Quantitative evaluation of fish alternative habitats in the Luosuo RiverEI北大核心CSCD

针对罗梭江替代生境适宜度及影响因素尚缺乏定量分析的问题,选取澜沧江干流特有经济鱼类中国结鱼(Tor sinensis)为目标物种,基于河流内流量增加法(IFIM),结合二维水动力模型和鱼类栖息地适宜性曲线,建立了罗梭江典型鱼类的栖息地评价模型,分析了替代生境适宜度及其影响因子。结果表明:罗梭江作为澜沧江最大支流,能为中国结鱼提供良好产卵场,产卵场在丰水期(7—9月)数量和质量较优,高质量产卵场主要分布于河流蜿蜒处;罗梭江不适宜成鱼全年栖息,尤其在枯水期(2—4月),成鱼产卵及育肥适宜度最差。在罗梭江替代生境后期管理中,建议优先加强对河流弯道处的生境保护及捕捞管理,同时重视其关联干流的生态保护。     

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。     

辽河干流水力-水生态耦合模型构建与应用

针对现阶段常用河流物理栖息地模型在模拟范围中存在的不足,提出一种集成建模方式,以鲤鱼为目标物种,耦合一维水动力模型及一维栖息地模型构建水力-水生态耦合模型,以辽河干流以福德店、铁岭、马虎山、六间房水文站为代表站,对辽河干流栖息地特征进行模拟。结果表明：在低水段,辽河干流鱼类栖息地可利用面积随着流量的增加而增大,达到一定阈值后(50～150m³/s),随着流量的增加而减少。当流量足够大时,水位漫滩,栖息地可利用面积又随着流量的增加而增大。研究成果可为辽河生态治理提供重要依据。     

River2D模型及其在漓江桂林市区段的初步应用

River2D模型是河道内流量增加法(IFIM)中的一个河流水动力学和鱼类栖息地模拟软件,可以模拟流量和鱼类栖息地之间的定量关系.介绍了River2D模型的构成及理论基础.利用漓江桂林市区段地形图和实地勘测的地形数据,建立漓江桂林市区段River2D模型,初步结果表明,模型能有效地反映某个特定条件或某个时刻河流流量、流速及水深的分布情况,可以在河流修复等研究中发挥作用.     

总溶解气体过饱和对胭脂鱼耐受性和回避性的影响现场试验

为真实反映水电工程天然河道中总溶解气体(Total Dissolved Gas, TDG)过饱和对鱼类影响的实际情况,选用胭脂鱼幼鱼和成鱼作为研究对象,开展大坝泄洪期间总溶解气体过饱和对鱼类影响的现场暴露试验,探究不同水深条件下鱼类对总溶解气体过饱和的水体耐受性和回避特性。结果表明:天然河道中,TDG饱和度为115%~117%时,胭脂鱼幼鱼在0~0.3,0.3~1.3,1.3~2.3,0~2.3 m 4个水层死亡率分别为42.5%,30%,7.5%,15%;低TDG饱和度水体也可导致胭脂鱼幼鱼死亡。但随着水深的增加,死亡率呈明显下降趋势,说明补偿水深能有效缓解TDG过饱和水体对胭脂鱼幼鱼的伤害。此外,研究结果也表明胭脂鱼幼鱼具有利用补偿水深来回避TDG过饱和伤害的能力;而胭脂鱼成鱼利用补偿水深逃避TDG过饱和伤害的行为并不明显。研究结果可为鱼类保护措施的制定提供参考依据。     

