鱼类产卵敏感期河流生态流速的分区分类阈值研究

敏感生态流量目标的合理制定是生态流量管理的重难点问题。针对目前敏感生态流量目标制定中存在的计算方法繁杂、关键参数缺乏等问题,本文以鱼类产卵期为重点,提出了分区分类河流敏感期生态流速和生态流量核算方法,制定了不同区域(东北、黄淮海、西南、长江中下游和东南沿海)、不同类型(按集水面积、山区河段和平原河段等划分)河流敏感期生态流速阈值。结果显示,全部分区分类推荐流速平均值为0.66 m/s,其中山区大站平均值为0.94 m/s、山区小站平均值为0.62 m/s、平原大站平均值为0.63 m/s、平原小站平均值为0.46 m/s。基于阈值核算了全国217个鱼类产卵生境保护河段的敏感期生态流量目标,并结合部分断面湿周法结果对阈值合理性与适应性进行了验证,验证结果表明相关阈值和方法适应于不同类型、不同规模河流,可为我国现阶段河流敏感生态流量管控提供参考。

水库变动回水区鱼类产卵场生境重塑的生态调度目标研究

重建产卵场以保障重要鱼类自然繁殖是水库生态调度的主要目标之一。将产卵场生境修复盲区——变动回水区作为一个新的生境重塑区,整合二维水动力学模型和鱼类栖息地模型,建立入库流量-水位-鱼类有效栖息地面积的三元关系,确定了水库生境重塑目标区间。以岷江上游紫坪铺水库为例,对其变动回水区齐口裂腹鱼产卵场进行模拟,计算了182种流量水位组合工况下齐口裂腹鱼有效栖息地面积,确定紫坪铺水库变动回水区生境重塑目标区间,此区间的入库流量范围为114~652m3/s,水位范围为817~844m,从而调度水库水位实现变动回水区产卵场重塑目标。本研究确定的生境重塑目标区间,为水库变动回水区鱼类产卵场的功能修复提供了科学支持,并为水库生态效益最大化提供了新视角。

基于鱼类产卵需求的栖息地修复效果评价

根据鱼类产卵需求对工程修复效果开展评价对掌握栖息地状态和指导工程设计极其重要。以黑水河为实例,从鱼类产卵的生境需求出发,结合现场监测和数值模拟方法量化产卵栖息地的参照状态,构建指标体系进行河流鱼类产卵期栖息地质量评价,以获得修复工程对鱼类产卵生境真实的修复效果。结果表明:2019—2021年黑水河产卵期的鱼类栖息地综合评价得分分别为63.04、83.52与83.52,鱼类产卵栖息地得到改善,评价结果表明生态修复工程对产卵栖息地有明显修复效果;黑水河不同河段鱼类产卵栖息地质量空间分布上呈现出修复前下游河段(R4~R6)优于上游河段(R1~R3)的特征,修复后不同河段评分均有不同程度的增加,增幅为21.33%~59.15%;通过对敏感因子进行溯源可知,修复前黑水河鱼类产卵期栖息地质量主要受河流连通性和水力条件限制,修复后连通性得到大幅度改善,但水体流速和弗劳德数与保护鱼类产卵的偏好状态仍具有一定差距,后期修复工作应结合鱼类产卵喜好针对水体流态进行局部塑造和改善。

弯道鱼类产卵场水力生境指标的空间分布

弯道鱼类产卵场是鱼类栖息地中重要且敏感的场所,基于三维水流数值模拟,以长江流域中的重要经济鱼类四大家鱼为代表,开展弯道鱼类产卵场水力生境指标的空间分布研究。结果表明:①弯道断面水面至水底方向,流速减小,最小流速接近0.19 m/s。弯道凹岸侧的流速适宜度S_(u)随水深的增加先增大后减小,凸岸侧下游出口段S_(u)较为稳定。②横向流速沿横向梯度G_(yy)与纵向流速沿垂向梯度G_(xz)在凸岸均沿程先增大后减小再增大,在河心先增大后减小。③凸岸的弯道前半段断面上,平均涡量Ω的增加速度随流量增加而加快,后半段断面Ω的增加速度趋于平缓,河心与凹岸Ω的增加速度均随流量的增加而加快。④弯道中的大部分区域较适宜鱼类产卵,流量较小时,中水层更适宜鱼类产卵,鱼类在流量较大的情况下偏好选择高水层产卵。

