金沙江中游梨园水电站生态调度试验及效果分析.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月人 民 长 江.收稿日期:基金项目:国家重点研发计划项目()长江水科学研究联合基金项目()梨园水电站试验性生态调度效果监测项目(/)武汉市知识创新专项项目()作者简介:徐 薇女副研究员硕士主要从事水库生态调度效果监测评估研究 :.通信作者:朱其广男工程师博士主要从事鱼类资源及生态学研究 :.文章编号:()引用本文:徐薇丁胜祥陈音超等.金沙江中游梨园水电站生态调度试验及效果分析.人民长江():.特邀作者简介徐薇女 年生副研究员主要从事水库生态调度有关的基础性研究重点关注以鱼类为目标的水库生态调度需求、生态调度方案设计、生态调度效果监测与评价等 主持或主要参与国家自然科学基金
2、、国家重点研发计划课题、国家科技支撑计划课题、水利部行业公益以及水电企业市场委托等科研项目 余项发表论文二十余篇获得省部级科技奖 项参编专著 部金沙江中游梨园水电站生态调度试验及效果分析徐薇丁 胜 祥陈 音 超朱 其 广崔 福 宁(.水利部中国科学院水工程生态研究所 水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室湖北 武汉 .水利部中国科学院水工程生态研究所 湖北省水生态保护与修复工程技术研究中心湖北 武汉 .长江水利委员会水旱灾害防御创新团队湖北 武汉 .长江水利委员会 水旱灾害防御局湖北 武汉 .云南华电金沙江中游水电开发有限公司云南 昆明)摘要:水电工程实施生态调度以充分满足重要水生生物繁殖期
3、的生态需求是当前贯彻落实长江大保护的一项重要举措 年金沙江中游梨园水电站连续实施了促进长薄鳅、圆口铜鱼等特有鱼类自然繁殖的生态调度试验通过在梨园坝下江段设点观测鱼类早期资源和水文环境要素以掌握鱼类自然繁殖对生态调度的响应情况初步评估生态调度的实施效果 研究结果表明:鱼卵密度与坝下水温、出库流量有积极的响应关系生态调度期间监测到圆口铜鱼、长薄鳅、中华沙鳅等鱼类的产卵活动水温、流量条件是两年生态调度效果差异的主要影响因素 基于研究结果提出了梨园水库生态调度优化建议:在金沙江中游特有鱼类资源衰退、适宜生境萎缩的背景下建议尽快启动梨园、阿海等梯级水电站的联合生态调度试验延长流水江段长度保障特有鱼类的繁
4、衍栖息关 键 词:生态调度 卵苗密度 鱼类繁殖 水温 流量 梨园水电站中图法分类号:.文献标志码:./.引 言金沙江位于长江上游其中石鼓至攀枝花为金沙江中游河段这里水能资源丰富是西电东送的重要能源基地 根据 年国务院批复的长江流域综合规划()金沙江中游河段按 级方案开发 第 期 徐 薇等:金沙江中游梨园水电站生态调度试验及效果分析其中梨园、阿海、金安桥、龙开口、鲁地拉、观音岩等 座水电站相继投产运行 梨园水电站是金沙江中游河段规划的第三个、已建的第一个梯级水电站于 年投产发电梨园水库总库容.亿 正常蓄水位 相应库容.亿 死水位 调节库容.亿 具有周调节性能金沙江流域以虎跳峡为界上游属典型的高原
5、鱼类区系金沙江中下游为高原鱼类和江河鱼类交错分布的过渡江段以江河平原鱼类区系为主 根据水利部中国科学院水工程生态研究所承担的金沙江干流中游江段水电梯级开发环境影响及对策研究 水生生物专题成果金沙江中游共记载鱼类 种其中干流分布有鱼类 种(包括特有鱼类 种)随着金沙江中游梯级水电站建成运行河流自然生态系统逐渐改变为湖库生态系统对水生生态的影响十分显著 对于鱼类而言原来适应于底栖、急流等环境的产粘沉性卵的鱼类逐渐移向库尾或支流流水河段由于生境萎缩、食物匮乏种群数量明显下降长薄鳅、长鳍吻鮈、圆口铜鱼等产漂流性卵的鱼类由于多数产卵场被淹没鱼类资源严重衰退 迄今对金沙江干流鱼类早期资源的调查研究主要集中