基于黄河鲤栖息地水文-生态响应关系的黄河下游生态流量研究

本研究采用野外生物监测、栖息地同步观测和实验室控制实验等技术手段,应用生物学、鱼类生态学、生态水力学、水文学等多学科理论,基于河流栖息地模拟法,研究了黄河下游指示物种黄河鲤生态学特性及其栖息生境与流速、水深、水温等水文水环境因子之间的关系,将径流条件与目标物种不同生长阶段生物学信息相结合,建立了代表物种繁殖期、越冬期栖息地适宜度指数,构建了黄河下游重点河段河流栖息地模型,建立了指示物种栖息地状况与河川径流条件定量响应关系,提出黄河下游花园口和利津断面繁殖期最小生态流量为300 m³/s和100 m³/s、适宜生态流量为600～700 m³/s和190～250 m³/s。该研究在水生生物习性及其与河川径流响应关系方面实现突破,解决了黄河生态需水研究中关键技术问题。     

基于栖息地生态适宜度指数模型的河流鱼类生境模拟分析

针对传统河流物理栖息地模型计算范围不足,提出一种新的河流鱼类栖息地生态适宜度指数计算模型,并通过鲢鱼实地调查试验,对模型计算结果进行验证。结果表明:新模型可综合考虑河段区间汇水对鲢鱼生境的综合影响,模拟结果与实地调查结果吻合度较高。研究成果对水库放水对河道鱼类生态环境影响评估具有重要的参考价值。     

基于鱼类需求的息县枢纽工程闸下河段环境流量研究

针对水利工程建成运行后对下游河段流量过程变化造成的鱼类原有栖息地面积减小和质量降低的潜在生态问题,对拟建息县枢纽工程闸下4.9 km河段内采用栖息地模拟法进行环境流量研究。采用MIKE数值模拟与HSI栖息地模型结合的方法,通过分析自然状态下研究河段的水流特性及鱼类栖息地现状,讨论了在不同生命期不同流量对鱼类栖息地的影响,确定了适宜环境流量范围,为水利工程建设后水生生物栖息地保护提供理论和方法指导。     

松花江适宜生态流量研究

以维持水生态系统的完整性为保护目标,应用鱼类生境法和鱼类生物量法,计算了松花江的适宜生态流量及其相对值(适宜生态流量与多年天然平均流量的比值)。研究表明,2种方法计算的结果基本一致。在没有回水顶托的影响下,鱼类生境法适用于不同尺度的河流;而鱼类生物量方法,一般适用于较大的河流和平原型河流。     

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。     

大沙河护岸生态效果的数值模拟

利用River2D软件模拟了大连市大沙河多孔栖息单元式生态护岸修建后的水流状况和鱼类栖息地条件。为了选定护岸铺设的位置,以便达到最佳的河流恢复效果,把护岸铺设分为4种方案:方案一维持原貌,不铺设护岸;方案二在整个河段沿岸修建护岸;方案三在需要保护的地方修建河流护底;方案四护岸与护底同时修筑。对比了4种方案下鲤鱼流速适宜指数和河段权重可利用面积,指出了在不同流量下的护岸最佳铺设方式。结果表明利用软件进行数值模拟的方法可以弥补室内实验方法和实地观测方法的不足。     

汉江桥闸工程下游河段典型鱼种栖息地模拟研究

探究水利工程干扰下的鱼类生境变化特征是维护河流生态健康的基础性研究。以汉中平川段内汉江三桥桥闸下游10 km为研究河段,利用水文学法和栖息地模拟法计算了生态流量。建立了河段二维水动力学模型,选用宽鳍鱲为目标鱼种,依据其对水深和流速的适宜性曲线确定了流量变化下的生境面积,并采用生境质量分级分析了不同流量响应鱼类生境的变化特征。研究结果表明:两种方法计算出河流生态流量相近,分别为54.3和53.1m~3/s,最终适宜流量为47.8～54.3 m~3/s;在流量8.8～212.7 m~3/s时,相比中等和低质量生境,高质量生境面积随流量的波动更为显著,呈现先升后降的趋势,212.7 m~3/s以上流量的各级生境面积随流量变化较小;高质量生境多分布于两岸和冷水河交汇口,中等质量生境主要分布在河段下游;低质量生境位置相对不固定;研究成果可为桥闸运行和河流鱼类保护提供重要参考依据。     