无锈熔接网生态石笼在鱼类产卵场修复中的应用

为解决传统建筑材料难以取得良好效果的问题,分析工程材料自身特点及鱼类产卵场修复项目特征,阐述无锈熔接网生态石笼应用的可行性、适用性及优势,通过对某鱼类产卵场修复工程的影像资料、施工记录、水文监测数据进行分析,从工程形象、水力生境及底质、施工特点等方面评价无锈熔接网生态石笼的应用效果。分析结果表明,无锈熔接网生态石笼自身强度、稳定性可以满足要求,可充分发挥其生态性、景观性、经济性良好及施工简单高效的优势。无锈熔接网生态石笼的成功应用,解决了鱼类产卵场修复项目中工程材料限制问题,为该领域研究和工程设计提供了新的思路和方向。

乌东德库尾人工鱼类产卵场保护方案及监测方案探讨

水利水电工程建设运行会导致流水生境萎缩、水文情势变化等一系列效应,影响最为突出的就是鱼类产卵繁殖环境。保护和改善鱼类繁殖条件是最有效方式,乌东德水电站建设人工鱼类产卵场,通过对产卵对象、关键生境因子、选址研究,营造适宜鱼类产卵繁殖环境,对鱼类栖息环境加以保护。为充分掌握和了解工程实施效果,通过鱼类资源跟踪监测工作,侧面证明乌东德库尾鱼类栖息地保护建设项目效果显著。

梯级水坝胁迫下东江鱼类产卵场现状分析

东江作为珠江流域重要支流之一,是香港地区以及珠江三角洲东部地区重要水源.鱼类不仅是河流生态系统重要组成也是其健康状况的重要指示生物.目前东江已经修建了一系列水坝,基于东江河流生态系统健康维持和管理的需要,有必要了解河流中鱼类产卵场的现状.据此,2010年3-10月对东江古竹江段的鱼苗(卵)进行了连续采集,目前鱼苗种类已鉴定到26种(属),主要优势种类为鰕鯱(63.0%)、赤眼鳟(16.8%)、尼罗罗非鱼(9.7%)、大眼鳜(2.0%)等;调查期间古竹江段鱼苗(卵)径流量初步估算为11.4×108尾(颗),东江鱼类主要繁殖期为4-9月.与东江历史资料及西江江段鱼类繁殖现状相比较,东江鱼类产卵场功能极度退化,不仅鱼类产卵规模已明显下降,并且东江古竹江段鱼苗中洄游性种类缺失;本次调查证明东江龙川江段原有的四大家鱼产卵场已经消失;通过典范对应分析分析表明,东江江段鱼类产卵繁殖对水文生态因子的响应程度较低,说明东江江段水文节律受梯级水坝影响程度大,偏离了鱼类产卵繁殖的生态需求.尼罗罗非鱼在东江古竹江段有暴发性繁殖现象,东江已经面临外来种的严峻威胁,分析认为梯级水坝的修建是导致罗非鱼暴发性增长的主要原因之一.根据目前东江鱼类产卵场现状,建议把鲢、鳙及广东鲂列入增殖放流的品种目录,加强人工增殖放流;从贯通鱼类洄游通道及修复产卵场的需求上考虑,建议在东江各水坝上补建鱼类过鱼通道.

河流鱼类产卵场紊动能计算与分析

通过对鱼类产卵场地形分析,认为水流能量损失是鱼类产卵场形成的重要原因之一,这种能量损失主要是由于特殊河道地貌形成的水流紊动而产生的。在此基础上探索性地推导了考虑这种河道水流能量损失的明渠非恒定流方程。以中华鲟为例,对产卵场河段进行了三维水流数值模拟,计算了产卵河段紊动能的分布,探讨了中华鲟产卵行为与水流紊动之间的关系,结果表明产卵区因紊动产生的能量损失明显大于非产卵区。以期为保护中华鲟和其他鱼类产卵场水力学环境提供参考。

孤山电站对库区鱼类产卵场水文情势的影响研究

汉江孤山水电站建成后,库区水文情势将发生变化,对库区的鱼类资源产生一定影响。采用一维水动力模型模拟了孤山水电站建库前后库区河段水文情势,并根据模拟结果分析了白河、将军河河口产漂流性卵鱼类产卵场的水文情势变化情况。结果表明,孤山电站建成运行后,库区河段日均水位、水面宽均有不同程度的增加,流速总体由库尾至坝前逐渐减小;白河、将军河河口断面水位分别抬高7,15 m,流速分别降低至0.11~0.14,0.08~0.09 m/s,水面宽分别增加33~49,104~150 m,鱼类产卵场水文情势变化明显。根据当地鱼类的产卵条件分析可知,鱼类产卵场生态环境将受到较大影响,鱼类产卵规模和效果将大幅降低。因此,水库建成后,应采取相应的措施保护当地的鱼类资源。

