大渡河安谷竖缝式鱼道过鱼效果监测与评估研究

过鱼效果监测与评估可为鱼道设计优化、功能完善及运行管理提供参考依据。2020年6-9月采用陷阱法、张网法和水声学等方法对安谷竖缝式鱼道过鱼效果进行监测,以评估鱼道出口高程改进后的过鱼效果,保护大渡河鱼类资源。结果显示:(1)鱼道下游河段分布鱼类34种,包括过鱼种类蛇鮈、唇䱻、泉水鱼、瓦氏黄颡鱼、鲇5种和优势种光泽黄颡鱼、蛇鮈、唇䱻、凹尾拟鲿、鲫5种;月均单位捕捞努力量(CPUE)为13.39 g/(net·h);(2)有24种鱼进入鱼道进口,占鱼道下游种类数的70.59%;鱼道进口时均净上行数量为0.44尾/h,呈递减趋势;相较于白昼,鱼类更喜欢夜晚通过鱼道进口断面;(3)有19种183尾鱼通过鱼道,占鱼道进口鱼类种数的79.17%;其中包含目标鱼6种114尾,占过鱼总数的62.30%;鱼道出口时均过鱼数量为0.11尾/h,呈现先减小后增加的趋势,鱼道过鱼效率为25%;(4)监测期间,鱼道流量在(0.11±0.03)m^(3)/s和竖缝流速在0.50~0.58 m/s有利于鱼类通过鱼道。研究表明,安谷竖缝式鱼道有效可用,具有一定的集鱼和过鱼功能;相较于改进前,鱼道集鱼和过鱼效果明显提升。

大渡河安谷水电站过鱼设施改造效果研究

大渡河安谷水电站建成后运行水位变更,竖缝式鱼道和仿自然通道下凿闸底板,降低高程,以保证水流条件。为了解改造后鱼道水力条件和过鱼效果,测量过鱼设施内的水位和流速,使用网捕法调查生态河道和过鱼设施内的鱼类特征,分析改造前后过鱼设施运行状况和水生生态调查结果的变化,得到以下主要结论:改造后鱼道和通道的运行保证率大幅提高,水动力条件接近设计效果;改造后调查区域内鱼类种类更丰富,部分洄游鱼类的种群数量明显增加;安谷水电站生态河道放水闸竖缝式鱼道和仿自然通道的渔获物物种组成有明显差异,鱼道和通道适用于不同鱼类,有效互补。

走马塘江边枢纽鱼道监测与过鱼效率初探

鱼道是保障鱼类洄游通道,保护生物多样性的重要设施。利用视频识别与水下声学监测技术,对走马塘江边枢纽鱼道的过鱼效果进行了连续监测。结果表明,走马塘鱼道的综合过鱼效率约为206尾/h,共观测到6种鱼类,包括■(Hemiculter leucisculus)、鲫(Carassius auratus)、鳊(Parabramis pekinensis)、鲤(Cyprinus carpio)、草鱼(Ctenopharyngodon idella)和鲢(Hypophthalmichthys molitrix)。在2022年5-8月,走马塘鱼道过鱼效率不断升高;鱼道过鱼行为大部分发生在日间,特别是11:00-14:00为鱼类通过的高峰时段。走马塘鱼道狭缝流速显著影响鱼道过鱼效率,在流速接近0 m/s,-0.75~-0.5 m/s和0.5~0.75 m/s时,鱼道的过鱼效率较高,说明适度的流速能有效促进鱼类通过鱼道。

水电工程过鱼设施集鱼斗的设计与研究

以丰满重建工程过鱼设施为例,重点阐述集鱼斗在过鱼设施中的重要性及其设计方案。集鱼斗型式和尺寸是整体设计的关键,根据过鱼对象的规格、数量、季节等,采用比例分配法和平均法进行类比计算,经过比选,平均分配法在数量和重量上,都选择最不利的条件,为计算集鱼斗的尺寸奠定基础。根据千克鱼的需水量及调整系数确定集鱼斗的有效容积,根据过鱼对象规格及集鱼池内部结构确定集鱼斗的尺寸。目前,丰满重建工程过鱼设施已成功运行,运行过程中还应加强过鱼措施实际效果的监测,根据实际的过鱼数量和频率,通过调整运行次数来弥补因过鱼数量增加而导致集鱼斗容积不足的问题。

