安谷水电站鱼类栖息地生态保护与修复实践

芮建良，盛晟，白福青，施家月，杨彦龙

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司， 杭州 310014)

安谷水电站鱼类栖息地生态保护与修复实践

芮建良，盛晟，白福青，施家月，杨彦龙

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司， 杭州 310014)

安谷水电站所在区域地处大渡河、青衣江、岷江的三江交汇口，为典型高原河口湿地，具有生物多样性丰富、人为干扰频繁、生态环境脆弱等生态特征。针对区域生态系统特点，在系统分析生境条件受损情况的基础上，提出通过改善水文条件、提高水系连通性、改造生境组成与结构、修建鱼坡、鱼道等方式进行鱼类栖息地生态修复。

栖息地；产卵场；水文分析；鱼道；生态系统

河流生境作为河流生物赖以生存、繁衍的空间和环境，维系着生物食物链及能量流，是河流生态系统的重要组成部分，在河流生态系统中发挥着至关重要的作用[1]。研究表明，河流的生境特征与生物多样性是紧密相关的[2]。河流生境的质量影响河流生物群落的组成和结构[3]，河流生境的变化是河流生物群落改变的一个重要决定因素[4- 5]。与此同时，在河流生态系统长期的演替过程中，河流生物群落对于水域生境条件不断进行调整和适应，河流生物群落对河流生境表现出较强的适应性[6]。

在中观尺度上，深潭和浅滩是山地河流中最常见的地貌类型，由于具有不同的地貌形态、水力特征和冲淤变化规律，两类生境中河流生物的丰富度、组成和多度表现出较大差异[7- 8]。在微观尺度上，水深、流速、坡降、水生植物丰富度、有机碎屑、底质等微生境因素对河流水生生物群落都有一定影响[9- 10]。Bovee[11]和Gore[12]研究指出，种群多样性与流速多样性之间存在着显著的相关关系。对底栖动物来说，河床底质的颗粒大小、组成、表面粗糙度、颗粒间隙等因素对群落多样性影响极其显著。

安谷水电站是大渡河水电开发的最后一个梯级，工程建设在带来经济效益和社会效益的同时，也对区域生态系统尤其是鱼类栖息生境造成显著影响。安谷水电站的主要生态问题是由于人为调控导致湿地水文情势发生改变，以及电站建成后部分河网区成为库区。如何在现有条件下优化区域河网结构，营造适宜的生境条件来恢复鱼类栖息环境，是安谷水电站生态保护亟需解决的问题。

1 安谷水电站概况

安谷水电站地处大渡河、青衣江、岷江的三江交汇口，工程区河谷开阔，河道分汊呈河网状，水流相对平缓，边滩、心滩密布，形成了典型的河口湿地。该区域水流复杂、水量丰沛、生境多样，是大渡河下游重要的鱼类越冬场、产卵场、索饵场“三场”分布区域，对大渡河、青衣江鱼类资源保护具有重要意义。

安谷水电站工程对区域河网鱼类栖息地的影响主要包括：(1)生境影响。工程建设完成并投入运营后，由于水库淹没、坝下疏挖以及副坝建设等，主河道与右支区域分汊河道将消失，左支及左支区域分汊河道作为生态河道被部分保留。由于尾水渠、溢洪道和副坝的建设，使左右侧河网水系交流受到阻隔，部分支汊水流方向和水动力学特征相应发生变化，甚至少量支汊形成静水河汊，加上泄放生态流量过程与原有水文过程有差异，左侧河网水文过程会有所变化。(2)饵料生物影响。电站建成运行后该河段流量较自然状态有所减少，底栖动物的生境相应缩小。(3)鱼类产卵生境影响。挡水主坝、副坝、溢洪道等建成后，主河道与部分河网支汊的横向连通性被阻隔，水文情势会发生明显变化，不利于流水性鱼类繁殖。工程保留左侧河网，在泄放适当生态流量的基础上，依然维持滩潭交替、缓急相间的河势，砾石、沙砾滩以及河漫滩仍较为丰富，生境多样性较高，并可加大下泄流量，使流量过程与天然状况类似，从而具备多种鱼类繁殖条件。

2 鱼类栖息地修复

鱼类栖息地修复是一个循序渐进的系统工程，需要考虑以下几个方面：一是恢复鱼类栖息必需的水文条件，包括合理下泄生态流量、确保支汊水量、保留河网结构、恢复河流连通性等；二是修复鱼类栖息生境，包括修复河岸生境、湿地生境与产卵场生境等；三是修复鱼类洄游通道，包括设置鱼道及鱼坡。

