乌东德水电站日调峰对下游裂腹鱼类栖息地的影响研究

日调峰是乌东德水电站日常运行的主要出力约束和调度目标，但调度引起的水库出库流量大幅涨落也可能对下游生态环境产生不利影响。采用河道内流量增量法，通过构建二维水动力模型，研究了乌东德水电站日调峰引起的下游河段水文水动力条件波动对裂腹鱼类繁殖期栖息地适宜性的影响，并分析了2023年电站基荷发电生态调度试验效果。结果表明：当乌东德电站下泄流量低于1160 m3/s时，坝下江段裂腹鱼类潜在产卵场面积相对较大；当流量高于2000 m3/s时，裂腹鱼类潜在产卵场面积显著减少。电站日调峰结束时，出库流量降幅越大，裂腹鱼类潜在产卵场脱水面积及鱼卵脱水风险越大。2023年乌东德电站基荷发电生态调度期间，坝下江段裂腹鱼类潜在产卵场的加权面积有所减少，但潜在产卵场和鱼卵早期的脱水风险有显著降低。为提高繁殖期裂腹鱼类生境适宜性和持续性，电站有必要进一步减少调峰频次、降低出库流量至适宜区间。     

金沙江下游中华金沙鳅自然繁殖的生态水文需求研究

为支撑乌东德水电站人造洪峰生态调度方案制定，掌握刺激中华金沙鳅自然繁殖的生态水文指标和水温阈值，2017-2019年5-7月在金沙江下游巧家断面进行鱼类早期资源调查，分析中华金沙鳅卵苗径流量与同期水温、流量日上涨率、涨水持续时间等生态水文指标之间的响应关系，在此基础上提出乌东德水电站生态调度运行要求。结果表明：巧家江段中华金沙鳅产卵高峰期为5月下旬-6月中下旬，产卵高峰期起始水温不低于19.0℃；对应的洪峰过程流量日上涨率平均为358m3/s/d，涨水持续天数平均为 5d，洪峰过程2-3d后开展大规模产卵；偏相关分析表明中华金沙鳅卵苗径流量与起始水位呈负相关关系，结合乌东德水电站3-7月生态基流泄放要求，推荐人造洪峰的起始流量为1160 m3/s，对应的乌东德水文站水位为791.1m，可有效促进中华金沙鳅产卵繁殖。     

流量过程变化对黄河内蒙古河段鱼类影响初探

通过分析黄河干流内蒙古河段水文流量过程的时空变化特征，研究黄河鱼类生态习性与径流组分的响应关系，探讨内蒙古河段流量过程变化对黄河鱼类生长的影响。选择月均流量、日均流量变幅、极端流量和脉冲延时4个水文情势指标，采用IHA-RVA（水文情势变化指标法-变化范围法）分析内蒙古河段水文情势的改变程度。黄河内蒙古河段枯期月均流量增加、最小日流量增加，有利于内蒙古河段的鱼类越冬。但是内蒙古河段月均流量过程坦化，降低了鱼类栖息地数量及多样性；最大流量出现时间明显改变，洪水脉冲刺激减弱均会影响鱼类繁殖行为；洪水持续时间缩短导致鱼类产卵栖息地减少、幼鱼食物来源减少，不利于幼鱼生长。黄河干流上游河段水利工程运行后，对内蒙古河段的水文情势产生了明显的影响，改变了该河段的生态水文联系过程。需要采取生态调度、栖息地恢复等手段优化水文情势过程，为促进黄河内蒙古河段的水生态保护提供支持。     

生境模拟法在黑水河鱼类栖息地保护中的应用

为了解黑水河鱼类栖息地适宜性状况,研究行之有效的栖息地保护方案,采用基于河道内流量增加法(IFIM)原理的栖息地模拟方法,使用RIVER2D二维水动力学及栖息地模拟软件,以黑水河干流苏家湾水电站坝址至公德房水电站坝址河段为例,进行水动力模拟和鱼类栖息地适宜性模拟,通过加权有效栖息地面积(WUA),分析适宜物理栖息地的数量、质量和分布情况,评估研究河段的鱼类栖息地适宜性状况并探究存在的主要问题。结果显示,公德房库区河段水域面积较大,大部分河段适宜性指数较高,有效栖息地面积较大;减水河段河道内流量较小,大部分河段水深较浅,有效栖息地面积小,需要开展河道生境修复;在此基础上,研究了增加生态流量(坝址处多年平均流量的10%、12.5%、15%)条件下的改善效果,以及固定生态流量(坝址处多年平均流量10%)条件下进行河道整理的改善效果。经比较分析,提出了黑水河生境修复可采取河道整理为主,结合优化生态流量的保护方案。     

