安谷水電站魚類棲息地生態保護與修復實踐

芮建良，盛晟，白福青，施家月，楊彥龍

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司， 杭州 310014)

安谷水電站魚類棲息地生態保護與修復實踐

芮建良，盛晟，白福青，施家月，楊彥龍

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司， 杭州 310014)

安谷水電站所在區域地處大渡河、青衣江、岷江的三江交匯口，為典型高原河口濕地，具有生物多樣性豐富、人為干擾頻繁、生態環境脆弱等生態特征。針對區域生態系統特點，在系統分析生境條件受損情況的基礎上，提出通過改善水文條件、提高水系連通性、改造生境組成與結構、修建魚坡、魚道等方式進行魚類棲息地生態修復。

棲息地；產卵場；水文分析；魚道；生態系統

河流生境作為河流生物賴以生存、繁衍的空間和環境，維系著生物食物鏈及能量流，是河流生態系統的重要組成部分，在河流生態系統中發揮著至關重要的作用[1]。研究表明，河流的生境特征與生物多樣性是緊密相關的[2]。河流生境的質量影響河流生物群落的組成和結構[3]，河流生境的變化是河流生物群落改變的一個重要決定因素[4- 5]。與此同時，在河流生態系統長期的演替過程中，河流生物群落對于水域生境條件不斷進行調整和適應，河流生物群落對河流生境表現出較強的適應性[6]。

在中觀尺度上，深潭和淺灘是山地河流中最常見的地貌類型，由于具有不同的地貌形態、水力特征和沖淤變化規律，兩類生境中河流生物的豐富度、組成和多度表現出較大差異[7- 8]。在微觀尺度上，水深、流速、坡降、水生植物豐富度、有機碎屑、底質等微生境因素對河流水生生物群落都有一定影響[9- 10]。Bovee[11]和Gore[12]研究指出，種群多樣性與流速多樣性之間存在著顯著的相關關系。對底棲動物來說，河床底質的顆粒大小、組成、表面粗糙度、顆粒間隙等因素對群落多樣性影響極其顯著。

安谷水電站是大渡河水電開發的最后一個梯級，工程建設在帶來經濟效益和社會效益的同時，也對區域生態系統尤其是魚類棲息生境造成顯著影響。安谷水電站的主要生態問題是由于人為調控導致濕地水文情勢發生改變，以及電站建成后部分河網區成為庫區。如何在現有條件下優化區域河網結構，營造適宜的生境條件來恢復魚類棲息環境，是安谷水電站生態保護亟需解決的問題。

1 安谷水電站概況

安谷水電站地處大渡河、青衣江、岷江的三江交匯口，工程區河谷開闊，河道分汊呈河網狀，水流相對平緩，邊灘、心灘密布，形成了典型的河口濕地。該區域水流復雜、水量豐沛、生境多樣，是大渡河下游重要的魚類越冬場、產卵場、索餌場“三場”分布區域，對大渡河、青衣江魚類資源保護具有重要意義。

安谷水電站工程對區域河網魚類棲息地的影響主要包括：(1)生境影響。工程建設完成并投入運營后，由于水庫淹沒、壩下疏挖以及副壩建設等，主河道與右支區域分汊河道將消失，左支及左支區域分汊河道作為生態河道被部分保留。由于尾水渠、溢洪道和副壩的建設，使左右側河網水系交流受到阻隔，部分支汊水流方向和水動力學特征相應發生變化，甚至少量支汊形成靜水河汊，加上泄放生態流量過程與原有水文過程有差異，左側河網水文過程會有所變化。(2)餌料生物影響。電站建成運行后該河段流量較自然狀態有所減少，底棲動物的生境相應縮小。(3)魚類產卵生境影響。擋水主壩、副壩、溢洪道等建成后，主河道與部分河網支汊的橫向連通性被阻隔，水文情勢會發生明顯變化，不利于流水性魚類繁殖。工程保留左側河網，在泄放適當生態流量的基礎上，依然維持灘潭交替、緩急相間的河勢，礫石、沙礫灘以及河漫灘仍較為豐富，生境多樣性較高，并可加大下泄流量，使流量過程與天然狀況類似，從而具備多種魚類繁殖條件。

