CN110080177A - 一种过鱼设施比选方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过鱼设施比选方法，包括步骤1，资料收集；步骤2，过鱼对象确定；步骤3，过鱼季节确定；步骤4，生境适宜度分析；步骤5，过鱼设施初步比选：从过鱼设施比较列表中选出两种或两种以上的过鱼设施作为待选过鱼设施；步骤6，过鱼设施比选赋分列表确定；步骤7，过鱼设施再次比选：将步骤初步比选出来的每个待选过鱼设施，均按照步骤7中的过鱼设施比选赋分列表进行各指标赋分操作；再将各指标赋分列表所得的赋分×指标的权重系数，所得结果为该待选过鱼设施的最终得分；最终得分最高的待选过鱼设施则为再次比选出来的过鱼设施。本发明选择的过鱼设施更为科学，从而缓解水工建筑对鱼类生境带来的破坏。

Description

一种过鱼设施比选方法

技术领域

本发明涉及水环境生态保护领域、水利工程，特别是一种过鱼设施比选方法。

背景技术

江河中建造的一系列水工建筑物会对水生生态系统带来一系列不利的影响，其中鱼类生境遭到严重破坏。堰、坝等挡水建筑物不仅使得上、下游水文条件改变，还阻断了河流的连续性，造成鱼类不能自由迁徙，影响其觅食及繁衍。

为了减小这种影响必须要采取鱼类保护措施，帮助鱼类恢复正常生存环境。挡水坝、溢流坝等永久性拦河建筑会破坏河道的纵向连续性，破坏了河流的完整性和水生生境，影响陆生和水生的动植物种群，其阻断了鱼类洄游的通道，严重干扰了其生殖和觅食习性，长期以往甚至会导致该流域内部分鱼类的灭绝。因此，开展过鱼工作的研究有利于缓解水工建筑对河流连续性的影响，恢复鱼类和其它水生生物的正常生活环境，使其能自由洄游，最终保护研究区域内鱼类多样性。

鱼类保护措施包括建设过鱼通道；对鱼类进行网捕过坝；设置增殖站，进行增殖放流；根据鱼类特性建设人工鱼巢；放养鱼苗等。但与其他保护方式相比，鱼道对维持河道流通性和维护生态系统的健康有更为积极的作用，因此国内外大力开展鱼道建设的研究。鱼道的主要类型有池式、隔板式以及仿自然式。其中，隔板式鱼道又分为竖缝式、孔口淹没式、溢流堰式以及组合式。

由于我国开展过鱼设施研究时间短，有关鱼道建设发展还存在如下问题：

(1)观念不正确。很多人认为建设鱼道来保护普通鱼类“不划算”，没有保护水生生物多样性、完整性的意识，导致投入的维护资金不足，影响鱼道良好的运行。

(2)缺乏对鱼类特性的研究、对过鱼设施水力学的研究，基础资料的严重缺失。

(3)同一区域所要保护的鱼类不同时，由于不同鱼类的游泳能力不同，其允许流速也就不同，而过鱼设施难以同时满足不同的允许流速。

(4)缺乏鱼类的生理特征及生活习性的研究。

(5)对过鱼设施建设完后的监管不到位。应实时监控过鱼设施，掌握过鱼设施的运行情况，及时发现问题，解决问题。

为了缓解水工建筑对鱼类生境带来的破坏，我国应加强对过鱼设施设计各方面的研究。找到目前存在的一系列问题的解决方法，进行科学试验及生态调查，学习研究国外的经验方法及成功案例，促进我国过鱼设施研究的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种过鱼设施比选方法，该过鱼设施比选方法通过对各种过鱼设施的优缺点以及使用范围比较的方法，同时采用列表赋分法进行过鱼设施的比选，比选结果按照各指标赋分依据所得的赋分×指标的权重系数所得分数的总和优先选择高分的过鱼设施，因而，过鱼设施的选择更为科学，从而缓解水工建筑对鱼类生境带来的破坏。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种过鱼设施比选方法，包括如下步骤。

步骤1，资料收集：对研究区域信息及工程概况资料进行收集，其中，研究区域信息包括研究区域的地理位置、流域面积、取水枢纽的位置、输水线路、坝高和上下游水位差；工程概况资料包括鱼道建设的工程量及投资金额。

