峡江鱼道过鱼效果初步评价

黄立章，万小明，陈 涛，张建华

(1江西省水利规划设计研究院，南昌，330029；2江西省水工结构工程技术研究中心，南昌，330029)

江西峡江水利枢纽工程位于赣江中游峡江县老县城(巴邱镇)上游峡谷河段，距巴邱镇约6 km，项目是以防洪、发电、航运为主，兼顾灌溉等水资源综合利用的大型水利枢纽工程。峡江水利枢纽对鱼类的影响主要为洄游通道的阻隔影响[1]。根据国家有关法律法规[2]及技术指南[3]的要求，在有珍稀、特有和重要经济价值的鱼类洄游通道建闸、筑坝，必须修建过鱼设施。为减少工程建设对赣江鱼类的不利影响，峡江水利枢纽的过鱼设施选用鱼道。

鱼道最早出现于1662年的法国，当时法国南部的贝阿尔恩省规定，要求在堰坝上建造供鱼上、下通行的通道[4]。中国关于鱼道的研究起步较晚，最早提及鱼道概念的是在开发富春江七里垅电站时进行的关于科学试验和水系生态环境的调查[5]。但是由于种种原因，直到2000年以后随着中国水利水电工程建设蓬勃发展，水利水电工程的鱼道建设才得以重视[6-7]。鱼道的建设与有效运行，对于减缓大坝对鱼类的阻隔影响，维持鱼类及其他水生生物的上下游自由洄游与种质交流起到重要的生态意义，也是河流生态健康的一个重要指标。但是，有关调查研究表明，中国大部分鱼道过鱼效果并不理想[5]，如洋塘鱼道等[8]。

对鱼道过鱼效果开展监测可以有效评价鱼道设计的合理性、科学性，但是目前对有过鱼设施的过鱼效果监测与评价数量较少[9]，而国内围绕过鱼设施的过鱼效果评价尚未系统、全面开展，公开发表的成果也较少[10-11]。江西省水利规划设计研究院于2011年5月完成了峡江鱼道的相关设计，鱼道已和主体工程同时完工，2016年9月鱼道监测系统投入运行。国内鱼道一般采用张网法和堵截法对鱼道过鱼效果进行监测[12]。本研究利用监测仪器系统结合人工观察对其过鱼效果进行监测，研究结果对峡江鱼道优化调整具有重要的参考意义。

1 材料与方法

1.1 鱼道结构与布置

目前独立鱼道常见的结构样式有丹尼尔式、溢流堰式和垂直竖缝式。由于垂直竖缝式鱼道能够适应上下游水位的变化，而且，表层鱼类和底层鱼类都可以适应垂直竖缝式鱼，更利于上下游各种鱼类的交流，为目前鱼道普遍采用的结构，2000—2014年期间生态环境部环境工程评估中心技术评估的31个独立鱼道中垂直竖缝式鱼道占67.8%[7]。峡江鱼道采用垂直竖缝式，布置于峡江水利枢纽右岸场地，进口位于电站厂房尾水渠右侧，紧靠尾水，出口位于距挡水坝上游约340 m岸边处，由上游鱼道(出口段)、坝体过鱼孔口、下游主、副鱼道(进口段)、集鱼系统及连接段组成。低水位时鱼道总长度905 m，高水位时鱼道总长度696.0 m，坡度1/60，鱼道宽度3 m。鱼道水池长度3.6 m，运行水深3 m，池室深度3.5 m。鱼道设计主要过鱼季节为4—7月，设计流速0.7～1.2 m/s，工程设置总池室205个，设置休息池数量21个。峡江鱼道结构与布置见图1。

图1 峡江鱼道平面布置图

1.2 集鱼、补水系统

研究表明，水流的流态对鱼类行为的影响被认为是最原始和最切实有效的[4,13-14]。鱼道的过鱼效果往往取决于鱼道进口的吸引效果[15]。为使鱼类能进入鱼道，鱼道需设置一套完整诱鱼、补水系统，该系统中的集鱼槽、进鱼口的流速是诱鱼关键因素，同时利用洄游性鱼类对局部的水流、水花、溅水声较敏感，有一定的趋向性的特点，在过鱼设施的进口设置辅助供水系统，该供水系统喷出的水柱溅落时，在过鱼设施的进口形成水流、水花、溅水声，有利于吸引鱼类，提高过鱼效果。峡江水利枢纽具有发电功能特点，鱼道采用电站发电尾水诱鱼，根据鱼类习性，设置正向、侧向两套进鱼系统，分别为厂房尾水集鱼和河岸式进鱼系统。厂房尾水集鱼系统呈长廊道式横跨厂房尾水前沿，由补水槽与集鱼槽两大部分组成，宽度分别为100 cm和200 cm，长度均为210 m，主要由补水槽、出水孔、消能室、集鱼槽和进鱼口等设施组成。河岸式进鱼系统位于下游进水闸外侧，进鱼孔口宽1.0 m，高3.5 m，利用补水涵加大流量与流速，使进口处水流速控制在0.7 ～1.2 m/s，提高诱鱼能力。鱼道进口诱鱼集鱼系统平面布置及剖面见图2。