2 魚類棲息地修復

魚類棲息地修復是一個循序漸進的系統工程，需要考慮以下幾個方面：一是恢復魚類棲息必需的水文條件，包括合理下泄生態流量、確保支汊水量、保留河網結構、恢復河流連通性等；二是修復魚類棲息生境，包括修復河岸生境、濕地生境與產卵場生境等；三是修復魚類洄游通道，包括設置魚道及魚坡。

2.1 水文條件保障措施

(1)下泄生態流量

該區域汊濠縱橫，洲島遍布，安谷水電站建設后，若左側河網不考慮泄放生態流量，區域整體將逐漸旱化，濕生植被和水生動物尤其是魚類在左岸的適宜生境明顯減少，種類和生物量將明顯減少，對左側河網生態系統影響嚴重。通過研究該區域生態系統結構及組成，分別計算濕生植物需水、濕地土壤需水、野生生物棲息地需水及工農業取用水等水量需求，然后對各部分需水量進行耦合，確定研究區域整體的生態需水量。經計算，為維持左側河網生態系統健康，左側河網需泄放100～600 m3/s的生態流量。

(2)河網水文模擬分析

首先通過一維水文水動力模型，研究電站建設對水文過程的改變，模擬不同情景下的水流狀態變化。在此基礎上，采用平面二維水文水動力模型，開展典型濕地、魚類產卵場等重點河段水流流態的精細模擬，分析水電開發對水位變動、水深、流場等的影響，并由此分析生境變化情況。研究選取安谷水電站庫尾彩虹橋處至大渡河鷹嘴崖之間約23.5 km河段作為二維數學模型的計算區域。二維計算采用正交曲線網格，本次計算區域共劃分成480×180個網格，其中沿水流方向網格數為480個，平均間距為28～79 m，沿河寬方向網格數為180個，網格寬度多為5～19 m。流場計算的驗證和糙率系數的率定采用工程前地形資料。針對安谷水電站樞紐布置方案，結合魚類生境保護需求以及移民造地規劃，在左側河網現狀水動力學分析計算的基礎上，對左側河網采用相應的工程措施，滿足生態河網過水以及魚類棲息地適宜生境要求，擬采取的措施主要包括設置分水堰壩以及連通工程等。

(3)分水堰壩

根據河網配水規劃，左側汊河受到下游取水堰的阻水影響，河段分流較少。在下泄流量為100 m3/s的情況下，進入左支汊河流量僅為11 m3/s，受取水堰影響，取水堰下游左側汊河內將出現干涸現象。為保證自然汊河形態，以形成多樣化生境條件，根據水文模擬對分水口的流量分配要求，需對分汊口地形進行重塑，采用分水措施，在分水處修建寬頂堰，增加左支汊河分流量，分水堰壩位置如圖1所示。采取分水措施后，進入左支汊河流量為45 m3/s，取水堰下游河道流量為7 m3/s，確保魚類生境需求。

圖1 分水堰壩設置位置示意圖Fig.1 Location of the water diversion weir

(4)河道連通工程

由于電站施工以及采砂等原因，造成部分河道被回填，阻斷原有河網的自然順暢。為實現水系溝通，在水文模擬計算基礎上，在部分區域設置連通工程。連通工程全長約6 km，寬度10～50 m不等。此外，連通工程建設結合生態護岸工程，采用大卵石護腳、1∶3坡比三維植物網護坡，通過合理的生境營造，成為魚類棲息地修復的重要組成部分。

2.2 魚類產卵場修復

魚類產卵場是魚類棲息地中最重要而敏感的場所之一，其適宜性取決于產卵基床的材料粒徑、礫石孔隙率、水流流速、水深、表面紊流特征、水溫、溶解氧、遮蔽物等諸多因素。產卵場修復工程必須根據目標物種產卵習性，營造連續性水流水力條件，確保產卵底質材料需求，提供多樣的遮蔽條件。本工程所屬水域絕大多數魚類為產粘沉性卵類群，其產卵季節多為春夏間，也有部分種類晚至秋季，多數種類都需要一定流水刺激。產出的卵或粘附于石礫、水草發育，或落于石縫間在激流沖擊下發育。此外，產漂流性卵魚類需要湍急的水流條件，通常在汛期洪峰發生后產卵，此類魚類對水流刺激要求較高。本工程通過分析區域產卵場存在問題及其原因，針對性地選擇修復策略和相關修復技術，如表1所示。