步骤2，过鱼对象确定：对研究区域内鱼类资源状况进行调查，结合现有资料对研究区域内河段的鱼类进行全面了解，筛选出研究区域内的鱼类主要物种，再将筛选出的鱼类主要物种，根据优先考虑原则，确定过鱼对象。

步骤3，过鱼季节确定：根据步骤2确定的过鱼对象的洄游习性和繁殖季节，来确定过鱼季节。

步骤4，生境适宜度分析，包括如下步骤：

步骤41，基础生境识别：结合水利水电工程特性，以过鱼设施对闸上生境判别为目标，对初始鱼类基础生境进行细化和重新归类，形成研究区域所涉及的鱼类基础生境指标；初始鱼类基础生境包括：(1)河底基质组成；(2)水文水质情况；(3)流量、水深和流态；(4)栖息地稳定性特征；(5)饵料生物组成；(6)栖息地覆盖程度及生物复杂性；(7)栖息地水平空间分布特征以及垂直空间分布特征；(8)栖息地的各种进、出口和通道情况；(9)栖息地的连续性特征。

步骤42，基础生境变化预测：假设坝区或库区工程建成并投入使用后，其对步骤41识别的研究区域所涉及的鱼类基础生境指标所带来的变化进行预测分析，并形成基础生境变化预测表。

步骤43，重要生境变化预测：假设坝区或库区工程建成并投入使用后，对重要生境的影响变化进行预测分析；其中，重要生境包括鱼类产卵场、鱼类索饵场及越冬场。

步骤5，过鱼设施初步比选：不同过鱼设施的特点不同，不同的工程适用不同的过鱼设施，将各种过鱼设施的优缺点以及使用范围进行比较，形成过鱼设施比较列表；结合步骤1收集的研究区域信息及工程概况资料，以及步骤2确定的过鱼对象，从过鱼设施比较列表中选出两种或两种以上的过鱼设施作为待选过鱼设施。

步骤6，过鱼设施比选赋分列表确定：过鱼设施比选赋分列表包括六列，六列分别为赋分考虑因素、考虑因素指标、三分赋分列、两分赋分列和一分赋分列；赋分考虑因素列包含诱鱼能力、过鱼能力、鱼类适应能力、建设工程量以及运行维护情况；对每种赋分考虑因素均选择两项及以上关键指标作为考虑因素指标；对每项考虑因素指标按照重要、较重要及一般重要程度依次排列在三分赋分列、两分赋分列和一分赋分列中，从而形成过鱼设施比选赋分列表。

步骤7，过鱼设施再次比选：将步骤初步比选出来的每个待选过鱼设施，均按照步骤7中的过鱼设施比选赋分列表进行各指标赋分操作；再将各指标赋分列表所得的赋分×指标的权重系数，所得结果为该待选过鱼设施的最终得分；最终得分最高的待选过鱼设施则为再次比选出来的过鱼设施；诱鱼能力、过鱼能力、鱼类适应能力、建设工程量以及运行维护情况所对应的指标的权重系数依次降低。

诱鱼能力、过鱼能力、鱼类适应能力、建设工程量以及运行维护情况所对应的指标的权重系数依次为5、3、2、2、1。

诱鱼能力指标包括入口位置、吸引水流和水位变化适应能力；过鱼能力指标包括过鱼种类、过鱼数量、过鱼时间和上行下行解决；鱼类适应能力指标包括自然程度、流速控制、流态控制和上下游水质差异控制；建设工程量指标包括场地占用和建造费用；运行维护情况指标包括运行费用、结构稳定性、后期改造难度和设备维护。

步骤2中，对研究区域内鱼类资源状况的调查方法为现场调查法与收集资料法，包括渔获物调查、渔业管理部门相关统计资料和地方志收集整理。

步骤2中属于优先考虑原则范围内的鱼类包括具有洄游及江湖洄游特性的鱼类，受到保护的鱼类，珍稀、特有、土著或易危鱼类，以及具有经济价值的鱼类。

本发明具有如下有益效果：本发明通过对各种过鱼设施的优缺点以及使用范围比较的方法，同时采用列表赋分法进行过鱼设施的比选，比选结果按照各指标赋分依据所得的赋分×指标的权重系数所得分数的总和优先选择高分的过鱼设施，因而，过鱼设施的选择更为科学，从而缓解水工建筑对鱼类生境带来的破坏。

