CN103392630B - 用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构及底质优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构及底质优化方法，所述结构包括：第一预制结构单元，该第一预制结构单元为无坡度预制钢筋石笼，其表面高低起伏呈波浪形，该第一预制结构单元设置于所述中华鲟产卵江段上游；第二预制结构单元该第二预制结构单元为具有坡度的预制钢筋石笼，该第二预制结构单元设置于所述中华鲟产卵江段下游并形成负坡，所述第一预制结构单元及第二预制结构单元包括：主要支架结构及网状结构，所述主要支架结构由钢筋预制而成，所述网状结构由低碳钢丝制成。所述第一预制结构单元及第二预制结构单元都设置有按一定底质配比且按照长径由小至大叠加长径范围在4.5-55cm内的粗糙卵石。

Description

用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构及底质优化方法

技术领域

本发明涉及中华鲟自然繁殖领域，特别涉及一种用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构及底质优化方法。

背景技术

中华鲟是一种古老的珍稀鱼类，是一种江海洄游的溯河产卵鱼类，也是世界现存鱼类中最原始的种类之一。20世纪后期，由于水利工程建设、过度捕捞、水体污染、航运等诸多因素，其野生种群资源量不断下降，虽然国家连续采取了一系列的保护措施，但从1981年至1999年的19年间，中华鲟幼鲟补充群体和亲鲟补充群体仍然分别减少了80%和90%左右，中华鲟的自然繁殖效果受到了多方面的压力，伴随着中华鲟的繁殖群体资源量及性产物质量的明显下降，中华鲟现有产卵场的生态环境条件也因人类活动而改变。对于产底层黏性卵的鲟类来说，保证受精卵的散播、黏附孵化，提高受精卵发育成活率是必要的，因此中华鲟在长期的进化过程中鲟类形成了对河床质特定的要求，河床质对于中华鲟的产卵行为发生及受精卵的附着、孵化都将可能有重要的影响。

文献《葛洲坝下游中华鲟_Acipensersinensis_产卵场地形分析》（生态学报，2007.10，文章编号:1000-0933(2007)10-3945-11）及《葛洲坝下中华鲟产卵场初次水下视频观察》（科技导报，2008,26(17)，文章编号1000-7857(2008)17-0049-06）表明，中华鲟受精卵多附着于河床质为卵石，能形成负坡及水势逐渐减缓的地形上，且卵石间有空隙、卵石粒径在一定范围的地形及底质场所。2004年至2006年葛洲坝近坝段河势调整工程期间，大江江心滩变为江心堤，江心堤两侧河床下降，堤头占据了“上产卵区”的部分浅滩播卵区，地形结构的变化对“上产卵区”中华鲟产卵造成一定影响；二江深槽下游左岸西坝边滩区由于开挖使延伸至河中具有挑流的浅滩变成了“W”型河床，一定程度上降低了“下产卵区”江段河床结构与中华鲟产卵场地形结构的相似性。葛洲坝下游河势调整工程河床的挖填、底质的重新分配，总体上使得产卵场江段河床地形复杂度增大，从而使得流速空间复杂度也增大，这可能对中华鲟自然繁殖前期的栖息有利，然而河床结构变化导致深槽下游水流从河道右侧转移至河道两侧，使水流变得顺直，可能不利于中华鲟产卵受精活动和受精卵附着在浅滩河床上。历史上黑板湾和腊子窝是有名的产卵场，但由于河滩疏理使河床结构、水位、流态和流速均发生了变化，特别是腊子窝变化更大，葛洲坝尚未截流前就已几乎消失。

对于河道而言，流速反应了河道的地形地貌、水位、流量等综合作用，是重要的生态因子。不同断面、不同深度流速的大小、方向的变化程度都会影响，特别是中华鲟，对于流量的变化、流速的变化较为敏感。适合的流量、流速变化有助于这些生物完成繁殖、交配、产卵等生命史，失去一定的流量和流速，生命活动将会终止，严重情况下会导致中华鲟的死亡。目前水深和水位可能不是中华鲟产卵的主要限制因子，水位和流量决定了流速及含沙量高低。三峡工程正常蓄水后，预期含沙量将降为次要影响因素，而流速可能是主要限制因素。

