基于“四大家鱼”生境水力学指标的戴家洲河段航道工程生态效应模拟研究

杨云平 王建军 刘万利 朱玉德 方娟娟

摘 要：长江中下游是“四大家鱼”（青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼）的主要产卵场和育幼场。近年来实施了大量的航道工程，虽产生了较好的生态效果，但仍不清楚航道工程与四大家鱼生境水力学指标的互馈关系。以长江中游戴家洲河段为对象，建立了“四大家鱼”产卵适宜性数学模型，模拟研究航道工程实施前后“四大家鱼”产卵生境水力学指标的变化。结果表明：戴家洲河段“四大家鱼”产卵的最佳流量区间为17 500～22 000m3/s;戴家洲河段航道工程的实施，为“四大家鱼”栖息创造了更多的生境空间;枯水期出露的心滩（池湖港心滩），在枯水流量下HSI和WUA均减小，中枯水及以上流量HSI和WUA均增大;枯水期未出露的低滩（戴家洲洲头低滩），工程实施后HSI和WUA均增大，为“四大家鱼”产卵及栖息提供了更多的生境空间;低矮且存在窜沟的边滩（乐家湾边滩），护滩工程的实施限制了窜沟发育，工程实施后“四大家鱼”HSI、WUA均减小。

关键词：生态水力学;适宜度模型;“四大家鱼”;航道整治工程;戴家洲河段;长江中游

中图法分类号：S956.3                 文献标志码：A                DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2021.0412

“四大家鱼”是中国主要的淡水养殖和捕捞对象，长江是“四大家鱼”主要天然原产地，是宝贵的天然物种种质资源库。由于人类活动导致的江湖阻隔[1]、流量过程[2]、春夏季水温滞冷效应[3]及过度捕捞[1，4]等因素，破坏了“四大家鱼”栖息地及产卵环境，使得“四大家鱼”资源量衰退[5，6]。从已有研究文献上看，研究重点关注了“四大家鱼”资源量[7]、生境水力学指标适宜曲线[8-13]、产卵场分布及变迁[14]、产卵时间[2，15-20]等方面。三峡工程运行以来，长江中下游河道发生了长距离累积性冲刷，给航道水深提升带来有利条件[21-23]。为改善长江干线河道的航道条件，2003年以来实施了大量航道工程，包括坝体、护滩带、护底带及护岸等。随着流域生态环境保护要求的提高，航道工程中采用了透水型结构，以期改善航道工程对生态环境的影响。巨石（Boulder）、丁坝（Spurdike）和浅滩（Riffle）存在时的栖息地面积与没有时相比分别提高2%、7%和131%[24]。修建丁坝对栖息地加权可用面积提高程度为 23.9%～31.9%[25]，提高了坝体间水域的栖息地适宜度，建议丁坝间距为坝体长度的2.5倍及以上[26]，且双丁坝较单丁坝有较优的WUA[27]。概化水槽试验表明，透空型人工鱼礁周围水流流速可维持在0.84～1.00m/s，处于“四大家鱼”产卵繁殖最适宜的流速范围内[28]。一般而言，航道工程施工期间，对浮游动植物、底栖生物生物量、“四大家鱼”鱼卵苗数量等存在一定影响[29-31]，工程完工后影响逐渐消除[30，32，33]。荆江河段航道一期工程生态监测表明，四面六边透水框架群区生物群落结构复杂并提高了底栖动物多样性[34，35]，也具有诱鱼与集鱼作用[36，37]。此外，周天河段透水潜丁坝工程起到了人工鱼礁的作用，为鱼类提供了良好的庇护、栖息及觅食等环境，有利于鱼卵的受精和正常孵化[38]。戴家洲河段二期工程实施后基本未改变“四大家鱼”适宜产卵流速，基本不影响“四大家鱼”现有产卵场所需的产卵水文条件[39]。东流水道二期工程也能增加“四大家鱼”产卵期理想的适宜区域，有助于“四大家鱼”产卵繁殖[40]。利用2011—2016年生态监测数据，采用综合指数评价方法进行评价，荆江河段航道工程实施后航道健康状态有所改善[41，42]。综上，长江中下游河段已实施的航道工程已产生了较好的生态效应。

