摘要：水利枢纽工程的开发，改变了河流的水文情势，从而对水生生态环境带来了一系列的不利影响。本文结合湘江流域某大型水库规划设计阶段对工程建设带来的水生生态环境影响分析和鱼类保护措施规划，对水利枢纽工程开发过程中采取的鱼类保护措施进行了研究。总结了鱼类保护措施体系的规划和措施设计的方法、步骤和注意事项，以期对于类似工程的鱼类保护措施规划设计提供借鉴和参考。
关键词：湘江流域；水利枢纽工程；生态环境影响；鱼类保护措施
水利枢纽是重要的基础设施工程，通过拦河筑坝，修建控制一定流域面积的水库，可以增加蓄水量，解决水资源时空分布的矛盾，起到防洪、发电、灌溉、供水、养殖、航运、旅游等作用[1]，具有显著的社会经济效益。但水利枢纽工程发挥效益的同时，对生态环境却存在着潜在影响。水库建设后，改变了河流的径流分配，使下游河道的水文情势和水环境随之改变，诸如输沙量、营养物质、水力学、水质、温度等将发生变化。这些变化将直接或间接地影响河流中水生生物的生境和生活习性，从而影响水生生物群落的结构、组成和分布特征。本文结合湘江流域某大型水库的规划设计，总结了鱼类保护措施体系的规划和措施设计的方法、步骤和注意事项，以期对于类似工程的鱼类保护措施规划设计提供借鉴和参考。
1 工程案例
1.1 流域概况
湘江是洞庭湖水系中流域面积最大的河流，发源于广西兴安县白石乡海阳山近峰岭，由东安县下江圩进入湖南境内，至湘阴濠河口分东西两支于芦林潭汇合后注入洞庭湖。水源至濠河口干流全长856km，流域面积9.46万km2。
工程位于湘江二级支流俊水（湘江—舂陵水—俊水）。俊水发源于郴州市临武县都庞岭，流经蓝山县浆洞瑶族乡，由南向北到毛俊镇井湾村的两河口汇合舜水入钟水，流域全长50km，流域面积484km2。
1.2 工程概况
作者简介：李璜（1981—），男，湖南郴州人，工程师，硕士，主要研究方向为水利水电工程环境保护，E-mail：5166357@qq.com。
工程位于湖南省永州市蓝山县境内。主要开发任务为：以灌溉为主，结合供水，兼顾发电等综合利用效益。枢纽工程等别为Ⅱ等大（2）型，水库正常蓄水位342.5m，死水位307m，总库容1.165亿m3，兴利库容0.92亿m3。枢纽建筑物大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高76.5m，引水建筑物为坝式多层取水进水口结构，水库电站装机容量11MW。
1.3 工程区环境概况
工程区河谷主要呈 “U”型谷，谷底宽50m～180m，河床高程在275～380m，两侧山顶高程360～790m，两岸山坡高陡，植被较为发育，以竹林为主。
工程区地处中亚热带季风性湿润气侯区。多年平均气温在18℃左右，多年平均降雨量在1566mm左右，多年平均蒸发量为1452.8mm，多年平均相对湿度为80%。
工程坝址处控制流域面积284km2，多年平均流量12.0m3/s，河段水质可以达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准要求。
工程区河段有鱼类4目13科46种，重要经济鱼类有鲢、鳙、鲤、鲫、泥鳅、黄鳝、鲇、大口鲇、红鳍原鲌等。有湖南省重点保护鱼类4种，为泸溪直口鲮、胡子鲇、叉尾斗鱼和月鳢。工程区河段没有产漂流性卵鱼类产卵场分布，但在坝址下游有小规模产粘砾石卵鱼类产卵场分布。
2 工程开发对水生生态环境的影响
2.1 下游河道减水的影响