安谷水電站建成運行后，左側河網通過放水閘泄水措施提供100 m3/s的生態流量，豐水期增加流量至600 m3/s，但工程建設仍會對水沙和徑流過程、洪水脈沖產生較大影響，同時河道沿線的人為采砂干擾已對產卵棲息地尤其是產卵墊層產生了嚴重擾動。根據前期棲息地調查分析結果，結合工程實際情況，魚類產卵棲息地保護和修復以恢復棲息地天然狀態為首要原則，對受干擾或退化嚴重的8個河段或節點，通過濱水帶修復、砂礫清洗以及控流、擾流等工程措施營造多樣性的流態特征，以滿足相關魚類對產卵生境的需求。

表1 產卵場存在問題分析及修復對策表

2.3 魚道工程

大渡河沙灣至河口段主要分布魚類為瓦氏黃顙魚、泉水魚等，安谷水電站建成后，大壩將對這些魚類的洄游繁殖造成較大影響。由于安谷水電站屬于低水頭開發方式，庫尾放水閘以及主體樞紐區上下游落差均較小，其中庫尾放水閘約4～5 m，主體樞紐區為20～30 m，且樞紐區兩岸地形較為寬闊。因此，從過魚效果、后期運行管理角度考慮，安谷水電站過魚設施主要選擇魚道和仿自然通道。根據安谷水電站魚類洄游通道構建要求，在左側河網及庫尾放水閘處建設1條豎縫式魚道和1條仿自然通道，在泄洪渠下游建設1條仿自然通道，構建泄洪渠與左側河網魚類洄游通道。

(1)豎縫式魚道

魚道由下至上由進口、魚道池室、觀測室、出口等組成。魚道全長340 m，坡度1.5%，魚道寬度為2.5 m，魚道內水深1.14～1.79 m，魚道出口處設工作門。魚道沿放水閘右側閘墩及下游消力池邊墻右側布置，由于地形限制，在下游海漫段采取連續“繞彎”方式布置。魚道采用單豎縫式結構，凈寬為2.5 m，單個池室長度為3.2 m，坡降為1.5%，共102個池室；由于魚道坡度較小，不設休息池；豎縫寬0.4 m，與魚道軸線呈45°角。隔板數為103，隔板厚度為25 cm。

>>魚類產卵場是魚類棲息地中最重要而敏感的場所之一，其適宜性取決于產卵基床的材料粒徑、水流流速、水深等諸多因素。

(2)1號仿自然通道

在豎縫式魚道右側緊鄰布置1號仿自然通道，全長393 m，坡度為1.25%，通道內的水深為0.44～1.09 m。通道采用梯形斷面，斷面底寬3 m，高度2 m，兩側坡度為1∶2～1∶3。在通道內間隔布置蠻石檻，以降低流速，營造豐富的水流環境。在通道進口段束窄斷面，布置蠻石檻，以營造一定的紊動，吸引上溯的魚類。在仿自然通道出口處設置閘門，控制運行，且方便檢修。

(3)2號仿自然通道

2號仿自然通道全長663 m，通道內設置階梯型坡度條件，其中，0～106 m、256～334 m及416～663 m坡度為1%，其余坡度為0.1%，通道內水深為0.44 m。通道采用梯形斷面，斷面底寬3 m，高度1 m，兩側開挖坡度為1∶2～1∶3。在通道內間隔布置石檻，營造豐富的水流環境。在仿自然通道進口處設置閘門，防止泄洪渠洪水倒灌。

3 結語

隨著我國經濟的發展以及工程技術的成熟，水電站建設過程的經濟與技術條件已不再是制約性因素，而移民安置及生態環境保護則是社會關注焦點，并成為新的制約性因素。如何在開發中保護、在保護中開發是水電工程建設必須正視并解決的關鍵問題。安谷水電站建設將占用區域右側河網，左側河網水量也將大幅減少，從而嚴重影響區域濕地生態與水生生態環境功能和質量。由于安谷水電站所處區域環境條件復雜、工程開發方式特殊，主要擬對左側河網實施一攬子生態保護措施，其中魚類棲息地生境保護是其重要內容之一。安谷水電站魚類棲息地的保護與修復，既對本工程生態保護具有重大的技術支撐作用，也對水電工程生態保護具有普遍的示范意義。

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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，江蘇人，教授級高級工程師，本科，主要研究方向為水電站環境保護，E-mail：rui_jl@ecidi.com

10.14068/j.ceia.2015.03.005

X171.4

A

2095-6444(2015)03-0018-04