鱼类资源调查的增殖放流方案前期研究——以扎敦水利枢纽为例

进行扎敦枢纽鱼类增殖放流方案设计,为科学开展水利水电工程鱼类增殖放流提供理论依据和技术支撑。2019年10月和2020年4-5月,对呼伦贝尔市扎敦河鱼类资源开展2次系统调查,经综合分析确定增殖放流的种类,并对放流规模、时间、地点、周期及时序等放流方案进行规划设计。结果表明,扎敦河共分布有16种鱼类,隶属于2纲5目8科15属。其中,珍稀保护鱼类4种,占总种数的25%。现场调查共采集到鱼类13种,共计2 899尾,重37 188.9 g。参考生物完整性指数(IBI),通过对保护地位、经济价值、洄游习性、种群资源量、受工程影响程度及人工繁育技术突破情况等6方面综合分析,将细鳞鲑(Brachymystax lenok)、哲罗鲑(Hucho taimen)、黑龙江茴鱼(Thymallus grubii)、瓦氏雅罗鱼(Leuciscus waleckii)、黑斑狗鱼(Esox reichertii)、江鳕(Lota lota)等6种珍稀保护、重要经济鱼类作为本工程近期放流对象。将东北七鳃鳗(Lampetra morii)作为远期放流对象,近期主要开展人工驯养、繁育技术和栖息地保护研究。基于类比分析,推荐放流数量为16万尾/a。

江汉平原水生态功能分区及其在钉螺防控中的应用

对血吸虫唯一中间宿主钉螺的控制是阻断该疫病流行的关键,目前已有的相关防控研究通常是基于行政区或像素尺度,且仅依靠专家经验或部分地理环境要素来分配钉螺防控资源,这可能导致防控区域与防控需要的错估。通过对江汉平原进行水生态功能区划,并将分区结果应用于钉螺控制,有助于防控措施的精细化。水生态功能一级分区采用“自上而下”的演绎分区方法,二级分区采用“自下而上”的聚类分区方法,一级分区以流域为基础单元进行,二级分区基于高程、植被、河渠、土壤及土地利用等水生态功能指标,通过聚类法合并子流域得到分区单元,并统计各水生态功能区螺情,分析螺情与水生态功能指标的相关性。结果显示,江汉平原水生态功能区可划分为2个一级区,包括汉江流域水生态区(Ⅰ)和长江流域水生态区(Ⅱ)。二级区9个,二阶聚类凝聚和分离的轮廓测量值为0.4和0.3,表明聚类效果较好;二级分区按钉螺分布及流域地理环境要素特点可分为3类,分别为长江过境类(Ⅰ-3、Ⅱ-2、Ⅱ-5、Ⅱ-6)、丘陵主导类(Ⅰ-1、Ⅱ-1、Ⅱ-3)及河渠主导类(Ⅰ-2、Ⅱ-4)。将水生态功能分区方法应用于钉螺防控,可为血吸虫精准防治提供新思路与技术支持。

生态沟渠+稳定塘系统处理山区农村生活污水的研究

研究流经生态沟渠+稳定塘系统的生活污水中悬浮物、氨氮、总氮、总磷、CODcr等指标的沿程变化以及去除效率,为探索山区农村生活污水治理模式提供依据和参考。生态沟渠由原农田排水渠经拓宽、种植植被改建而成,总长约150 m;稳定塘包括沉淀净化塘、生物净化塘和生物强化净化塘,分别栽种植物、栽种植物+吊养河蚌、栽种植物+放养鲢鳙,总面积约1 230 m2。在集水池出口、生态沟渠出口、稳定塘各塘出口各设1采样点共5个采样点。试验期间连续进水,进水平均流量约7 m3/h,系统总水力停留时间(HRT)约102 h,其中生态沟渠段约5.4 h、稳定塘段约96.6 h,首次采样在连续进水稳定运行1周后进行。在水力停留时间约为4 d的条件下,流经该系统的生活污水黑臭消失,浊度下降,出水DO饱和度达到65%以上,进水SS、NH3-N、TN、TP、CODcr的平均去除效率分别达到84.9%、70.1%、49.6%、44.9%和80.5%。生态沟渠段对SS具有较好的去除效果,达到40.1%,占系统总去除量的47%。系统最终出水可达到城镇污水处理厂污染物排放二级标准(GB18918-2002)。生态沟渠+稳定塘系统具有建造灵活、无需动力条件、运行成本低廉等特点,在小流域山区农村具有一定推广和应用前景。