针对工程施工期间及竣工前后中华鲟产卵场水流形态、地形构造及底质条件发生变化，不利于中华鲟产卵、鱼卵散布及受精的问题，目前尚未找到适合的解决办法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构，以解决工程施工期间及竣工后中华鲟产卵场水流形态、地形构造发生变化，不利于中华鲟产卵、鱼卵散布及受精的问题。

本发明的另一目的是提供一种有利于中华鲟产卵的底质优化方法，以解决工程施工期间及竣工后中华鲟产卵场底质条件发生变化，不利于中华鲟产卵、鱼卵散布及受精的问题。为达上述目的，本发明的主要技术手段在于提供一种有利于中华鲟产卵地形的结构，所述结构包括：第一预制结构单元，所述第一预制结构单元为无坡度预制钢筋石笼，其表面高低起伏呈波浪形，该第一预制结构单元设置于所述中华鲟产卵江段上游，所述第一预制结构单元包括设置在其内部的石块；第二预制结构单元，所述第二预制结构单元为具有坡度的预制钢筋石笼，该第二预制结构单元设置于所述中华鲟产卵江段下游，所述第二预制结构单元包括设置在其内部的石块。

优选地，所述设置在第一预制结构单元内部及第二预制结构单元内部的石块为表面粗糙的卵石，所述卵石的长径按照由小至大的排列方式自下而上叠加铺垫。

优选地，所述第一预制结构单元及第二预制结构单元包括：主要支架结构，所述主要支架结构由钢筋预制而成；及网状结构，所述网状结构由金属丝制成。

优选地，所述第一预制结构单元的波浪峰值A与结构单元底部长度L之比A/L范围为0.25～0.3，波浪转弯半径R取值范围为L/12～L/9。

优选地，所述第二预制结构单元的坡度α的角度范围为20～30°

优选地，所述制成主要支架结构的钢筋直径范围为8-10mm。

优选地，所述表面粗糙的卵石的长径范围为4.5-55cm。

优选地，所述卵石的长径为a，所述卵石的短径为b，所述卵石的厚度为d，所述卵石的形状系数r=a：b：d，所述卵石形状系数r的范围为1.25-2。

本发明还提供一种用于形成有利于中华鲟产卵的底质优化方法，该优化方法包括：

寻找适于中华鲟的产卵方位；

在所述中华鲟的产卵方位上游设置所述的第一预制结构单元；

在所述中华鲟的产卵方位下游设置所述的第二预制结构单元；

形成所述的一种有利于中华鲟产卵地形的结构。

本发明的有益效果为：

1、抛投第一预制结构单元及第二预制结构单元构造的地形，形成高低起伏的陡坎及向下游抬升的河床，使鱼卵在下泄水流冲击下，减少鱼卵相互粘结成团的机会，避免鱼卵因成团不能有效受精及孵化。

2、所述底质配比使大小卵石精密排列，卵石间没有较大空隙，形成很多卵石夹缝，便于受精卵粘附牢固，避免因卵石间空隙过大，受精卵自身成团，与外界粘附作用不强造成的损失。

3、卵石堆积形成的坡度有利于受精卵散布到卵石缝隙中去，同时卵石堆积使河床抬升时引起的水流底层垂向流速变化，有利于精卵充分结合，进而提高鱼卵受精率和孵化率。

本发明可显著改善中华鲟鱼卵低受精率及孵化率的现状，提高鱼卵成鱼率，对中华鲟的自然繁殖有着重大意义。

附图说明

通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式，本发明所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

图1为本发明第一预制结构单元示意图；

图2为本发明第二预制结构单元示意图；

图3为第一预制结构单元侧视图；

图4为卵石形状示意图；

主要元件符号说明：

101、201  主要支架结构

102、202  网状结构

L         结构单元长度

A         结构单元波浪峰值

R         波浪转弯半径。

应当了解，说明书附图并不一定按比例地显示本发明的具体结构，并且在说明书附图中用于说明本发明某些原理的图示性特征也会采取略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在说明书附图的多幅附图中，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面，结合附图对本发明的具体实施例进行描述。请参阅图1-3所示，详细叙述本发明的具体实施例。

