JC水電站魚(yú)道工程魚(yú)類(lèi)資源監(jiān)測(cè)效果研究

摘 要：西藏高原魚(yú)類(lèi)資源物種豐富，但當(dāng)?shù)卮饲靶藿ǖ乃娬敬蠖辔从恤~(yú)道等過(guò)魚(yú)設(shè)施，水電站的建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)氐聂~(yú)類(lèi)生態(tài)造成了破壞。為了緩解水電站對(duì)當(dāng)?shù)佤~(yú)類(lèi)的阻隔，加查水電站（JC水電站）修建了豎縫式魚(yú)道供流域內(nèi)魚(yú)類(lèi)洄游、生殖、繁衍。為進(jìn)一步了解該魚(yú)道項(xiàng)目的實(shí)際過(guò)魚(yú)效果，研究對(duì)JC水電站壩上、壩下魚(yú)類(lèi)資源及水體資源進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)，總結(jié)了壩上、壩下的魚(yú)種組成及魚(yú)類(lèi)特征，同時(shí)結(jié)合魚(yú)道內(nèi)部流動(dòng)特性對(duì)JC水電站魚(yú)道的過(guò)魚(yú)效果進(jìn)行了全面分析，并提出了魚(yú)道的優(yōu)化策略。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的魚(yú)道更有利于過(guò)魚(yú)控制和過(guò)魚(yú)效果監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞：魚(yú)類(lèi)資源；過(guò)魚(yú)設(shè)施；豎縫式魚(yú)道；水體資源；JC魚(yú)道

中圖分類(lèi)號(hào)：S956.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-7909（2024）13-129-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.13.029

0 引言

在雅魯藏布江土著魚(yú)類(lèi)中，資源價(jià)值利用較高的土著魚(yú)類(lèi)種群數(shù)量有下降趨勢(shì)，但絕大部分土著魚(yú)類(lèi)種群仍處于原始的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)［1］。為減少水電站建設(shè)的大壩蓄水池對(duì)河道內(nèi)魚(yú)類(lèi)生存環(huán)境的影響，部分水電站建設(shè)了生態(tài)魚(yú)道。常毅等［2］對(duì)比了蘇洼龍水電站不同類(lèi)型的魚(yú)道建設(shè)方案，發(fā)現(xiàn)蘇洼龍水電站魚(yú)道對(duì)魚(yú)類(lèi)基因交流和洄游起到了一定的作用，但由于魚(yú)道過(guò)長(zhǎng)且比較狹窄，效果并不理想。陳靜等［3］對(duì)藏木生態(tài)魚(yú)道的設(shè)計(jì)及建設(shè)投運(yùn)等進(jìn)行了資料整理及調(diào)查，發(fā)現(xiàn)藏木生態(tài)魚(yú)道很好地解決了魚(yú)類(lèi)洄游的問(wèn)題，以及種群之間的基因交流阻隔，且過(guò)魚(yú)效果較好。何偉等［4］對(duì)夾巖工程區(qū)域內(nèi)過(guò)魚(yú)目標(biāo)、魚(yú)類(lèi)洄游能力、主要過(guò)魚(yú)季節(jié)、過(guò)魚(yú)數(shù)量等進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)魚(yú)道建設(shè)可以緩解種群之間的基因交流阻隔，有效改善了河流之間的連通性，對(duì)保護(hù)魚(yú)類(lèi)種群多樣性具有重要意義。研究以位于雅魯藏布江干流中游桑日至JC峽谷段的JC水電站為例，對(duì)壩上、壩下魚(yú)類(lèi)資源及水體資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)，總結(jié)了壩上、壩下的魚(yú)種組成及魚(yú)類(lèi)特征，結(jié)合JC水電站魚(yú)道的內(nèi)部流動(dòng)特性，分析了JC魚(yú)道的過(guò)魚(yú)效果，并提出了魚(yú)道的優(yōu)化方案。

1 材料與方法

1.1 JC水電站魚(yú)道概況

JC水電站的魚(yú)道設(shè)置了進(jìn)口和出口2個(gè)觀測(cè)研究室，并在進(jìn)口觀測(cè)研究室旁增設(shè)了魚(yú)道旁通池室，以便在魚(yú)道過(guò)魚(yú)效果不佳時(shí)啟用。魚(yú)道進(jìn)口觀測(cè)研究室承擔(dān)了統(tǒng)計(jì)魚(yú)類(lèi)數(shù)量、觀察研究和參觀游覽的任務(wù)［5］。進(jìn)口觀測(cè)室旁設(shè)計(jì)的旁通池室既可以作為魚(yú)道休息池，也可以作為后續(xù)捕撈過(guò)壩的集魚(yú)池。魚(yú)道出口觀測(cè)研究室位于19號(hào)壩段下游，承擔(dān)了統(tǒng)計(jì)成功過(guò)魚(yú)數(shù)量和觀察研究的任務(wù)。魚(yú)道過(guò)魚(yú)監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在JC水電站進(jìn)廠公路魚(yú)道觀察室內(nèi)，主要對(duì)魚(yú)類(lèi)遷移洄游等行為習(xí)性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.2 魚(yú)類(lèi)資源監(jiān)測(cè)方法