栖息地适宜度模型在鱼类生境中的应用

基于DHIMIKE软件中的MIKE21FM模块建立二维水动力学模型,模拟在18000 m3/s和25000 m3/s流量下,研究江段鱼类栖息地的流速、水深环境参数适宜度的时空分布特征,并以2019年5月勘测船实测的水文数据对模型的参数进行验证.结果表明:流速和水深是影响三峡水库变动回水区鱼类栖息生境的关键因子,且鱼类栖息地适宜度受流速和水深共同的影响显著.     

岷江下游产漂流性卵鱼类的繁殖活动与生态水文因子的关系

2010年5-8月对岷江下游的生态水文数据进行了分析,并对其与产漂流性卵鱼类产卵行为的关系进行了探讨.结果表明,12个水文指标变化趋势基本一致,水位变幅和变化率明显低于流量指标,6个流量指标(日流量、日内最低流量、日内最大流量、日内流量变幅、日间流量变幅、日间流量变化率)和6个水位指标(日水位、日内最低水位、日内最高水位、日内水位变幅、日间水位变幅、日间水位变化率)与鱼卵径流量均呈极显著的相关关系(P＜0.01).产漂流性卵鱼类产卵径流量的波动周期和频率与水文指标较吻合,一般较水文指标波动周期短2～3 d;洪峰过程对鱼类产卵行为的刺激明显,是决定岷江下游产漂流性卵鱼类年产卵量多寡的一个重要环境因子,但第1次洪峰过程对产卵行为的影响明显滞后,2次洪峰过程后,鱼类集中产卵行为的起始时间和持续时间均与水文指标的波动达到高度一致.     

基于栖息地模拟法的中华鲟自然繁殖适合生态流量分析

以长江中华鲟作为目标物种,通过中华鲟自然繁殖期间产卵江段的的栖息地调查,确定了中华鲟的偏好水深、偏好流速及偏好底质。以河道内流量增量法(IFIM)为基础,采用二维水力学模型结合鱼类栖息地模型对中华鲟产卵场的栖息地条件进行了分析,计算了中华鲟自然繁殖期间流量与栖息地加权可利用面积的关系。结果表明,流量在13000～15000m3/s时,栖息地加权可利用面积达到最大,约2.1km2。     

基于栖息地模拟法的中华鲟自然繁殖适合生态流量分析

以长江中华鲟作为目标物种，通过中华鲟自然繁殖期间产卵江段的的栖息地调查，确定了中华鲟的偏好水深、偏好流速及偏好底质。以河道内流量增量法（ＩＦＩＭ）为基础，采用二维水力学模型结合鱼类栖息地模型对中华鲟产卵场的栖息地条件进行了分析，计算了中华鲟自然繁殖期间流量与栖息地加权可利用面积的关系。结果表明，流量在１３０００～１５０００ｍ３／ｓ时，栖息地加权可利用面积达到最大，约２．１ｋｍ２。     

澜沧江流域鱼类栖息地保护实践

现阶段我国已建、在建水电工程主要采用过鱼、鱼类增殖放流作为主要的鱼类保护措施,栖息地保护方面开展了一定的工作,介绍澜沧江水电开发过程中鱼类栖息地保护实践,为加强鱼类资源保护的适应性管理,以及后续栖息地设计、建设、管理工作提供经验. 澜沧江流域功果桥以上江段以高原区系的鱼类为主,功果桥以下江段东洋鱼类区系鱼类逐渐增多。从流域层面进行栖息地保护规划,需要在上游建立高原鱼类栖息地保护水域和在下游建立东洋鱼类栖息地保护水域。干流在侧格、约龙、班达、如美库尾及卡贡河段保留了流水江段,乌弄龙至古水间保留了51.9km的流水江段,托巴至里底梯级之间保留了约26km的干流为流水江段,橄榄坝到南腊河出境口段也保留了流水江段;支流拟定大桥河、永春河、基独河、德庆河、罗闸河、右支小黑江、左支小黑河为栖息地保护河段。橄榄坝至南腊河河口段的干支流均维持了较好的自然生境, 2012年对补远江进行的2次鱼类调查共调查到鱼类25种, 2014年已达37种;基独河电站拆除前该河仅有少数鮡科和鳅科鱼类,电站拆除后监测到鮡科、鳅科和鲤科等鱼类16种;资助成立了澜沧江下游河段鱼类保护管理所,在澜沧江下游主要鱼类栖息地设置保护标识牌,开展鱼类保护日常巡查及栖息地环境调查,并进行鱼类保护法律法规宣传。鱼类栖息地保护工作应进一步加强引导,提高各方开展栖息地保护的意识和积极性,开展鱼类、环境等长期监测工作。     