工程建库运行后，承担灌区灌溉供水任务，以年调节方式运行。受水库调度运行影响，坝址下游河段的水文情势将发生明显变化，丰、平、枯典型年年均下泄流量均有所减少。下泄流量的减小，使下游河道的水位、水面宽、流速等水力参数发生变化，对河流中鱼类的生存繁殖带来了不利影响。需要较大生活空间的较大型鱼类和需要急流水环境条件的鱼类将急剧减少，取而代之的是个体较小种类。
2.2 大坝阻隔影响
工程大坝建成后，使坝址上下游原有连续的河流生态系统被分隔成不连续的2个河段，使河流生态的完整性、连续性受到影响，造成了水生生境的片段化。工程的建成将阻断鱼类的上溯通道，对鱼类的生存环境产生影响，种群间遗传交流受阻。工程区河段分布的侧条光唇鱼、小口白甲鱼、刺鲃等鱼类依照其自身对产卵场所的环境条件要求，进行生殖洄游，到适宜产卵的河段进行繁殖。
2.3 下泄水温影响
3～10月是工程区流域鱼类繁殖的季节。鲤、鲫产卵的水温为15℃左右，青鱼、草鱼、鳙、鲢产卵水温要求在18℃以上，月鳢、叉尾斗鱼、胡子鲶、泸溪直口鲮的产卵水温也是要求在18℃以上。工程因存在坝前水温分层的情况，在鱼类繁殖季节下泄的水温偏低，对鲤、鲫、青鱼、草鱼、鳙、鲢、月鳢、叉尾斗鱼、胡子鲶、泸溪直口鲮等鱼类在产卵繁殖季节的繁殖过程带来不利影响。
3 鱼类保护措施规划
水利枢纽工程开发鱼类保护措施主要包括生态调度、栖息地保护、水生生物通道恢复、增殖放流[2]等措施。其中栖息地保护措施包括干（支）流生境保留、生境修复（或重建）等；水生生物通道恢复措施包括鱼道、升鱼机、集运鱼系统等；鱼类增殖放流措施则主要是通过建设增殖放流站来实现。这些措施结合成一套完善的鱼类保护措施体系，互为补充，以达到更好的鱼类保护目的。以下结合工程案例对鱼类保护措施的规划设计进行介绍。
3.1 生态调度
生态调度的核心是将生态因子纳入到现行的水库调度里来[3]。其中考虑鱼类产卵流量需求是生态调度的保护目标之一，即在鱼类集中产卵季节，通过加大下泄流量，满足鱼类产卵时水力条件需求，或是营造人造洪峰，刺激鱼类产卵。在本工程案例中，俊水流域鱼类产卵繁殖季节集中在每年3月～7月，因此，水库运行过程中，针对下游河道鱼类产卵需求，采取的生态调度方式为：每年3月～7月至少保证3.60m3/s（占坝址处多年平均流量的30%）的生态流量，并根据天然来水情况，加大下泄流量。
3.2 分层取水
工程属水温稳定分层型水库，经模型计算，1～7月都存在低温水下泄情况，不采取分层取水措施的情况下，下泄水温较天然水温降低幅度在0.21～5.86℃，因此工程采取了分层取水措施。分层取水不仅是针对灌溉水水温需求，泄放至下游河道的生态流量也同样需要考虑低温水问题。俊水流域鱼类产卵水温要求在18℃以上，因此，工程在设计阶段，将坝体预埋生态流量管的方案（取水高程位于死水位以下9m）调整为从电站引水钢管引出岔管控制泄放生态流量的方案，从而实现分层取水，下泄低温水问题得到缓解。
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3.3 栖息地保护
鱼类栖息地保护是一项重要的鱼类保护措施内容。鱼类栖息地保护包括两种方式，一种是栖息地保护，指栖息地仍处在未被干扰的初始状态时所采取的保护措施；另一种是栖息地修复，指栖息地已经受损并远离初始状态，通过人工措施使其得到恢复或改善[4]。其中，栖息地保护主要是对鱼类多样性高、栖息地多样性和特异性高以及鱼类重要栖息地有分布的河段通过划定保护区、禁止开发区等方式进行保留，并开展长期的监测研究；而栖息地修复则主要是采取人工鱼巢、生境改造、岸边带营造等生境修复措施。