具体实施方式

下面就具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

下面结合引哈济党工程，对本发明进行进一步详细阐述。

一种过鱼设施比选方法，包括如下步骤。

步骤1，资料收集：对研究区域信息及工程概况资料进行收集，其中，研究区域信息包括研究区域的地理位置、流域面积、取水枢纽的位置、输水线路、坝高和上下游水位差；工程概况资料包括鱼道建设的工程量及投资金额。

步骤2，过鱼对象确定：对研究区域内鱼类资源状况进行调查，结合现有资料对研究区域内河段的鱼类进行全面了解，筛选出研究区域内的鱼类主要物种，再将筛选出的鱼类主要物种，根据优先考虑原则，确定过鱼对象。

上述对研究区域内鱼类资源状况的调查方法优选为现场调查法与收集资料法，包括渔获物调查、渔业管理部门相关统计资料和地方志收集整理。

上述属于优先考虑原则范围内的鱼类包括具有洄游及江湖洄游特性的鱼类，受到保护的鱼类，珍稀、特有、土著或易危鱼类，以及具有经济价值的鱼类。

在引哈济党工程中，鱼类资源状况的调查主要采用现场调查法与收集资料法，包括渔获物调查、渔业管理部门相关统计资料和地方志等收集整理。

鱼类资源状况调查显示主要为高原鳅属小型鱼类及鲤科小型鱼类，未见保护鱼类及经济鱼类(优选考虑原则)，筛选出的鱼类主要物种为修长高原鳅及叶尔羌高原鳅。

步骤3，过鱼季节确定：根据步骤2确定的过鱼对象的洄游习性和繁殖季节，来确定过鱼季节。

在引哈济党工程中，过鱼设施的主要过鱼目的，原则上全年均是过鱼季节。但是主要过鱼季节需要根据主要过鱼目标的洄游习性、繁殖季节等来确定。

由陈生熬、仁波、吐尔逊等知，每年3月，汛期之初有大量的体型较小的高原鳅洄游。而到了4月中旬至7、8月，大批的成年高原鳅开始洄游，大部分的成年高原鳅进入洪水沟或者大的回水湾生活。临产的高原鳅更是迅速地游入洪水沟或者河沿岸的沼泽地中待产、孵化。直至9-10月下旬，退去洪水前，成年高原鳅开始顺河游到水域较深的地方进行过冬。

终上所述，本工程主要过鱼季节是3-8月。

高原鳅具有如下生态习性

(1)栖息习性

高原鳅幼鱼平时喜欢生活在静水或者流速较小的水域中，高原鳅成年鱼也喜欢生活在水流速较缓的地方，但是洄游时高原鳅则喜欢在急流水流中直面浪头，以得到充足的食物。

(2)繁殖习性

产卵时间：高原鳅每年5-8月会游至适宜环境中产卵。

产卵地点：一般是在上游有各种各样原生动、植物的沼泽地或洪水沟水深0.1～1m处产卵。产卵处水温较高，有利于高原鳅的孵化。

(3)洄游习性

洄游时间：每年汛期开始时(3月)大量幼年高原鳅就开始了洄游，直到4月成年的高原鳅才开始洄游，7、8月份洄游至上游，甚至最终游入源头河。

洄游终点：大回水湾、洪水沟或者水深小于1m的沼泽地中。

顺河洄游：大部分高原鳅在上游产卵后(9-10月下旬)便会沿着河流游走，最终游至较深水中开始过冬。

(4)食性

急流区域的摄食习性：高原鳅在急流中可以捕食到更多的食物。但是急流处悬浮物含量高，水质浑浊，为了适应这种恶劣的捕食环境高原鳅一般紧贴河床靠触须感应“猎物”。高原鳅的触须一感应到“猎物”便迅速地追捕，并且很少咀嚼而是直接将“猎物”吞咽。

