水电开发对鱼类资源的影响及其保护措施

2014-02-15王登菊李政柯陈仁军蔡盛舟

海河水利 2014年4期

关键词：水电水温鱼类

王登菊，李政柯，陈仁军，蔡盛舟

（1.雅砻江流域水电开发有限公司，四川成都610051；2.四川省电力公司攀枝花供电公司，四川攀枝花617000）

水电开发对鱼类资源的影响及其保护措施

王登菊1，李政柯1，陈仁军1，蔡盛舟2

（1.雅砻江流域水电开发有限公司，四川成都610051；2.四川省电力公司攀枝花供电公司，四川攀枝花617000）

水电开发造成了河流环境结构和水文情势的改变，对河流水生生态系统形成了破坏。水电开发对鱼类资源的影响主要表现为阻隔了鱼类洄游通道以及对鱼类多样性、鱼类栖息地、下泄水水温、气体过饱和的影响。针对这些影响，提出采用修建过鱼设施、建设鱼类增殖站、建立鱼类种质资源保护区、下泄生态流量、分层取水等保护措施，以维持鱼类资源的多样性。水电开发应采取综合措施解决水生生态问题，特别是流域梯级开发更应注重对整个流域生态系统结构进行统筹规划，保护河流生态系统的完整性。

水电开发；鱼类保护；保护措施

目前我国能源仍然是以常规化石能为主，随着环保压力及资源的逐步枯竭，以风能、太阳能、水能、核能为主的新能源比重将不断加大。我国具有丰富的水能资源，水能资源理论蕴藏量为6.88亿kW，年发电量5.92万亿kW·h，水能的开发主要以水力发电形式转化为清洁的二次电力能源，水电的开发在我国将起着举足轻重的作用。

水电开发工程在大江大河中修筑大坝及隔离建筑物，筑坝设闸阻断了河流的天然连续性，改变了河流开放、连续的能量流动、物质循环、信息交换，破坏了河流自然生态系统。鱼类作为河流水生生态系统中营养较高的类群，受水电开发的影响十分巨大。研究表明[1-3]，水电开发筑坝是使鱼类种群多样性丧失，鱼类资源遭受衰退甚至灭绝的重要原因。为了保护鱼类资源、维护河流生物多样性，水电开发应加强环境影响评价，并对鱼类资源实施有效的保护措施。

1 水电开发对鱼类资源的影响

水电开发高坝的建造，使原来连续的河流生态系统直接分割成不连续的生态单元，造成了生态景观的破碎。筑坝蓄水作用改变了河流的径流模式，水库的年调节、多年调节使水体交换量小、水体水文条件发生根本的变化。水位的波动从水生生物栖息地、索饵场、光照、气候、波浪的改变影响河流的生态过程和模式，从而改变了鱼类栖息环境，鱼类难以在短时间内适应这种变化，导致鱼类生存资源的破坏。

1.1 阻隔了鱼类洄游通道

鱼类洄游是指鱼类因生理需求（产卵、索饵、越冬）、遗传、外界环境因素等影响，而周期性的定向往返移动。长期的环境适应使鱼类形成了独特的洄游规律，高坝的修建阻隔了洄游鱼类在上下游之间的迁徙路线，造成鱼类不能产卵繁殖、获取饵料、度过冬季和有效完成生活史，最终导致渔业资源的减少，对物种将是毁灭性的打击[4]。如，在蒙古国秦诺哈拉依赫河中都日根水电站建设后直接影响了鱼类过冬迁徙和产卵迁徙，从而危及了鱼类正常繁殖活动[5]；我国葛洲坝水利工程修建后，阻隔了长江中华鲟洄游通道，不能溯游到上游产卵的中华鲟自然繁殖活动压缩在约4 km的江段内，自然繁殖能力下降，加之水污染和有害渔具滥用造成其数量锐减，导致了中华鲟自然资源减少、种群数量持续下降的严重后果[6-7]。

1.2 影响了鱼类物种多样性

高坝的修建使连续的河流生态系统被分割成不再连续的环境单元，造成生境的破碎，进而导致鱼类种群遗传多样性丧失。遗传多样性的丧失会导致鱼类品质退化，甚至影响物种的生产。文献[8]对水电开发对河流鱼类影响的研究表明，水电开发是导致河流鱼类多样性降低的重要原因之一，其根本的原因是筑坝改变了河流生境。

