四大家鱼产卵栖息地适宜度与大坝泄流相关性分析

为探究三峡—葛洲坝水库联合调度运行后,长江四大家鱼对不同大坝泄流工况下产卵栖息地水动力环境的适宜性,在构建长江四大家鱼主要产卵栖息地水动力数学模型及产卵栖息地适宜度评价模型基础上,针对大坝不同运行参数进行大坝泄流方式与四大家鱼产卵栖息地适宜度相关性分析。结果表明,大坝泄流量为10 000~15 000 m~3/s时,四大家鱼产卵栖息地具有较高的适宜度;在流量基数为10 000~15 000 m~3/s,日均流量增长率为1 000~1 500 m~3/s时,四大家鱼产卵栖息地同样有较高的产卵栖息适宜度。研究结果可为构建考虑家鱼自然繁殖的水库生态调度方式提供参考。     

大坝对长江流域洄游鱼类的影响

大坝的隔离,使长江与通江湖泊的关系受到威胁,洄游性鱼类失去了原有丰富的栖息地,直接影响到一些江湖洄游性鱼类的生长与繁殖.根据对不同时期的渔获物组成、三口分流水量和分流比、中游及洞庭湖鱼苗产量、四大家鱼产量、四大家鱼在鱼类资源中的比例和监利四大家鱼鱼苗径流量的统计分析,得出了大坝对以四大家鱼为代表的江湖洄游性鱼类资源量的影响.结果表明,大坝对长江中下游鱼类物种组成和丰度有一定影响,优势物种趋于集中,大坝对水文规律的调节对鱼类的产卵量有一定不利影响,江湖关系的连通度决定着洄游性鱼类的生长与繁殖.为降低工程对生态的影响,水库的运行,特别是在产卵期应结合生态的需要,应进行优化调度.     

基于物理栖息地模拟的长江中游生态流量研究

将Delft3D水力学模型和栖息地模型组成物理栖息地模拟模型以研究鱼类的生态环境。以长江中游宜昌至枝江河段为研究区域,以长江的重要经济鱼类四大家鱼为目标物种,结合流速及水深两个栖息地限制因子计算研究区域内不同流量下四大家鱼4个产卵场的栖息地面积,得到了流量与栖息地面积关系曲线。分析该曲线,结果表明：长江中游四大家鱼4—6月份产卵期间的最小生态流量为4 570m3/s,适宜生态流量范围为12 000~15 500m3/s。计算结果在传统水文学法界定的生态流量范围之内,分析认为该计算结果更加合理,可为四大家鱼的保护和三峡及葛洲坝工程的生态调度提供参考建议。     

基于物理栖息地模拟的长江中游生态流量研究

利用Delft3D水力学模型和栖息地模型组成物理栖息地模拟模型，以长江中游宜昌至枝江河段为研究区域，以长江的重要经济鱼类四大家鱼为目标物种，结合流速及水深两个栖息地限制因子推求研究区域内不同流量下四大家鱼四个产卵场的栖息地面积。研究结果表明：长江中游四大家鱼4—6月份产卵期间的最小生态流量为4570m3/s，适宜生态流量范围为12000~15500m3/s。计算结果在传统水文学法界定的生态流量范围之内，而且比传统水文学法的计算结果更加合理，可为四大家鱼的保护和三峡及葛洲坝工程的生态调度提供参考建议。     

三峡初期蓄水对典型鱼类栖息地适宜性的影响

三峡工程是长江中游干流最大的骨干工程,蓄水后下游水文情势发生明显改变。分析水库运行后下游水文情势的改变情况,将为了解大型水利工程对河流健康状况的影响程度和开展生态保护提供有意义的信息和帮助。本文选择宜昌站作为研究对象,并以中华鲟和四大家鱼为典型代表物种,研究三峡工程初期蓄水对下游生态系统的影响。结果表明,三峡工程蓄水运行后,坝下宜昌站生态水文条件发生明显变化,主要表现为多年平均水温上升,多年平均流量、水位和含沙量下降;非汛期的水温以及汛期的流量、水位和含沙量月径流过程明显改变;下游生态水文条件的改变,导致中华鲟鲟卵孵化适宜度和四大家鱼产卵适宜度明显降低;栖息地内生态水文条件的变化是影响中华鲟鲟卵孵化和四大家鱼产卵行为的关键因素,而不是影响中华鲟产卵和四大家鱼鱼卵孵化的关键因素。     