垂直竖缝式鱼道自身下泄水量远不能满足集鱼系统的用水需求，需要引自上游水库补水，补水系统是为过鱼设施下端补充用水提供水源、控制及补给。鱼道补水系统为钢管涵，位于安装间左侧靠近厂房处，在进水口设置补水涵控制闸门，闸孔口尺寸为150 cm×150 cm方形，闸后接钢管，与补水槽相接，为厂房尾水集鱼系统补水，另1根为直径72 cm钢管，与下游进水闸相接，为河岸式进鱼口补水。

图2 峡江鱼道进口诱鱼集鱼系统平面布置(1)及剖面图(2)

1.3 监测系统

为了监测过鱼设施水位及流速，在鱼道2个进口、出口及汇合池、池室(含休息池)段分别设置1套水位计和1套旋桨流速仪。根据鱼类监测需求，在鱼道2个进口、出口及汇合池分别设置一套水下摄像机和补光灯设备，共4套(8台，每套2台)水下摄像系统定性观测鱼类进出状况。为了更好地进行鱼类计数工作，鱼道设2套红外检测计数系统，分别布置于主、副鱼道汇合池处。鱼道设置3台测量控制单元，分别接收鱼道进口、出口及观测室(汇合池)处设备所监测到的数据，数据在测量控制单元汇合，先传至观察室，再由观察传至中控室，采用软件进行分析；水力学方面数据直接传至中控室。红外线水下视频系统数据处理主要是通过系统自带处理软件，后期人工抽样复核的方式进行。

2 结果

2.1 种类组成

表1 峡江鱼道鱼类种类组成

2.2 鱼道上行/下行统计

鱼道监测系统2016年9月投入运行，2017年监测鱼道上行/下行鱼数共计67.8万尾，其中上行占过鱼总数的41.67%，下行占58.33%。从监测结果可知，无论上行还是下行，均以中鱼数量最多，其次为小鱼、大鱼，过鱼体长20～50 cm的中鱼占过鱼总数的46.74%，小鱼42.58%，大鱼仅为10.68%，鱼道上行/下行鱼数统计见图3。

注：小鱼指鱼长区间为0～20 cm、中鱼指鱼长区间为20～50 cm、大鱼指鱼长区间为50 cm以上。下同

图3鱼道过鱼上行/下行数据统计

Fig.3Statisticsonfishnumberpassingthroughupstream/downstreamfishpass

2.3 按月和季度过鱼统计

监测结果表明，每月过鱼数量差异非常大，过鱼数量最多的月份是7月，过鱼15.30万尾，占总过鱼量的22.5%，最少的是1月，过鱼2 342尾。从每季度过鱼数量看，二季度过鱼数量最多，最少的是一季度，一季度至四季度过鱼数量占总过鱼量的比例分别为3.06%、49.17%、42.17%、5.61%，每月过鱼数量见图4。

图4 每月平均过鱼统计

2.4 24 h过鱼统计

据有关资料[8]，鱼道过鱼数量在24 h里分布是不一样的。监测发现，10:00至16:00是过鱼的高峰，过鱼数量最多，该时段过鱼量占总过鱼量的56.5%，其中小鱼过鱼数量约占小鱼过鱼总量的51.2%，中鱼占总过鱼量的62.6%，大鱼占大鱼总过鱼量的56.7%。晚上19:00至次日6:00数量较少，该时段过鱼量占总过鱼量的22.9%，见图5。