右江鱼类产卵场调查研究

右江是珠江水系干流西江最大一条支流郁江的支干流,发源于云南省广南县的龙山,流经云南省富宁县剥隘进入广西百色后称右江,流域面积32570km^2。

雅砻江两河口水电站人工鱼类产卵场工程设计

两河口水电站工程建设改变了工程河段的自然生态环境,导致原有鱼类产卵场被部分淹没。修建人工鱼类产卵场是水生生态生境修复的重要措施之一。两河口人工鱼类产卵场位于库尾和平乡河段,总面积1.6hm2。根据流场数值模拟,生境适宜度分析成果,产卵场分成AB两个大区,其中A区为裂腹鱼类产卵场,B区为鮡科鱼类、鳅科鱼类产卵场。A区裂腹鱼类产卵场分为Ⅰ区,Ⅱ区,产卵对象分别为短须裂腹鱼、长丝裂腹鱼等裂腹鱼类以及厚唇裸重唇鱼与软刺裸裂尻鱼;B区鮡科鱼类、鳅科鱼类产卵场分为Ⅲ区与Ⅳ区,产卵对象分别为鮡科鱼类及鳅科鱼类。

阿海水电站人工模拟鱼类产卵场的设计与实施

水电开发因为施工干扰、水库形成、下游流态改变等原因,使陆生和水生生物栖息地消失或改变。要实现对一个物种的保护,最重要、最有效的方法就是保护好其天然生境。阿海水电站建设人工鱼类产卵场,通过人工改造和模拟的方式,营造适宜鱼类产卵的场地及环境条件,以期望能最大程度地弥补工程建设对鱼类产卵及其繁殖带来的影响。

考虑鱼类产卵场健康的生态需水核算--以西江东塔产卵场为例

产卵场是鱼类栖息地中敏感场所,具有特殊的水文水动力特征,对鱼类自然繁殖有重要的生态学意义。为有效缓解家鱼资源衰退趋势,开展针对四大家鱼自然繁殖的生态需水核算研究,保障家鱼繁殖的用水需求是一种有效的方法。首次以西江段东塔产卵场为研究区域、四大家鱼为目标物种,构建研究区水动力特征指标适宜性曲线,采用二维河流水动力学模型River2D,模拟不同流量下流速和水深等因素对鱼类产卵场的影响,建立流量与四大家鱼栖息地权重可用面积变化的关系,从而确定研究区生态需水量。研究结果表明:基于20种流量工况(1 000~20 000 m^3/s)模拟结果显示,东塔产卵场最大权重可用面积为101 935.48 m^2,适宜权重可用面积对应的生态需水量为10 277.54~12 546.61 m^3/s,该值可作为四大家鱼产卵期的生态需水峰值。基于历史月平均流量工况模拟结果显示,东塔产卵场1-12月可利用加权面积最小值对应的流量分别为:1 339.67、1 256.53、1 361.93、2 126.09、4 057.10、6 202.66、6 734.19、5 316.12、3 092.66、1 680.32、1 234.40、1 168.32 m^3/s,该系列值可作为维持东塔产卵场功能的最小生态需水量。利用维持四大家鱼产卵场健康确定河道生态需水量有利于鱼类种质资源的提高,在维持生物多样性乃至对整个生态系统具有重要的生态学意义。

鱼类产卵场修复设计模拟研究——以大渡河上游支流为例

目前,在大渡河上游干流及部分支流河段,部分鱼类产卵场遭到一定程度的破坏。应用适当的河流生态评价体系和方法进行模拟研究,对大渡河上游干流及支流生态修复具有重要的意义。本文选取大渡河上游支流河段,对鱼类产卵场进行模拟,将河段内优势物种作为研究对象,运用河道内流量增量法(IFIM),基于River2D模型对生态修复前后适宜产卵场面积进行加权计算,模拟研究生态修复前后鱼类产卵场适宜性变化,为鱼类产卵场生态修复设计、水生态保护和水资源开发利用提供参考。模拟研究结果表明,采取生态修复后,鱼类产卵场有效面积显著增加,鱼类生境适宜性明显改善。

