云龙水库鱼类资源声学评估

梁 祥，薛绍伟*，武 智，王 静，张建斌，赖宝衡，胡智光

(1.云南省渔业科学研究院，云南 昆明 650051；2.中国水产科学研究院珠江水产研究所，广东 广州 510380；3.云南丰源水务股份有限公司，云南 昆明 650051)

【研究意义】云龙水库离云南省昆明市主城区约137 km，位于禄劝县云龙乡、撒营盘镇境内，是昆明市主城区居民饮用水主要的水源水库。水库坝址位于金沙江水系二级支流掌鸠河上游河段内，控制流域面积745 km2，占掌鸠河总流域面积的38.5%。水库承担昆明市70%的供水，其水质状况直接关乎昆明市人民的饮水问题，开展库区鱼类尤其是净水鱼类评估对水质改善和维持具有重大意义。【前人研究进展】对鱼类资源进行评价和估算，目前应用较普遍的是数学分析方法和水声学探测方法，数学分析方法根据鱼类生物学特性资料和渔业统计资料建立数学模型，对鱼类的生长、死亡规律进行研究，考察捕捞对渔业资源数量和质量的影响；水声学探测方法具有快捷、直接、经济的特点，如对湖泊中的鱼类群体丰度开展调查[1]；对长江、珠江等不同流域水域的鱼类野生群体资源开展调查[2-5]，为制定渔业政策和措施提供科学依据[6-8]。【本研究切入点】为全面、客观、准确的掌握云龙水库库区鱼类资源现状，应用水声学方法探测云龙水库鱼类资源时空分布情况，同时对资源量作出科学估算。【拟解决的关键问题】计测和掌握云龙水库鱼类资源量，为库区水资源及水生态管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验仪器

挪威Simrad EY60型号水声探测仪，探测仪的主要工作参数为分裂式波束，换能器工作频率设置为120 kHz，-3 dB波束宽(beamwidth) 7.0，脉冲宽度(pulse duration) 256 μs，数据采集软件为ER60。

1.2 试验方法

2019年10月18日，采用水声探测仪在云龙水库库区搭乘库区巡库艇(50 t)进行走航(“之”字形)探测，探测仪悬挂固定于艇的右后侧，垂直向下，沉于水下0.5 m，平均航速为9.2 km/h，总航程为 61.4 km，探测区域覆盖了水城河汇入区(A)、老木河汇入区(B)、石板河汇入区(D)以及库区(C)范围，探测航迹(图1)。

声学探测目标强度和鱼体体长之间的关系采用有鳔鱼类的经验公式[6]：

TS=20logL-66.7

式中，TS为目标强度(dB)，L为体长(cm)。

根据库区走航时记录的实时GPS数据可计算出航程，某一点的横坐标和纵坐标分别为x1和y1，另一点的横坐标和纵坐标分别为x2和y2，则这两点间的距离S为:

鱼类密度的估算采用回声计数方法[7]，算法如下：

式中，Nt为探测到的鱼类的数目，φ为单位体积水体鱼类数量，即鱼类密度。Vt为每一个ping探测的水体体积;P为分析数据的ping数量，θ′和φ′分别为换能器的横向和纵向方向的有效检测角度，R2为探测位置水深，R1为换能器1 m以下的水深。

鱼类生物量估算方法如下：

N=φ×V

式中，N为库区鱼类总生物量(尾)；V为探测时段库容(m3)，φ为单位体积水体鱼类数量(尾/m3)。

1.3 鱼类资源调查

参照《内陆水域渔业自然资源调查手册》[9]、《水库渔业资源调查规范》》[10]；2019年4、7、11月及2020年3月，分别采用15、5、1、0.8、0.5 cm规格的刺网及地笼进行现场采样；鱼类物种鉴定主要参考《云南鱼类志(上册)》[11]、《云南鱼类志(下册)》[12]、《云南鱼类名录》[13]；数据采用Excel 2016进行统计分析。

