土谷塘航電樞紐工程庫區固定半浮式人工

【摘要】土谷塘航電樞紐工程建設完成后，將導致湘江庫區部分魚類的產卵場淹沒消失，根據受影響魚類的繁殖生物學、生態學特點，在庫區設置固定半浮式人工魚礁可以修復產粘性卵、沉性卵等魚類的產卵場，增殖魚類等水生生物資源，減緩和補償樞紐建設和運行對水生態的影響。該人工魚礁由礁體和人工魚巢兩部分組成，礁體固定在原產卵場附近，水面下1.5～2.0 m處，人工魚巢一端固定在礁體上，一端浮于水面。該人工魚礁可供產粘性卵、沉性卵、穴居產卵等多種生態類型的魚類產卵。本文還就人工魚礁管理技術要求，建立了監測與效果評估模型進行了探討。

【關鍵詞】固定半浮式人工魚礁；增殖修復技術；土谷塘航電樞紐

1935年，美國在太平洋沿岸建造了世界上第一座人工魚礁，至1983年美國的人工魚礁達1200多座，每座魚礁的體積均達數萬立方米，取得了較好的魚類增殖效果。日本于1952年開始海區人工魚礁建設，1974年頒布了《沿岸漁場整修開發辦法》，專門對人工魚礁的設置作了規定。我國于1975年在臺灣開始設置人工魚礁，大陸則于上世紀70年代末、80年代初開始海區人工魚礁的設置與研究工作，其特點是起步較晚，發展很快，技術成熟，效果較好，但主要為海區人工魚礁，并于2012年頒布了水產行業標準《人工魚礁建設技術規范》（SC/T 2090-2012）。目前，人工魚礁的設置主要在海岸、海區，關于內河人工魚礁的研究、設置均較少。近年來，為了修復水域生態環境，增殖魚類等水生生物資源，特別是長江流域的湖南、安徽等省份均開展了淡水人工魚巢的研究，湖南于2015年發布了湖南省地方標準《淡水人工魚巢增殖技術規程》（DB43/T 1077-2015），淡水人工魚礁的研究目前還處于起步階段，土谷塘航電樞紐人工魚礁的建設與研究，將為內河水域魚類棲息地修復、資源增殖提供有力的技術支撐與示范，對于內陸水域產卵場修復、資源增殖保護意義重大。

土谷塘航電樞紐工程壩址位于衡南云集鎮濱河村，上距近尾洲樞紐壩址50km，下距衡陽市約38km，距大源渡樞紐壩址100km。是以航運為主、航電結合，并兼有灌溉、供水與水產養殖功能的低水頭樞紐工程。樞紐正常蓄水位58.0m，相應庫容1.97億m3，渠化III級航道50km，船閘設計通航船舶噸級1000t，電站裝機90MW，工程等別為Ⅱ等，工程規模為大（2）型，于2016年投入試運行。電站建成后壩址湘江庫區部分粘性卵、沉性卵魚類產卵場淹沒消失或部分消失，為一定程度地修復這些生態類型魚類產卵場，增殖魚類資源，環境影響評價提出應采取“人工魚礁”修復產卵場、增殖資源。本研究對土谷塘電站人工魚礁的目標任務、功能作用、選址、設計、建設安裝、管理及監測評估等進行了較為系統地研究探討，并提出了詳細的人工魚礁增殖修復技術方案，以及效果評估的方法。

1、人工魚礁目標任務

根據湘江土谷塘航電樞紐工程建設環境影響評價，以及蓄水試運行現狀，庫區30km江段粘性卵、沉性卵魚類產卵場已淹沒消失或部分消失。按照環境影響批復要求工程建設完成后應設置人工魚礁10畝，主要增殖粘性卵、沉性卵及穴居產卵習性等魚類資源，并為稚幼魚及蝦類生長提供庇護生長場所。

根據增殖修復魚類的繁殖生物學、生態學特點，以及庫區水文、水質及生物資源條件，采取設置固定半浮式人工魚礁，修復該生態類型魚類產卵場，增殖魚類等水生生物資源，減緩和補償電站建設運行對水生態的影響。

2、人工魚礁的功能作用

土谷塘樞紐工程建設投產后淹沒了上游部分洲灘，也使下游部分洲灘的魚類產卵受到影響，因此，本人工魚礁設置的功能作用主要是部分修復、恢復工程影響江段的定居性、短距離洄游性及習穴性魚類產卵場功能，并為仔稚魚、蝦類生長提供庇護場所，人工魚礁是一個復合型水生態系統，也能為螺蚌類等底棲動物的生存生長提供活動場所，其具體功能如下：