在本工程所在的俊水流域，库区支流漕溪水有可能成为喜流水生境鱼类栖息场所，因此，通过拆除漕溪水上游的2座电站挡水建筑物，恢复全河道水体连通，形成14km流水河段，并禁止对漕溪水进行任何开发。在进行保护的同时，采取栖息地修复措施。在河滩面积较大适宜产卵的河段设置人工鱼巢，并利用附近的砾石、卵石材料，在河底设置斜坡，采用填石构造方式，使水力梯度尽可能平缓，确保河流底床稳定，在低水情况下仍保证有足够的水深；在适宜产卵的河段岸边种植挺水植物，营造适宜鱼类生长繁殖的生境，物种选择以当地原有物种为主，如金鱼藻、眼子菜等。
3.4 鱼类增殖放流
人工增殖放流是恢复天然渔业资源的必要手段，通过有计划地开展人工放流，可以扩大群体规模，从而一定程度上解决天然经济鱼类资源量不足的问题。采取人工繁殖和放流措施，还可以对一些种群数量已经减少或面临各种影响将减少的鱼种进行人工增殖，补充其资源数量。增殖放流设计的主要内容包括：确定鱼类增殖放流的种类和规模，确定增殖放流站的规模和主要设施，增殖放流站的日常运行管理设计，放流效果监测与评估，后续科学研究等[5]。
增殖放流鱼种的选择，通常按照以下顺序进行：列入国家级或省级保护动物名录的鱼类、列入濒危动物红皮书的鱼类、地域性特有鱼类、水域生态系统中的关键物种、重要经济鱼类；从受工程影响程度考虑，分布区域狭窄、抗逆能力差、生境受损程度高、与工程影响水域生态环境适应性强的鱼类优先选择；依鱼类资源现状考虑，可按濒危、易危、稀有、依赖保护的顺序选择；从鱼类生活史考虑，生活史复杂、洄游距离长、繁殖条件要求高、生长繁育缓慢、性成熟年龄和繁殖周期、繁殖力低的鱼类优先考虑。在本工程案例中，根据俊水河主要保护对象、鱼类资源特点、渔业发展需要，增殖放流考虑泸溪直口鲮、胡子鲇、叉尾斗鱼、月鳢、侧条光唇鱼、小口白甲鱼、刺鲃等种类。
增殖放流规模的计算，可根据水利部发布的《水库渔业设施配套规范》（LS95-94）进行。工程拟建水库库区长度14km，正常蓄水位时水库面积4.09km2，为Ⅰ类水体，其渔产量为75～150kg/hm2；考虑评价区有少量肉食性鱼类，鱼类放养效益按6，放养鱼种体长按4～10cm，约150～300尾/kg计，放流鱼类的数量占水库鱼类数量的10%，测算得平均放流鱼类的数量为19万尾。同时，鱼类增殖站考虑承担一定的本流域鱼类增殖放流功能，最终设计放流鱼类数量为25万尾。
增殖放流站一般由生产管理站房、苗种繁育车间、亲鱼驯养车间等主要建筑物及相应的配套设施组成，在本工程案例中，鱼类增殖放流站主要设施布置为：生产区布置催产孵化育苗车间、苗种培育车间、亲鱼培育车间各1幢；室处亲鱼培育池5个，后备亲鱼池1个，苗种池3个，防疫隔离池2个，调节池1个，生态净化池1个。
放流地点的选择应满足以下要求：①交通方便；②水流平缓，水域较开阔的库湾或河道中回水湾；③水深5m以内，凶猛性鱼类少；④饵料生物相对丰富。根据以上原则，放流区域选择了工程坝址下游毛俊镇、库尾干流和支流漕溪河。
放流时间根据鱼类繁殖和培育情况确定，4～6cm 规格鱼苗育成即可放流，1冬龄鱼则选择在第二年春季放流，此时增殖的鱼种体格较为健壮，有利于鱼类的成活。
放流效果的评估，主要是开展标记放流技术研究，获得具有最佳生物学效果的人工放流方法，包括适宜的放流规格、数量、地点和时机等；研究人工增殖种群的行为生态学差异、对自然种群的贡献率等，评估增殖放流效果。
3.5 过鱼设施
过鱼设施是指让鱼类通过障碍物的人工通道和设施[6]，主要分为上行过鱼设施和下行设施。上行过鱼设施包括鱼道、鱼闸、升鱼机和集运鱼渔船等，下行过鱼设施包括拦网、电栅等。其中，鱼道主要应用在低水头水利枢纽中，是最常见的上行过鱼设施，我国目前已建的过鱼设施大都是鱼道，在国外也有较多成功的实例。而对于中高水头水利枢纽的上行过鱼设施，则主要有鱼闸、升鱼机和集运鱼船等[6]。