本研究选取长江中游正在实施戴家洲河段6.0m水深航道工程为对象，以“四大家鱼”产卵生境水力学指标为参照，利用平面二维数学模型手段，模拟计算代表流量级条件下，“四大家鱼”产卵适宜水深、适宜流速、栖息地适宜性面积及微生境面积等变化，探讨分析航道工程生态水力学效果。

但对于航道工程设计，尚未系统开展航道工程方案与“四大家鱼”生境水力学指标的影响关系研究。

1  研究河段概况

1.1  戴家洲河段

该河段位于长江中游，航道里程为915～945km，全长约30km，下游为长江黄石段“四大家鱼”（青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼）种质资源保护区。河段內分布有池湖港心滩、巴河边滩（2011年基本冲失），戴家洲心滩（包含低滩）和乐家湾边滩。2018年以前，戴家洲河段已实施了三期的航道工程，2009～2010年实施了一期工程，实施了1条纵坝，3条潜丁坝及3条护滩带，以及戴家洲洲头护岸，守护了戴家洲洲头低滩及岸线边界;2010—2013年期间实施了二期工程，守护了戴家洲右缘的下段洲滩边界;2012—2014年期间实施了三期工程，在寡妇矶区域实施2条护滩带，戴家洲右缘中上段守护洲滩边界。三个阶段航道工程实施后，配合维护疏浚措施，航道尺度实现4.5m×200m×1 050m（水深×航宽×弯曲半径）的目标。

2018年以来，为实现武汉至安庆段6.0m×110m（200m）×1 050m航道尺度畅通目标，拟定了戴家洲河段的工程方案：戴家洲洲头低滩、池湖港心滩、乐家湾边滩区域实施护滩带工程，戴家洲右汊进口及出口实施疏浚工程（疏浚底高程为设计最低通航水位下6.5m）。

1.2  戴家洲河段已建航道工程生态效果

2018年3月20—27日，对戴家洲河段一期、二期和三期工程区域的生态效果作了现场调查，结果表明：戴家洲河段二期工程、三期工程中的护岸工程采用了钢丝石笼结构，在工程实施一年后，护岸工程枯水平台以上植被茂盛，产生了较好的陆域生态效果。“四大家鱼”的觅食饵料之一为底栖生物中的淡水贻贝，调查表明：戴家洲河段二期工程、三期工程水下散抛石上已附着大量淡水贻贝，在枯水期因水位低散抛石出露，在中洪水期淹没时“四大家鱼”在此区域觅食，为其提供了更多的觅食场所。

2  建模及计算条件

2.1  建模

本研究模拟计算采用平面二维水沙数学模型，模拟计算现状条件（2018年3月地形）与工程实施条件下戴家洲河段水深、流速及“四大家鱼”生境水力学适宜度指标等变化。

2.1.1  水流运动基本方程

水流连续性方程：

水流动量方程：

式中u，v为水深平均流速在x，y方向分量，u1，u2为三维空间水平面上x，y方向流速分量;H为水深，H=h+ζ;f为科氏力系数f=2ωsinφ，ω为地球地转角速度，φ为纬度;ve为有效粘性系数：ve= vt+v，vt为紊动粘性系数;，分别为底部切应力在x，y方向分量：

cf为底部摩擦系数：cf=n2g/H1/3，n为河底糙率系数。τsx，τsy分别为表面风应力在x，y方向分量：

其中ks为系数，计算中暂不考虑风应力影响，令，为零。

2.1.2  悬沙不平衡输运方程

悬沙不平衡输运方程表达式：

式中：s为单位水体垂线平均含沙量，s为单位水体含沙量，s=ρScS，c为单位水体体积浓度;vt=vmt;σS=σc为Schmidt数;ωS为泥沙沉速，下标i表示非均匀泥沙分组情况。

