峽江魚道過魚效果初步評價HUANGLizhang;WANXiaoming;CHENTao;ZHANGJianhua【摘要】魚道是解決攔河筑壩阻隔魚類洄游的重要手段之一.為了滿足興建峽江水利樞紐工程后洄游魚類上溯的要求,保護贛江水生生態環境的完整性,減緩工程對魚類種群遺傳交流的影響,針對峽江水利樞紐實際情況制定了魚道過魚方式.魚道采用垂直豎縫式結構設計,由上游魚道(出口段)、壩體過魚孔口、下游主、副魚道(進口段)、集魚系統及連接段組成,設計主要過魚季節為4—7月，流速0.7~1.2m/s.采用儀器監測與人工觀察相結合的方式對峽江魚道過魚效果進行了初步監測.監測結果顯示:2017年監測到過魚總數67.8萬尾,其中上行占41.67％;期間共監測到22種魚類，共計4目、7科、18屬，以小型魚類為主,如貝氏(Hemiculterbleekeri)、三角魴(Megalobramaterminalis)、銀鲴(Xenocyprisargentea)、銀鮈(Squalidusargentatus);不同季節過魚數量不同,其中以二季度最多,占總數49.17％,過魚數量以7月最多;過魚數量晝夜差別大,以上午10:00至下午16:00是過魚數量最多;與國內其他魚道相比,峽江魚道過魚數量較多,過魚效果顯著.期刊名稱】《漁業現代化》年(卷),期】2019(046)003【總頁數】6頁(P83-88)關鍵詞】魚道;過魚效果;峽江水利樞紐工程作者】HUANGLizhang;WANXiaoming;CHENTao;ZHANGJianhua作者單位】;;;【正文語種】中文【中圖分類】S956.3江西峽江水利樞紐工程位于贛江中游峽江縣老縣城（巴邱鎮）上游峽谷河段，距巴邱鎮約6km，項目是以防洪、發電、航運為主，兼顧灌溉等水資源綜合利用的大型水利樞紐工程。峽江水利樞紐對魚類的影響主要為洄游通道的阻隔影響［1］。根據國家有關法律法規［2］及技術指南［3］的要求，在有珍稀、特有和重要經濟價值的魚類洄游通道建閘、筑壩，必須修建過魚設施。為減少工程建設對贛江魚類的不利影響，峽江水利樞紐的過魚設施選用魚道。魚道最早出現于1662年的法國，當時法國南部的貝阿爾恩省規定，要求在堰壩上建造供魚上、下通行的通道［4］。中國關于魚道的研究起步較晚，最早提及魚道概念的是在開發富春江七里垅電站時進行的關于科學試驗和水系生態環境的調查［5］但是由于種種原因，直到2000年以后隨著中國水利水電工程建設蓬勃發展，水利水電工程的魚道建設才得以重視［6-7］。魚道的建設與有效運行，對于減緩大壩對魚類的阻隔影響，維持魚類及其他水生生物的上下游自由洄游與種質交流起到重要的生態意義，也是河流生態健康的一個重要指標。但是，有關調查研究表明，中國大部分魚道過魚效果并不理想［5］，如洋塘魚道等［8］。對魚道過魚效果開展監測可以有效評價魚道設計的合理性、科學性，但是目前對有過魚設施的過魚效果監測與評價數量較少［9］，而國內圍繞過魚設施的過魚效果評價尚未系統、全面開展，公開發表的成果也較少［10-11］。江西省水利規劃設計研究院于2011年5月完成了峽江魚道的相關設計，魚道已和主體工程同時完工，2016年9月魚道監測系統投入運行。國內魚道一般采用張網法和堵截法對魚道過魚效果進行監測［12］。本研究利用監測儀器系統結合人工觀察對其過魚效果進行監測，研究結果對峽江魚道優化調整具有重要的參考意義。材料與方法1.1魚道結構與布置目前獨立魚道常見的結構樣式有丹尼爾式、溢流堰式和垂直豎縫式。由于垂直豎縫式魚道能夠適應上下游水位的變化，而且，表層魚類和底層魚類都可以適應垂直豎縫式魚，更利于上下游各種魚類的交流，為目前魚道普遍采用的結構，2000—2014年期間生態環境部環境工程評估中心技術評估的31個獨立魚道中垂直豎縫式魚道占67.8%［7］。峽江魚道采用垂直豎縫式，布置于峽江水利樞紐右岸場地，進口位于電站廠房尾水渠右側，緊靠尾水，出口位于距擋水壩上游約340m岸邊處，由上游魚道（出口段）、壩體過魚孔口、下游主、副魚道（進口段）、集魚系統及連接段組成。低水位時魚道總長度905m，高水位時魚道總長度696.0m，坡度1/60，魚道寬度3m。魚道水池長度3.6m，運行水深3m，池室深度3.5m。魚道設計主要過魚季節為4—7月，設計流速0.7~1.2m/s，工程設置總池室205個，設置休息池數量21個。峽江魚道結構與布置見圖1。