鱼类产卵季生态需水及发电稳定性的水库多目标优化调度研究

经过长期演变形成的自然水流过程是河道水生生物繁衍生息的重要条件,而大型水库的建设运行改变了河流原有的径流模式,威胁着水生生物的生存和繁殖。文中提出了一个考虑鱼类产卵季生态需水及发电稳定性的多目标优化模型,并采用NSGA-II算法求解得到Pareto最优解集。研究结果表明:(1)两目标整体表现出明显的竞争关系,经过优化调度,可以在兼顾生态流量过程的同时提高发电稳定性;(2)对于生态评分最高及出力波动最小的调度方案,各代表年的发电稳定性均能得到不同程度的提高;(3)出力波动最小方案对应的流量过程相对平缓,且流量峰值较小;相反,生态评分最高方案对应的流量过程波动更大,流量峰值也更高。相关研究结果对水库实际调度管理具有一定的参考价值。

大伙房水库下游鱼类产卵场生境要素及环境适宜性评价分析

文章以大伙房水库为例,通过对其下游产卵场生境要素进行水动力学模拟,建立单位面积上鱼类产卵浓度与区域水平涡量之间的经验关系,构建适用于河流鱼类栖息地适宜性评价模型,对其环境适宜性进行综合定量评价。研究成果对于水库下游鱼类的生态保护具有重要参考意义。

赤水河上游鱼类产卵场砾石群修复模拟研究

为定量分析砾石群对鱼类受损栖息地的恢复、改善效果,以赤水河支流倒流河上游芭茅坝鱼类产卵场为研究区域,选择昭通特有鱼类昆明裂腹鱼(Schizothorax grahami)为指示物种,结合稳定性分析确定砾石群的布局、尺寸,依据鱼类生境模型,研究分析了砾石群布置前后指示物种适宜栖息地的变化。结果表明:研究区河段内布置砾石群时,概化砾石单元的最小尺寸宜设置为0.5 m,单组砾石群摆放的跨距宜设置为1.60倍砾石长度,顺流宜设置为2.10倍砾石长度;分别布设5种不同形式砾石群,其所对应的鱼类加权可利用栖息地面积(WUA)均有不同程度增加;在河道造床流量参数下,砾石群的连续V形和钻石形布置形式较其他三种修复效果更为明显,砾石群布置区域水深流速呈现多样化,加权可利用栖息地面积占总面积比例分别增加21.77%和18.3%。合理布设砾石群可为赤水河鱼类产卵场的恢复提供技术支持。

大藤峡运行后东塔产卵场鱼类繁殖期水量调度控制指标研究

大藤峡水利枢纽运行后,改变下游河道水文节律,可能对其下游约10 km的东塔产卵场功能产生一定影响。为维系东塔鱼类产卵场的正常功能,需研究分析鱼类产卵所需的水文节律过程,并以此作为控制指标实施水库生态调度来恢复河道生态环境。根据近十几年鱼类早期资源和水文观测数据,采用灰关联度、线性回归等不同统计方法分析东塔产卵场鱼类早期资源量与水文特征值的相关关系,结合西江流域生态调度实践经验,提出大藤峡水利枢纽鱼类繁殖期水量调度控制指标要求:在每年的5—7月通过大藤峡水利枢纽的调度,当大湟江口断面流量达到3 500 m~3/s以上时,控制其涨水历时不少于4 d、涨水阶段的日涨率达到1 000 m~3/s以上,退水天数不小于3 d、退水阶段的流量控制在3 500 m~3/s以上,每年调度频次不少于1次。研究成果可为大藤峡水利枢纽鱼类繁殖期调度期间最大限度发挥东塔鱼类产卵场功能提供技术参考。

伊泰普水电站鱼类洄游产卵鱼道的设置

伊泰普水电站鱼类洄游产卵鱼道的设置，目标在于改善大坝下游鱼类的恢复繁殖条件。第1阶段的初步资料已证明了试验工程的有效性，即有鱼进入鱼梯并一节节往上游。这些资料为产卵鱼道辅助阶段的实施提供了技术基础。

航道清礁对西江鱼类保护区紊流体的影响

河底裸露的礁石增加水体紊动,有助于鱼卵正常形成,大量存在礁石的河段往往是鱼类栖息和产卵的重要场所。礁石也存在碍航的可能,航道清礁一定程度上影响水体紊动强度,改变鱼类栖息环境。为此,在重要鱼类栖息河段进行航道清礁需充分论证。以紊动动能作为评价水体紊动强度指标,开展西江中游珍稀鱼类保护区河段三维紊流数值模拟,计算并统计航道清礁工程前后水体紊动动能及不同强度的紊流水体体积,分析其变化规律及原因。研究结果表明,断面中紊动动能强度与水深成正相关关系;清礁工程导致河段中弱紊动动能的紊流水体体积增加,强紊动动能的紊流体积减小;底层水体紊动动能的变化量高于表层;强紊动动能水体体积减少的变化率大于弱紊动动能水体体积增加的变化率。