基于四大家鱼产卵需求的汉江中下游生态流量研究

针对汉江中下游梯级电站开发后水文节律变化造成四大家鱼栖息地生境质量降低的问题,分别通过几种常用水文学法和栖息地模型计算了汉江中下游河道最小生态流量和四大家鱼产卵适宜生态流量,并在最小生态流量的基础上,结合四大家鱼产卵适宜生态流量以及生态水文特征在5-8月进行了脉冲设计,综合确定出了满足四大家鱼产卵需求的生态流量过程。结果表明,Lyon法和7Q10法最适宜汉江中下游最小生态流量的计算,流量为294~863 m3/s;通过栖息地模型计算,彭市和仙桃江段四大家鱼产卵适宜生态流量为1233~3950 m3/s;流量日涨幅在139.1~534.8 m3/s,持续5 d的涨水过程可为四大家鱼产卵提供良好的条件。该研究从考虑四大家鱼产卵需求的角度,为汉江中下游梯级电站的生态调度提供科学参考。     

水库运行对汉江流域草鱼洄游影响评价研究

水库运行导致河流水文条件发生改变,对鱼类洄游及其性腺发育产生显著负面影响。为了探究丹江口水库运行对汉江草鱼（Ctenopharyngodon idella）洄游的影响,利用三维水动力模型EFDC模拟水库不同运行情景下的库区和下泄口水动力条件,建立带有外源输入的非线性自回归神经网络（NARX）模型预测下游水动力条件;通过室内试验获取草鱼洄游与水文条件响应关系,并建立草鱼洄游适宜度计算公式,评价丹江口水库上游、库区和下游的洄游适宜性。结果表明,时间上,由于4月水温升温较慢,且流速较低,草鱼洄游状况劣于5-7月;空间上,无论是水库下游还是库区,鱼类洄游状况都劣于未受丹江口水库影响的上游区域。库区极低的流速是影响草鱼上溯的限制因素,而下游降低的流速和水温对草鱼上溯和性腺发育都造成了阻碍。在鱼类洄游期间,降低库区水位、增大下泄量有利于提升库区及下游的流速和水温,改善洄游的外部环境条件。根据已有水库下泄方案（初始水位153 m）,如果初始水位降至142 m、下泄增大20%,库区平均洄游适宜度可提高6.5%,下游可提高22.0%。     

Modelling riverine habitat for robust redhorse: assessment for reintroduction of an imperilled species

A critical component of a species reintroduction is assessment of contemporary habitat suitability. The robust redhorse, Moxostoma robustum (Cope), is an imperilled catostomid that occupies a restricted range in the south‐eastern USA. A remnant population persists downstream of Blewett Falls Dam, the terminal dam in the Pee Dee River, North Carolina. Reintroduction upstream of Blewett Falls Dam may promote long‐term survival of this population. Tillery Dam is the next hydroelectric facility upstream, which includes a 30 rkm lotic reach. Habitat suitability indices developed in the Pee Dee River were applied to model suitable habitat for proposed minimum flows downstream of Tillery Dam. Modelling results indicate that the Tillery reach provides suitable robust redhorse habitat, with spawning habitat more abundant than non‐spawning habitat. Sensitivity analyses suggested that suitable water depth and substrate were limiting physical habitat variables. These results can inform decisions on flow regulation and guide planning for reintroduction of the robust redhorse and other species.     

