魚(yú)道的發(fā)展綜述

楊子慧　朱永英　周易　王巧玲　翁思鈺　曲仕奇

【摘 要】 在水利水電開(kāi)發(fā)建設(shè)中，魚(yú)道作為一項(xiàng)生態(tài)補(bǔ)償措施具有非常重要的作用。本文簡(jiǎn)單介紹了魚(yú)道的起源，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外魚(yú)道建設(shè)發(fā)展的概況，分析了魚(yú)道設(shè)計(jì)建設(shè)中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，概況了生態(tài)魚(yú)道的特點(diǎn)及發(fā)展前景。以期在我國(guó)的水電開(kāi)發(fā)建設(shè)中，借鑒國(guó)外魚(yú)道工程成功案例，實(shí)現(xiàn)我國(guó)水利水電工程及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 魚(yú)道 發(fā)展 生態(tài)魚(yú)道

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，發(fā)電站與攔洪壩等水利工程建設(shè)迎來(lái)了蓬勃發(fā)展的新局面。這些水利工程在給人類(lèi)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的同時(shí)也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的不良影響。閘壩具有的攔蓄作用將河流攔腰堵截，形成水位差，阻斷了洄游魚(yú)類(lèi)的自由遷徙：溯回與下行。成年魚(yú)類(lèi)無(wú)法到達(dá)上游進(jìn)行交配產(chǎn)卵，下行時(shí)溢洪道也會(huì)增大洄游魚(yú)類(lèi)死亡的概率。生物鏈緊緊相扣，閘壩不僅直接影響?hù)~(yú)類(lèi)活動(dòng)，也間接影響了周邊的生態(tài)環(huán)境，水電開(kāi)發(fā)無(wú)意中將這一干相關(guān)的鏈條打亂了。

隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)逐漸加強(qiáng)，人們?cè)谧非蠼?jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，開(kāi)始嘗試去保護(hù)生態(tài)環(huán)境，使水電工程與生態(tài)融為一體，因此魚(yú)道應(yīng)運(yùn)而生。魚(yú)道工程是在保留原水電工程的同時(shí)，最大程度地挽回生態(tài)受損的局面。魚(yú)道工程本身經(jīng)濟(jì)效益不顯著，因此其關(guān)注度始終不高，發(fā)展較為緩慢。但是隨著時(shí)間的推移，魚(yú)道的有效施行將對(duì)于保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境，對(duì)于水利水電工程的可持續(xù)發(fā)展有著重大的意義。

2 魚(yú)道的起源與發(fā)展

2.1 國(guó)外魚(yú)道發(fā)展概況

國(guó)外的過(guò)魚(yú)設(shè)施比我國(guó)早300多年的歷史。最早在相關(guān)文獻(xiàn)中提及魚(yú)道設(shè)施的是法國(guó)。1662年法國(guó)南部的貝阿爾恩省頒發(fā)了規(guī)定，要求在堰壩上建造供魚(yú)上、下通行的通道[1]。世界上第一座有集魚(yú)系統(tǒng)的大規(guī)模現(xiàn)代過(guò)魚(yú)建筑物樞紐的是1938年在美國(guó)西部哥倫比亞河上建成的邦維爾壩。據(jù)相關(guān)資料記載，全球最長(zhǎng)的魚(yú)道是橫跨巴拉那河的伊泰普水電站魚(yú)道。全長(zhǎng)10公里，建成于2002年年底，耗資1200萬(wàn)美元。每年這條魚(yú)道幫助40余種魚(yú)洄游產(chǎn)卵，整個(gè)系統(tǒng)已成為巴西其他一些水電站的范例。該魚(yú)道的起始端是巴拉那河的一條細(xì)小支流，流量只有10～12m3/s，魚(yú)類(lèi)在洄游時(shí)，會(huì)選擇靠近河岸的水域，適宜的水流速度使魚(yú)兒自然地游進(jìn)了魚(yú)道。起始端設(shè)計(jì)的成功是伊泰普水電站魚(yú)道運(yùn)行順利的眾多原因之一。再者，相關(guān)部門(mén)每3個(gè)月會(huì)組織一次監(jiān)測(cè)，每?jī)晒镌O(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)，監(jiān)測(cè)整條魚(yú)道中的水溫、水質(zhì)和魚(yú)類(lèi)自然情況[2]。這為魚(yú)道建成后的長(zhǎng)久運(yùn)行提供了基礎(chǔ)保障。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至20世紀(jì)60年代初期，美國(guó)和加拿大建有過(guò)魚(yú)設(shè)施200座以上，西歐各國(guó)100座以上，前蘇聯(lián)18座以上，這些過(guò)魚(yú)設(shè)施主要為魚(yú)道。至20世紀(jì)晚期，魚(yú)道數(shù)量明顯上升，在北美有近400座，日本則有1400余座[3]。如美國(guó)邦納維爾壩魚(yú)道，年平均過(guò)魚(yú)65萬(wàn)尾；美國(guó)麥克納里壩魚(yú)道，年均過(guò)魚(yú)106萬(wàn)尾；前蘇聯(lián)土洛馬電站魚(yú)道，日平均過(guò)魚(yú)440尾。這些魚(yú)道的建設(shè)為河流生態(tài)的修復(fù)創(chuàng)造了良好的條件。