缓流区域的摄食习性：水流流速较小时，悬浮物含量少，水质好。高原鳅可以在“猎物”靠近时便迅速地吞咽至胃中，而不需要借助触须的帮助。

步骤4，生境适宜度分析，包括如下步骤。

步骤41，基础生境识别。

鱼类基础生境是指满足鱼类基本生存、繁殖、产卵的生境指标。《生物学评估操作规范》(OCAP BA)规定识别鱼类基础生境时应该包含以下九个方面的详细情况：(1)河底基质组成；(2)水文水质情况；(3)流量、水深和流态；(4)栖息地稳定性特征；(5)饵料生物组成；(6)栖息地覆盖程度及生物复杂性；(7)栖息地水平空间分布特征以及垂直空间分布特征；(8)栖息地的各种进、出口和通道情况；(9)栖息地的连续性特征等。

在引哈济党工程中，结合水利水电工程特性，以过鱼设施对闸上生境判别为目标，对初始鱼类基础生境进行细化和重新归类，形成研究区域所涉及的鱼类基础生境指标，具体如下表所示。

步骤42，基础生境变化预测：假设坝区或库区工程建成并投入使用后，其对步骤41识别的研究区域所涉及的鱼类基础生境指标所带来的变化进行预测分析，并形成基础生境变化预测表。

在引哈济党工程中，基础生境变化预测情况如下。

(1)水质变化

水库蓄水后，流速减缓，水体交换频率降低，使污染物扩散能力下降，水体复氧能力减弱，深层水体溶解氧含量偏低。蓄水初期，由于库底残留的有机物分解，土壤中氮、磷、有机质等进入水体，短期内营养物质含量可能会有所增加。相比于原河流来说，电站建成运行时库区水流变慢，水体长时间滞留，水体营养负荷也会有一定程度的增加。

(2)水文情势变化

引哈济党工程为调水工程，库区仍保持一定的流水条件，随着库区水量的增加和流动，水质会进一步改善，库区浮游植物在一段时间后会趋于稳定，硅藻等清水藻类仍将是其主要类群，但蓝藻门及绿藻门浮游植物会在一定程度上增加，库区上游仍为天然河道，水文情势变化不大。

(3)饵料生物变化

运行期，引哈济党调水工程水库原有的河流变成河道型水库，库区浮游动物种类会发生变化，轮虫、浮游动物尤其是大型浮游甲壳类会变多，生物量会有较大的增加。但在引水枢纽下游河段及苏干湖区域，由于水量的减少，浮游动物生境面积直接减少326.21km²，浮游动物年损失量约为64.4kg，党河水库浮游动物种类组成与苏干湖水系浮游动物种类组成差异不大，且均为广布种，该项工程不会产生生物入侵问题。

引哈济党工程的建成及运行，使原有的河道型生态变成静水的水库生态，随着水量的增加，原有的土地被淹没，库区营养物质增加，库区水温在一定程度上有所增加，适宜底栖生物生长。渐渐地，随着水质的改善底栖生物系统也会越来越稳定。

库区的底质为泥沙，加上水中营养物质在库中滞留延长，水体初级生产力渐渐地增强，水体会逐渐呈淤泥型。随着生存环境的改变，底栖生物也会随之改变。喜爱在静水中生活的生物数量会增加；水电站正常运行后，底栖生物会从逐渐丰富趋于逐渐稳定。但下游河段及下游湖泊会随着栖息地面积的减少而减少，具体情况见下表。

步骤43，重要生境变化预测：假设坝区或库区工程建成并投入使用后，对重要生境的影响变化进行预测分析；其中，重要生境包括鱼类产卵场、鱼类索饵场及越冬场。

在引哈济党工程中，重要生境变化预测情况如下。

(1)对鱼类产卵场的影响

高原鳅产粘沉性卵鱼类，产卵场一般需要水草等附着物，受精卵粘附于水草上孵化，水库的边坡、库湾、支流河口等水生植物丰富较浅的地方更适合高原鳅产卵、繁殖。但是在产粘性卵鱼类产卵繁殖期的5～8月，水库的调度运行应防止坝上坝下水位的陡涨陡落，以避免水位下降导致鱼卵干枯死亡。