圖1峽江魚道平面布置圖Fig.1Xiajiangfishpasslayout1.2集魚、補水系統研究表明，水流的流態對魚類行為的影響被認為是最原始和最切實有效的［4,13-14］。魚道的過魚效果往往取決于魚道進口的吸引效果［15］。為使魚類能進入魚道，魚道需設置一套完整誘魚、補水系統，該系統中的集魚槽、進魚口的流速是誘魚關鍵因素，同時利用洄游性魚類對局部的水流、水花、濺水聲較敏感，有一定的趨向性的特點，在過魚設施的進口設置輔助供水系統，該供水系統噴出的水柱濺落時，在過魚設施的進口形成水流、水花、濺水聲，有利于吸引魚類，提高過魚效果。峽江水利樞紐具有發電功能特點，魚道采用電站發電尾水誘魚，根據魚類習性，設置正向、側向兩套進魚系統，分別為廠房尾水集魚和河岸式進魚系統。廠房尾水集魚系統呈長廊道式橫跨廠房尾水前沿，由補水槽與集魚槽兩大部分組成，寬度分別為100cm和200cm，長度均為210m,主要由補水槽、出水孔、消能室、集魚槽和進魚口等設施組成。河岸式進魚系統位于下游進水閘外側，進魚孔口寬1.0m，高3.5m,利用補水涵加大流量與流速，使進口處水流速控制在0.7~1.2m/s,提高誘魚能力。魚道進口誘魚集魚系統平面布置及剖面見圖2。垂直豎縫式魚道自身下泄水量遠不能滿足集魚系統的用水需求,需要引自上游水庫補水,補水系統是為過魚設施下端補充用水提供水源、控制及補給。魚道補水系統為鋼管涵,位于安裝間左側靠近廠房處,在進水口設置補水涵控制閘門,閘孔口尺寸為150cmx150cm方形，閘后接鋼管，與補水槽相接，為廠房尾水集魚系統補水，另1根為直徑72cm鋼管，與下游進水閘相接，為河岸式進魚口補水。圖2峽江魚道進口誘魚集魚系統平面布置(1)及剖面圖(2)Fig.2Fishcollectionsystemlayout(1)andsectionaldrawing(2)ofXiajiangfishpass1.3監測系統為了監測過魚設施水位及流速,在魚道2個進口、出口及匯合池、池室(含休息池)段分別設置1套水位計和1套旋槳流速儀。根據魚類監測需求,在魚道2個進口出口及匯合池分別設置一套水下攝像機和補光燈設備,共4套(8臺,每套2臺)水下攝像系統定性觀測魚類進出狀況。為了更好地進行魚類計數工作,魚道設2套紅外檢測計數系統,分別布置于主、副魚道匯合池處。魚道設置3臺測量控制單元,分別接收魚道進口、出口及觀測室(匯合池)處設備所監測到的數據,數據在測量控制單元匯合,先傳至觀察室,再由觀察傳至中控室,采用軟件進行分析；水力學方面數據直接傳至中控室。紅外線水下視頻系統數據處理主要是通過系統自帶處理軟件,后期人工抽樣復核的方式進行。結果種類組成通過魚道觀察室，觀察到22種魚類，共計4目、7科、18屬，種類見表1。根據2016年5、7、11月工程蓄水后水生態監測資料［4］，在壩址上下游記錄魚類65種，分別隸屬于4目15科，其中壩上45種，壩下63種，魚道過魚的種類占壩下水域總種類數的34.92%，以鯉形目、鯉科為主。當地洄游性魚類包括青魚、草魚、鰱魚、鳙魚、鳡和赤眼鱒，觀察到的過魚種類以定居性魚類為主，洄游性魚類觀察到青魚、草魚、鰱魚。根據調查資料［16］，壩下水域主要分布種類為貝氏(Hemiculterbleekeri)、三角魴(Megalobramaterminals)、銀鲴(Xenocyprisargentea)、銀鮈(Squalidusargentatus)、蛇鮈(Saurogobiodabryi)、鱖(Sinipercachuatsi)，可見這幾種魚類過魚效果較好。表1峽江魚道魚類種類組成Tab.1CompositionoffishspeciesinXiajiangfishpass序號種類序號種類1貝氏Hemiculterbleekeri12鱖Sinipercachuatsi2三角魴Megalobramaterminalis13大眼鱖Sinipercakneri3銀鲴Xenocyprisargentea14長身鱖Coreosinipercaroulei4銀鮈Squalidusargentatus15斑鱖Sinipercascherzeri5蛇鮈Saurogobiodabryi16粗唇鮠Leiocassiscrassilabris6花斑副沙鰍Parabotiafasciata17大鱗副泥鰍Paramisgurnusdabryanus(Sauvage)7鈍吻鮠Leiocassiscrassirostris18青魚Mylopharyngodonpiceus.8草魚Ctenopharyngodonidellus.19鯉Cyprinuscarpio9翹嘴鲌Culteralburnus20鳊Parabramispekinensis10鰱Hypophthalmichthysmolitrix21蒙古鲌Cultermongolicus11黃顙魚Pelteobagrusfulvidraco22烏鱧Channaargus魚道上行/下行統計魚道監測系統2016年9月投入運行，2017年監測魚道上行/下行魚數共計67.8萬尾，其中上行占過魚總數的41.67%，下行占58.33%。從監測結果可知，無論上行還是下行，均以中魚數量最多，其次為小魚、大魚，過魚體長20~50cm的中魚占過魚總數的46.74%，小魚42.58%，大魚僅為10.68%，魚道上行/下行魚數統計見圖3。注：小魚指魚長區間為0~20cm、中魚指魚長區間為20~50cm、大魚指魚長區間為50cm以上。下同圖3魚道過魚上行/下行數據統計Fig.3Statisticsonfishnumberpassingthroughupstream/downstreamfishpass按月和季度過魚統計監測結果表明，每月過魚數量差異非常大，過魚數量最多的月份是7月，過魚15.30萬尾，占總過魚量的22.5%，最少的是1月，過魚2342尾。從每季度過魚數量看，二季度過魚數量最多，最少的是一季度，一季度至四季度過魚數量占總過魚量的比例分別為3.06%、49.17%、42.17%、5.61%，每月過魚數量見圖4。圖4每月平均過魚統計Fig.4Monthlyaveragefishnumber24h過魚統計據有關資料［8］，魚道過魚數量在24h里分布是不一樣的。監測發現，10:00至16:00是過魚的高峰，過魚數量最多，該時段過魚量占總過魚量的56.5%，其中小魚過魚數量約占小魚過魚總量的51.2%，中魚占總過魚量的62.6%，大魚占大魚總過魚量的56.7%。晚上19:00至次日6:00數量較少，該時段過魚量占總過魚量的22.9%，見圖5。圖5每小時平均過魚統計Fig.5Hourlyaveragefishnumber討論3.1過魚種類2017年在峽江魚道中觀察到包括魚、草魚、鰱魚在內的魚類有22種，占壩下水域總種類數的34.92%，證明魚道具有較好的過魚效果。在峽江魚道內共觀察的魚種以小型魚類為主，共觀察到13種小型魚類，如鱖⑸nipercachuatsi)、大眼鱖(Sinipercakneri)、粗唇鮠(Leiocassiscrassilabris)和銀鲴|(Xenocyprisargentea)等，以體長為0~50cm中小魚則說明過魚以小型魚類為主，魚類上行可以克服魚道流態和流速等因素，從魚道計數設備中未觀測到的鳙魚、赤眼鱒，也未觀察到鱤魚等大型魚類，據水庫管理部門介紹，魚道進口的鐵柵欄尺寸偏小是妨礙大個體魚類進入魚道的原因之一。根據設計資料［17］，峽江魚道過魚對象主要為青魚、草魚鰱魚、鳙魚、赤眼鱒，由于峽江魚道2017年是處于試運行階段，因此還需要開展長期的監測數據積累與分析，才能全面判斷出過魚種類。過魚時段魚道過魚受到的影響因素比較多［18］，除了溫度、光線以外，尤以魚道復雜的水流環境影響最大，不同的水文狀況下，魚道運行效果的差異非常明顯，魚道上、下游水位落差變化，往往導致近魚口的流速發生變化，而進魚口的流速和流態是誘魚的關鍵。目前也有試驗［19］通過建立魚道等過魚設施的模型，對魚類的水動力學、過魚設施的水流條件進行模擬，研究其流速分布以保證過魚目標能安全迅速地通過過魚設施。峽江魚道季節過魚很明顯，過魚集中在第二季度和第三季度，過魚數量達到了全年過魚數量的91.34%。過魚的季節差異性不僅在國內魚道監測到［12］，在國外魚道也存在這種差異性［20-21］。季節差異與其尋找繁殖、生長和捕食的場所有關，季節洄游是魚類長期適應外界環境改變而逐漸形成的一種習性，引起魚類季節洄游的原因是多方面的，包括外界環境因素、內部生理要求以及歷史遺傳因素等。溫度對季節洄游往往起著決定性因素，水溫下降的遲早，直接影響魚類從繁育場地向越冬場地遷移的時間和速度。江西本地一般而言約在5月初到10月上旬，即在春季、夏季至中秋時節，氣溫開始上升，適宜水體中的浮游生物繁殖生長，魚類垂直移動行為也會隨之加強。