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。     

淮河流域环境流变化及其对洪泽湖鱼类栖息地的生态影响

为分析淮河流域环境流要素的变化趋势及其对洪泽湖鱼类栖息地的生态影响,以淮河中下游河段为研究区,采用IHA法,将蚌埠水文站1950—2015年径流序列划分为2002年蚌埠闸扩建前后两个时期,采用5种流量事件筛选出32种环境流评价指标,分析了水文变异条件下5种环境事件的生态效应;以鳜鱼为洪泽湖指示鱼类,综合考虑栖息地限制因子,运用PHABSIM模型得到栖息地加权可利用面积-流量曲线,计算了鳜鱼产卵期的生态流量。结果表明:淮河中下游环境流组成趋于单一化,大洪水事件减少,枯水流量增大,高脉冲流量持续时间缩短,出现次数增加,对下游生态环境不利;洪泽湖鳜鱼4—6月产卵期的最小生态流量为300 m~3/s,适宜生态流量为550 m~3/s;需合理调控环境流,增加鱼类补充和物质循环,并采取湖泊生态修复等措施,维持洪泽湖的生态平衡。     

白鹤滩水库回水支流的鱼类 栖息地模拟评估

基于河道内流量增加法（IFIM）,采用River2D对白鹤滩水库回水支流黑水河进行水动力模拟和鱼类栖息地模拟,根据加权可利用面积（WUA）分析蓄水前后鱼类适宜物理栖息地的数量变化和质量变化。结果显示：蓄水后,按蓄水水位不同,适宜栖息地总面积仅为自然状况下的0.8%～25.3%,且呈边缘化分布。根据水库调度运行方案,蓄水后春夏季节栖息地总量将高于秋冬季节,与蓄水前情况相反。     

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。     

河流栖息地适合度曲线与分级评价标准研究

河流栖息地具有多尺度、多等级、斑块化分布和动态变化等重要特征,常通过揭示栖息地质量的关键环境因子适合度来开展河流栖息地质量评价。本文基于国内外多种溪流型鱼类栖息地环境的流速、水深范围与偏好的流速、水深、水温研究成果,结合中国浙江省瓯江干流河段的自然环境特征和多样性的水生物学特点,选取喜缓流水型鱼类-唇䱻作为指示性物种,研究了河流栖息地关键环境因子:水深、流速、水温与水质适合度曲线,采用优、良、中、差分级评价方法,以流速、水深、水温和水质类别作为主要的判据因子,确定了河流栖息地评估的分级标准,为河流栖息地质量评价和生态适应性管理提供了科学依据。     

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。     

长江中游典型河段底栖动物的物理栖息地模型构建与应用

考虑水生生物生境需求的物理栖息地模型被认为是评估河流流量变化对水生态系统影响的最可信的方法之一。本研究选取长江干流含有河漫滩的监利江段为实例,建立底栖动物各类群的物理栖息地模型,计算变化流量下栖息地适宜面积的时间序列,并据此进行生态流量决策。结果显示长江中游底栖动物最敏感的环境参数是流速,适宜范围为0～0.2 m/s;其次是水深,适宜范围为0～6 m。在考虑敏感环境参数的前提下,得出监利江段底栖动物的最佳生态流量为20 000 m3/s。三峡大坝蓄水后枯水期和平水期底栖动物适宜面积的低值部分减小,丰水期适宜面积增加。为了保护底栖动物栖息地,建议三峡大坝在防洪蓄水的同时能兼顾底栖动物的生态流量需求,调节枯水期和平水期的流量,让监利江段接近4000 m3/s,丰水期接近20 000 m3/s。在枯水年增大枯水期和平水期的流量,平水年增大枯水期的流量,丰水年减少丰水期的流量。本研究方法可以供长江其他河段目标物种的生态流量决策和生态修复方案设计参考。     

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。