6、在中下游江段 中上游江段相关研究偏少 相对金沙江下游梯级及三峡水库而言对金沙江中游梯级建成后鱼类资源变化的相关资料也不够丰富 水利工程的生态调度是一种兼顾生态的综合调度模式以生态目标、经济目标和社会目标之间达成妥协或优化为目的是流域管理的一项重要手段 作为减缓水电开发对生态环境不利影响的主要措施近年来生态调度已在溪洛渡、向家坝、三峡、丹江口等长江干支流大型水库开展了促进鱼类繁殖的人造洪峰试验取得了一定的成效 针对金沙江中游河段水电开发对水生生态的不利影响环评意见明确要求:采取生态联合调度降低电站建设运行对水文情势的影响(环办函 号文件)梨园水电站应深入开展水库生态调度技术研究在鱼类生殖季节尽量
7、加大下泄流量并模拟天然洪水刺激鱼类产卵(环审 号文件)长江水利委员会水文局和水工程生态研究所基于多年监测数据分析了鱼类分布、鱼类繁殖习性鱼类产卵所需的适宜水文条件首次提出了梨园水库适宜生态调度时机并结合水文预报编制了生态调度方案 在此背景下梨园水电站于、年相继实施了两次促进产漂流性卵鱼类自然繁殖的生态调度试验 本研究通过同步开展鱼类早期资源和水文环境要素监测旨在分析鱼类自然繁殖对水文环境要素变化的响应初步评价生态调度的效果并提出生态调度优化建议为探索金沙江中游梯级水库联合生态调度提供支撑 材料和方法.采样方法和步骤采用常规的江河产漂流性卵鱼类早期资源调查方法逐日采集鱼卵和鱼苗 早期资源采样断面
8、设置在距梨园坝址下游 、水洛河河口上游 处()研究区域及梨园坝下采样位点如图 所示 采样的网具为弶网网口呈半圆形网衣为圆锥体形直径.网长.网口面积.网眼 目 收集卵苗的网箱长.宽、高均为.由矩形木框支撑成长方体形状网箱的近底部开一个圆形口用于与弶网尾端连接鱼类早期资源调查时间为 年 月 日至 月 日、年 月 日至 月 日每年持续 采样频次为上午:、下午:各 次每次持续 采样的同时记录采集时间、卵苗数量观察发育期同步测量流速、水温、透明度等 水文要素信息由梨园发电分公司提供包括梨园电站入库流量、坝上水位、出库流量、坝下水位等逐日平均数据图 金沙江中游梯级水电站及梨园坝下采样位点示意.样品处理和鉴
9、定所有采集到的鱼卵和鱼苗都进行种类鉴定尽量鉴定到种无法鉴定到种的至少到属水平 样本数量较大的情况下一般采用形态学观测法 该方法需要将采集的鱼卵统一培育成鳔形成期的鱼苗再用 福尔马林固定后在光学显微镜下进行鉴定采集的鱼苗则直接固定后鉴定 样本数量较少的情况下一般直接用 测序的方法鉴定物种采集的卵苗无需培 人 民 长 江 年养直接用 酒精保存待用 测序鉴定法的具体步骤包括:样品整理样本制备 扩增产物测序数据分析结果整理 本研究中鱼卵样品直接采用 测序方法、鱼苗采用形态学方法进行鉴定.数据处理和分析根据逐日采集的卵苗数量、采集时间、网口面积和流速数据计算卵苗密度以逐日断面平均流量数据推算卵苗日径流量
10、用来反映卵苗资源量的日变化 监测期间逐日卵苗资源量的加和用来反映鱼类的产卵规模 根据鱼卵发育时间和江段的平均流速反推鱼卵的漂流距离用来反映鱼类的产卵江段 参考曹文宣等的方法鱼类卵苗资源量估算方法如下()采集期间卵苗密度为 ()式中:为采集过程中单位水体体积通过网口的卵苗密度个/为采集过程中累计获得的卵苗数量个 为网口面积 为网口流速/为采集持续时间()卵苗断面流量系数为()式中:为卵苗平均密度相比系数为固定采样点的卵苗密度个/为某断面各采样点的卵苗平均密度个/()采集期间的卵苗径流量为 ()式中:为第 次采集时段内通过该江断面的卵苗数个为第 次采集的卵苗密度个/为第 次采集时的断面流量/为卵苗