崔家营航电枢纽工程鱼道过鱼效果

崔家营航电枢纽工程位于长江中游支流汉江上,是一个以航运为主,兼有发电、灌溉等综合开发功能的项目。为了减免工程对鱼类资源的不利影响,崔家营航电枢纽工程采取了修建鱼道的保护措施。为了解崔家营航电枢纽工程鱼道的过鱼效果,2012年9月19-26日,采用网具回捕和水声学监测结合的方法,对通过鱼道鱼类的种类、规格、数量和生物学性状进行了调查。结果表明,采用三层流刺网在鱼道内共捕获到11种鱼通过鱼道上溯,包括瓦氏黄颡鱼、吻鮈、鳊鱼、蛇鮈、马口鱼、圆吻鲴、犁头鳅、铜鱼、鳜鱼、鲢、,其中数量较多的为瓦氏黄颡鱼、和圆吻鲴;水声学监测了1267min,共获得658个目标信号,平均每分钟获得0.5个目标,总体体长均值为33.50cm,95%置信区间为30.43～36.55cm。崔家营航电枢纽工程鱼道的建成和运行,为大坝上下游鱼类的交流和完成生活史提供了渠道,对保护汉江的渔业资源具有重要意义。

基于DeepSORT算法的鱼道过鱼种类识别和计数研究

为了解决鱼道过鱼监测中鱼类种类识别和计数问题,基于深度学习技术,以异齿裂腹鱼、拉萨裂腹鱼、拉萨裸裂尻和尖裸鲤为目标鱼类,在Y江某水电站鱼道开展过鱼种类识别和计数实验。首先,将过鱼视频制作成数据集,评估Faster R-CNN、YOLOv4和YOLOv5s 3种目标检测算法的性能。其次对DeepSORT算法中检测部分做出改进:将目标检测算法由Faster R-CNN替换为YOLOv5s,用于检测视频中的鱼类。然后采用卡尔曼滤波算法和匈牙利匹配算法对检测到的鱼类进行跟踪预测和最优匹配,通过对每一条目标鱼类分配唯一的ID,在视频中部划分虚拟“检测线”的形式,对过线的鱼类实现计数。结果表明:(1)Faster R-CNN、YOLOv4和YOLOv5s的鱼类平均检测准确率分别为80.85%、82.85%和86.6%。其中,YOLOv5s的准确率最高,异齿裂腹鱼、拉萨裂腹鱼、拉萨裸裂尻和尖裸鲤的种类识别准确率分别为94.19%、90.22%、84.57%和77.41%。(2)以YOLOv5s为检测器的DeepSORT算法鱼类计数平均准确率为71%,异齿裂腹鱼、拉萨裂腹鱼、拉萨裸裂尻和尖裸鲤计数准确率分别为80.7%、66.2%、64.8%和72.4%。研究结果能够为实现鱼道过鱼监测的自动化、智能化提供新方法,为鱼道的运行管理提供决策参考依据。

仿自然鱼道水力及过鱼性能物理模型试验

仿自然鱼道是具有一定自然特征的过鱼设施,适用于中低水头工程,是目前鱼道形式研究热点之一。为了获得一种具有综合生态功能的鱼道,该文提出了一种利用芦苇模块构建的植物型鱼道,并通过物理模型试验对其水力特性和过鱼性能进行了研究。结果表明:选取芦苇为基本单元构建植物型鱼道是合适的。植物模块交错布置的植物鱼道内可形成蜿蜒的水流,流态丰富,过鱼通道内流速均小于 1.1 m/s,满足过鱼要求。过鱼试验表明,过鱼对象可以在该鱼道内顺利上溯,植物模块下游侧可形成低流速的鱼类休息区,验证了鱼道体型的合理性。该文提出的植物型鱼道丰富了鱼道的形式,具有一定创新性,对今后类似鱼道的设计和建设具有一定的指导意义。

国内外过鱼设施研究综述

随着水利事业高速发展,现代水利水电工程必须与环境和生态相和谐。分析了水利水电工程等对鱼类资源的影响,概述了国外过鱼设施的发展状况,总结了我国过鱼设施研究和建设的3个时期;并介绍了过鱼设施的种类,其中详细阐述了鱼道的主要类型、特点及其技术参数;最后分析了近年来该领域研究的最新技术手段,并结合新时期水利发展战略,提出了研究展望。