依据推移质不平衡非均匀输沙原理，通过推移质水深推导得到底沙不平衡输沙的方程：

式中：N、N*分别为推移质输沙量和推移质输沙能力折算成相应水深的泥沙浓度，β为推移质泥沙恢复饱和系数，恢复饱和系数β和无因次量，H/d50、U/ωS、D*、T等因数有关，可写成：

对于非均匀沙，推移质不平衡输移方程如下：

式中下标i表示第i组粒径泥沙对应的变量。

2.1.3  河床变形方程

悬移质冲淤引起的河床变形方程为：

式中：ηsi为第i组粒径悬移质泥沙引起的冲淤厚度。γ0为床面泥沙干容重。

推移质冲淤引起的河床变形方程为：

式中：ηbi为第i组粒径推移质泥沙引起的冲淤厚度。

河床冲淤厚度为：

2.1.4  模型验证

模型计算范围上起航道里程945km，下止航道里程为915km，模型计算采用正交曲线网格，网格节点总数为109 021个（121×901）。河床的糙率系数，河槽一般为0.015～0.025，滩地一般为0.025～0.035。以2018年3月水文测验资料进行模型验证，模型进口给定汉口站逐日流量，出口给定黄石水位站逐日水位，模拟计算结果表明：模型计算的主流分布与实际情况基本一致，模拟计算流速与实测流速数值吻合较好（图2），模拟计算精度符合《内河航道与港口水流泥沙模拟技术规范》。

2.2  “四大家鱼”生境水力学指标及参数

栖息地适宜度指数（Habitat Suitability index，HIS）是对研究物种有重要影响的生态因子进行综合评价，以一个或多个环境变量的方程反映环境质量，以此定量地反映物种对栖息地的偏好[43，44]。

鱼类产卵栖息地适宜指数（HSI）公式如下：

利用HSI指数加权计算，得到微生境适宜性面积WUA（Weighted Usable Area，WUA），公式如下：

式中HIS（Vi×Hi）为每个单元影响因子的适宜度值;Vi、Hi表示第i单元的流速、水深适宜度值;Ai表示第i单元的水体表面面积。

国内学者对长江中下游河道“四大家鱼”产卵的水深、流速等适宜度曲线进行了相关研究[7-9，45，46]，综合比较选定“四大家鱼”产卵水深、流速适宜度曲线见图3。

2.3  模拟水文泥沙条件及验证

2016年为长江中游典型的大水年（见图4），选取2016年作为代表水文年可检验航道工程的预期效果。戴家洲河段航道工程的枯水流量为11 900m3/s，中枯水流量为15 764 m3/s，年平均流量为23 300m3/s，洪水流量为50 000m3/s。

3  整治工程作用下“四大家鱼”生境水力学指标变化模拟

3.1  “四大家鱼”产卵水深适宜性指标变化

戴家洲河段航道工程实施前后“四大家魚”产卵水深适宜性及面积见图5和图6，分析表明：各级流量条件下，戴家洲河段进口深槽区域水深适宜性面积增大;中枯水流量、洪水流量条件下池湖港心滩工程区域水深适宜性面积减小，说明工程促淤效果明显，年平均流量下适宜性面积增大;枯水流量、中枯水流量下戴家洲头部工程区域水深适宜性面积减小，说明工程促淤作用明显，平均流量与洪水流量下水深适宜性面积增加;乐家湾工程区域各级流量下水深适宜性面积均减小。

3.2  “四大家鱼”流速适宜性指标变化

戴家洲河段航道工程实施前后“四大家鱼”产卵流速适宜性及面积见图7和图8，分析表明：各级流量条件下，戴家洲河段进口深槽区域流速适宜性面积增大;各代表流量级下池湖港心滩工程区域流速适宜性面积均增加;枯水流量、中枯水流量及多年平均流量下戴家洲头部工程区域流速适宜性面积均增大，而洪水流量下略有减小;乐家湾工程区域各级流量下流速适宜性面积均减小，随着流量增加面积减幅减小。