1.3 直接危及了鱼类的生存

鱼类在经过大坝时很容易被吸入水轮机而受到伤害，在大坝泄洪时也很容易受到高速水流和高水位落差的伤害。被吸入水轮机往往遭受包括眼睛鼓胀、鳞片脱落、割伤、撕伤等伤害，最终导致死亡。当大坝泄洪、溢流时在流体静力压作用下，空气以气泡溶解在水中，水体中溶解气体浓度超过饱和，将会引起鱼类等水生动物患气泡病而出现死亡，幼鱼、鱼苗由于身体机能未发育完毕，往往无法抵御这样的影响，会大量死亡。文献[9-10]对紫坪铺、三峡、二滩、漫湾、大朝山、龚嘴、铜街子大坝工程总溶解气体的原型观测结果表明，大坝泄洪期间坝下均出现了不同程度的气体过饱和，进而导致鱼类死亡。

1.4 影响了水温变化

水温是影响鱼类生长发育最重要的生态因子之一，对鱼类产生繁殖季节紊乱、缩短幼鱼生长期、生长速度、摄食、免疫、呼吸、胚胎发育[11-12]等方面的影响。高坝修建后往往导致坝下水温的变化，水库下层水温较低、含氧量较少，下泄的底水给下游河流水温带来全新改变。郭文献、彭期冬等的研究表明，三峡工程蓄水后水温的变化使得中华鲟和四大家鱼自然繁殖时间平均后移10 d左右，产卵规模大幅度降低[13-14]。

1.5 改变了鱼类栖息地

栖息地通常指某种生物或某个生态群体生存繁衍的地域或环境。栖息地概念中不但包含了生物的生存空间，同时包含了生存空间中的全部环境因子，如气候、河流等。对鱼类而言，其栖息地包括其完成全部生活过程所必需的水域范围。鱼类栖息地为鱼类提供了产卵、越冬、索饵的生存空间，同时还提供了满足鱼类生存、生长、繁殖的全部环境因子，如水温、地形、流速、水深、pH值、饵料生物等。水电工程建设将造成水流状态、水温、水质、底质和地形等因素的变化，鱼类往往难以在短时间内适应这种变化，栖息地的破坏对鱼类将产生重大影响[15]。

1.6 影响了水流速度变化

大坝修建后水库坝前水域深、河道宽，水流减缓甚至静止，风生流和密度流作用增强，呈现湖泊水动力学特征，对于产漂流性鱼卵的鱼类来说，没有足够的漂流距离，不能随着水流继续漂流，其卵将逐渐沉入水底，在下沉过程中因受水压大，受精卵容易破裂，导致大量死亡，增加鱼类早期死亡率。如，圆口铜鱼鱼卵随水漂流距离可达几百公里，流速要求在0.2 m/s以上，否则鱼卵或鱼苗下沉而不能正常发育甚至死亡[16]。而对于四大家鱼等波峰型产卵的鱼类来说，水库的拦洪调蓄作用将使坝下江段涨水过程明显变缓，所需的繁殖生态条件被破坏，不利于其繁殖生存。

2 鱼类资源的保护措施

水电开发不可避免地干扰了鱼类的生存环境、影响了鱼类的繁殖，无法回避对鱼类如何进行保护等问题。水电工程建设中，应按照法律规定采取建设鱼类洄游通道、人工增殖放流、建立栖息地保护区、模拟鱼类生存环境等措施对鱼类资源加以保护利用。

2.1 修建过鱼设施

大坝的修建阻隔了洄游鱼类的洄游通道，修建过鱼设施能有效地缓解大坝的阻隔作用。过鱼设施的研究和应用已有几百年的历史，包括鱼道、升鱼机、鱼闸、集运鱼系统等。实践证明，这对救护鱼类资源有一定效果，可以降低水电开发对生态的破坏。文献[17]分析了国外典型过鱼设施建设及运行情况，结果表明鱼道不但可以解决鱼类保护问题，还可发挥科研、教育等作用。目前，近自然型、生态型鱼道是十分流行的鱼道布置形式，它是利用漂石与天然河道床沙质构建尽可能接近于天然河流的水流流体，与传统鱼道相比具有更高的自然和谐度和过鱼的高效率。孙双科等介绍了近自然鱼道的设计理念、类型、原则等，对鱼道技术提出了若干建议[18]；方真珠等给出了生态型鱼道设计目的、意义、原则和流程，并介绍了鱼道生态设计相关软件特点[19]。

