大渡河安谷竖缝式鱼道过鱼效果监测与评估研究

摘要：过鱼效果监测与评估可为鱼道设计优化、功能完善及运行管理提供参考依据。2020年6−9月采用陷阱法、张网法和水声学等方法对安谷竖缝式鱼道过鱼效果进行监测，以评估鱼道出口高程改进后的过鱼效果，保护大渡河鱼类资源。结果显示：（1）鱼道下游河段分布鱼类34种，包括过鱼种类蛇鮈、唇䱻、泉水鱼、瓦氏黄颡鱼、鲇5种和优势种光泽黄颡鱼、蛇鮈、唇䱻、凹尾拟鲿、鲫5种；月均单位捕捞努力量（CPUE）为13.39 g/（net·h）；（2）有24种鱼进入鱼道进口，占鱼道下游种类数的70.59%；鱼道进口时均净上行数量为0.44 尾/h，呈递减趋势；相较于白昼，鱼类更喜欢夜晚通过鱼道进口断面；（3）有19种183尾鱼通过鱼道，占鱼道进口鱼类种数的79.17%；其中包含目标鱼6种114尾，占过鱼总数的62.30%；鱼道出口时均过鱼数量为0.11尾/h，呈现先减小后增加的趋势，鱼道过鱼效率为25%；（4）监测期间，鱼道流量在（0.11±0.03） m3/s和竖缝流速在0.50～0.58 m/s有利于鱼类通过鱼道。研究表明，安谷竖缝式鱼道有效可用，具有一定的集鱼和过鱼功能；相较于改进前，鱼道集鱼和过鱼效果明显提升。

关键词：竖缝式鱼道；集鱼效果；过鱼效果；安谷水电站

中图分类号：S956.3" " " " 文献标志码：A" " " " 文章编号：1674-3075（2024）05-0115-09

水利水电工程建设运行阻断了河流的连通性，严重影响鱼类在索饵场和产卵场间的迁移，降低了鱼类种群资源增殖和遗传交流（Amoros amp; Bornette，2002; Pelicice et al， 2015）。为减缓大坝对河流生态系统尤其是鱼类种群的影响，可以通过修建过鱼设施来改善河流连通性，使鱼类能顺利上行或下行过坝（陈凯麒等，2012;Agostinho et al，2008; Bunt，2011）。过鱼设施对维持河流生态系统的连通性以及维护河流生物多样性具有重要意义（Bunt，2011;Muir amp; Williams，2012;Tummers et al，2016a）。

鱼道等过鱼设施在设计建成后，需要对运行效果进行全面监测与评估，找出设计、建设过程中存在的问题，为过鱼设施的功能完善与优化以及运行管理提供参考依据并积累经验（Kroes et al，2006），同时也可为其他类似设施的设计提供实例参数（Roscoe amp; Hinch， 2010）。通过对不同型式鱼道进口（Bunt，2001;Moser et al，2019）和内部进行改造（Tummers et al，2016b;Cornu et al，2012;Pratt et al，2009），可大大提升鱼道集鱼和通过效果；此外，还能通过优化调整鱼道内流量大小以提升鱼道效果（Santos et al，2014）。鱼道监测与评估是不断改进鱼道结构、优化运行方式、保障鱼道良好运行、发挥过鱼功能的重要手段，其过鱼效果监测与评价指标包括过鱼有效性（Passage effectiveness） 和过鱼效率（Passage efficiency）两方面（Larinier，2008）。近年来，我国众多学者从过鱼有效性和效率方面对鱼道过鱼效果进行了监测和评价，大渡河枕头坝一级竖缝式鱼道（王猛等，2022;Bao et al，2019）、沙坪二级竖缝式鱼道（薛守宁等，2022）、流溪河水厂坝丹尼尔式鱼道（何贞俊等，2019; Hu et al，2020）、峡江水利枢纽鱼道（王晓等，2022）、黑水河松新鱼道（石小涛等，2023） 、雅鲁藏布江藏木竖缝式鱼道（姚凡等，2023）、多布竖缝式鱼道（夏朝辉等，2022）等相关研究积累了丰富的原始数据资料，但涉及鱼道改进后的效果评估还较为缺乏。