4  航道工程作用下“四大家鱼”生境水力学指标的变化

4.1  “四大家鱼”栖息地适宜度分布变化

戴家洲河段航道工程实施前后“四大家鱼”栖息地适宜度及面积见图9和图10，分析表明：各级流量条件下戴家洲河段进口深槽区域流速适宜性面积增大;各代表流量级下池湖港心滩工程区域、戴家洲头部工程区域栖息地适宜性面积均增加;乐家湾工程区域各级流量下栖息地适宜性面积均减小，随着流量增加面积减幅减小。

4.2  戴家洲河段“四大家鱼”适宜性面积的变化

戴家洲河段6.0m水深航道工程实施后，统计各代表流量级条件下“四大家鱼”栖息地适宜指数（HIS）的面积（图11），主要变化特点如下。

戴家洲河段：各级流量下戴家洲河段的HSI面积均增大，表明工程的实施塑造了更多适宜“四大家鱼”产卵的生境空间。

池湖港心滩：HIS<0.40时池湖港边滩枯水流量下的HSI面积增大，HIS≥0.40时则为减小;中枯水流量、多年平均流量及洪水流量时HSI面积均增大，随着流量的增大，HSI面积增加值减小。

戴家洲低滩：HSI<0.70时，枯水流量、中枯水流量条件下戴家洲洲头低滩区域HSI面积变化不大，而HSI≥0.70时面积增大;多年平均流量、洪水流量条件下，HSI面积增大。

乐家湾边滩：枯水流量及中枯水流量条件下，乐家湾边滩区域HSI面积减少，多年平均流量条件下HSI面积变化不大;洪水流量条件下，HSI<0.40时变化不大，0.50≤HSI≤0.70 时面积减小，HSI≥0.80时面积增大。

4.3戴家洲河段微生境适宜面积（WUA）的变化

戴家洲河段6.0m水深航道工程实施后，统计各代表流量级条件下HSI≥0.80、HSI≥0.90的面积变化（图12），变化特征如下。

戴家洲河段：HSI≥0.80、HSI≥0.90时，随着流量增加WUA均为先增大后减小，工程后WUA大。

池湖港边滩：枯水流量时，HSI≥0.80、HSI≥0.90时WUA减小;中枯水流量、多年平均流量及洪水流量时，WUA均增大。

戴家洲洲头低滩：HSI≥0.80、HSI≥0.90時，随着流量增加WUA均为先增大后减小;工程实施后，各级流量下戴家洲洲头低滩区域WUA均增大，其中枯水流量时增幅最大。

乐家湾边滩：HSI≥0.80、HSI≥0.90时，随着流量增加WUA均为先增大后减小;工程实施后，各级流量下乐家湾区域WUA均减小，中枯水流量时减幅最大。

美国鱼类及野生动植物管理局（United States Fish and Wildlife Service，USFWS）提出了河道内流量增加法（Instream Flow Incremental Methodology，IFIM），该方法通过结合物种的适宜栖息地条件如流量、水深、河流底质等建立水力学模型，并通过模拟计算出鱼类生存的加权可利用面积，并通过建立鱼类的生存环境的流量与加权可利用面积之间的定量曲线关系来评价鱼类生境的适宜性。利用长江中游戴家洲河段“四大家鱼”微生境面积与流量关系，戴家洲河段“四大家鱼”产卵适宜的最佳流量区间为17 500m3/s～22 000m3/s。

5  结论

本文建立了“四大家鱼”产卵适宜性数学模型，模拟长江中游戴家洲河段6.0m水深航道工程实施前后“四大家鱼”产卵生境水力学指标的变化，主要结论如下。

戴家洲河段已实施了多期航道工程，基本实现了4.5m×200m×1050m航道尺度贯通;航道工程实施后，护岸工程枯水平台以上植被生长较好，水下部分抛石上贝类等底栖丰富，工程的生态效果较好。