基于四大家鱼栖息地模拟的汉江下游生态流量研究

梯级水库运行显著改变了河流自然水文情势,对河流水生态系统产生不利影响。选择四大家鱼作为汉江下游的指示物种,考虑四大家鱼对栖息地流速和水深的喜好性,构建了产卵期和生长期适宜度指数曲线,采用River 2D水动力模型,模拟了不同流量下四大家鱼适宜栖息地状况的变化,提出维持四大家鱼产卵期与生长期需求的生态流量及高流量脉冲。结果表明：汉江下游四大家鱼产卵期最小和适宜生态流量分别为1 310,3 520 m³/s,每年提供至少2次持续时间不低于3 d、流量不低于1 310 m³/s的高流量脉冲,以刺激四大家鱼自然产卵,增加产卵规模;生长期最小和适宜生态流量分别为441,1 520 m³/s。与Tennant法和实际生态监测对比,River 2D水动力模型计算结果较为合理可靠。但与历史实测流量过程比较,产卵期生态流量满足率不高,需择机实施汉江中下游梯级水利枢纽联合生态调度,提高生态流量满足程度。     

三峡初期蓄水对典型鱼类栖息地适宜性的影响

三峡工程是长江中游干流最大的骨干工程，蓄水后下游水文情势发生明显改变。分析水库运行后下游水文情势的改变情况，将为了解大型水利工程对河流健康状况的影响程度和开展生态保护提供有意义的信息和帮助。本文选择宜昌站作为研究对象，并以中华鲟和四大家鱼为典型代表物种，研究三峡工程初期蓄水对下游生态系统的影响。结果表明，三峡工程蓄水运行后，(1) 坝下宜昌站生态水文条件发生明显变化，主要表现为多年平均水温上升，多年平均流量、水位和含沙量下降；(2) 非汛期的水温以及汛期的流量、水位和含沙量月径流过程明显改变；(3) 下游生态水文条件的改变，导致中华鲟鲟卵孵化适宜度和四大家鱼产卵适宜度明显降低；(4) 栖息地内生态水文条件的变化是影响中华鲟鲟卵孵化和四大家鱼产卵行为的关键因素，而不是影响中华鲟产卵和四大家鱼鱼卵孵化的关键因素。     

三峡工程对中下游四大家鱼产卵环境的影响

长江中下游是我国草、青、鲢、鳙四大家鱼的主要天然产地,是四大家鱼繁殖产卵的场所,具有特定自然环境的江段能促使亲鱼鱼群产卵受精活动的完成.三峡工程建成后由于库区泥沙大量淤积,下泄不饱和水流使河床冲刷,改变了四大家鱼产卵场的水力特性,水深增加、流速减小、水位下降、比降变缓等各种因素都将对四大家鱼产卵期、产卵场的水流条件带来一定影响.根据数学模型计算分析,比较三峡水库蓄水运用前后长江中下游四大家鱼主要产卵场的水流条件变化,包括来水来沙条件、产卵期间(4～6月)同流量下的水位、断面平均流速、水位与流速关系以及河床冲淤变化对产卵场水流条件的影响.     