高坝过鱼设施在长江流域的应用探讨

长江流域水电开发对河流的连通性产生了巨大影响,特别是高坝水电站对鱼类的阻隔作用明显。修建过鱼设施是减缓阻隔不利因素的有效措施。通过介绍鱼闸、升鱼机和集运鱼系统这3种高坝过鱼设施的类型和特点,分析其在国外应用的效果,并借鉴国外的建设经验,指出设计中应注意的问题,探讨高坝过鱼设施在长江流域的适用性,为缓解水电开发对长江流域生态环境的不利影响提供理论支撑。

苏洼龙水电站过鱼设施方案比选初步研究

为减缓苏洼龙水电站大坝建设对江段内鱼类的不利影响,维持大坝上、下游鱼类种群的基因交流,对鱼道、升鱼机系统和集运鱼系统3种过鱼设施方案进行同深度比选,最终选择了适宜于高坝的升鱼机系统方案。该方案利用长321.3m的竖缝式诱鱼水道诱集鱼,再通过长835.2m的轨道式升鱼机运鱼上行过坝。

国外高坝过鱼设施概况及启示

随着我国水利工程的建设,高坝电站的数量日益增加,但没有修建高坝过鱼设施的经验。国外过鱼设施历史悠久,鱼闸和升鱼机等高坝过鱼设施在许多国家得到了应用,并取得了良好的效果。综述了国外高坝过鱼设施的发展状况,总结不同类型高坝过鱼设施的优缺点,并分析了影响过鱼效果的几个主要因素,即诱鱼水流、运行周期和机械故障。借鉴国外过鱼设施经验,有助于解决我国高坝过鱼问题。引进技术的同时,还需做好鱼类生态学和水力学等基础研究,开展过鱼设施设计的关键技术研究,选择有代表性地区开展试点工作。

国外典型过鱼设施建设及其运行情况

对美国哥伦比亚河及其支流蛇河水电梯级开发、日本长良川河口堰、巴西伊泰普水利枢纽工程、莱茵河鲑鱼2000计划等国外典型工程的过鱼设施设计、建设、运行效果进行了调查研究。分析结果表明,鱼道作为保护或重塑河流生态环境的重要工程措施之一,不仅可解决工程建设中的鱼类保护问题,同时将工程的建设和科研、科普教育和旅游开发相结合,促进当地的经济发展,创造出更大的经济和社会效益。

澜沧江流域过鱼设施的应用探讨

澜沧江流域水资源开发对流域内河流的生态系统造成了较大影响,特别是大坝对河流的阻隔作用,直接阻断了鱼类上下行的通道,影响了鱼类的洄游、繁殖与生存。实践证明,修建有效的过鱼设施可帮助鱼类顺利通过大坝来缓解水电工程对生态环境带来的负面影响,有效保护水生物种的多样性,防止土著鱼类的灭绝。通过对澜沧江流域区系特征及鱼类资源的研究,结合水电工程已建过鱼设施对其应用进行探讨。澜沧江干流所建水电站多为高坝,只能考虑高坝过鱼设施,已建过鱼设施包括升鱼机和集运鱼系统。实际运行监测表明,这些高坝过鱼设施的建设一定程度上缓解了大坝阻隔对鱼类多样性的影响;但也存在升鱼机系统机械、电气设备故障率较高,需加强过鱼效果监测和评估等问题。

环保式过鱼水轮机发展及研制探讨

现代水轮机的开发与设计起始于20世纪初,受当时观念及各方面技术的限制,在设计时没有将保护洄游鱼类安全通过水轮机的问题纳入设计的考虑范畴。通过相关文献调查,介绍了鱼类通过水轮机流道时所受的伤害及受伤机理,并分析总结了现有的过鱼水轮机设计理念和相应的设计实践。从机械结构、流体动力学、鱼类生物特性方面提出了针对上述设计理念的认识和思考。可为我国"过鱼水轮机"(也称"亲鱼型水轮机")的进一步研究与设计提供参考。

双江口水电站过鱼方案比选分析

由于双江口水电站的坝高、水库面积大以及地形复杂等因素,大大制约了过鱼设施的布置。本文结合双江口水电站枢纽工程布置、水库情况和鱼类资源等特点拟定了4种过鱼方案进行比选,选定了适合该工程实际的过鱼措施,是国内同类型项目的第一次尝试,研究所得成果对同类工程有一定的借鉴作用。

