黄河大河家水电站建成后水生生物变化分析

张 帅，毛旭锋，唐文家，李全帅

(1.青海师范大学地理科学学院，西宁 810000; 2.青海省自然地理与环境过程重点实验室，西宁 810000； 3.青海省生态环境遥感监测中心，西宁 810000；4.三江水电开发股份有限公司，西宁 810000)

水电站的建设在发电、灌溉、防洪和蓄洪等方面有着巨大的经济和社会效益，同时也对河流生态系统产生一定的影响[1,2]。水生生物是河流生态系统中的重要组成部分，是河流生态系统中能量流动和物质循环的重要环节[3]，是反映水电站建设影响的关键指示物种[4-6]。随着社会的发展，人类的干扰对河流水生生态的影响越来越被人们重视，各流域相关的调查研究也相继开展。王雄等[7]分析了长江流域大宁河浮游植物季节演替与环境的响应关系；李国刚等[8]调查了新疆内陆河土著鱼类资源的现状；张军燕等[9]调查了黄河上游玛曲段春季浮游生物的群落组成状况；还有关于对水生生物的现状分析[10-13]。水电站建设对水生生物影响的研究也有很多，大多数是围绕水电站建成后一种水生生物的现状分析[14-16]、时空变化分析[17-20]和影响分析[21-24]。他们的研究对丰富我国的生态水利建设有重要的意义。黄河上游作为黄河的源头区域，对下游甚至整个河流生态系统具有重要的意义[25，26]，是河网生物多样性的热点地区，具有高度的敏感性[27]。在我国大力发展水电能源的背景下，黄河上游水电开发呈现多级化趋势。水电开发在支持地方社会经济发展的同时，也会对水生生态系统产生一系列的影响。相比长江流域，黄河流域水电建设的水生生态影响研究开展得远远不够。

本文基于历史数据开展研究，较全面的调查了大河家水电站运行成库后水生生物的现状，并对比了2014年水电站建成前水生生物的调查结果，初步分析了大河家水电站建成后浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类的变化情况，通过对比建站前后水生生物的变化情况，初步判断水电站的建设对这一河段水生生物的影响，为黄河水电建设的生态管理提供基础支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

大河家水电站是黄河上游龙羊峡—刘家峡河段的第12个梯级水电站，地处环境敏感和脆弱的青藏高原，上游约5.8 km是积石峡水电站，下游约29.8 km是炳灵水电站(图1)。水电站于2016年8月投入使用，该电站开发任务主要是发电，其电站总装机容量142 MW，多年平均发电量5.59 亿kWh，水库正常蓄水位1 783.0 m，相应库容390 万m3，且库容常年保持平稳水平。

1.2 数据来源和样点设置

2014年数据由青海省三江水电开发股份有限公司提供，2018年数据是通过4月29日-5月3日实地调查得到。2018年4个采样断面分别是水电站鱼类增殖站、库区、坝址、水库下游处(表1)，2014年主要围绕积石峡至炳灵口河段展开的调查，其中有4个调查断面与本次调查断面基本相同(下文用“1号、2号、3号、4号”表示前后4个调查断面)，调查时间也与本次调查时间基本一致。

表1 大河家水电站水生生物调查断面布设表Tab.1 Location of sampling sitesin the Dahejia hydropower station

1.3 研究方法

研究方法主要包括室外调查、室内实验和历史资料查询等方法。室外调查主要包括鱼类、浮游植物、浮游动物和底栖动物的采集，采集方法主要参考《内陆水域渔业自然资源调查手册》。室内实验主要包括鱼类种类的鉴定，统计渔获物组成和测量个体体重、体长等生物学特征以及浮游生物的定性和定量分析和底栖动物的鉴定。历史资料的查询主要包括水电站建成前水生生物调查结果和当地政府主管人员提供的资料等。

2 结果与讨论

水利水电工程的建设可以明显的改变原有河流的水文状况，大坝的阻隔也会引起水生生境的破碎化，阻隔鱼类的洄游，对水生生物多样性带来显著的影响[28]。大河家水电站的建设会对原有河流生态系统产生影响，此次较全面的对比分析了建站前后水生生物的变化情况。

2.1 鱼类变化分析

2014年共捕获鱼类2科15种，其中鲤科8种，占53.33%，鳅科7种，占46.67%。2018共捕获鱼类3科9种，其中鲤科4种，占44.44%；鳅科3种，占33.33%；鲑科2种，占22.23%(见表2)。

表2 2018年和2014年大河家水电站鱼类种类组成表Tab.2 Fish species composition of Dahejia hydropower station in 2018 and 2014

注：“√”代表采集到的鱼类。

2014和2018年的捕捞效率分别是59和51.2 条/d,在大致相同的捕捞强度下，鱼类的数量未发生大的变化。对两次渔获物的组成进行分析，鳅科鱼类由2014年的65.27%，增加到2018年的73.8%。厚唇裸重唇鱼2014年占到总渔获物的0.11%，2018年未发现；相反，池沼公鱼、虹鳟、麦穗鱼等外来鱼类数量有所增加，占比由2014年的7.35%增加到2018年的12.7%。总体变化趋势是土著鱼类依然是优势种，但鱼类种群结构和区系组成发生了一定的变化，外来物种数量增加(见表3)。