魚(yú)類(lèi)資源監(jiān)測(cè)采樣通過(guò)人工捕撈、水下視頻監(jiān)測(cè)、生物學(xué)示蹤劑追蹤等方法，對(duì)JC水道進(jìn)行了近3 a的魚(yú)類(lèi)資源調(diào)查。在調(diào)查過(guò)程中，對(duì)大部分魚(yú)類(lèi)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)拍照鑒定，并進(jìn)行了分類(lèi)匯總。對(duì)于無(wú)法直接辨別的魚(yú)種，利用化學(xué)方式進(jìn)行儲(chǔ)存，后續(xù)通過(guò)查閱魚(yú)類(lèi)志等方法進(jìn)行鑒定確認(rèn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

捕獲的魚(yú)類(lèi)樣本經(jīng)過(guò)分類(lèi)鑒定后，通過(guò)計(jì)算Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)評(píng)估雅魯藏布江魚(yú)類(lèi)資源的多樣性和穩(wěn)定性［6］。相關(guān)計(jì)算公式見(jiàn)式（1）至式（3）。

[H=-（pi*lnpi）]" " " " " " " " " " " （1）

[D=1-（p2i）]" " " " " " " " " " " " " （2）

[E=H'/Hmax]" " " " " " " " " " " " " " " " "（3）

式中：H為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)，Hmax為最大的物種多樣性指數(shù)，H'為實(shí)際觀察的物種多樣性指數(shù)，pi為第i個(gè)物種在樣方中的相對(duì)豐度，D為Simpson多樣性指數(shù)，E為Pielou均勻度指數(shù)。

1.4 魚(yú)道池室內(nèi)水流特性監(jiān)測(cè)方法

研究采用小型剖面流速儀（StreamPro ADCP）配合旋槳流速儀及計(jì)算機(jī)采集分析系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。在魚(yú)道池室內(nèi)按左右走航式進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)量，每個(gè)測(cè)點(diǎn)自水面起按不同深度分層測(cè)量，每隔0.07～0.11 m測(cè)量1次。研究全面測(cè)取了典型池室內(nèi)三維水流的流速、流向特征，以驗(yàn)證魚(yú)類(lèi)上溯洄游的可能性及其環(huán)境特性。

2 結(jié)果與討論

2.1 JC水電站魚(yú)道魚(yú)類(lèi)檢測(cè)結(jié)果

2021年3月至2023年6月，共監(jiān)測(cè)到魚(yú)類(lèi)9種，分別為異齒裂腹魚(yú)、拉薩裂腹魚(yú)、巨須裂腹魚(yú)、拉薩裸裂尻魚(yú)、擬硬刺高原鰍、鯉、鯽、鏡鯉、鲇。監(jiān)測(cè)記錄過(guò)魚(yú)數(shù)量49 385尾次。其中，異齒裂腹魚(yú)數(shù)量占漁獲物總數(shù)的67.12%，巨須裂腹魚(yú)數(shù)量占漁獲物總數(shù)的13.70%，拉薩裂腹魚(yú)數(shù)量占漁獲物總數(shù)的4.80%，拉薩裸裂尻魚(yú)數(shù)量占漁獲物總數(shù)的3.42%，擬硬刺高原鰍占漁獲物總數(shù)的0.34%，外來(lái)物種如鯉、鯽、鲇、鏡鯉共占漁獲物總數(shù)的10.62%。

2.2 JC魚(yú)道內(nèi)部流場(chǎng)特性

試驗(yàn)選取了魚(yú)道觀察室段、圓弧形回轉(zhuǎn)段、典型順直段、連續(xù)轉(zhuǎn)折段、過(guò)壩段、壩前段等18個(gè)典型區(qū)間、75個(gè)池室結(jié)構(gòu)進(jìn)行池室內(nèi)流場(chǎng)特性監(jiān)測(cè)，并選取了具有代表性的觀察室段、休息室段2個(gè)區(qū)間進(jìn)行了池室內(nèi)水流流速特性分析。

2.2.1 魚(yú)道過(guò)壩段及1#觀察室段池室內(nèi)水流特性

2.2.1.1 水深分布

池室段水深變化范圍為1.62～2.34 m，上游3個(gè)池室水較深（約2.00 m），下游最后一個(gè)池室下游段水深減小（約1.60 m）。

2.2.1.2 流速分布

池室段垂向平均流速變化范圍為0～0.62 m/s，最大流速區(qū)域位于隔板豎縫附近區(qū)域。池室主要水流方向?yàn)閺纳嫌胃舭遑Q縫處流向下游隔板豎縫處，水流呈“S”形，靠近邊壁區(qū)域流向呈螺旋狀，流速較小。

池室段平均流速為0.23 m/s，最大流速為1.3 m/s，位于0.23 m水深的隔板豎縫處。該池室段流速分布滿(mǎn)足魚(yú)道豎縫設(shè)計(jì)流速要求，存在上下貫通的魚(yú)類(lèi)上溯通道，滿(mǎn)足魚(yú)類(lèi)上溯洄游需求。