2.2 國(guó)內(nèi)魚(yú)道發(fā)展概況

與國(guó)外魚(yú)道相比，我國(guó)關(guān)于魚(yú)道的研究起步較晚。最早提及魚(yú)道概念的是在開(kāi)發(fā)富春江七里垅電站時(shí)進(jìn)行的關(guān)于科學(xué)試驗(yàn)和水系生態(tài)環(huán)境的調(diào)查。1966年7月在大豐縣斗龍港閘建成了我國(guó)第一個(gè)魚(yú)道。到20世紀(jì)80年代，我國(guó)建成的魚(yú)道設(shè)施在40座以上，主要過(guò)魚(yú)對(duì)象一般為珍貴魚(yú)類(lèi)、鯉科魚(yú)類(lèi)和蝦蟹等幼苗。然而一直到建造葛洲壩水利樞紐時(shí)，出現(xiàn)有關(guān)過(guò)魚(yú)工程措施的爭(zhēng)議，最終采取了建設(shè)增殖放流站，通過(guò)人工繁殖和放養(yǎng)的方法解決中華鱘等珍稀魚(yú)類(lèi)的物種保護(hù)問(wèn)題。 這直接導(dǎo)致在接下來(lái)的近30年時(shí)間里我國(guó)在河道上興修水利工程時(shí)幾乎都不再考慮修建過(guò)魚(yú)設(shè)施。而且，之前建造并已經(jīng)投入使用的各種魚(yú)道也因?yàn)楣芾砭S護(hù)不當(dāng)、運(yùn)行效果不理想、重視程度低等問(wèn)題，漸漸趨于荒廢。我國(guó)魚(yú)道建設(shè)進(jìn)入停滯期。

進(jìn)入21世紀(jì)以后，我國(guó)水利水電工程建設(shè)蓬勃發(fā)展，天然漁業(yè)資源嚴(yán)重退化，我國(guó)河流中的珍稀洄游魚(yú)種瀕臨滅絕，魚(yú)道問(wèn)題重新被提出，并逐漸得到人們的關(guān)注。環(huán)境影響報(bào)告中要求，具備條件的水利水電工程在新建與修復(fù)重建過(guò)程中要增設(shè)魚(yú)道工程措施，以期達(dá)到生態(tài)修復(fù)與維護(hù)生物多樣性、減小對(duì)魚(yú)類(lèi)影響的目的。此后修建了如北京的上莊水庫(kù)魚(yú)道、廣西洲水利樞紐過(guò)魚(yú)工程、浙江曹娥江擋潮大閘右側(cè)魚(yú)道、西藏獅泉河魚(yú)道、珠江長(zhǎng)灘樞紐魚(yú)道和長(zhǎng)江小南海魚(yú)道等各種壩上過(guò)魚(yú)設(shè)施，魚(yú)道建設(shè)進(jìn)入新的發(fā)展階段。