2.2 建设鱼类增殖放流站

在水电开发中，建设鱼类增殖放流站，开展人工繁殖鱼类放流是减少水电工程对鱼类资源造成的不利影响、有效保护鱼类种群资源的有效措施。人工繁殖放流是按照计划采用人工手段向放流水域鱼类栖息地补充投放一定数量的该种群鱼苗，以增加鱼类种群各结构数量、扩大群体规模，缓解天然鱼类资源不足问题。目前，水利水电工程建成并运行的配套鱼类增殖放流站有：乌江索风营、思林，金沙江向家坝、溪洛渡，大渡河瀑布沟黑马，北盘江光照、董箐，雅砻江锦屏-官地等[20-21]，这些鱼类增殖放流站有效解决了水电开发对鱼类的影响，促进了水电开发与生态环境保护的协调持续发展。

2.3 分层取水减小下泄水温的影响

大坝建成后，水库会形成温度分层状态：上层水温较均匀并接近气温，下层水温变化小、维持在较稳定的低温状态，中间层水温变化梯度较大。水库低温水的下泄对下游鱼类会带来剧烈的影响，现行水电开发中使用分层取水是消除下泄水温的有效方法，取水方案应因地制宜，主要从下游的水温要求、水工建筑物和闸门等金属结构3方面考虑[22]。目前，糯扎渡、锦屏一级、光照、溪洛渡等[23-26]水电站均采取叠梁门方式分层取水，这种方式具有运行操作简单、工程量小、取水高程更为灵活、节省投资等优点，其效果优于多层进水口结构，减缓水库下泄水低水温的影响。

2.4 下泄生态流量

生态流量是指维持河流或湖泊的健康生态系统，保证水生生物能正常生存和人类从中获得物质和服务所需的流量[27]。引水式电站的运行使坝下水量急剧减少，形成减水河段，特别在枯水期将变成浅滩，阻断鱼类的正常活动，而对于喜欢急流的鱼类将更难以适应缓流。为维持减水河段的生态环境，水电开发必须考虑下泄一定的生态流量。目前，学术界对生态流量提出了基于水文学、力学、水力学等的研究方法，如Tennant法、R2-Cross法、IFIM法、湿周法、栖息地法、RVA法等。

为维持锦屏大河湾河道水文特征和生态环境、保障河流鱼类的生存和繁殖，雅砻江流域水电开发公司下属锦屏二级水电站[26]将至少下泄生态流量45 m3/s，下泄的流量可有效地避免电站运行造成局部河段脱水，并可维持减水河段的急流生态环境。此外，在春季鱼类产卵季节水电站将下泄足够生态流量进行人工造峰，为鱼类产卵创造生态条件。

2.5 建立鱼类种质资源保护区

水电开发工程破坏了鱼类资源产卵、索饵、越冬、洄游通道等关键的栖息场所，建立鱼类种质资源保护区是减少人类活动、缓解鱼类资源衰退和优化水生生态的有效可行方式。水电开发中，为保护鱼类种质资源及其生存环境，应在具有较高经济价值和遗传育种价值的鱼类种质资源生长繁育区内，依法划定给予特殊保护和管理的水域、滩涂及其毗邻的岛礁、陆域。为保护因雅砻江水电开发而受影响的雅砻江鲈鲤、长丝裂腹鱼等鱼类种质资源，2008年7月四川省政府印发了《四川省人民政府关于建立恩洋河中华鳖等9处省级水产种质资源保护区的批复》，省级水产种质资源保护区的建立将对濒危鱼类保护和渔业资源恢复起到积极作用。

3 结语

水电开发工程对鱼类资源的影响是多方面的，因河流形态、水电开发方式、鱼类资源种类等有不同的表现。总体来说，水电开发改变了河流生态系统时空分布规律，引起生物、非生物等变化。在自然状态下，生态系统各要素相互联系、制约，保持着自身的生态平衡，水电开发打破了这种生态平衡，其影响表现在阻断鱼类上下游交流、改变鱼类产卵繁殖习性，限制了鱼类生存空间，甚至对鱼类生存构成威胁。

鱼类资源的保护应因地制宜地制定符合河流特征、河流鱼类种类、工程结构等相应的措施。在梯级水电开发中，更应对整个流域生态系统结构进行统筹规划开发，加强对鱼类生存环境的叠加积累影响的研究，保障流域开发的可持续性、协调性、完整性，建立生态环境友好型的水电开发体系。

参考文献：

［1］朱江译，贾志云校.淡水生物多样性危机［J］.世界自然保护联盟通讯（IUCU），1999，（4）：3-4.

［2］高玉玲，连煜，朱轶群.关于黄河鱼类资源保护的思考［J］.人民黄河，2004，26（10）：12-14.

［3］贾敬德.长江水资源开发的冷思考［J］.淡水鱼业，2005，35（5）：62-64.

［4］杨宏.流域水电梯级开发累积环境影响评价研究［D］.兰州：兰州大学，2007.