11、平均密度相比系数()非采集期间的卵苗径流量为(用相邻两次采集的卵苗径流量及其间隔时间进行插补计算)(/)/()式中:为第 与第 次采集时间间隔内的卵苗径流量个 为第 次和第 次采集时间间隔()卵苗总径流量 与卵苗日均密度 表示为 ()/()()式中:为某一天内估算的卵苗密度日均值个/为某一天的断面平均流量/为一天 取值 ()产卵场位置表示为 .()式中:为鱼卵漂流距离 为江段平均流速/为相应水温条件下“四大家鱼”胚胎发育时长 早期资源监测断面以上距离 的位置即为推算的产卵场 结果和分析.梨园生态调度试验条件梨园水库生态调度的目标是在坝址下游江段水温达到 以上满足相应的起涨流量和来水条件时通过持
12、续增加水库出库流量的方式人工创造出促进产漂流性卵鱼类产卵繁殖的持续涨水过程 监测结果表明金沙江中游断面监测到圆口铜鱼、长薄鳅、长鳍吻鮈等产漂流性卵鱼类产卵的时间主要集中在 月份根据水工程生态研究所关于金沙江中游梯级水库生态调度相关成果梨园坝下满足目标鱼类产卵的水温、流量边界条件为:产卵河段水温达到 以上起涨流量超过 /后逐步加大下泄 以上(日均增幅约 /)将出库流量增加到 /以上、坝下水位总涨幅大于.在综合分析产漂流性卵鱼类所需的流量、水温条件后满足金沙江中游河段目标鱼类繁殖的时期主要集中在 月份 为保证生态调度效果梨园水库生态调度试验宜安排在 月下旬择机实施.梨园坝下水温和流量变化 年调查期
13、间坝下日均水温、日均流量变化过程如图、所示 年的水温变化范围为.平均值.流量变化范围 /平均值 /生态调度期间水温总体呈下降趋势降幅约 流量呈先增加后减少趋势持续涨水 年的水温变化范围.平均值.流量变化范围 /平均值 /生态调度期间水温总体呈上升趋势增幅约 流量呈持续增加趋势持续涨水 两年调查期间以及生态调度期间水温和流量变化模式差异明显图 年调查期间梨园坝下水温变化过程.第 期 徐 薇等:金沙江中游梨园水电站生态调度试验及效果分析图 年调查期间梨园坝下流量变化过程.漂流性卵苗种类组成 年采集到不同早期发育阶段个体共计 尾(粒)包括鱼卵 粒(含寡卵 粒)、仔稚鱼 尾 年采集到不同早期发育阶段个
14、体共计 尾(粒)包括鱼卵 粒(含寡卵 粒)、仔稚鱼 尾 结合形态学观察和分子生物学鉴定共获得鱼类 种统计了两年间梨园坝下江段漂流性卵苗的种类组成及年际分布见表 其中典型的产漂流性卵鱼类有圆口铜鱼、中华金沙鳅、中华沙鳅、长薄鳅 种.漂流性卵苗丰度组成统计了、年监测期间的鱼卵和仔稚鱼丰度(包括密度和径流量)见表 两年鱼卵总径流量分别为 万粒、万粒仔稚鱼总径流量分别为 万尾、万尾 从丰度范围和均值来看年鱼卵和仔稚鱼的丰度均明显高于 年其中鱼卵丰度为 年的.倍仔稚鱼丰度为 年的.倍 目前梨园坝下监测到的 种产漂流性卵鱼类中以长薄鳅为绝对优势种两年分别占到鱼卵总量的和 圆口铜鱼、中华金沙鳅、中华沙鳅等种
15、类比例极低 这些鱼卵的发育期包括多细胞期、桑葚期、囊胚期、原肠期等据此推算产漂流性卵鱼类产卵场位于梨园水电站坝下约 的范围.鱼类繁殖活动与环境要素的关系.水 温监测期间的最低水温 年为 月 日的 年为 月 日的.基本达到该区域鱼类繁殖的下限水温 年梨园坝下表 年梨园坝下鱼类早期资源种类组成.种名拉丁名鱼卵仔稚鱼幼鱼 年 年 年 年 年 年长薄鳅 中华金沙鳅中华沙鳅 圆口铜鱼 前鳍高原鳅 麻尔柯河高原鳅 贝氏高原鳅 安氏高原鳅 细尾高原鳅 中华纹胸鮡 墨头鱼 泉水鱼 鲈鲤 长丝裂腹鱼 短须裂腹鱼 重口裂腹鱼 软刺裸裂尻鱼 钝吻棒花鱼 华鲮 云南盘鮈 白缘 麦穗鱼 大鳍鱊 鲤 大鳞副泥鳅 泥鳅 花
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