安谷水电站为大渡河最末级电站，建设有1号、2号仿自然和竖缝式鱼道，因电站长期低水位运行，且鱼道出口（进水口） 底板高程较高，导致竖缝式鱼道内有时无水或低水（陆波等，2020）；2019年建设和设计单位对竖缝式鱼道出口高程进行了改进，即凿鱼道出口混凝土深度27 cm，调整长度约20 m，让底坡与下游自然衔接（周武等，2024）。鱼道改进前，金瑶等（2022）以唇䱻和白甲鱼为研究对象，采用PIT遥测技术对安谷竖缝式鱼道过鱼效率及鱼类行为进行了研究，但尚未对鱼道有效性进行评估。本研究对竖缝式鱼道下游河段、鱼道进口段和出口段鱼群特征进行了监测，分析了通过鱼道的目标种类及数量、鱼道进出口过鱼数量月变化规律、进口断面鱼类的昼夜活动节律和鱼道周过鱼种类、数量与周均流量、竖缝流速的关系，明确了过鱼的有效性和效率以及改进后对鱼道过鱼效果的提升作用，以期为鱼道优化改进与运行管理提供参考。

1" "材料与方法

1.1" "时间和地点

本研究监测时间为2020年6-9月，地点为四川省大渡河安谷竖缝式鱼道及下游河段（图1）。竖缝式鱼道布置于库尾放水闸和水库左岸副坝之间，鱼道由进出口、池室、观测室等组成。全长为340.26 m，坡度为1.50%；鱼道宽度为2.50 m，单个池室长度3.20 m，竖缝宽为0.30 m，共102个池室。主要过鱼种类为胭脂鱼（Myxocyprinus asiaticus）、长薄鳅（Leptobotia elongata）、长鳍吻鮈（Rhinogobio ventralis）、异鳔鳅鮀（Xenophysogobio boulengeri）、蛇鮈（Saurogobio dabryi）；兼顾种类为犁头鳅（Lepturichthys fimbriata）、四川白甲鱼（Onychostoma angustistomata）、唇䱻（Hemibarbus labeo）、泉水鱼（Pseudogyrinocheilus prochilus）、瓦氏黄颡鱼（Pseudobagrus vachellii）、切尾拟鲿（Pseudobagrus truncatus）、鲇（Silurus asotus）、大鳍鳠（Hemibagrus macropterus）和黄颡鱼（Tachysurus fulvidraco）。鱼道过鱼季节为每年3−10月，其中重点过鱼时间为每年4−6月（金瑶等，2022）。

1.2" "评估指标与监测方法

本研究安谷竖缝式鱼道过鱼效果评估指标为过鱼有效性和效率。监测方法包括张网法、排空法、陷阱法、渔业声学法等。

6−9月采用地笼网（长15 m、高0.3 m、宽0.35 m）和3层刺网（长50～100 m、高1.5～2.0 m、网目1～4 cm）在鱼道进口下游河段开展鱼类标本采集，每月采集2～3 d。6月共使用3个地笼网、9张刺网，放置时间共23 h；7月共使用4个地笼网、19张刺网，放置时间共49 h；8月共使用4个地笼网、14张刺网，放置时间共25 h；9月共使用4个地笼网、16张刺网，放置时间共42 h。

在鱼道进鱼口安装Garmin Panoptix LiveScope™鱼探仪及换能器（发射频率530～1100 kHz，最大探测深度向下和向前约61 m，波束夹角为20°×135°）（图2）。经过现场验证，确定了探测目标从右侧向左侧运动为上行（声纳实时界面图中箭头所示方向）；反之，则为下行。水声学监测从2020年7月16日开始至9月22日结束，实际有效监测时长920 h。采用录屏方式存储视频数据，视频数据不完全连续。2020年7月采用张网和排空法对进入鱼道进口的鱼类进行了抽样调查。

在竖缝式鱼道出口段（第95号池室）安装捕捞笼；7月13日至9月21日每天17：00收集笼中鱼类，共计71 d，被捕捞笼采集到的鱼类视为通过了鱼道；参考相关文献对鱼类进行种类鉴定，并测量常规生物学数据（丁瑞华，1994；陈宜瑜等，1998）。采用LS1206B型螺旋桨流速仪对鱼道进口流速和第46号池室竖缝流速进行测量；采用测深杆测量第46号池室竖缝水深。每天10：00点和17：00分别测量1次，连续测量71 d。

1.3" "数据处理

本研究使用相对重要性指数（index of relative importance，IRI）表征鱼道下游河段中鱼类种类优势度（Pinkas et al，1971），划定IRI大于1 000的为优势种：

IRI = （W + N） × F × 10000" " " " " " " " " " " " " " "①

式中：N为某一种类的尾数占总尾数的百分比，W为某一种类的质量占总质量的百分比，F为某一种类出现次数占总调查次数的百分比（仅含时间站位）。

本研究采用单位捕捞努力量（catch-per-unit effort，CPUE）表征鱼道下游河段鱼类资源量：

CPUE = M/（S × H）" " " " " " " " " " " " " " " " " ②

式中：CPUE为单位捕捞努力量[g/（net·h）]，M为某月的渔获物总重量（g），S为所用网具数量（net），H为捕捞时间（h）。

过鱼效率为通过鱼道出口某种鱼的数量与进入鱼道进口该种鱼数量的比值（Bunt et al，1999; Aarestrup et al，2003）。本研究定义过鱼效率（Ep）为鱼道出口与进口时均过鱼数量的比值：