［5］谢三湘，李燕，郭燕杰，等.蒙古国都日根水电站鱼道建设的启示［J］.中国水能及电气化，2011，77（6）：48-52.

［6］四川省长江水产资源调查组.长江鲟鱼类生物学及人工繁殖研究［M］.成都：四川科技出版社，1988.

［7］常剑波.长江中华鲟产卵群体结构和资源变动［D］：武汉：中国科学院水生生物研究所，1999.

［8］王强，袁兴中，刘红，等.引水式小水电对西南山地河流鱼类的影响［J］.水力发电学报，2013，32（2）：133-138.

［9］曲璐，李然，李嘉，等.高坝工程总溶解气体过饱和影响的原型观测［J］.中国科学，2011，41（2）：177-183.

［10］程香菊，陈永灿，高千红，等.三峡水库坝身泄流超饱和复氧分析［J］.水力发电学报，2005，24（6）：62-67.

［11］曹文宣，常剑波，乔晔，等.长江鱼类早期资源［M］.北京：中国水利水电出版社，2007.

［12］郭永灿.水温对鲢鱼、草鱼胚胎发育的影响［J］.淡水鱼业，1982，（5）：35-40.

［13］彭期冬，廖文根，李翀，等.三峡工程蓄水以来对长江中游四大家鱼自然繁殖影响研究［J］.四川大学学报，2012，44（增刊2）：228-232.

［14］郭文献，王鸿翔，徐建新，等.三峡水库对下游重要鱼类产卵期生态水文情势影响研究［J］.水力发电学报，2011，30（3）：22-26.

［15］夏娟，王玉蓉，谭燕平.水电工程建设对齐口裂腹鱼栖息地的影响分析［J］.四川水利，2010，（2）：59-62.

［16］蒋艳，冯顺新，马巍，等.金沙江下游梯级水电开发对鱼类影响的分析［A］.水力学与水利信息进展［C］.西安：西安交通大学出版社，2009：63-69.

［17］白音包力皋，郭军，吴一红.国外典型过鱼设施建设及其运行情况［J］.中国水利水电科学研究院学报，2011，9（2）：116-120.

［18］孙双科，张国强.环境友好的近自然型鱼道［J］.中国水利水电科学研究院学报，2012，10（1）：41-47.

［19］方真珠，潘文斌，赵扬.生态型鱼道设计的原理和方法综述［J］.能源与环境，2012，（4）：84-86.

［20］赖鸿志.索风营鱼类增殖放流站鱼类循环水养殖系统的研究与应用［J］.贵州水力发电，2011，25（1）：27-29.

［21］王红梅，吴世勇，邓龙军.雅砻江锦屏·官地水电站鱼类增殖技术研究［J］.四川水力发电，2011，30（增刊2）：219-222.

［22］张陆良，孙大东.高坝大水库下泄水水温影响及减缓措施初探［J］.水电站设计，2009，25（1）：76-78，81.

［23］高玉芹，赵洪明，董绍尧.糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水研究［J］.水力发电，2012，38（9）：35-37，58.

［24］姜跃良，何涛，田华.溪洛渡水电站进水口分层取水措施设计［J］.水电站设计，2012，28（4）：69-73.

［25］汤世飞.光照水电站叠梁门分层取水运行情况分析［J］.贵州水力发电，2011，25（4）：18-21.

［26］陈云华.雅砻江锦屏大河湾水生生态环境保护研究［J］.水力发电，2012，38（10）：5-7，56.

［27］范希勇.浅析光照水电站下闸蓄水对下游生态流量的影响［J］.贵州水力发电，2008，22（1）：18-20.

Impacts of Hydropower Development on Fish and Protection Measures

WANG Deng-ju1，LI Zheng-ke1，CHEN Ren-jun1，CAI Sheng-zhou2
（1.Yalong River Hydropower Development Company，Chengdu 610051，China；2.Panzhihua Power Supply Company，Sichuan Power Supply Company，Panzhihua 617000，China）

The hydropower development will change the hydrological of the river and impacts on river’s aquatic ecosystems inevitably.The impacts of hydropower development on the stock of fish are mainly for the barrier effect of fish migration，diversity of fish，fish habitat，discharged water temperature，gas supersaturation.In order to maintain the diversity of fish resources，there are several protective measures for it，the construction of facilities for fish，fish breeding station construction，the establishment of protected areas，germplasm resources or ecological flow，stratified intake of fish and so on.，Hydropower development comprehensive measures should be taken to solve the aquatic ecological problems，especially the cascade development of river basin should pay more attention to overall planning development on the ecological system of the whole basin structure，the integrity of the river ecosystem protection.

hydropower development；fish protection；protection measures