3 魚(yú)道設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題

3.1 魚(yú)道入口位置

魚(yú)道的入口能否被魚(yú)類(lèi)很快發(fā)現(xiàn)并方便進(jìn)入是魚(yú)道設(shè)計(jì)建設(shè)成功與否的關(guān)鍵。魚(yú)道入口應(yīng)盡量設(shè)在魚(yú)類(lèi)洄游路線(xiàn)的途中、有活水下泄的位置。一般采用電站泄水，或者是利用溢洪道側(cè)旁的下泄水流來(lái)誘魚(yú)。部分研究資料表明葛洲壩三個(gè)船閘的下游是魚(yú)類(lèi)積聚最多的地方[4]。這也證明了，有流動(dòng)水下泄的地方容易讓魚(yú)類(lèi)聚集，魚(yú)類(lèi)方便辨認(rèn)。但是要保證不應(yīng)該出現(xiàn)漩渦和水躍[5]。

3.2 水流流速與溫度

目前我國(guó)的魚(yú)道大多是借鑒國(guó)外的魚(yú)道進(jìn)行設(shè)計(jì)的，然而我國(guó)的魚(yú)種與國(guó)外不同，所以要求的水流流速、溫度也不一致。因此，應(yīng)針對(duì)不同的魚(yú)道、不同的洄游魚(yú)類(lèi)進(jìn)行分析，使魚(yú)道具有兼容性，建設(shè)后能適應(yīng)不同季節(jié)不同種類(lèi)的魚(yú)類(lèi)洄游。例如，中華鱘適宜的水溫閾值是15.3℃～20.5℃，流速閾值在1.07～1.65m/s范圍內(nèi)。已有研究證明，長(zhǎng)江四大家魚(yú)的繁殖需要18℃以上的水溫以及一定漲速、漲幅和持續(xù)時(shí)間的水流[6]。

3.3 魚(yú)道出口設(shè)計(jì)

魚(yú)道的出口應(yīng)遠(yuǎn)離溢洪道，靠近河岸，以免沿魚(yú)道溯游的魚(yú)類(lèi)被卷入水流或進(jìn)入分水干渠。出口外水流要平順，流向明確，沒(méi)有漩渦。

3.4 魚(yú)道的監(jiān)測(cè)與維護(hù)

魚(yú)道的內(nèi)部應(yīng)設(shè)有采樣點(diǎn)，監(jiān)測(cè)整條魚(yú)道中的水溫、水質(zhì)和魚(yú)類(lèi)洄游等情況，并要投入一定經(jīng)費(fèi)定期檢修維護(hù)。我國(guó)湖南洋塘魚(yú)道建成于1980年3月，初期過(guò)魚(yú)效果良好，但受洪水影響，致使魚(yú)道淤塞、閘門(mén)銹蝕。加之經(jīng)費(fèi)不足，年久失修，從1987 年起就一直處于停用狀態(tài)。所以有效的監(jiān)測(cè)與維護(hù)是魚(yú)道長(zhǎng)久運(yùn)行必不可少的條件。

3.5 魚(yú)類(lèi)下行

國(guó)外魚(yú)道的過(guò)魚(yú)對(duì)象多為鮭魚(yú)和鱒魚(yú)的親魚(yú)，在上游產(chǎn)卵后絕大多數(shù)會(huì)死亡。而我國(guó)常見(jiàn)的過(guò)魚(yú)對(duì)象是鯉科魚(yú)，是多次產(chǎn)卵的魚(yú)類(lèi)，在產(chǎn)卵后會(huì)有下行的行為。所以我們的魚(yú)道還需考慮魚(yú)類(lèi)下行的問(wèn)題。我國(guó)對(duì)魚(yú)類(lèi)下行問(wèn)題研究較少，目前主要是通過(guò)溢洪道或者水輪機(jī)直接下壩，對(duì)魚(yú)類(lèi)造成很大影響。不同的水輪機(jī)對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響不一樣，如沖擊式水輪機(jī)，下行魚(yú)類(lèi)的死亡率幾乎達(dá)到100%[7]。目前國(guó)外研究設(shè)置魚(yú)柵及其他改進(jìn)措施，可以使游過(guò)水電站的魚(yú)類(lèi)存活率提高到約94%。