[EP=Nen/TenNex/Tex]" " " " " " " " " " " " " " " " " "③

式中：Ep为过鱼效率（%），Nen和Nex分别为进入鱼道进口和通过鱼道出口的鱼类数量（尾），Ten和Tex分别为在进出口的监测时间（h）。

鱼道流量（Q）计算公式如下：

Q = w × h × v" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "④

式中：w为竖缝宽度（m），h为竖缝水深（m），v为竖缝流速（m/s）。

对于水声学数据，通过重现和回放已录制的视频，人工识别鱼类信号，统计每1 h进出鱼道进口断面的鱼类数量，并计算净上行鱼类数量。鱼类净上行数量为进出鱼道进口鱼类信号数量的差值。根据每1 h在鱼道进口监测到的鱼类信号数，分析其昼夜活动节律。

2" "结果与分析

2.1" "过鱼种类和数量

本次监测共采集到鱼类3目7科34种，共计1 595尾（表1）。在鱼道下游河段共采集到鱼类27种、1 263尾，包括过鱼种类蛇鮈、唇䱻、泉水鱼、瓦氏黄颡鱼、鲇和优势种光泽黄颡鱼、蛇鮈、唇䱻、凹尾拟鲿、鲫各5种。坝下河段6−9月CPUE为8.41～20.62 g/（net·h），均值为13.39 g/（net·h）。在鱼道内采集到鱼类15种、149尾，包括过鱼种蛇鮈、鲇和优势种凹尾拟鲿；在鱼道出口采集到鱼类19种、183尾，包括过鱼种蛇鮈、泉水鱼、瓦氏黄颡鱼和优势种光泽黄颡鱼、凹尾拟鲿、鲫；其中，通过鱼道的过鱼种和优势种数量共计6种114尾，占比62.30%。

结合进入鱼道进口和通过鱼道的种类，有24种鱼进入鱼道进口，占采集种类的70.59%；有19种鱼通过鱼道，占鱼道进口种类的79.17%。鱼道下游河段分布的5种过鱼对象和5种优势种中有7种进入鱼道进口，分别为蛇鮈、泉水鱼、瓦氏黄颡鱼、鲇、光泽黄颡鱼、凹尾拟鲿和鲫；通过鱼道的分别有3种过鱼对象和优势种，为蛇鮈、泉水鱼、瓦氏黄颡鱼、光泽黄颡鱼、凹尾拟鲿和鲫。

2.2" "鱼道进出口过鱼月变化和过鱼效率

监测期间，鱼道进口断面净上行鱼类409尾，时均净上行0.44尾/h。7−9月净上行数量分别为121、95、193尾；时均净上行为0.83、0.38、0.37尾/h；月均净上行数量呈递减趋势（图3）。

鱼道出口段共过鱼19种183尾，时均过鱼数量为0.11尾/h。7−9月分别过鱼12种52尾、8种42尾、11种89尾；时均过鱼分别为0.11、0.06、0.18 尾/h。过鱼种类和数量呈现先减小、后增加的趋势（图4）。

根据鱼道进出口时均过鱼数量，过鱼效率为25%。

2.3" "鱼类昼夜活动节律

在白昼共观测到鱼类信号1 263个，夜晚（19：00−6：00）共观测到2 526个。相较于白昼，发现鱼类更喜欢在夜晚通过鱼道进口断面（图5）。

2.4" "鱼道过鱼效果与流量和竖缝流速的关系

鱼道周均流量和竖缝流速均呈现先增加后减小的趋势（图6-A），而过鱼种类和数量则呈现先减小、后增加的趋势（图6-B）。第4−7周的周均流量和竖缝流速均较高，分别为（0.15±0.06）～（0.23±0.04） m3/s和（0.68±0.13）～（0.74±0.04） m/s；而此时段过鱼种类和数量均较少；在第2周和第10周的过鱼数量和种类均相对较高，相应的周均流量分别为（0.11±0.02） m3/s和（0.11±0.04） m3/s；周均竖缝流速分别为（0.50±0.09） m/s和（0.58±0.07） m/s。因此，在7−9月控制流量在（0.11±0.03） m3/s和维持竖缝流速在0.50～0.58 m/s有利于鱼类通过鱼道。