本发明提供一种有利于中华鲟产卵地形的结构，所述结构包括：第一预制结构单元及第二预制结构单元。

第一预制结构单元，所述第一预制结构单元设置于所述中华鲟产卵地形的上游，该第一预制结构单元为无坡度预制钢筋石笼，其表面高低起伏呈波浪形。

钢筋石笼，所述钢筋石笼是一种用于保护和支护海堤、山坡、路桥、水库及其他土木边坡工程的材料。笼体一般用高抗腐蚀、高强度、具有延展性的低碳钢丝或者包覆PVC的以上钢丝使用机械编织而成，大型的钢筋石笼也有焊接而成的。

所述第一预制结构单元是以抛设的形式设置于所述中华鲟产卵地形的上游，也可以是以其他方法设置于所述中华鲟产卵地形的上游。

所述表面呈波浪形的第一预制结构单元的波浪峰值A与结构单元底部长度L之比A/L范围为0.25～0.3，波浪转弯半径R取值范围为L/12～L/9，所述波浪形是指顺着水流方向的形状。

第二预制结构单元，该第二预制结构单元为具有坡度的预制钢筋石笼，所述第二预制结构单元设置于所述中华鲟产卵地形的下游并形成负坡，所述的坡度是指顺着水流方向的量测角度。

此处所述的钢筋石笼与上述钢筋石笼除形状以外，其他都一致，包括材料、制作方式等。

所述第二预制结构单元是以抛设的形式设置于所述中华鲟产卵地形的上游，也可以是以其他方法设置于所述中华鲟产卵地形的上游。

所述具有坡度的第二预制结构单元的坡度α的角度范围为15-35°，优选为20-30°。所述第一预制结构单元及第二预制结构单元包括主要支架结构及网状结构。

主要支架结构，所述主要支架结构由钢筋预制而成，所述钢筋的直径范围为6-12mm，优选为8-10mm。

网状结构，所述网状结构由金属丝制成，所述金属丝为低碳钢丝或其他金属丝，所述低碳钢丝的直径范围为6-7mm，优选为6.5mm。

所述第一预制结构单元及第二预制结构单元的内部都包括混凝土块、碎石、转头等，优选表面粗糙的卵石，因为卵石可以使第一及第二预制结构单元内部的底部整体平整，而表面粗糙的卵石又可以增加第一及第二预制结构单元内部的底部的摩擦系数，使得第一及第二预制结构单元内部的底部更适于中华鲟产卵，所述卵石的长径按照由小至大的排列方式自下而上叠加铺垫。

所述表面粗糙的卵石，如图4所示，为卵石形状示意图。所述卵石的长径为a，所述卵石的短径为b，所述卵石的厚度为d，所述卵石的形状系数r=a：b：d，所述卵石形状系数r的范围为1.25-2。所述表面粗糙的卵石的长径范围为4.5-55cm，在此长径范围内的表面粗糙的卵石能够形成适宜中华鲟产卵的底质配比。

所述卵石颗粒级配划分如下：长径35～55cm为Ⅰ级，长径25～35cm为Ⅱ级，长径15～25cm为Ⅲ级，长径4.5～15cm为Ⅳ级。

所述的卵石叠加方式为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级卵石按照长径小在下、大在上的排列方式自下而上叠加铺垫。

所述设于中华鲟产卵地形的第一及第二预制结构单元可以视中华鲟数量的不同而选择按照上述相同方式设置多组，从而满足不同数量的中华鲟产卵地形需求。

如图1及图2所示，第一预制结构单元1为表面高低起伏波浪形的钢筋石笼，波浪峰值A与长度L之比A/L为0.28，波浪转弯半径R为L/10；第二预制结构单元2为具有坡度α的预制钢筋石笼，坡度α的角度为25°；所述结构单元由主要支架结构001及网状结构002组成，主要支架结构001是直径为9mm的钢筋预制而成，网状结构002由6.5mm低碳钢丝使用机械编织而成。选择较为表面粗糙、形状系数r为1.75，级配分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级的卵石3，在预制结构单元1、2中，根据结构单元底面面积，底层铺垫一层Ⅳ级卵石，再将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级卵石按照长径小在下、大在上自下而上叠加铺垫，直至预制单元顶部