基于底栖动物多样性恢复的减脱水河段生态流量核算

本文以澜沧江支流景谷河引水式电站形成的过渡区减脱水河段为研究区域，根据底栖动物的丰度、生物多样性对适宜栖息地水深、流速的需求，采用栖息地模拟法建立景谷河减脱水过渡区生态流量核算方法。结果表明，研究河段69.0%的底栖动物种类在边滩中出现，47.30%在浅濑中出现，因此，边滩和浅濑是维持底栖动多样性的最优生境类型。模拟了13种工况下底栖动物最适栖息地面积的变化情况，最终确定景谷河减水河段底栖动物最适的生态流量需求为3.0-4.0m3/s。本文为以水生生物实际需求为目标的生态流量核算奠定了基础。     

梯级开发对家鱼产卵场高低流量过程的影响

产卵场特有的水力条件是四大家鱼繁衍的重要因素,尤其是流量脉冲引发的流速上涨是刺激家鱼产卵、保证鱼卵孵化的关键水力因子;流域梯级开发改变了天然河道的流量脉冲过程,导致产卵场破碎萎缩、鱼苗锐减。为揭示梯级开发对湘江干流四大家鱼产卵场水力特征的影响机理,建立了湘江干流家鱼产卵场二维数值模型,模拟了梯级开发前后典型高低流量脉冲过程,分析梯级开发对鱼类产卵场的影响。结果表明,梯级开发后,水流结构复杂性减弱甚至消失,高、低流速脉冲过程变得“尖锐”,流速上涨时间缩短50%（高流量脉冲）和67%（低流量脉冲）,高流量过程的 “喜好流速”或“触发流速”基本消失,低流量过程大部分流速均低于“腰点流速”;对流速上涨过程中平均流速分级水域面积统计表明,低于“腰点流速”面积分别扩大至3.0倍（Q高）和3.2倍（Q低）,“感应流速”范围水域面积减少至天然情况的15.8%（Q高）和1.2%（Q低）,“触发流速”范围面积减小至天然情况的1.5%（Q高）和1.6%（Q低）,“喜好流速”范围面积减小至天然情况的2.0%（Q高）和3.1%（Q低）。研究结果可为鱼类资源保护和恢复等措施提供参考和依据。     

清江梯级发电与生态均衡优化调度研究

鉴于清江梯级水电站联合调度运行尚未考虑河流生态需求的现状,导致自然径流过程发生极大改变,采用逐旬频率计算法,确定清江梯级生态流量区间范围,进而在梯级发电调度的基础上,引入径流生态离差系数,建立发电与生态均衡优化调度模型,并提出了基于粒子群算法的模型解算方法,构建调度方案的发电与生态综合评价指标体系,对比分析清江梯级2008-2010年优化调度方案。结果表明,发电与生态均衡优化调度方案在梯级发电量仅减少1.85%的情况下,径流生态离差系数提高6.81%,梯级生态溢水量减少57.66亿m~3,梯级生态缺水量减少3.92亿m~3,生态调度效果显著。研究成果可为当前长江大保护与清江流域环境保护背景下清江梯级联合调度运行提供科学依据与决策支持。     

金沙江乌东德水电站生态调度目标鱼类筛选研究

生态调度是缓解水电工程对鱼类不利影响的有效措施之一,确定生态调度目标鱼类是制定生态调度方案的基础和前提。在野外调查和查阅相关文献资料的基础上,运用物种濒危系数、遗传价值系数和物种价值系数对金沙江乌东德坝址至白鹤滩坝址之间分布的53种土著鱼类进行生态调度需求次序的定量研究,结果表明,处于生态调度需求1级的鱼类有4种,为圆口铜鱼、长鳍吻鮈、中华金沙鳅和齐口裂腹鱼,这些鱼类均属长江上游特有鱼类,也是受水电开发影响较为显著的种类;处于生态调度需求2级的鱼类有14种,包括长江上游特有鱼类11种,这些鱼类产卵繁殖对流水生境均有一定需求;处于生态调度需求3级的鱼类有28种,这些鱼类以广适型种类为主,对水流条件的要求不高;处于生态调度需求4级的鱼类有7种,多为常见的小型鱼类,其产卵繁殖对生境要求不高。评价结果基本反映了乌东德坝下江段鱼类对生态调度的实际需求,考虑到产漂流性卵鱼类和产粘沉性卵鱼类繁殖需求的差异,综合确定圆口铜鱼和齐口裂腹鱼为乌东德水电站生态调度的主要目标鱼类,长鳍吻鮈、中华金沙鳅等作为兼顾目标鱼类。     