(2)对鱼类索饵场影响

闸坝建成后，库区水位升高，水流流水减小，成为静水水域。悬浮物含量降低，水体透明度增加利于水生植物的光合作用，浮游植物增加，又因为水库储水增加了水库中的营养负荷，库区中的浮游生物含量大大增加，导致以浮游生物为食物的幼鱼量增加，最终鱼类增加会去寻找新的育鱼基地。

(3)对越冬场的影响：越冬场主要位于干流主河道的深潭水域，水库蓄水后，库区水位上升，水深加大，有利于鱼类越冬。

步骤5，过鱼设施初步比选：不同过鱼设施的特点不同，不同的工程适用不同的过鱼设施，将各种过鱼设施的优缺点以及使用范围进行比较，形成过鱼设施比较列表。结合步骤1收集的研究区域信息及工程概况资料，以及步骤2确定的过鱼对象，从过鱼设施比较列表中选出两种或两种以上的过鱼设施作为待选过鱼设施。

在引哈济党工程中，形成的过鱼设施比较列表如下所示。

由于引哈济党工程，最大坝高12.1m，回水1.4km，该区域仅分布高原鳅1种鱼类，影响相对较小，两岸为台地，不需要鱼闸、升鱼机、集运鱼系统及增殖站。研究区域内土地资源不紧张，综合地理环境及运行、可操纵性来说，鱼道和仿自然通道较好。也即鱼道和仿自然通道为两种待选过鱼设施。

步骤6，过鱼设施比选赋分列表确定。

过鱼设施比选赋分列表包括六列，六列分别为赋分考虑因素、考虑因素指标、三分赋分列、两分赋分列和一分赋分列；赋分考虑因素列包含诱鱼能力、过鱼能力、鱼类适应能力、建设工程量以及运行维护情况；对每种赋分考虑因素均选择两项及以上关键指标作为考虑因素指标；对每项考虑因素指标按照重要、较重要及一般重要程度依次排列在三分赋分列、两分赋分列和一分赋分列中，从而形成如下表所示的过鱼设施比选赋分列表。

步骤7，过鱼设施再次比选：将步骤初步比选出来的每个待选过鱼设施，均按照步骤7中的过鱼设施比选赋分列表进行各指标赋分操作；再将各指标赋分列表所得的赋分×指标的权重系数，所得结果为该待选过鱼设施的最终得分；最终得分最高的待选过鱼设施则为再次比选出来的过鱼设施；诱鱼能力、过鱼能力、鱼类适应能力、建设工程量以及运行维护情况所对应的指标的权重系数依次降低。

在引哈济党工程中，诱鱼能力、过鱼能力、鱼类适应能力、建设工程量以及运行维护情况所对应的指标的权重系数优选依次为5、3、2、2、1。

在引哈济党工程中，两种待选过鱼设施：右岸鱼道(方案1)和右岸仿自然通道(方案2)的赋分比选结果如下表所示。

在具体的各项指标中，诱鱼能力方面，两种方案进口位置和诱鱼水流均具有较好的诱鱼条件；在过鱼能力方面，仿自然通道具有类似天然河流的底质及水流条件，因此有较大优势；在运行维护上，仿自然通道由于主要有块石堆砌而成，在日常运行中石块在频繁的水位变化和水流冲击作用下易改变位置，影响通道的水力学条件，需要较多的维护工作；在适应下游水位变幅、运行维护等方面，鱼道具有一定优势。本工程过鱼对象单一，且工程下游运行水位变幅不大，工程区域土地资源不紧张。

经过列表赋分比选及上述分析可知仿自然通道占有一定优势，推荐采用右岸布置仿自然通道的方案。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种过鱼设施比选方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，资料收集：对研究区域信息及工程概况资料进行收集，其中，研究区域信息包括研究区域的地理位置、流域面积、取水枢纽的位置、输水线路、坝高和上下游水位差；工程概况资料包括鱼道建设的工程量及投资金额；

步骤2，过鱼对象确定：对研究区域内鱼类资源状况进行调查，结合现有资料对研究区域内河段的鱼类进行全面了解，筛选出研究区域内的鱼类主要物种，再将筛选出的鱼类主要物种，根据优先考虑原则，确定过鱼对象；

步骤3，过鱼季节确定：根据步骤2确定的过鱼对象的洄游习性和繁殖季节，来确定过鱼季节；

步骤4，生境适宜度分析，包括如下步骤：

步骤41，基础生境识别：结合水利水电工程特性，以过鱼设施对闸上生境判别为目标，对初始鱼类基础生境进行细化和重新归类，形成研究区域所涉及的鱼类基础生境指标；初始鱼类基础生境包括：（1）河底基质组成；（2）水文水质情况；（3）流量、水深和流态；（4）栖息地稳定性特征；（5）饵料生物组成；（6）栖息地覆盖程度及生物复杂性；（7）栖息地水平空间分布特征以及垂直空间分布特征；（8）栖息地的各种进、出口和通道情况；（9）栖息地的连续性特征；

步骤42，基础生境变化预测：假设坝区或库区工程建成并投入使用后，其对步骤41识别的研究区域所涉及的鱼类基础生境指标所带来的变化进行预测分析，并形成基础生境变化预测表；

步骤43，重要生境变化预测：假设坝区或库区工程建成并投入使用后，对重要生境的影响变化进行预测分析；其中，重要生境包括鱼类产卵场、鱼类索饵场及越冬场；

步骤5，过鱼设施初步比选：不同过鱼设施的特点不同，不同的工程适用不同的过鱼设施，将各种过鱼设施的优缺点以及使用范围进行比较，形成过鱼设施比较列表；结合步骤1收集的研究区域信息及工程概况资料，以及步骤2确定的过鱼对象，从过鱼设施比较列表中选出两种或两种以上的过鱼设施作为待选过鱼设施；

步骤6，过鱼设施比选赋分列表确定：过鱼设施比选赋分列表包括六列，六列分别为赋分考虑因素、考虑因素指标、三分赋分列、两分赋分列和一分赋分列；赋分考虑因素列包含诱鱼能力、过鱼能力、鱼类适应能力、建设工程量以及运行维护情况；对每种赋分考虑因素均选择两项及以上关键指标作为考虑因素指标；对每项考虑因素指标按照重要、较重要及一般重要程度依次排列在三分赋分列、两分赋分列和一分赋分列中，从而形成过鱼设施比选赋分列表；

步骤7，过鱼设施再次比选：将步骤初步比选出来的每个待选过鱼设施，均按照步骤7中的过鱼设施比选赋分列表进行各指标赋分操作；再将各指标赋分列表所得的赋分×指标的权重系数，所得结果为该待选过鱼设施的最终得分；最终得分最高的待选过鱼设施则为再次比选出来的过鱼设施；诱鱼能力、过鱼能力、鱼类适应能力、建设工程量以及运行维护情况所对应的指标的权重系数依次降低。

2.根据权利要求1所述的过鱼设施比选方法，其特征在于：诱鱼能力、过鱼能力、鱼类适应能力、建设工程量以及运行维护情况所对应的指标的权重系数依次为5、3、2、2、1。

3.根据权利要求1所述的过鱼设施比选方法，其特征在于：诱鱼能力指标包括入口位置、吸引水流和水位变化适应能力；过鱼能力指标包括过鱼种类、过鱼数量、过鱼时间和上行下行解决；鱼类适应能力指标包括自然程度、流速控制、流态控制和上下游水质差异控制；建设工程量指标包括场地占用和建造费用；运行维护情况指标包括运行费用、结构稳定性、后期改造难度和设备维护。

4.根据权利要求1所述的过鱼设施比选方法，其特征在于：步骤2中，对研究区域内鱼类资源状况的调查方法为现场调查法与收集资料法，包括渔获物调查、渔业管理部门相关统计资料和地方志收集整理。

5.根据权利要求1所述的过鱼设施比选方法，其特征在于：步骤2中属于优先考虑原则范围内的鱼类包括具有洄游及江湖洄游特性的鱼类，受到保护的鱼类，珍稀、特有、土著或易危鱼类，以及具有经济价值的鱼类。