3" "讨论

3.1" "安谷鱼道改进前后的过鱼效果对比

本研究从过鱼有效性和过鱼效率两方面对安谷竖缝式鱼道过鱼效果进行了评估。在过鱼有效性方面，必须首先确定具体的生物学目标（温静雅等，2019）。安谷竖缝式鱼道设计阶段确定过鱼对象14种，而该河段的优势种类也应作为目标种，以满足鱼道上下游优势种群的遗传交流。本次研究表明，有24种鱼进入鱼道进口，占采集到鱼类种类的70.59%；有19种鱼通过鱼道，占鱼道进口种类的79.17%；有7种目标鱼进入鱼道进口，有6种目标鱼通过鱼道。在过鱼数量方面，鱼道进口净上行鱼类409尾，时均净上行数量0.44尾/h；鱼道出口共过鱼183尾，时均过鱼数量为0.11尾/h。通过鱼道的目标鱼数量共计114尾，占比62.30%。在过鱼效率方面，鱼道通过效率为25%。

鱼道高程改进前，因安谷电站长期低水位运行，竖缝式鱼道内有时无水或低水，导致鱼道不能持续正常运行（陆波等，2020）。改进前的监测结果显示，在鱼道下游河段共采集到鱼类26种440尾，包括目标鱼8种；在鱼道内采集到18种鱼358尾，包括目标鱼5种，唇䱻和白甲鱼通过鱼道的效率为8.28%（金瑶等，2022）。相较于改进前，改进后进入鱼道内的鱼类增加了6种，其中目标鱼2种，鱼道过鱼效率增加了16.72%，改进后的鱼道集鱼效果和过鱼效果均有提高。

3.2" "安谷竖缝式鱼道过鱼种类及数量偏少

安谷竖缝式鱼道过鱼种类、相对过鱼数量、过鱼效率分别为19种、0.11尾/h、25%。在过鱼种类方面，种类数低于大渡河枕头坝一级竖缝式鱼道（Bao et al，2019）、洋塘垂直竖槽式鱼道（徐维忠和李生武，1988）、Engenheiro Sergio Motta隔板竖缝式（Sérgio et al，2007）、Burnett River barrage竖缝式鱼道（Stuart amp; Berghuis，2002）、水厂坝丹尼尔鱼道（Hu et al，2020）、连江西牛垂直竖槽式鱼道（李捷等，2013；2019）和峡江水利枢纽鱼道（王晓等，2022）；高于裕溪闸隔板竖缝式（安徽省巢湖地区水产资源调查小组，1975）、崔家营航电枢纽淹没孔口式鱼道（王珂等，2013）和沙坪二级竖缝式鱼道（薛守仁等，2023）。在相对过鱼数量方面，相较于国内外研究明显偏少。在过鱼效率方面，低于竖缝式鱼道过鱼效率均值45%（Bunt et al，2011），主要过鱼对象为非鲑形目种类的竖缝式鱼道（31.1%）（陶江平等，2018）、雅鲁藏布江藏木（63.22%）和加查（46.10%）竖缝式鱼道、黑水河松新竖缝式鱼道（44.44%）（石小涛等，2023）、大渡河枕头坝一级竖缝式鱼道（71.2%）（Bao et al，2019）和沙坪二级竖缝式鱼道（52.94%）（薛守仁等，2023）的过鱼效率也均高于安谷竖缝式鱼道的25%，主要原因可能与生态河道鱼的种类和资源量较低[13.39 g/（net·h）]以及监测时间为非主要过鱼季节和进口集诱鱼能力较差[进口流速0.02～0.38 m/s，均值为（0.12±0.08） m/s]有关；此外，副坝下泄流量（约100 m3/s）显著高于鱼道流量，鱼类更易被诱集至副坝坝下。因此，建议下一步在鱼道进口增设相关设施，提升进口集诱鱼的能力。

3.3" "鱼类昼夜活动节律具有种间差异

鱼道进口水声学结果显示，鱼类活动具备明显的昼夜节律，其更偏向于在夜晚上溯进入或出鱼道进口。淡水石首鱼（Aplodinotus grunniens）、斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus）、长吻似鮈（Pseudogobio esocinus）、银吸口鱼（Moxostoma anisurum）、河川吸口鱼（Moxostoma carinatum）、长吻䱻（Hemibarbus longirostris）和黑斑原鮡（Glyptosternum maculatum）主要是在夜间上溯，而宽鳍鱲（Zacco platypus）、小口黑鲈（Micropterus dolomieu）、褐鳟（Salmo trutta）、真亚口鱼（Catostomus catostomus）、大鳞吸口鱼（Moxostoma macrolepidotum）和异齿裂腹鱼（Schizothorax oconnori）主要在白昼上溯（姚凡等，2023；Thiem et al，2012;Kim et al，2015;Hatry et al，2016;Dodd et al，2017）。鱼类的活动节律与其生理习性密切相关，因而具有明显的种间差异；此外，本研究区域紧临沙湾市区，夜晚相较于白昼更为安静，更有利于鱼类活动。