梯级开发下金沙江下游鱼类群落结构特征及环境驱动因子

为了探明梯级电站开发下金沙江下游鱼类群落的结构特征及主要环境驱动因子，于2017年对春季和秋季金沙江下游尚未建成的乌东德和白鹤滩水电站江段以及已下闸蓄水的溪洛渡和向家坝水电站江段应用多网目复合刺网进行了鱼类群落定量研究，同时运用多种统计分析方法分析了鱼类多样性特征以及鱼类群落与环境因子的关系。研究发现仍保持正常流水未成库区的乌东德和白鹤滩江段鱼类群落与已成库区的溪洛渡和向家坝江段有着明显的差异。在仍为峡谷激流型生境的江段，鱼类组成以土著特有鱼类为主，优势种为喜流水的圆口铜鱼C. guichenoti、泉水鱼P. procheilus、犁头鳅L. fimbriata；而在已蓄水的库区江段，鱼类组成多为长江中下游常见种类，优势种为喜静水缓流的?H. leucisculus、飘鱼P. sinensis、似鱎T. wwinhonis。应用典范对应分析对鱼类群落与环境因子做了相关分析，发现影响金沙江下游鱼类群落的主要环境驱动因子包括水深、总固体悬浮物、电导率、pH和水温等。这些研究结果为制定金沙江下游鱼类种质资源和生物多样性保护的相关管理政策提供了基础与支撑。     

嘉陵江渠化对主要经济鱼类产卵场的影响

为探究嘉陵江渠化对主要经济鱼类产卵场的影响,2019年3-4月,采用历史资料搜集、访问调查和实地勘察的方法,并结合DNA条形码技术鉴定野外采集的样品。结果显示,原有60个主要经济鱼类产卵场中,41个已经消失,14个存在但已经发生改变,只有5个基本未改变;从产卵场数量、类型和规模来看,均呈减少趋势,仍存在的主要为鲤（Cyprinus carpio）、鲫（Carassius auratus）产卵场。共鉴定鱼卵1 362粒、鱼苗539尾,隶属2目2科12种。鱼卵仅3种,其中,鲤1039粒,占比76.28%;鲫312粒,占比22.91%;红鳍原鲌（Cultrichthys erythropterus）11粒,占比0.81%。鱼苗11种,包括鲤、鲫、马口鱼（Opsariichthys bidens）、麦穗鱼（Pseudorasbora parva）、峨眉鱊（Acheilognathus omeiensis）、大鳍鱊（Acheilognathus macropterus）、兴凯鱊（Acheilognathus chankaensis）、?（Hemiculter leucisculus）、短须颌须鮈（Gnathopogon imberbis）、子陵吻虾虎鱼（Rhinogobius giurinus）、粘皮鲻虾虎鱼（Mugilogobius myxodermus）;其中,兴凯鱊最多,有372尾,占比69.02%;其次为鲫59尾,占比10.95%;鲤57尾,占比10.58%;其他占比仅9.46%。研究表明,产卵场的改变主要集中在水文情势、河床底质和水生植物等方面,梯级水电站开发和采砂作业等导致河道变宽、水位上升、流速降低、卵石漫滩等生境消失、水生植物生物量减少,是原有产卵场消失或改变的主要原因。     

鱼类增殖放流站亲鱼池数值模拟研究

增殖放流是目前普遍采用的减缓水利水电工程对鱼类影响的措施之一。亲鱼培育是增殖放流的关键环节,亲鱼培育池是增殖放流站中的关键设施。鱼池不同流速流场区域的形成与亲鱼池的结构型式、工艺尺寸、进出水流量等多种因素有关,特别是针对国内山区急流河段水电工程鱼类增殖放流站亲鱼池的数值模拟研究还处于空白。采用计算流体力学(CFD)方法对亲鱼培育池流场进行了模拟,从亲鱼适宜流速区间最大化的角度,通过标准k-ε模型对最常用圆形和矩形两种不同结构型式的鱼池进行三维建模,分析比较了不同结构尺寸圆形池与矩形池的水力学条件,建议优先采用圆形池作为亲鱼培育池的型式,最适宜径深比为6∶1～3∶1;场地紧张而采用矩形池时,适宜长宽比为4∶1～2∶1。除流场外,温度、溶氧、排污分布等其他环境因子对鱼类繁殖也有一定的影响。对于特定鱼类,应该根据其生物学特性,适时调整鱼池的流速,满足相关需求。研究结果丰富了国内鱼类增殖放流站亲鱼池结构设计内容,推荐的亲鱼池结构型式可为鱼类增殖放流站设计提供参考。