中秋以后逐漸進入嚴寒冬季，氣溫也開始逐漸下降，水體的浮游生物活動會隨之減弱和減少，魚類逐進入深水區，洄游行為也將大大減少。峽江魚道過魚數量晝夜差別很大，白天多，約占82%，晚上僅為18%，一天中10:00至16:00是過魚的高峰，和西牛魚道監測結果相似［12］。過魚的晝夜差別，可能和光線、溫度有關，光線和水溫是影響魚類行為活動的重要因素，白天光線強烈，水溫高，魚類活動能力活躍，到了晚上行為能力則要差很多。3.3過魚效果比較目前國內2000年后建成的魚道工程約為10座，大部分魚道未開展過魚效果監測［7］。國內較為成功的洣水洋塘魚道平均每年過魚約54萬尾，平均每月約4.5萬尾［8］，而峽江魚道2017年過魚67.8萬尾，過魚基數大，因此過魚效果優于洣水洋塘魚道。峽江魚道過魚效果同樣優于長洲水利樞紐魚道［22］，其2012年過魚20072尾，也優于崔家營航電樞紐魚道［23］，老龍口水利樞紐魚道［24］。因此，與國內為數不多的有正式發表監測成果的魚道相比，峽江魚道過魚效果較為明顯。結論峽江魚道過魚數量及上行魚數量呈現逐年增加的趨勢，過魚數量的增加，有助于減緩峽江水利樞紐工程建設產生的阻隔效應，促進上下游魚類群落的遺傳交流。2017年在峽江魚道中觀察到22種魚類，過魚以體長為0~20cm、20~50cm中小魚為主，尚未觀察到鳙魚、赤眼鱒，也未觀察到兼顧過魚對象鱤魚。鳙魚、赤眼鱒、鱤魚以及其他魚類能否通過魚道實現上下游的交流，還有待觀察。峽江魚道過魚集中在第二、第三季度，以第二季度數量最多；7月過魚數量最多，1月最少，7月過魚數量約是1月的65倍；過魚集中在白天的10:00至16:00，晚上19:00至次日6:00數量最少。□參考文獻相關文獻】上海勘測設計研究院?江西省峽江水利樞紐工程環境影響報告書[R]?上海:上海勘測設計研究院,2009.SHIX，KYNARDB，LIUD，etal．DevelopmentoffishpassageinChina[J].Fisheries.2015.40(4):161-169．國家環境保護總局.水電水利建設項目河道生態用水、低溫水和過魚設施環境影響評價技術指南(試行)[Z].北京:國家環保總局,2006.CLAYCH.Designoffishwaysandotherfishfacilities[M].2nded.BocaRaton:LewisPublishers,1995.⑸王興勇，郭亮屆內夕卜魚道研究與建設[幾中國水利水電科學研究院學報,2005,3(3):222-228.⑹陳凱麒，常仲農,曹曉紅，等?我國魚道的建設及展望[幾水利學報,2012,43(2):182-188.曹娜，鐘治國,曹曉紅，等?我國魚道建設現狀及典型案例分析J].水資源保護,2016,32(6):156-162.呂巍,王曉剛?淺議我國魚道運行管理存在的問題及對策一以洣水洋塘魚道為例[J].水生態雜志,2013,34(4):7-9.ZARELC,LUMSDONAE,BERLEKAMPJ,etal．Aglobalboominhydropowerdamconstruction[J].AquaticSciences,2015,77(1):161-170．祁昌軍，曹曉紅,溫靜雅，等?我國魚道建設的實踐與問題研究J].環境保護,2017,45(6):47-51.陶江平，溫靜雅，賀達，等?上行魚道設施過魚效果監測研究進展[J].長江流域資源與環境,2018,27(10):2270-2282.李捷,李新輝，潘峰，等?連江西牛魚道運行效果的初步研究[J].水生態雜志,2013,34(4):53-57.FAO/DVWK.Fishpasses:design,dimensionsandmonitoring[M].Rome:FAO,2002.VIGNEUSE.Fishways:biologicalbasis,designcriteriaandmonitoring[M].Rome:FAO,2002.KROESJ,GOUGHP,SCHOLLEMAPP,etal.Fromseatosource:practicalguidanceforrestorationoffishmigrationinEuropeanRivers[M].London:Philip'sOctopusPublishingGroupLtd,2006.南昌大學?峽江水利樞紐工程試蓄水后水生生態監測報告[R].南昌:南昌大學,2016.水利部水工程生態