2.1 水文条件保障措施

(1)下泄生态流量

该区域汊濠纵横，洲岛遍布，安谷水电站建设后，若左侧河网不考虑泄放生态流量，区域整体将逐渐旱化，湿生植被和水生动物尤其是鱼类在左岸的适宜生境明显减少，种类和生物量将明显减少，对左侧河网生态系统影响严重。通过研究该区域生态系统结构及组成，分别计算湿生植物需水、湿地土壤需水、野生生物栖息地需水及工农业取用水等水量需求，然后对各部分需水量进行耦合，确定研究区域整体的生态需水量。经计算，为维持左侧河网生态系统健康，左侧河网需泄放100～600 m3/s的生态流量。

(2)河网水文模拟分析

首先通过一维水文水动力模型，研究电站建设对水文过程的改变，模拟不同情景下的水流状态变化。在此基础上，采用平面二维水文水动力模型，开展典型湿地、鱼类产卵场等重点河段水流流态的精细模拟，分析水电开发对水位变动、水深、流场等的影响，并由此分析生境变化情况。研究选取安谷水电站库尾彩虹桥处至大渡河鹰嘴崖之间约23.5 km河段作为二维数学模型的计算区域。二维计算采用正交曲线网格，本次计算区域共划分成480×180个网格，其中沿水流方向网格数为480个，平均间距为28～79 m，沿河宽方向网格数为180个，网格宽度多为5～19 m。流场计算的验证和糙率系数的率定采用工程前地形资料。针对安谷水电站枢纽布置方案，结合鱼类生境保护需求以及移民造地规划，在左侧河网现状水动力学分析计算的基础上，对左侧河网采用相应的工程措施，满足生态河网过水以及鱼类栖息地适宜生境要求，拟采取的措施主要包括设置分水堰坝以及连通工程等。

(3)分水堰坝

根据河网配水规划，左侧汊河受到下游取水堰的阻水影响，河段分流较少。在下泄流量为100 m3/s的情况下，进入左支汊河流量仅为11 m3/s，受取水堰影响，取水堰下游左侧汊河内将出现干涸现象。为保证自然汊河形态，以形成多样化生境条件，根据水文模拟对分水口的流量分配要求，需对分汊口地形进行重塑，采用分水措施，在分水处修建宽顶堰，增加左支汊河分流量，分水堰坝位置如图1所示。采取分水措施后，进入左支汊河流量为45 m3/s，取水堰下游河道流量为7 m3/s，确保鱼类生境需求。

图1 分水堰坝设置位置示意图Fig.1 Location of the water diversion weir

(4)河道连通工程

由于电站施工以及采砂等原因，造成部分河道被回填，阻断原有河网的自然顺畅。为实现水系沟通，在水文模拟计算基础上，在部分区域设置连通工程。连通工程全长约6 km，宽度10～50 m不等。此外，连通工程建设结合生态护岸工程，采用大卵石护脚、1∶3坡比三维植物网护坡，通过合理的生境营造，成为鱼类栖息地修复的重要组成部分。

2.2 鱼类产卵场修复

鱼类产卵场是鱼类栖息地中最重要而敏感的场所之一，其适宜性取决于产卵基床的材料粒径、砾石孔隙率、水流流速、水深、表面紊流特征、水温、溶解氧、遮蔽物等诸多因素。产卵场修复工程必须根据目标物种产卵习性，营造连续性水流水力条件，确保产卵底质材料需求，提供多样的遮蔽条件。本工程所属水域绝大多数鱼类为产粘沉性卵类群，其产卵季节多为春夏间，也有部分种类晚至秋季，多数种类都需要一定流水刺激。产出的卵或粘附于石砾、水草发育，或落于石缝间在激流冲击下发育。此外，产漂流性卵鱼类需要湍急的水流条件，通常在汛期洪峰发生后产卵，此类鱼类对水流刺激要求较高。本工程通过分析区域产卵场存在问题及其原因，针对性地选择修复策略和相关修复技术，如表1所示。

安谷水电站建成运行后，左侧河网通过放水闸泄水措施提供100 m3/s的生态流量，丰水期增加流量至600 m3/s，但工程建设仍会对水沙和径流过程、洪水脉冲产生较大影响，同时河道沿线的人为采砂干扰已对产卵栖息地尤其是产卵垫层产生了严重扰动。根据前期栖息地调查分析结果，结合工程实际情况，鱼类产卵栖息地保护和修复以恢复栖息地天然状态为首要原则，对受干扰或退化严重的8个河段或节点，通过滨水带修复、砂砾清洗以及控流、扰流等工程措施营造多样性的流态特征，以满足相关鱼类对产卵生境的需求。