金沙江下游支流黑水河松新电站鱼道过鱼效果监测与评估

松新鱼道建设是恢复金沙江白鹤滩库区鱼类生境替代支流——黑水河连通性的重要工程措施之一,其过鱼效果备受关注。本研究以黑水河松新鱼道为研究对象,通过网捕法和射频识别遥测技术(RFID)开展松新鱼道过鱼效果监测与评估研究。结果表明:(1)黑水河松新坝址下游共监测到19种鱼类,其中12种鱼类可以顺利通过鱼道抵达上游河道;(2)鱼道进出口鱼类多样性受到鱼类洄游动机影响呈现季节性规律,非洄游期(12月)鱼道进出口鱼类Shannon-Wiener多样性指数显著低于洄游期(次年3、5月);(3)松新鱼道主要过鱼对象短须裂腹鱼的进口吸引率为31.50%,通过率可达44.44%。利用张网监测数据发现:当水温超过20℃时,过鱼种类和数量随着水温的升高呈递减趋势;当鱼道内流量超过0.50 m^(3)/s时,过鱼种类和数量随着鱼道内流量的增大而呈递减趋势。为识别影响鱼道过鱼效果的关键因素,选取短须裂腹鱼为研究对象,构建了基于多因素(鱼道内流量、水温、昼夜节律、pH、湿重、体长等)的Cox风险比例回归模型,研究发现:鱼道内流量、水温和昼夜节律是影响短须裂腹鱼上溯效果的关键因素;当水温变化范围为14.0~20.0℃时,短须裂腹鱼的通过率随水温的升高而呈递增趋势;当鱼道内流量变化范围为0.01~0.50 m^(3)/s时,短须裂腹鱼的通过率随鱼道内流量的增大而呈递增趋势;昼夜节律对短须裂腹鱼的上溯有显著影响,短须裂腹鱼更偏好于夜晚上溯。本研究结果有助于黑水河开展鱼类栖息地修复及鱼类资源保护措施等工作,为黑水河梯级小水电及西南地区山区河流低水头闸坝修建鱼道提供理论依据。

丰满大坝过鱼设施放流形式探讨

以丰满水电站重建工程过鱼设施为例,阐述过鱼设施放流形式与实际坝型、地形、区域特点、水流条件等的关系,比较鱼道、升鱼机直接过坝卸鱼及运鱼船三种放流形式,并介绍丰满大坝过鱼设施的放流形式,为类似工程建设提供借鉴。丰满重建工程采用运鱼船放流形式,由老坝坝顶的吊运设备将运鱼箱吊放至运鱼船上,运鱼船将运鱼箱运至放流地点,鱼通过船上安装的连接管道直接滑向水中,完成鱼的放流,整个过程通过船上安装的摄像头和水下摄像头实施全程监控,与鱼道进口红外计数器实施联动,统计过鱼效果。根据区域水生生态监测数据、过鱼效果观测数据及鱼的存活率,在后期运行过程中不断调整更新,以期找到最适宜的放流地点,保证鱼的通过性以及上下游鱼类的基因交流。

永庆水库仿自然过鱼通道水力学特性研究

调查了永庆水库库区珍惜保护鱼类,给出了该水库过鱼设施流动指标。通过交错石块式仿自然过鱼通道局部水工模型试验,研究了交错石块式仿自然过鱼通道内的水力学特性,总结分析了模型试验结果。分析论证表明:该交错石块式仿自然通道可满足永庆水库目标鱼类的洄游需求,为仿自然过鱼通道的设计和研究提供了依据。

洋塘鱼道过鱼效果的观察

洋塘鱼道位于湖南衡东县境内洣水下游的洋塘水轮泵水电站枢纽工程的左侧，是以灌溉、发电为主，兼顾航运与过鱼的洋塘水轮泵水电站枢纽的重要组成部分。

西藏湘河水利枢纽过鱼建筑物设计

为了保证湘河生物多样性,降低水利枢纽工程建设对湘河生物多样性的影响,在工程设计过程中建设过鱼建筑物。根据当地鱼类特性,通过比选,采用鱼道作为过鱼建筑物,通过MIKE21FM模拟,采用两个进鱼口,各工况下鱼道的过水流量、水深均可满足过鱼要求;并对鱼道形式、出口、入口选择进行分析。可为类似工程过鱼建筑物设计提供参考。