大中型水库工程鱼类栖息地保护方案研究——以贵州省花滩子水库为例

乌江右岸一级支流清渡河水利水电梯级开发已造成河流生境破碎化,花滩子水库大坝建设将加剧破碎化程度,影响不同水域群体之间的遗传交流。鉴于此,为了维系河流连通性和生物种群交流,对清渡河干支流鱼类栖息地保护方案进行研究分析,提出了坝址上下游生境连通工程、干支流水生生境修复等措施。     

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。     

河道整治工程对水生态的影响及保护措施探讨

河道整治工程多为涉水作业,项目实施会对施工段河流水生态造成一定程度的破坏。通过对黄河河道整治工程菏泽段建设过程中采取的水生态保护措施及取得的成果进行研究,探索出了有效的水生态防护方法和修复措施。采取措施主要有结合河道中鱼类生活特点组织施工,降低对鱼类的不利影响;后期实施增殖放流对受影响鱼类进行补偿;布设人工浮动鱼巢、种植水生植被,恢复鱼类受损的产卵场、索饵场和越冬场等措施。水生生物和渔业资源影响评价、水生生物和渔业资源影响评价表明,所采取的措施取得了良好的生态保护效果,对鱼类产生的影响较小。     

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。     

“一条江”水电开发模式下的鱼类保护实践

雅砻江整江水电开发由雅砻江流域水电开发公司全权负责,因而可以做到在水电开发科学、有序、和谐的同时统筹规划采取环保措施,保护河流生态环境。针对雅砻江鱼类的分布特点、生活习性,雅砻江水电开发公司制定并实施了综合保护措施以将水电开发对鱼类资源的影响降低到最小,主要措施包括:建立鱼类自然保护区、大坝分层取水、生态流量下泄、鱼类栖息地修复、过鱼设施建设、鱼类增殖站建设等。鱼类保护设施建成运行后,为了检验鱼类保护效果,进行了实地调查分析。调查结果表明,鱼类保护设施的修建和运行取得了较好的效果。在总结鱼类保护设施建设、运行经验的基础上,提出了相关建议,以利于今后工作的改进。     

基于景观生态学指标的鱼类生境质量评价方法研究

建立了基于模糊综合评价方法的鱼类栖息地模型,并与水环境模型耦合。引入景观生态学的指标,对鱼类栖息地适应性模型的结果进行分析,从而进行鱼类生境质量评价。选取了漓江中游一复式河道,以光倒刺鲃为研究对象,建立了光倒刺鲃产卵期的鱼类栖息地适应性模型,选取了斑块数、斑块凝聚度、连接度等景观生态学指标对模型的结果进行了栖息地质量评价。研究表明:传统的、仅仅以WUA(加权可利用面积)作为栖息地质量评价指标的方法不能准确反映鱼类的生境质量。建立的评价方法更准确地反映了鱼类生境的状况,可为鱼类栖息地保护提供支持。     

三峡水库运行后库区鱼类资源变化及保护研究

结合历史资料以及现状调查资料,分析了三峡库区形成后,库区江段鱼类资源变化的特征,以及造成库区鱼类资源变动的主要因素,并对库区鱼类所面临的主要生态环境问题进行了辨识。针对水利工程开发对鱼类生境造成的影响,提出了多种生态保护措施,如限制捕捞或全面禁捕、恢复洄游通道、栖息地生境保护等。指出大坝修建所导致的生境破碎化,是改变库区鱼类群落结构的重要因素;而不合理的人工捕捞是导致库区鱼类个体变小的直接原因。     

新疆高坝鱼类保护设施建设实践与对策建议

二十一世纪以来,新疆山区水库筑坝数量显著增多、速度显著加快,高坝建设也带来更多的生态环境问题,梯级河段开发带来的问题更为突出,涉及鱼类的主要是高坝大库阻隔形成的生境碎片化,造成鱼类栖息地、索饵场受损,而过鱼设施效果更难于评价。二十多年的建设实践,新疆干旱区内流河逐步形成了与国内同步的鱼类保护设施建设,有些方面还走在国内前列。鱼类增殖站、升鱼机、集运鱼船等都在不同工程上有所应用。随着大坝越建越高,鱼类保护措施也越来越复杂,投入也越来越大。梳理了数十座已建、在建工程的鱼类保护设施建设运行情况,针对当下关注的焦点热点问题进行了探讨,提出了要加快完善大坝过鱼设施的运行、维护、投入等制度建设,确保不仅能“抓到鱼”,也能让鱼“过得好”,而过鱼设施建设更要“站得稳、抓得住、送得快、效果好”。     