表3 渔获物基本情况变化表Tab.3 Fish catch list from Dahejia hydropower station

注：“—”代表未采集到该种鱼类。

该河段鱼类由15种减少到9种，减少约40%，新增3种。增加了修长高原鳅、池沼公鱼和虹鳟鱼3种鱼类，其中虹鳟鱼为引入种(见表4)。

表4 鱼类变化分析表Tab.4 Comparison of fish before and after water storage

分析得出该河段鱼类资源相对较少，物种多样性差，大型经济鱼类种类较少，种群较小，而小型鳅科鱼类种类相对较多。两次鱼类的调查结果差异较大，2018年鱼类物种数减少较多，减少种类主要是鳅科等小型鱼类，引入种有池沼公鱼和虹鳟鱼，这两种类群在该河段已形成自然种群。后经调查和询问当地有关部门得出，外来物种的引入与本工程建设无关，主要来源于上游库区养殖逃逸和当地居民放生。

2.2 浮游植物的变化分析

调查区域浮游植物的种类明显减少，由55种变为26种，减少约52.7%，变动幅度较大。平均密度增加约22.3%，平均生物量减少约21.1%(见表5)，硅藻等清水藻类仍是该区域主要类群。

表5 大河家水电站浮游植物变化表Tab.5 Density and biomass change of phytoplankton in Dahejia hydropower station

2.3 浮游动物的变化分析

浮游动物的密度和生物量都有所增加，平均密度增加约58.2%，平均生物量增加约64.4%，种类减少30.4%(见表6)，新发现了无节幼体和剑水蚤。电站建成后，浮游动物的生存环境发生变化，虽然调查前一天有降水，但是浮游动物的生物量和密度还有所增加，说明此区域已经形成了相对稳定的生存环境，有利于浮游动物的生存。

表6 浮游动物变化情况表Tab.6 Density and biomass change of zooplankton in Dahejia hydropower station

2.4 底栖动物的变化分析

2014年共检出底栖动物6种，钩虾、蜻蜓幼虫、椭圆萝卜螺、寡毛类、划蝽和摇蚊类。2018共检出底栖动物3种，钩虾、萝卜螺和摇蚊幼虫。调查发现黄河积石峡至炳灵段多数地段为砾石和沙质沉积地貌，该区域水量较大，水流湍急，沿岸冲刷崩塌严重，河道多为沙砾石底质，不是底栖动物适宜生境，该河段底栖动物也相对较少。两次调查的底栖动物种类较少且分布不均匀，以钩虾为优势种，在河段均有分布，在库尾区域数量最丰富。在进行渔获物解剖分析时，发现虹鳟鱼胃含物中有钩虾和椭圆萝卜螺，且钩虾在鱼胃中的充度达到6级，说明在该区域钩虾和螺的数量较为丰富。

2.5 研究的不确定性分析

虽然采样过程严格执行相关标准以及在相关专家指导下进行，但是采样不确定性因素也应该值得注意。首先，鱼类采样捕捞具有一定的偶然性，时间、地点和天气等因素均会影响捕捞结果。对此，我们通过多次、多点和多时间捕捞，增加捕捞强度、减少样本的不确定性；其次，浮游生物受到采样地点、时间、天气等因素的影响[29]。针对这一点，我们前期对采样方法和采样断面的设计做了充分的准备，并且邀请了相关专家进行实地指导。一般而言，水电站建成后，由于水域营养盐类的增加，流水水域变成微流水或静水水域，加上黄河上游龙羊峡水库的建成，水体中泥沙含量降低，透明度增加，有利于浮游动、植物的繁殖与生长。我们发现此次浮游植物平均生物量略小于建站前，这可能与调查前几天的降雨和降温天气有关，也可能受地理位置、流域区域环境条件和水电站库容较小等因素的限制，所以生物量的增幅可能会受到影响。由于研究区地处青藏高原，加上电站成库后容易形成小气候，因此采样时的天气是极不容易预测的。以往的水生生物调查多结合环境因子展开影响研究[30-32]，浮游植物的生物量和丰度也会受许多环境因子的影响而发生变化[33]，这在许多河湖研究中具有体现[34-36]，其中温度是影响浮游植物最重要的环境因子[37,38]。外部的环境因子对于水生生物的影响是必然的，水生生物会随外部的环境改变而发生变化。针对相关不确定因素的分析，今后应适当增加采样断面数，合理的增加采样断面的采样点数；增加对环境因子和水体理化性质的影响效应等内容的分析。

3 结 语

本次研究发现，大河家水电站建成后水生生物发生了明显的变化，尤其是鱼类的变化。虽然水电站运行后鱼类的数量总体趋于稳定，但本土鱼类的生物多样性有所下降，中亚高山复合体依然是该河段的优势种群，但优势度有向少数本地种集中的趋势(如黄河高原鳅)。部分外来物种组成比例增加，一些中国江河平原复合体的小型鱼类(如麦穗鱼)在局部水域数量增加。

浮游生物在数量和生物量上总体呈上升趋势。除浮游植物生物量略小于2014年外，该区域浮游植物的数量、浮游动物的数量和和生物量呈上升趋势。河段浮游植物的群落结构基本保持了原河流的状态，硅藻等清水藻类仍将是其主要类群。浮游动物的种群结构变化不大，还是以原生动物为优势种群，轮虫类、枝角类和桡足类的数量在库区有所增加。底栖动物的种群结构和区系没有发生大的变化，主要以钩虾、萝卜螺和摇蚊幼虫为常见种。