4 生態(tài)魚(yú)道

生態(tài)魚(yú)道是在原有魚(yú)道研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使之符合生態(tài)學(xué)原理，最大化地構(gòu)建出與水利工程建造前魚(yú)類(lèi)天然洄游通道近似的環(huán)境。盡可能使用當(dāng)?shù)氐奶烊唤ㄖ牧希皇褂没ず铣晌镔|(zhì)。充分利用兩岸自然生長(zhǎng)的植物，使魚(yú)道最大化地融入環(huán)境。采用天然漂石構(gòu)建階梯水池或過(guò)魚(yú)豎縫，以模擬天然河流的水流流態(tài)，再通過(guò)結(jié)構(gòu)型式和斷面型式的優(yōu)化以達(dá)到修復(fù)河流上下通魚(yú)的目的[8]。

在生態(tài)魚(yú)道設(shè)計(jì)中，在條件適宜的情況下，若能將魚(yú)類(lèi)通行的自然魚(yú)道與人造魚(yú)道相結(jié)合，則更能貼合魚(yú)類(lèi)習(xí)性，進(jìn)一步提高過(guò)魚(yú)效率。前面提及的伊泰普水電站魚(yú)道，全長(zhǎng)10公里，其中自然魚(yú)道6公里，人工修建的魚(yú)道4公里。兩類(lèi)魚(yú)道的有效結(jié)合為該魚(yú)道的高效運(yùn)行提供了基本條件。

與傳統(tǒng)魚(yú)道相比，雖然生態(tài)魚(yú)道的研究起步較晚，相關(guān)的研究也較少，但已有研究的實(shí)踐證明，生態(tài)魚(yú)道由于提供了魚(yú)類(lèi)更為適宜的水流條件，更加貼近自然條件，因而具有更好的過(guò)魚(yú)效果。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)水能資源開(kāi)發(fā)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，為建立生態(tài)環(huán)境友好型的水利工程，保護(hù)魚(yú)類(lèi)資源及河流生物的多樣性，魚(yú)道建設(shè)任重而道遠(yuǎn)。我們應(yīng)在借鑒國(guó)外成功案例的同時(shí)，結(jié)合我國(guó)的魚(yú)類(lèi)保護(hù)政策，將魚(yú)道建設(shè)納入水利水電工程建設(shè)規(guī)劃中。針對(duì)魚(yú)道建設(shè)中存在的關(guān)鍵問(wèn)題，積極采取措施不斷改進(jìn)和完善魚(yú)道建設(shè)，從而發(fā)揮魚(yú)道的最大效益，實(shí)現(xiàn)水利水電工程及河流的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉志雄，周赤，黃明海.魚(yú)道應(yīng)用現(xiàn)狀和研究進(jìn)展[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2010（4）：28-31.

[2]陳凱麒，常仲農(nóng)，曹曉紅，葛懷鳳.我國(guó)魚(yú)道的建設(shè)及展望[J].水利學(xué)報(bào)，2012，43（2）：182-188.

[3]曹慶磊，楊文俊，周良景.國(guó)內(nèi)外過(guò)魚(yú)設(shè)施研究綜述[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2010，27（5）：39-43.

[4]王琲，楊文俊，陳輝.生態(tài)水工建筑物—魚(yú)道的建設(shè)及研究進(jìn)展[J].人民長(zhǎng)江，2013，44（9）：88-92.

[5]戚印鑫，孫娟，邱秀云.水利樞紐中的魚(yú)道設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2009，7（3）：55-58.

[6]劉洪波.魚(yú)道建設(shè)現(xiàn)狀、問(wèn)題和前景[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2009，15（6）：477-479.

[7]王興勇，郭軍.國(guó)內(nèi)外魚(yú)道研究與建設(shè)[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2005，3（3）：222-228.

[8]劉圣堯，謝鴻.生態(tài)魚(yú)道在低水頭堰壩工程中的應(yīng)用[J].浙江水利科技，2014（4）：60-62.