戴家洲河段正在实施以6.0m水深为目标的航道工程，工程实施后该河段“四大家鱼”产卵栖息地适宜指数（HIS）、微生境适宜性面积（WUA）均增大，说明工程实施为“四大家鱼”产卵创造了更多的生境空间。

池湖港心滩高程较大，枯水期出露江面，在枯水流量下HSI、WUA均减小，中枯水及以上流量“四大家鱼”HSI、WUA均增大;戴家洲洲头低滩高程较低，枯水期未出露，在工程实施后各级流量下“四大家鱼”HSI、WUA均增大，为“四大家鱼”栖息提供了更多生境空间;乐家湾边滩存在近岸窜沟，护滩带工程限制了窜沟发展，工程后“四大家鱼”HSI、WUA均减小。

参考文献：

[1]谢平. 三峡工程对两湖的生态影响. 长江流域资源与环境，2017，26（10）：1607-1618.

[2]Xu W，Qiao Y，Chen XJ，et al. Spawning activity of the four major Chinese carps in the middle mainstream of the Yangtze River，during the Three Gorges Reservoir operation period，China [J]. Journal of Applied Ichthyology，2015，31（5）：846-854.

[3]Wang JN，Li C，Duan XB，et al. The relationship between thermal regime alteration and spawning delay of the four major Chinese carps in the Yangtze River below the three gorges dam. River Research and Applications，2014，30（8）：987-1001.

[4]杨志，唐会元，朱迪，等. 三峡水库175m试验性蓄水期库区及其上游江段鱼类群落结构时空分布格局. 生态学报，2015，35（15）：5064-5075.

[5]Liu XQ，Wang HZ，Liu X，et al. Estimation of minimum area requirement of river-connected lakes for fish diversity conservation in the Yangtze River floodplain. Diversity and Distributions，2010，16（6）：932-940.

[6]Li MZ，Duan ZH，Gao X，et al. Impact of the Three Gorges Dam on reproduction of four major Chinese carps species in the middle reaches of the Changjiang River. Chinese Journal of Oceanology and Limnology，2016，34（5）：885-893.

[7]易雨君，王兆印. 大坝对长江流域洄游鱼类的影响. 水利水电技术，2009，40（1）：29-33.

[8]郭文献，谷红梅，王鸿翔，等. 长江中游四大家鱼产卵场物理生境模拟研究. 水力发电学报，2011，30（5）：68-73.

[9]易雨君，樂世华. 长江四大家鱼产卵场的栖息地适宜度模型方程. 应用基础与工程科学学报，2011，19（S1）：117-122.

[10]易雨君，程曦，周静. 栖息地适宜度评价方法研究进展. 生态环境学报，2013，22（5）：887-893.

[11]Zhu ZW，Wang SQ，Duan XB，et al. Studying the variation of cross-section vorticity on the spawning grounds of the four major Chinese carps in the middle reach of the Yangtze River. Journal of Applied Ichthyology，2013，29（6）：1463-1467.

[12]朱正伟. 长江中游四大家鱼典型产卵场的生态水力学特征空间变异研究. 华中农业大学硕士论文，2013.

[13]王悦，高千红. 长江水文过程与四大家鱼产卵行为关联性分析. 人民长江，2017，48（6）：24-27.

[14]高雷，胡兴坤，杨浩，等. 长江中游黄石江段四大家鱼早期资源现状. 水产学报，2019，43（6）：1498-1506.

[15]Duan XB，Liu SP，Huang MG，et al. Changes in abundance of larvae of the four domestic Chinese carps in the middle reach of the Yangtze River，China，before and after closing of the Three Gorges Dam. Environ Biol Fish，2009，86：13-22.

[16]Wang K，Liao WG，Li C，et al. Relationship between meteorological conditions and natural reproduction behavior of the four famous Chinese carps. Environmental Biology of Fishes，2010，89（2）：135-142.