3.4" "鱼道运行流量及流速优化建议

鱼道过鱼效果除与其设计工艺参数有关外，还与鱼类本身的生活习性及环境因子有关（Bizzotto et al，2010）；其中，环境因子主要包括流速、流量、水温、透明度、水位等（李捷等，2019；Kim et al，2015;Yoon et al，2015）。本研究中，鱼道周均流量和竖缝流速均呈现先增加、后减小的趋势（图6-A），而过鱼种类和数量则呈现先减少、后增加的趋势（图6-B），过鱼效果与流量和流速总体呈现负相关。周均流量和竖缝流速分别在（0.11±0.02） m3/s和0.50～0.58 m/s时，鱼道出口周过鱼种类和数量相对较多，且月过鱼数量呈现先减少、后增加的趋势（图4）。第4～7周（8月）较高的流量（0.15～0.23 m3/s）和竖缝流速（0.68～0.74 m3/s）不利于目标鱼类通过（图6-A）。鱼道出口目标种主要为蛇鮈、凹尾拟鲿、光泽黄颡鱼等，数量占62.30%，其通常栖息于静缓流水体中，游泳能力相对较弱。因此，建议在7-9月控制流量在（0.11±0.03） m3/s和维持竖缝流速在0.50～0.58 m/s，有利于目标鱼类通过鱼道。

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（责任编辑" "万月华）

Monitoring and Assessment of Angu Vertical Slot Fishway Performance

in the Dadu River

CAI Yue‐ping1， JIANG Hao1，2， HUANG Jin3， GE Jing4， LIU Wei5

（1. Power China Leshan Ecological Environmental Protection Technology Co. Ltd.， Leshan" "614000， P.R. China;

2. China Renewable Energy Engineering Institute， Beijing" "100120， P.R. China;

3. China Hydropower Construction Group Shengda Hydropower Co. Ltd.， Chengdu" "610000， P.R. China;

4. Power China Hydropower Development Group Co. Ltd.， Chengdu" "610000， P.R. China;

5. Tibet Brahmaputra Hydropower Development Investment Co. LTD， Shannan" "856000， P.R. China）

Abstract：Monitoring and assessment of fishway performance provides a reference for design optimization， function improvement and operation management. In this study， we evaluated the performance of the Angu vertical slot fishway after modifying the exit elevation， and assessed fishway effectiveness and passage rate by monitoring fish in the lower reach， entrance and exit of the fishway from June to September of 2020. Fish monitoring was carried out by fish trapping， net-catching and acoustical methods. Target fish species， quantity， weekly and monthly variation of fish species， quantity passing the entrance and exit， and the diurnal and nocturnal activity rhythm of fish at the entrance were recorded. Results were as follows： （1） A total of 34 fish species， from 7 families and 3 orders were collected downstream of the fishway， including five target species （barbel steed， Chinese lizard gudgeon， P. prochilus， P. vachellii， Amur catfish） and five dominant species （barbel steed， Chinese lizard gudgeon， goldfish， T. nitidus， P. pratti）. The average monthly catch per unit effort （CPUE） was 13.39 g/（net·h）. （2） The number of fish species that entered the fishway was 24， 70.59% of the species collected downstream. The average quantity of fish entering the fishway was 0.44 tail/h and there was a decreasing trend from July to September. Additionally， the fish showed a preference for entering the fishway at night rather than the day. （3） The 183 tails passing through the fishway belonged to 19 species and accounted for 79.17% of the fish species entering the fishway， and included 6 target species （114 tails， 62.3%）. The average number of fish exiting fishway was 0.11 per hour， initially lower and then increasing from July to September. The passage rate of the fish through the fishway was 25%. （4） During the monitoring period， we found that fish preferred to pass through the fishway when the flow rate was （0.11±0.03） m3/s and the velocity of the vertical slot was in the range of 0.50-0.58 m/s. In conclusion， the Angu vertical slot fishway was effective in attracting and passing fish. Furthermore， fishway performance improved significantly after modifying the exit elevation. Our results will provide a reference for optimization and operation of fishways and support the effort to protect fish resources in Dadu River.

Key words：vertical slot fishway; effectiveness of attracting fish; fish passing effect; Angu Hydropower Station