长江下游东流水道汊道分流属性及分流比调整机制研究

长江下游河道以分汊河段为主,航道条件复杂且航道整治难度大,探究其汊道分流属性及分流比调整的驱动机制,对枯水期通航主汊道的选取具有重要意义。以长江下游东流水道为对象,剖析了东流水道近10 a来汊道分流比调整的驱动机制。结果表明:1999～2004年期间东港为洪水倾向型汊道,西港为枯水倾向型汊道;2005～2009年间,受航道整治一期工程的影响,东港分流比与流量的关系不显著,西港仍为枯水倾向型汊道;2010～2018年间,东、西港汊道属性发生转变。东流水道老虎滩左汊及西港的底沙输移强度高于老虎滩左汊及莲花洲汊道,进一步加速了东流水道汊道分流关系的调整趋势。     

长江中下游不同分汊河段中国鲤鱼栖息地模拟与评估

水流条件改变以及河床变形会影响鱼类栖息地适宜性水平。为了定量评估和预测长江中下游不同分汊河段对鱼类栖息地的影响,我们选取中国鲤鱼作为目标鱼类构建相应的生态水力模型。通过模型模拟,得到该种鱼成鱼和幼鱼不同流量条件下的生境指标。结果表明：两段河流的成鱼栖息地适宜度随着流量的增加而增加,幼鱼栖息地适宜度随着流量的增加则先增加后减小。此外,从长期来看,鱼类栖息地适宜度会随着时间的延长而降低。在20年以后,由于河床变形而导致的水动力条件变化,使得两段河流可能不再适合中国鲤鱼生存。     

航道整治水文情势变化对四大家鱼产卵场的影响——以荆江周天河段为例

以长江中游荆江周天河段航道整治工程为例,采用平面二维水动力数学模型,对工程修建后水流流态、水位和流速等水力因素变化进行计算分析,进而研究航道整治工程所导致的水文情势变化对河段内四大家鱼产卵场的影响。研究表明:工程实施后,产卵期水位变化约-0.01～0.01 m,流速变化约为-0.10～0.15 m/s,不会对产卵场水流流态造成大的影响;潜丁坝工程会导致局部流速以及附近河床冲淤的变化,但客观上起到了人工鱼礁的作用,为鱼类提供良好的庇护、栖息及觅食等环境,一定程度上有利于鱼卵的受精和正常孵化;工程水下沉排和抛石使得局部河床地形更为复杂,但对河床地形地貌影响范围和程度较小。     

长江下游张南上浅区航道整治效果评价

张家洲南港上浅区是长江下游著名的浅险水道之一,实施航道整治工程前,水道枯水期航道条件恶劣,航道浅情和船舶事故频发,通航安全难以保证,航道建设、管理与维护难度大。介绍了张家洲水道基本情况和航道整治工程概况,分析了张家洲南港上浅区航道整治工程前后河势条件、航道条件的变化以及整治建筑物的稳定性,对工程方案、工程结构型式及工程实施综合效果进行了评价,总结了工程实施的经验,并对整治工程的后续维护与管理提出了建议。分析认为工程实施后,河势格局更趋稳定,南、北港汊道分流比变化不大,4 m线全线贯通,5 m线间断长度明显缩短,水深年际波动趋于稳定,通航条件明显改善,对下浅区的冲淤影响不大,整治建筑物总体保持稳定,达到了预期整治目标,完全能够满足4.5 m×200 m×1 050 m的航道设计标准。     

滇中引水工程取水口下游金沙江生态流量研究

对拟建滇中引水工程大同取水口下游至虎跳峡前的43.5 km金沙江研究河段,采用流量历时曲线法和栖息地模拟法分别进行生态流量研究。栖息地模拟法选用目标鱼类长丝裂腹鱼,结合水动力学数值模拟与栖息地模型结合的方法,利用MIKE21建立研究河段的平面二维浅水水动力学模型。按长丝裂腹鱼对水深、流速的适宜度标准确定不同流量下的栖息地加权可利用面积(WUA),得到栖息地面积WUA随流量的变化趋势,最终确定目标鱼类产卵繁殖期适宜的生态流量值。比较2种方法的研究结果,取其中最大值作为最终生态流量值。     