[17]Zhang G，Wu L，Li HT，et al. Preliminary evidence of delayed spawning and suppressed larval growth and condition of the major carps in the Yangtze River below the Three Gorges Dam. Environmental Biology of Fishes，2012，93（3）：439-447.

[18]Wang JN，Li C，Duan XB，et al. Variation in the significant environmental factors affecting larval abundance of four major Chinese carp species：fish spawning response to the Three Gorges Dam. Freshwater Biology，2014，59（7）：1343-1360.

[19]Song YQ，Cheng F，Murphy BR，et al. Downstream effects of the Three Gorges Dam on larval dispersal，spatial distribution and growth of the four major Chinese carps call for reprioritizing conservation measures. Journal Canadien Des Sciences Halieutiques Et Aquatiques，2017，75（1）：1-11.

[20]雷欢，谢文星，黄道明，等. 丹江口水库上游梯级开发后产漂流性卵鱼类早期资源及其演变. 湖泊科学，2018，30（5）：145-157.

[21]Yang YP，Zhang MJ，Zhu LL，et al. Influence of Large Reservoir Operation on Water-Levels and Flows in Reaches below Dam：Case Study of the Three Gorges Reservoir. Scientific Reports，2017，7，15640.

[22]Yang YP，Zhang MJ，Zhu LL，et al. Impact of the operation of a large-scale reservoir on downstream river channel geomorphic adjustments：A case study of the Three Gorges. River Research and Applications，2018，59（10）：1315-1327.

[23]Yang YP，Zhang MJ，Liu WL，et al. Relationship between Waterway Depth and Low-Flow Water Levels in Reaches below the Three Gorges Dam. Journal of Waterway，Port，Coastal，and Ocean Engineering，2019. 145（1）：04018032.

[24]Dongkyun IM，Kang H. Two-dimensional physical habitat modeling of effects of habitat structures on urban stream restoration. Water Science and Engineering，2011，4（4）：386-395.

[25]馬冰，张新华，张小霞. 丁坝间距对改善水生生物栖息地作用的数值模拟[J]. 科学技术与工程，2017，27（17）：98-105.

[26]范玥，徐宿东，李锐，等. 整治建筑物对栖息地适合度指数影响的研究. 中国水运，2014，14（4）：321-324.

[27]吴瑞贤，陈嬿如，葛奕良. 丁坝对鱼类栖地的影响范围评估. 应用生态学报，2012，23（4）：923-930.

[28]韩林峰，王平义，刘晓菲. 长江中下游人工鱼礁水动力特性实验研究. 长江流域资源与环境，2016，28（5）：1237-1245.

[29]马一，程铁军. 航道整治工程对水域生态环境影响分析与对策. 水运工程，2014，497（11）：115-119.

[30]杨雪. 长江中段荆江航道整治工程对浮游生物和底栖动物群落的影响研究. 武汉：华中师范大学硕士论文，2016.

[31]游立新，王珂，祝坐满，等. 长江中游江段水生生物资源调查及航道整治工程影响预测分析. 环境影响评价，2017，39（6）：63-66+71.

[32]陈会东，金辉虎. 航道整治工程对河流生态环境的影响分析. 现代农业科技，2010，39（7）：281-282.

[33]杨芳丽，耿嘉良，付中敏，等. 长江中游航道整治中生态技术应用探讨. 人民长江，2012，43（24）：68-71.

[34]刘明洋，李永，王锐，等. 生态丁坝在齐口裂腹鱼产卵场修复中的应用. 四川大学学报（工程科学版），2014，46（3）：37-43.

[35]李莎，熊飞，王珂，等. 长江中游透水框架护岸工程对底栖动物群落结构的影响. 水生态学杂志，2015，36（6）：72-79.

[36]郭杰，王珂，段辛斌，等. 航道整治透水框架群对鱼类集群影响的水声学探测. 水生态学杂志，2015，36（5）：29-35.

[37]王珂，郭杰，段辛斌，等. 荆江航道整治工程中透水框架集鱼效果初步评估. 淡水渔业，2017，47（4）：97-104.