表1 云龙水库渔获物数量

2 结果与分析

2.1 渔获物种类结构

2.2 鱼类水平分布

云龙水库鱼类平均密度为(0.0496±0.0945)ind/m3，标准差表明大部分探测区域鱼类生物量数据与平均值之间的差异较大，水平分布呈现不均匀分布。图2显示，鱼类分布密度较高的区域主要是水城河、老木河及石板河入库河道汇入区及库湾，而在库区深水区鱼类则分布较少。水库鱼类资源的水平分布从右至左可分为3个区域，区域Ⅰ，以石板河汇入区为主的高密度区(图2-D)，该区域鱼类平均密度为(0.0992±0.1511)ind/m3；区域Ⅱ，以库中深水区为代表的低密度区(图2-C)，该区域鱼类平均密度为(0.0198±0.0455)ind/m3；区域Ⅲ，以老木河汇入区(图2-B)及水城河汇入区(图2-A)的高密度区，该区域鱼类平均密度为(0.0499±0.0685)ind/m3。

2.3 鱼类垂直分布

探测云龙水库水深范围在1.37～47.06 m均有鱼类分布。库区鱼类以中上层鱼类为主，主要分布在5～15 m的中层水域，占总数的88.14%(图3、图4)；表层(水深<5 m)鱼类占比4.95%；而底层鱼类(水深>15 m)占比约为6.91%，从水库水深来看，大于15 m的区域占总水库面积比例约为47%，而底层鱼类相对占比较少。

2.4 鱼类个体大小分布

共探测到鱼类个体16 260尾，鱼类目标强度分布在-60～-28 dB，根据目标强度与鱼类体长公式，转换为对应体长为2～140 cm(图5)。从图中可以看出，鱼类主要以小个体为主。体长小于15 cm的鱼类约占总数的95%以上；大个体鱼类占比较小，这与同期开展的鱼类资源调查结果基本一致。

2.5 调查水域鱼类资源量

探测期间云龙水库库区总面积约为21.97 km2，对声学探测区域的鱼类资源水平分布进行GIS建模，库区鱼类资源水平分布如图2所示，探测期间云龙水库库区总库容为31 930.74万m3，基于GIS的插值数据，对库区资源量进行估算，云龙水库鱼类资源量约为1.58×107尾。

3 讨 论

云龙水库为金沙江水系二级支流掌鸠河上游截流而建，掌鸠河鱼类资源缺乏本底资料，云南湖泊、水库鱼类资源的相关研究主要以种类资源为主，涉及鱼类资源量评估相对较少。

云龙水库鱼类主要分布于3条支流入库区域，支国强等对云龙水库水环境污染成因分析与控制的研究中，石板河、老木河和水城河3条主要入库河流总氮、总磷、化学需氧量均有超过V类水质标准的情况[14]，浮游生物相对丰富，为鱼类提供充足的饵料，水域鱼类水平分布密度较高，水质较好的库区中央，鱼类分布密度较低。与孙立元等对金沙江下游向家坝至宜宾段声学探测研究结果相一致，鱼类主要分布在横江河口、岷江河口及南广河口等饵料生物丰富的水域江段[15]。

云龙水库鱼类主要分布于水体中上层。黄朔等研究显示，鱼类资源量与水体深度之间存在负相关，研究表明，云龙水库的鱼类资源量密度随着水体深度的增加，密度呈降低的趋势[16]。鱼类在不同深度水域的分布，除了个体自身的生物学习性外，还受饵料生物、水体温度、溶解氧等外界环境因素影响[17-19]。推测浮游生物多居于库区水体中上层，主要鱼类栖息于此水层活动及摄食[20-21]。

调查评估中，采取之字形走航式实时探测，基本满足水域抽样的随机性和相邻航线的非相关性的鱼类声学探测采样要求,对探测数据的分析结果较好反映了采样水域鱼类资源的水平分布和垂直分布。鱼类资源的声学探测中，平均目标长度与体长的相关判定对水域鱼类资源量分析影响较大，淡水水域的鱼类声学探测，国内外相关研究较少，目标鱼类的研究资料相对缺乏，研究计算采用有鳔鱼类的经验公式，估算的云龙水库资源量结果会有一定误差[23]。有关云龙水库不同季节以及昼夜环境中鱼类资源分布特征尚待明确。

4 结 论

云龙水库为昆明市主城区居民饮用水水源地，研究中采用水声学方法科学、快速计测该水域的鱼类资源量及鱼类个体大小结构，立体呈现库区鱼类水平分布、垂直分布状况，同时，云龙水库库区鱼类以小型鱼类为主，大型鱼类占比较少，与云龙水库库区水体营养盐含量及分布基本一致。鱼类资源量状况反映库区水环境生态情况，为水质管理提供科学依据。