图5 每小时平均过鱼统计

3 讨论

3.1 过鱼种类

2017年在峡江鱼道中观察到包括鱼、草鱼、鲢鱼在内的鱼类有22种，占坝下水域总种类数的34.92%，证明鱼道具有较好的过鱼效果。在峡江鱼道内共观察的鱼种以小型鱼类为主，共观察到13种小型鱼类，如鳜(Sinipercachuatsi)、大眼鳜(Sinipercakneri)、粗唇鮠(Leiocassiscrassilabris)和银鲴(Xenocyprisargentea)等，以体长为0～50 cm中小鱼则说明过鱼以小型鱼类为主，鱼类上行可以克服鱼道流态和流速等因素，从鱼道计数设备中未观测到的鳙鱼、赤眼鳟，也未观察到鱤鱼等大型鱼类，据水库管理部门介绍，鱼道进口的铁栅栏尺寸偏小是妨碍大个体鱼类进入鱼道的原因之一。根据设计资料[17]，峡江鱼道过鱼对象主要为青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、赤眼鳟，由于峡江鱼道2017年是处于试运行阶段，因此还需要开展长期的监测数据积累与分析，才能全面判断出过鱼种类。

3.2 过鱼时段

鱼道过鱼受到的影响因素比较多[18]，除了温度、光线以外，尤以鱼道复杂的水流环境影响最大，不同的水文状况下，鱼道运行效果的差异非常明显，鱼道上、下游水位落差变化，往往导致近鱼口的流速发生变化，而进鱼口的流速和流态是诱鱼的关键。目前也有试验[19]通过建立鱼道等过鱼设施的模型，对鱼类的水动力学、过鱼设施的水流条件进行模拟，研究其流速分布以保证过鱼目标能安全迅速地通过过鱼设施。

峡江鱼道季节过鱼很明显，过鱼集中在第二季度和第三季度，过鱼数量达到了全年过鱼数量的91.34%。过鱼的季节差异性不仅在国内鱼道监测到[12]，在国外鱼道也存在这种差异性[20-21]。季节差异与其寻找繁殖、生长和捕食的场所有关，季节洄游是鱼类长期适应外界环境改变而逐渐形成的一种习性，引起鱼类季节洄游的原因是多方面的，包括外界环境因素、内部生理要求以及历史遗传因素等。温度对季节洄游往往起着决定性因素，水温下降的迟早，直接影响鱼类从繁育场地向越冬场地迁移的时间和速度。江西本地一般而言约在5月初到10月上旬，即在春季、夏季至中秋时节，气温开始上升，适宜水体中的浮游生物繁殖生长，鱼类垂直移动行为也会随之加强。中秋以后逐渐进入严寒冬季，气温也开始逐渐下降，水体的浮游生物活动会随之减弱和减少，鱼类逐进入深水区，洄游行为也将大大减少。

峡江鱼道过鱼数量昼夜差别很大，白天多，约占82%，晚上仅为18%，一天中10:00至16:00是过鱼的高峰，和西牛鱼道监测结果相似[12]。过鱼的昼夜差别，可能和光线、温度有关，光线和水温是影响鱼类行为活动的重要因素，白天光线强烈，水温高，鱼类活动能力活跃，到了晚上行为能力则要差很多。

3.3 过鱼效果比较

目前国内2000年后建成的鱼道工程约为10座，大部分鱼道未开展过鱼效果监测[7]。国内较为成功的洣水洋塘鱼道平均每年过鱼约54万尾，平均每月约4.5万尾[8]，而峡江鱼道2017年过鱼67.8万尾，过鱼基数大，因此过鱼效果优于洣水洋塘鱼道。峡江鱼道过鱼效果同样优于长洲水利枢纽鱼道[22]，其2012年过鱼20 072尾，也优于崔家营航电枢纽鱼道[23]，老龙口水利枢纽鱼道[24]。因此，与国内为数不多的有正式发表监测成果的鱼道相比，峡江鱼道过鱼效果较为明显。

4 结论

峡江鱼道过鱼数量及上行鱼数量呈现逐年增加的趋势，过鱼数量的增加，有助于减缓峡江水利枢纽工程建设产生的阻隔效应，促进上下游鱼类群落的遗传交流。2017年在峡江鱼道中观察到22种鱼类，过鱼以体长为0～20 cm、20～50 cm中小鱼为主，尚未观察到鳙鱼、 赤眼鳟，也未观察到兼顾过鱼对象鱤鱼。鳙鱼、赤眼鳟、鱤鱼以及其他鱼类能否通过鱼道实现上下游的交流，还有待观察。 峡江鱼道过鱼集中在第二、第三季度，以第二季度数量最多；7月过鱼数量最多，1月最少，7月过鱼数量约是1月的65倍；过鱼集中在白天的10:00至16:00，晚上19:00至次日6:00数量最少。

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