[38]易亮，冯桃辉，刘玉娇. 航道整治水文情势变化对四大家鱼产卵场的影响-以荆江周天河段为例. 人民长江，2019，50（4）：94-99.

[39]杜蕴慧，曾小辉，谢文星，等. 戴家洲河段航道整治工程对“四大家鱼”产卵场的影响. 水生态学杂志，2013，34（6）：52-57.

[40]蒋宁，蒋波，雷国平. 航道整治对东流水道四大家鱼栖息地适宜度的影响. 人民长江，2019，50（5）：5-10.

[41]李天宏，丁瑶，倪晋仁，等. 长江中游荆江河段生态航道评价研究. 应用基础与工程科学学报，2017，25（2）：221-234.

[42]李天宏，薛晶，夏炜，等. 组合赋值法-木桶综合指数法在长江生态航道评价中的应用. 应用基础与工程科学学报，2019，27（1）：41-54.

[43]Thomasma LE，Drummer TD，Peterson RO. Testing the Habitat Suitability Index model for the fisher. Wildlife Society Bulletin，1991，19（3）：291-297.

[44]Brown SK，Buja KR，Jury SH，et al. Habitat Suitability Index Models for Eight Fish and Invertebrate Species in Casco and Sheepscot Bays，Maine. North American Journal of Fisheries Management，2000，20（2）：408-435.

[45]金龙如，孙克萍，贺红士，等. 生境适宜度指数模型研究进展. 生态学杂志，2008，27（5）：841-846.

[46]王煜，唐梦君，戴会超. 四大家鱼产卵栖息地适宜度与大坝泄流相关性分析. 水利水电技术，2016，47（1）：107-112.

Simulation Study on the Ecological Effects of Daijiazhou Reach Channel Engineering Based on the Habitat Hydraulic Indexes of "Four Home Fishes"

Yang Yunping1，2   Wang Jianjun1   Liu Wanli1   Zhu Yude1  Fang Juanjuan2

（1. Key Laboratory of Engineering Sediment Transportation Industry，Tianjin Institute of Water Transport Engineering Science，Ministry of Transport，Tianjin 300456，China;2. Yangtze Scientific Research Institute of Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China）

Abstract：The middle and lower reaches of the Yangtze River are the main spawning grounds and nursery grounds of the "four major home fish" （herring，grass carp，silver carp，and bighead carp）. In recent years，a large number of waterway projects have been implemented，and although they have produced good ecological effects，the mutual feedback relationship between the waterway projects and the four major fish habitat hydraulic indicators is still unclear. Taking the Daijiazhou section of the middle reaches of the Yangtze River as the object，a mathematical model of the spawning suitability of the "four major home fishes" was established to simulate and study the changes in the hydrodynamic indicators of the spawning habitat of the "four major home fishes" before and after the implementation of the waterway project. The results show that the optimal flow rate for spawning of the "four major home fishes" in the Daijiazhou section is 17 500-22 000 m3/s;the implementation of the Daijiazhou section channel project has created more habitat space for the "four major home fishes" to inhabit;For the central beach exposed in the dry season （Chihugang central beach），both HSI and WUA decrease under low water flow，and both HSI and WUA increase at medium low water and above;Low beach），both HSI and WUA have increased after the implementation of the project，providing more habitat space for spawning and habitation of the “four major home fishes”;The implementation of the beach project restricted the development of channeling channels. After the implementation of the project，the HSI and WUA of the "four major home fish" were reduced.

Keywords：ecological hydraulics;fitness model;"four major home fishes";channel regulation project;Daijiazhou reach;middle reaches of the Yangtze River

收稿日期：2020-11-05

基金項目：国家自然科学基金项目（编号：51809131）;长江航道局重点工程科研专项（编号：2017491211）;

中央级科研院所科研创新基金（编号：TKS20200404）

作者简介：杨云平，男，主要从事航道工程治理技术研究。Email：yangsan520_521@163.com