河流的生态功能及水文变化的生物学效应

河流的生态功能的认识是评价大坝与河流作用的基础,本文对河流的栖息地功能、过滤作用、屏蔽作用、通道作用、源汇功能进行了概要介绍,对水文过程的变化与生物多样性及生物学效应进行了总结。希望能够对大坝建设导致的阻隔、淹没、水文调节变化对生态环境的影响有一个基本的概念。     

三峡工程建设与库区滑坡

曹文宣：中科院院士、鱼类学专家 科学研究、决策，建立一定面积比例的保护区或保留地，是有效保护特有鱼类最重要、最根本的措施。对长江鱼类资源，三峡大坝确实造成了影响，但除了大坝之外，更重要的是人类活动。像人类使用的各种捕鱼手段，造成的影响比大坝的影响更甚。     

浅析乌东德水电站建设对鱼类资源的影响

金沙江乌东德水电站的建设对河段水文情势及水环境产生了较大影响,从而改变了当地的鱼类生境。为了探讨电站建成后大坝上下游鱼类生境的变化以及鱼类新的分布格局,在收集河段鱼类资料的基础上,对当地的鱼类资源和鱼类适宜的生存条件进行了分析。结果表明:乌东德水库建成后,大坝的阻隔效应将使鱼类生境片段化和破碎化,下游白鹤滩库区适宜流水生境的鱼类将大幅减少,其适宜环境将集中在白鹤滩库尾不受回水影响河段和部分支流河段,同时,适应缓流、静水开阔水域生活的鱼类将大幅增加,并成为库区的优势种。研究结果将有助于乌东德水电站建成后相关水域的鱼类保护。     

水库大坝工程生态文明建设路径初探

水库大坝工程生态文明建设是国家生态文明建设的重要组成部分,加强与水库大坝工程有关的生态文明建设技术路径研究,是建设生态水利工程的新要求和实现水利工程开发与生态环境保护协调发展的新挑战。为正确认识水库大坝工程生态文明建设的路径和技术方法,收集整理了中国知网、国家自然科学基金、水利政策法规和技术标准等生态文明相关的文献资料,调研了国际典型案例,利用文献计量学的方法系统分析了国外和国内水库大坝工程生态文明建设的经验,提炼总结了水库大坝工程生态文明的概念内涵、总体思路和核心内容,识别了水库大坝工程在规划、设计、建设、运行和退役等不同阶段的生态文明总体建设路径、具体技术要求和关键指标。研究成果可为落实可持续发展目标提供技术手段和科学方法,为完善生态文明建设的制度体系和推动水库大坝工程绿色发展提供参考。     

栖息地模拟中指示物种的选取方法研究

指示物种的选取是栖息地模拟中的关键一环,为了选取澜沧江流域的指示物种,以澜沧江中游漫湾大坝为例,通过调查大坝建设前后的水生生态系统和鱼类资源,建立ESHIPPO-PPm模型,评估澜沧江流域四种特有鱼类(中国结鱼Tor sinensis、红鳍方口鲃Cosmochiluscardinalis、宽头华鲮Sinilabeolaticeps、云南裂腹鱼Schizothoraxyunnanensis)的灭绝风险,并根据调查和风险分析结果选取该地区的指示鱼种。结果表明:根据生态适宜(ES)与HIPPO系统因子的得分,中国结鱼和红鳍方口鲃的生态适宜性最好,宽头华鲮和云南裂腹鱼的生态适宜性居中;宽头华鲮和云南裂腹鱼的灭绝风险适中,中国结鱼和红鳍方口鲃处于灭绝风险临界值。按照保护优先级(PP)物种得分高低依次为:红鳍方口鲃(76)中国结鱼(74,风险水平显著)宽头华鲮(62)云南裂腹鱼(60)。中国结鱼是澜沧江流域特有的经济鱼类,种群数量大,易捕获,养殖成本低,对环境的敏感性较高,是该区域生境质量变化较好的鱼类指示物种。     

河流保护与生态修复

分析了堤防和水坝对河流造成的负面影响:切断了河流横向和纵向的生态联系,造成水文循环短路和绝缘,河流被台阶化、节点化,从而破坏了水滨生物栖息地和水生生态系统。从河流保护概念性范围出发,分析了河流在横向、纵向、垂向以及时间维度上的水文循环和生态联系。指出恢复河流生态系统的根本思想在于推动和恢复河流在空间和时间的4维尺度上的水文循环和生态联系,避免河流水文循环短路或绝缘。总结了国内外关于河流生态修复的措施,即在河流横向营造生物栖息地、湿地、林地、深潭和浅滩等,在河流纵向补偿流量和洪水过程,重建生物栖息地和水库消落带,闸坝处建造鱼道和鱼梯等。     