在本工程案例中，拟定的过鱼对象为重要经济鱼类侧条光唇鱼、小口白甲鱼、刺鲃等，过鱼时间主要考虑为鱼类主要繁殖期，即每年的3～7月。
在进行过鱼设施的比选时，主要应综合考虑工程枢纽布置、坝址区地形地貌、过鱼对象等因素。在本工程案例中，水库大坝最大坝高76.5m，根据水库运行调度情况，水库上、下游水位差约67～70m，同时，坝址两岸山坡高陡，如若采用鱼道，则需采用池室鱼道沿坝后盘旋而上，而流域内的鱼类体长主要介于4～20cm，个体较小，体质较弱，游泳能力也相应较弱，突进游泳速度较小，从而影响过鱼效果。因此鱼道不是最佳方案。
鱼闸方案受枢纽布置影响，在本工程中不适宜。集运鱼系统方案主要制约因素是诱鱼效果，尤其在诱集底层鱼类时较为困难。而本工程过鱼对象多为底层活动鱼类，个体较小，种群资源有限，集鱼相对比较困难，同时，受水深限制，亦无法采用深水网箱集鱼，因此，集运鱼系统也不是本工程最适宜的过鱼设施方案。
升鱼机是升鱼机是各高坝及低坝过鱼重要的备选方案[7]。升鱼机优点是适于高坝过鱼，能较好适应水库水位的较大变幅，同时便于结合枢纽布置，而且，升鱼机过鱼对象相对比较广泛，可较好适应具有不同洄游特性、个体大小、集群程度等生物特性的鱼类，确保较好的过鱼效果。
经综合比选，升鱼机方案诱鱼系统与鱼道方案相同，诱鱼效果相似；采用机械提升的方式，工程布置、建设难度较低；既可以较好的适宜水库水位变化大，又可解决土著鱼类游泳能力不强不能连续通过较长鱼道的问题。因此，在本工程案例中，选择了升鱼机作为过鱼设施。
在本工程案例中，根据主体建筑物布置方案，升鱼机布置方案为：诱鱼口诱鱼+集鱼池集鱼+升鱼机提升至坝顶+集运鱼车运至库区。其工作原理为：目标鱼类由诱鱼口进入集鱼槽，此时抬起活动式拦鱼网，排架门机将集鱼斗降至集鱼斗坑内，由集鱼槽赶鱼电栅将鱼赶进集鱼斗，下活动式拦鱼网后，由门机提升集鱼斗，沿排架轨道至坝顶，将集鱼斗内鱼类转运至活鱼箱，由汽车于放流码头放流。
4 小结
我国水利事业仍处于发展的高峰期，而水利枢纽开发带来的生态环境问题也愈发突显，其中对鱼类的影响是多方面的，其影响因素是相互叠加的，而且随着时间的推移而积累。在水利建设过程中，需加强生态环境的保护，尤其应加强鱼类的保护。随着研究的不断深入，对鱼类的保护措施会不断进行更加深入的研究。生态调度、栖息地保护、人工增殖放流、过鱼设施等鱼类保护措施，应该是一套完整的措施体系。在水利枢纽工程开发过程中，应根据实际情况，因地制宜地选择符合河流特征、鱼类生活特性以及工程结构布置的鱼类保护措施，以达到更好的鱼类保护目的。
参考文献
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[4]张沙龙，张轶超，金奕.水利水电开发鱼类栖息地保护模式[J].环境影响评价，2015，37（3）：9-12.
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[6]曹庆磊，杨文俊，周良景.国内外过鱼设施研究综述[J].长江科学院院报，2010，27（5）：39-42.
[7]乔娟，石小涛，乔晔.升鱼机的发展及相关技术问题探讨[J].水生态学杂志，2013，34（4）：80-84.
论文作者:李璜1,颜剑波2,李翔3,董连4
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/7
标签：鱼类论文; 工程论文; 水库论文; 保护措施论文; 水利枢纽论文; 河段论文; 生境论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;