本发明另外提供一种有利于中华鲟产卵的底质优化方法，该优化方法包括：

寻找中华鲟的产卵方位；

在所述中华鲟的产卵方位上游设置所述第一预制结构单元；

在所述中华鲟的产卵方位下游设置第二预制结构单元；

形成所述的有利于中华鲟产卵的地形结构。

上述步骤并非强制顺序，可以根据客观情况随时调整步骤，只要能达到相同的效果即可。

换言之，只要通过水下视频监测，根据流速计算等方法，确定预制结构单元设计尺寸，在不适宜产卵江段上游抛投第一预制结构单元1，下游抛投第二预制结构单元2形成负坡，抛投过程中注意将第一预制结构单元1波浪面朝上。因此不管操作顺序如何，能达到相同的目的便可。

在本发明中，预制结构单元1及预制结构单元2之间的间距以及大小尺寸根据实际河床及具体流速确定。而抛投预制结构单元1、2构造的地形，可形成高低起伏的陡坎及向下游抬升的河床，使鱼卵在下泄水流冲击下，减少鱼卵相互粘结成团的机会，避免鱼卵因成团不能有效受精及孵化。并且所述底质配比使大小卵石精密排列，卵石间没有较大空隙，形成很多卵石夹缝，便于受精卵粘附牢固，避免因卵石间空隙过大，受精卵自身成团，与外界粘附作用不强造成的损失。此外，卵石堆积形成的坡度有利于受精卵散布到卵石缝隙中去，同时卵石堆积使河床抬升时引起的水流底层垂向流速变化，有利于精卵充分结合，进而提高鱼卵受精率和孵化率。

综上所述，本发明可显著改善中华鲟鱼卵低受精率及孵化率的现状，提高鱼卵成鱼率，对中华鲟的自然繁殖有着重大意义。

上述实施例是用于例示性说明本发明的原理及其功效，但是本发明并不限于上述实施方式。本领域的技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本发明的保护范围，应如本发明的权利要求书覆盖。

Claims (7)

1.一种用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构，其特征在于，所述结构包括：

第一预制结构单元，所述第一预制结构单元为无坡度预制钢筋石笼，该无坡度预制钢筋石笼上表面高低起伏呈波浪形，该第一预制结构单元设置于所述中华鲟产卵地形的上游，所述第一预制结构单元包括设置在其内部的石块；

第二预制结构单元，所述第二预制结构单元为具有坡度的预制钢筋石笼，该第二预制结构单元设置于所述中华鲟产卵地形的下游，所述第二预制结构单元包括设置在其内部的石块；

所述第一预制结构单元的波浪峰值(A)与结构单元底部长度(L)之比A/L范围为0.25～0.3，波浪弯曲半径R取值范围为L/12～L/9。

2.根据权利要求1所述的用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构，其特征在于，所述设置在第一预制结构单元内部及第二预制结构单元内部的石块为表面粗糙的卵石，所述卵石的长径按照由小至大的排列方式自下而上叠加铺垫。

3.根据权利要求1所述的用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构，其特征在于，所述第一预制结构单元及第二预制结构单元包括：

主要支架结构，所述主要支架结构由钢筋制成；及

网状结构，所述网状结构由金属丝制成。

4.根据权利要求1所述的用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构，其特征在于，所述第二预制结构单元的坡度(α)的角度范围为20～30°。

5.根据权利要求2所述的用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构，所述表面粗糙的卵石的长径范围为4.5-55cm。

6.根据权利要求2所述的用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构，所述卵石的长径为a，所述卵石的短径为b，所述卵石的厚度为d，所述卵石的形状系数r＝a：b：d，所述卵石形状系数r的范围为1.25-2。

7.一种用于形成有利于中华鲟产卵的底质优化方法，该优化方法包括：

寻找适于中华鲟的产卵方位；

在所述中华鲟的产卵方位上游设置权利要求1-6中任一项所述的第一预制结构单元；

在所述中华鲟的产卵方位下游设置权利要求1-6中任一项所述的第二预制结构单元；

形成权利要求1-6中任一项所述的用于形成有利于中华鲟产卵地形的结构。