二维水流数学模型在多分汊河道鱼类栖息地设计中的应用

多分汊河道汇合或分流口水流流态复杂,常常存在河口滩及深槽,复杂多样的水文水力条件为鱼类提供了良好的进食及休憩场所。针对多分汊河道边界复杂的特点,建立了基于一般曲线坐标系下的平面二维水流数学模型。将所建立的数学模型应用于大渡河乐山段安谷水电站左岸生态河网建设和鱼类栖息地设计,对工程投运前后河段的水深、流速、流场、分流比进行模拟和对比分析,设置生态工程措施,使得鱼类产卵场河段水流特性仍满足鱼类栖息地要求。从安谷水电站运行效果看,设计的生态措施对河道鱼类栖息改善取得了较好的实践效果。     

Downstream environmental effects of dam operations: Changes in habitat quality for native fish species

Hydropeaking dam operation and water extractions for irrigation have been broadly stated as alterations to natural flow regimes, which have also been noticed in the Biobío Watershed, in Central Chile, since 1996. In the Biobío River, most of native fish species are endemic and very little is known about them. Their ecological and social values have never been estimated, and there is lack of information about their habitat preferences. Furthermore, changes on fish habitat availability due to natural and/or man‐made causes have not been evaluated. In this study, eight native fish species, in a representative reach of the Biobío River, were studied and their preferred habitats were surveyed and characterized. A hydrodynamic model was built and linked to the fish habitat simulation model CASiMiR. Fuzzy rules and fuzzy sets were developed for describing habitat preference of the native fish species. CASiMiR was then used to simulate how physical habitat conditions vary due to flow control (i.e. upstream dams). Results show how overall habitat quality, expressed as weighted usable area (WUA) and hydraulic habitat suitability (HHS), changes and fluctuates due to the dam operation and how the daily hydropeaking is influencing quantity, quality and location of different habitats. The study suggests that the analysed fish are highly susceptible to flow control, as dams are currently operated, and fish habitat improvement suggestions are proposed. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Effect of dam removal on habitat use by spawning Atlantic salmon

By impeding migration and degrading habitat downstream, dam construction has caused population declines in many migratory fish populations. As part of the landlocked Atlantic salmon (Salmo salar) restoration program in Lake Champlain, the Willsboro Dam was removed from the Boquet River, NY in 2015 providing an opportunity to study the effects of dam removal on spawning habitat quality and availability. Spawning habitat surveys were conducted downstream of the dam site in 2014, 2016 and 2017, and in historical spawning grounds upstream in 2016 and 2017. The habitat used was characterized by measuring depth, water velocity, and substrate size at each redd. Mean habitat use did not differ between upstream and downstream sites for any variables in 2016 and only differed for depth in 2017. However, the variance in depth and substrate used for spawning were lower at the upstream site in 2016, likely due to an abundance of habitat. In the downstream site, the mean and variance in depth at redds decreased after dam removal as did the variance in substrate size, increasing the habitat suitability of redds. When compared to literature data, habitat used upstream of the former dam was of medium quality in both 2016 and 2017, and improved downstream from low to medium quality in both column velocity and substrate size after dam removal. This study illustrates that positive shifts in the quality of habitat used can occur rapidly following dam removal by allowing access to suitable spawning habitat upstream and improving habitat downstream.     

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。     

水电开发对鱼类资源的影响及其保护措施

水电开发造成了河流环境结构和水文情势的改变,对河流水生生态系统形成了破坏。水电开发对鱼类资源的影响主要表现为阻隔了鱼类洄游通道以及对鱼类多样性、鱼类栖息地、下泄水水温、气体过饱和的影响。针对这些影响,提出采用修建过鱼设施、建设鱼类增殖站、建立鱼类种质资源保护区、下泄生态流量、分层取水等保护措施,以维持鱼类资源的多样性。水电开发应采取综合措施解决水生生态问题,特别是流域梯级开发更应注重对整个流域生态系统结构进行统筹规划,保护河流生态系统的完整性。     

拦河坝改建中的河流生态修复途径

通过拦河闸坝工程对生态的正面和负面影响的分析，根据河坝在改建中促进河流生态修复的目标，提出对污染河流水质修复．可采用阶梯式面板坝、网石笼坝、栅网消能和箱砾式引水等四种途径；对河流水生态进行修复，可采用设过鱼孔和拦鱼网两种措施。