2.2.2 壩下#1休息池段池室內(nèi)水流特性

2.2.2.1 水深分布

該池室段從上游到下游水深逐漸增大，上游#1池室水深約為1.60 m，下游#5池室水深約1.80 m。

2.2.2.2 流速分布

該池室段垂向平均流速變化范圍為0～0.48 m/s，最大流速位于隔板豎縫附近區(qū)域。池室主要水流方向?yàn)閺纳嫌胃舭遑Q縫處流向下游隔板豎縫處，水流呈“S”形，靠近邊壁區(qū)域流向呈螺旋狀，流速較小。休息池內(nèi)流速接近0，可為上溯魚(yú)類(lèi)提供休息場(chǎng)所。

研究選取了4個(gè)水深分別為0.22 m、0.50 m、0.71 m、0.99 m的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)隨著水深的增加，該池室內(nèi)水流流速逐漸減小，池段平均流速為0.13 m/s，最大流速為1.23 m/s，流速均小于設(shè)計(jì)流速（1.3 m/s）。因此，該池室段滿(mǎn)足魚(yú)類(lèi)上溯洄游需求。

2.3 魚(yú)道過(guò)魚(yú)監(jiān)測(cè)

2021年3月1日魚(yú)道首次運(yùn)行以來(lái)，持續(xù)監(jiān)測(cè)其過(guò)魚(yú)情況，截至2023年6月30日，經(jīng)3個(gè)過(guò)魚(yú)周期，JC魚(yú)道出口段觀測(cè)室共監(jiān)測(cè)到過(guò)魚(yú)數(shù)量超過(guò)27.5萬(wàn)尾次，日均過(guò)魚(yú)758尾次，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。魚(yú)道過(guò)魚(yú)期監(jiān)測(cè)過(guò)魚(yú)種類(lèi)見(jiàn)表2。監(jiān)測(cè)到最大的過(guò)魚(yú)個(gè)體體長(zhǎng)超過(guò)480 mm，最小個(gè)體體長(zhǎng)約50 mm（幼魚(yú)）。從魚(yú)道過(guò)魚(yú)效果來(lái)看，JC水電站魚(yú)道有效地發(fā)揮了其作為魚(yú)類(lèi)遷移、洄游通道的功能。

2.4 魚(yú)道功能提升和優(yōu)化

魚(yú)道進(jìn)、出口啟閉機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置高程水位測(cè)試儀，以滿(mǎn)足相應(yīng)洪水位的校核，進(jìn)、出口閘門(mén)均采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，可以更精確地遠(yuǎn)程控制水位和流量，滿(mǎn)足各種工況下的聯(lián)合運(yùn)行。

配置魚(yú)道監(jiān)測(cè)設(shè)施，如1#至4#進(jìn)口誘魚(yú)防水LED燈、暗涵段和過(guò)壩段燈帶、魚(yú)道監(jiān)測(cè)計(jì)數(shù)系統(tǒng)、水下攝像系統(tǒng)、機(jī)械與動(dòng)力捕撈設(shè)備、水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、魚(yú)道在線監(jiān)測(cè)集成平臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控信息化。

3 結(jié)論和展望

3.1 結(jié)論

魚(yú)道內(nèi)魚(yú)類(lèi)主要種類(lèi)為異齒裂腹魚(yú)、拉薩裂腹魚(yú)和巨須裂腹魚(yú)，與壩下魚(yú)類(lèi)主要種類(lèi)組成基本一致。進(jìn)入魚(yú)道中的魚(yú)類(lèi)個(gè)體之間體長(zhǎng)、體重均存在差異，表明魚(yú)道能滿(mǎn)足不同規(guī)格魚(yú)類(lèi)的上溯洄游需求。

魚(yú)道各處過(guò)魚(yú)縫最大流速大多小于豎縫設(shè)計(jì)的流速（1.3 m/s），垂線流速分布顯示過(guò)魚(yú)縫均存在小流速過(guò)魚(yú)空間，所以JC魚(yú)道池室結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足魚(yú)類(lèi)上溯洄游需求。

優(yōu)化后的魚(yú)道實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，方便對(duì)過(guò)魚(yú)情況進(jìn)行全方位、全時(shí)段監(jiān)測(cè)。

3.2 展望

小型剖面流速儀在特定環(huán)境（如低流速、淺水域）下，測(cè)量精度可能會(huì)受到一定影響，對(duì)于水流中的微小變化和紊亂流態(tài)的捕捉可能不夠精細(xì)。對(duì)于高流速或紊動(dòng)較大的區(qū)域，旋槳流速儀的測(cè)量結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。可結(jié)合使用不同類(lèi)型的流速儀（如激光流速儀等），以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

計(jì)算機(jī)采集分析系統(tǒng)在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和處理速度可能會(huì)受到影響，可采用自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以減少數(shù)據(jù)采集的出錯(cuò)率。

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作者簡(jiǎn)介：王忠偉（1990—），男，碩士，工程師，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)及智能裝備。