表1 产卵场存在问题分析及修复对策表

2.3 鱼道工程

大渡河沙湾至河口段主要分布鱼类为瓦氏黄颡鱼、泉水鱼等，安谷水电站建成后，大坝将对这些鱼类的洄游繁殖造成较大影响。由于安谷水电站属于低水头开发方式，库尾放水闸以及主体枢纽区上下游落差均较小，其中库尾放水闸约4～5 m，主体枢纽区为20～30 m，且枢纽区两岸地形较为宽阔。因此，从过鱼效果、后期运行管理角度考虑，安谷水电站过鱼设施主要选择鱼道和仿自然通道。根据安谷水电站鱼类洄游通道构建要求，在左侧河网及库尾放水闸处建设1条竖缝式鱼道和1条仿自然通道，在泄洪渠下游建设1条仿自然通道，构建泄洪渠与左侧河网鱼类洄游通道。

(1)竖缝式鱼道

鱼道由下至上由进口、鱼道池室、观测室、出口等组成。鱼道全长340 m，坡度1.5%，鱼道宽度为2.5 m，鱼道内水深1.14～1.79 m，鱼道出口处设工作门。鱼道沿放水闸右侧闸墩及下游消力池边墙右侧布置，由于地形限制，在下游海漫段采取连续“绕弯”方式布置。鱼道采用单竖缝式结构，净宽为2.5 m，单个池室长度为3.2 m，坡降为1.5%，共102个池室；由于鱼道坡度较小，不设休息池；竖缝宽0.4 m，与鱼道轴线呈45°角。隔板数为103，隔板厚度为25 cm。

>>鱼类产卵场是鱼类栖息地中最重要而敏感的场所之一，其适宜性取决于产卵基床的材料粒径、水流流速、水深等诸多因素。

(2)1号仿自然通道

在竖缝式鱼道右侧紧邻布置1号仿自然通道，全长393 m，坡度为1.25%，通道内的水深为0.44～1.09 m。通道采用梯形断面，断面底宽3 m，高度2 m，两侧坡度为1∶2～1∶3。在通道内间隔布置蛮石槛，以降低流速，营造丰富的水流环境。在通道进口段束窄断面，布置蛮石槛，以营造一定的紊动，吸引上溯的鱼类。在仿自然通道出口处设置闸门，控制运行，且方便检修。

(3)2号仿自然通道

2号仿自然通道全长663 m，通道内设置阶梯型坡度条件，其中，0～106 m、256～334 m及416～663 m坡度为1%，其余坡度为0.1%，通道内水深为0.44 m。通道采用梯形断面，断面底宽3 m，高度1 m，两侧开挖坡度为1∶2～1∶3。在通道内间隔布置石槛，营造丰富的水流环境。在仿自然通道进口处设置闸门，防止泄洪渠洪水倒灌。

3 结语

随着我国经济的发展以及工程技术的成熟，水电站建设过程的经济与技术条件已不再是制约性因素，而移民安置及生态环境保护则是社会关注焦点，并成为新的制约性因素。如何在开发中保护、在保护中开发是水电工程建设必须正视并解决的关键问题。安谷水电站建设将占用区域右侧河网，左侧河网水量也将大幅减少，从而严重影响区域湿地生态与水生生态环境功能和质量。由于安谷水电站所处区域环境条件复杂、工程开发方式特殊，主要拟对左侧河网实施一揽子生态保护措施，其中鱼类栖息地生境保护是其重要内容之一。安谷水电站鱼类栖息地的保护与修复，既对本工程生态保护具有重大的技术支撑作用，也对水电工程生态保护具有普遍的示范意义。

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Fish Habitat Protection and Restoration Practices in Angu Hydropower Station

RUI Jian-liang， SHENG Sheng， BAI Fu-qing， SHI Jia-yue， YANG Yan-long

(Powerchina Huadong Engineering Corporation Limited, Hangzhou 310014, China)

Located in the junction of Dadu River, Qingyi River， and Minjiang River, Angu hydropower station was built at a typical plateau estuary wetland with ecological characteristics of rich biodiversity, frequent human disturbance and fragile ecological environment. Targeted at these features and based on a systematical analysis of the damaged ecosystem, the paper puts forward a series of measures to restore the fish habitat, including improving hydrological conditions and connectivity of aqua-system, modifying composition and structure of ecological environment, and building fishways and fish-slopes.

habitat; spawning grounds; hydrological analysis; fishway; ecosystem

2014-12-29

芮建良(1964—)，男，江苏人，教授级高级工程师，本科，主要研究方向为水电站环境保护，E-mail：rui_jl@ecidi.com

10.14068/j.ceia.2015.03.005

X171.4

A

2095-6444(2015)03-0018-04