三峡水库消落区的保护与生态修复

水库消落区是陆地生态系统和水生生态系统之间的过渡性生态系统,是控制周边陆域与水域生态系统的关键区域。在总结概述三峡水库消落区特点的基础上,分析了三峡水库消落区生态环境现状与主要问题,阐述了植物筛选与配置的研究结果,以及多种消落区保护与生态修复模式的实施效果。并且,针对性提出了对三峡水库消落区实施分级的保留保护和生态修复,强化对现状及变化趋势的监测评价,并积极开展消落区湿地生态修复相关技术研究与示范的建议。

水温对鱼类的生态效应及水库温变对鱼类的影响

水库形成后,库区及水库下泄水较原河流状态下的水温发生一系列变化,进而会对鱼类资源产生影响。通过综合分析水温对鱼类分布、发育繁殖、摄食生长、行为习性的作用,针对水库形成后库区和坝下水温变化特点,初步探讨了水温变化对鱼类资源的影响,简单介绍了缓解水库下泄水水温变化措施的研究与实践,以期为缓解水库建设后水温变化对鱼类资源的影响提供参考。

水利水电工程建设运行对水生生物的影响与对策

为了协调水利水电工程建设运行与水生生物保护之间的关系,考虑国内外相关研究及实践,从水生生物群落、重要物种、遗传多样性等方面阐述了工程建设运行对水生生物的影响。针对产生的不利影响因素,提出了工程建设运行管理、工程结构改造、生态工程建设等生态补偿工程措施,以及人工增殖放流、栖息地保护与修复等其他生态补偿措施,并建议从流域生态系统整体出发,针对不同区域生态功能和主要保护目标,科学制定流域开发与保护规划,以实现流域生态可持续健康演变。

淡水生态系统监测评价指标体系初步研究

淡水生态系统监测是水资源管理发展的历史必然。概述了淡水生态系统的涵义、服务功能及影响因素,分析了当前有关淡水生态系统监测评价指标的不足。为了解淡水生态系统现状及其变化、演变趋势,结合淡水生态系统监测评价的原则、理论和方法,从种类、种群、群落和生态系统不同层次,提出了由结构指标、功能指标、稳定性指标构成的淡水生态系统监测评价指标体系。

小水电生态修复思考

针对水生态环境保护大背景下小水电发展困境,介绍了小水电现状及在经济社会中的作用,梳理了小水电对生态环境的影响以及其特性,总结了目前针对小水电开发已采取的生态修复措施和存在的问题:(1)生态流量考核监管重流量轻过程;(2)修复措施不全面,后期监管不到位;(3)生态修复管理机制不健全。提出了关于小水电生态修复的思考与建议:(1)明确生态修复和监管的主体,确定评价及监管指标,完善法律法规和奖惩机制,调动各方积极性;(2)从流域和区域统筹考虑,采取综合生态修复措施;(3)以结果为导向,引入第三方机构对小水电生态修复效果进行评价;(4)加强信息公开和公众参与,引导广大群众参与对小水电的生态修复与监管;(5)鼓励科研,加快科研成果向生态修复应用的转化。

长江流域开展经常性水生态监测的必要性与可行性研究

从国家战略、行业改革和强化履职等三个层面论述开展长江流域经常性水生态监测的必要性,对流域水生态监测的现状与问题进行分析,综合考虑现有工作基础和条件,提出长江流域经常性水生态监测的目标、内容和效益,以期为长江流域经常性水生态监测的实施提供依据,保障流域社会经济可持续发展。