澜沧江中游河段中国结鱼栖息地模拟

为了定量化评估和预测不同水库流量下泄情况对生物栖息地变化的影响,选取澜沧江特有的经济鱼类——中国结鱼作为指示物种,构建栖息地模型模拟其适宜的生境范围。根据成鱼生活习性和产卵行为等关键因子建立栖息地适宜度评价指标(HSI),通过耦合一维水动力模型和HSI建立中国结鱼栖息地模型。基于模型模拟结果,得到成鱼加权可用面积(WUA_d)和产卵加权可用面积(WUA_s),并运用Mann-Kendall测试分析漫湾大坝建设前后WUA_s和WUA_d的变化趋势。结果表明:漫湾大坝建设期和运行期WUA_s和WUA_d分别发生突变。对中国结鱼的产卵场(WUA_s)而言,大坝对最低和中等级别的栖息地有显著影响,对最优级别的栖息地影响较小;对中国结鱼的成鱼(WUA_d)而言,大坝降低了中等和最优的WUA_d。产卵所需的最佳流量(2 200～3 200 m~3/s)大于成鱼生存所要求的最佳流量(510～760 m~3/s),因此为了给不同时期的鱼类提供适宜的生境,应尽量保持流量的多样性。     

长江下游和畅洲水道航道整治工程护岸专项研究

和畅洲水道是长江南京以下著名碍航河段之一。基于已有研究,通过收集分析和畅洲水道守护工程现状,结合其水道航道整治工程对汊道分流比、流速以及河道冲淤的影响分析,提出了护岸工程实施必要性及工程布置原则,并开展了与航道整治工程相配套的护岸工程方案研究。研究成果可为该段12.5 m深水航道整治工作提供参考。     

深水航道整治丁坝群对鱼类生境的影响

航道整治丁坝群一定程度上改变了局部水动力条件,从而对鱼类的生境也产生了影响。依托长江12.5 m深水航道整治工程,选择仪征水道整治工程为典型河段,建立二维数值模型,分析了三种典型工况下整治丁坝群实施前后研究河段的水流特性变化,基于对鱼类生境需求的调查分析的基础上,探讨了丁坝群对鱼类产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道的影响及成因,揭示了潮汐河段航道整治丁坝群对鱼类"三场一通道"的影响规律。研究表明:丁坝群附近的复杂水流结构及近岸缓流区,为漂流性鱼类和沉黏性鱼类提供了适宜的产卵场;丁坝坝后的底层缓流及静水环境,为鱼类提供了良好的越冬场;丁坝群独特的水流结构,将河道内的浮游生物横向输移至坝后富集,为鱼类觅食提供了丰富的饵料场;丁坝群建成后世业洲右缘近岸缓流区的范围有明显扩大,为鱼卵和仔鱼的降河洄游提供了稳定的洄游通道。     

长江下游黑沙洲水道水流特性数值模拟研究

黑沙洲水道为长江下游典型鹅头型分汊河道,2007年实施了黑沙洲水道航道整治一期工程,对其天然洲头部、南水道左槽、南水道心滩中下部等关键部位实施了守护,初步稳定了滩槽格局,改善了航道条件。但南水道心滩低矮,滩体束流作用不强,遇大水年航槽淤积,造成枯水期易出浅碍航。采用数学模型计算了不同流量下滩脊线加高、岸线崩退、左槽封堵3种工况的水流变化,并将其与天然情况进行对比,分析了出浅碍航的主要原因,提出了应对措施,可为二期工程方案的设计提供参考。     

基于鱼类栖息地需求的雅鲁藏布江中游环境流量计算

针对水利工程影响下,河道下游天然水文情势改变造成鱼类产卵场面积减小和质量降低等潜在生态问题,通过数值模拟与统计建立拉萨裸裂尻鱼产卵期栖息地适宜度模型,采用栖息地模拟法计算了雅鲁藏布江中游藏木水电站坝下米林—尼洋河汇口处38.9 km河段的环境流量。结果表明:拉萨裸裂尻鱼产卵期适宜水深为0.7～1.0 m,适宜流速为0.4～0.6 m/s;研究河段内拉萨裸裂尻鱼产卵期环境流量为432 m~3/s。     

长江武穴水道航道整治工程影响分析

在以往的模型试验结果和数值模拟计算的基础上,简述了长江中游武穴水道的河道概况、碍航情况和整治工程,从河势、防洪、航道、生态环境和水利规划等方面分析了航道整治工程对武穴水道的影响.     

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。