（1）為鯉、鯽、魴、黃顙魚等多種定居性魚類提供產卵場所；

（2）為鳊、魴、餐條等鳊鲌亞科魚類、黃尾鲴等鲴亞科魚類、蛇鮈等鮈亞科魚類等眾多微流水產粘性卵、沉性卵魚類提供產卵場所；

（3）為南方鯰、沙塘鱧等穴居產卵習性魚類提供棲息產卵場所；

（4）為螺蚌類提供棲息生長和繁殖場所（蚌類的繁殖需要黃顙魚、鳙等性情溫和魚類作為鉤介幼蟲中間寄主）；

（5）為中華鳑鮍等鰟鮍亞科魚類提供產卵繁殖場所（鰟鮍亞科魚類繁殖季節有產卵管，其卵需產在蚌殼內，在蚌殼內孵出魚苗）；

（6）為鱖類等浮性魚類提供繁殖產卵場所；

（7）為仔稚及蝦類生長提供庇佑生長場所；

（8）也能種植莼菜、蓮花等本地觀賞水生植物，作為人工魚礁的標識物種，并為其提供保種場所。

3、人工魚礁的設計方案

介于人工魚礁的上述功能，其設置應能滿足修復以上魚類等水生動物棲息、繁殖和生長的需要，根據目標魚類等水生動物的繁殖生物學、生態學特性，本人工魚礁設計為固定半浮式復合型人工魚礁。其設置主要包括以下內容：

3.1 選址

選擇環境相對安靜、水質符合GB 11607的規定、水底沉積物厚度≤20cm的靜水或流速≤0.05m/s的微流水水域設置人工魚礁。為確保人工魚礁增殖效果，其設置點應選擇在原產卵場附近，浮游動物等仔幼魚餌料生物資源相對豐富的水域。人工魚礁的設置應不影響航運、阻礙行洪。

根據以上條件，人工魚礁的設置應在原產卵場附近，避開航道，不阻隔行洪的魚類活動區。經現場考察，本人工魚礁擬選址在常寧市松柏鎮大漁灣社區江段陳家洲與劉家洲之間，避開主航道的劉家洲外側，寬約30m、長約225m，面積約6750m2的順水流方向的長條形水域。地理座標介于東經112°32′24″～112°32′51″，北緯26°34′37″～26°34′46″之間。

3.2 設置水域餌料生物資源現狀

經調查，人工魚礁擬設置江段浮游動物等餌料生物資源較豐富，共檢出浮游植物7門49屬，其中硅藻門和綠藻門為優勢種群，各檢出17和19個屬；繁殖期和越冬期的數量變化幅度為13.3～ 43.4×104ind./L。共檢出浮游動物有4門28屬，數量年變幅在3.2-5.2ind./L；越冬期數量稍高，為5.2ind./L，育肥期和繁殖期數量較少，分別為4.2ind./L和3.2ind./L，各監測點中浮游動物的生物量依次為0.020mg/L，0.0254g/L，0.0685g/L，0.1793g/L和0.0824g/L。輪蟲在所監測的浮游動物數量中占有較高的比例，枝角類、橈足類和無節幼體在監測水域中數量很少。

調查到水生寡毛類及水生昆蟲17個屬種，平均密度為286.03個/m2，平均生物量為0.329g/m2，優勢種類有菱跗搖蚊屬、隱搖蚊屬、管水蚓屬、水絲蚓屬4個屬；底棲軟體動物單殼類3科6屬10種，以梨形環棱螺 、銅銹環棱螺、耳河螺、長河螺、方格短溝卷為優勢種；雙殼類3科11屬25種，以圓頂珠蚌、背角無齒蚌、河蜆等種類為優勢種，底棲軟體動物平均生物量為5.36g/m2。調查到蝦蟹類2亞目10種，其中蝦類6種，蟹類4種，以日本沼蝦、秀麗白蝦、粗糙沼蝦為優勢種。

3.3 人工魚礁設置水域水質狀況

擬設置水域水庫蓄水前為粘性卵魚類產卵場，其洲灘現已部分淹沒，呈“湖相”特征，基本處于靜水狀態。水質監測結果表明，人工魚礁擬設置江段水質總體狀況良好，所檢指標均符合《漁業水質標準》及《地表水環境質量標準》Ⅱ～Ⅲ類標準。

3.4 人工魚礁的制作與安裝

3.4.1 人工魚礁建設的材料

固定半浮式人工魚礁由礁體及人工魚巢（卵粘附介質）兩部分復合而成。其建設的主要材料：

（1）礁體：以廢舊漁船或其他廢舊船只，配置瓦罐、石塊等作為礁體。本人工魚礁擬用10～13條廢舊漁船，漁船長度8～12m，在船艙用廢舊瓦罐、瓦片、磚瓦、石塊等負重、筑巢。

（2）卵粘介質：基質材料主要為棕片、春根草等旱草，以及礁體內種植的輪葉黑藻、苦草等沉水植物；結構材料主要為木條、竹桿、圓木、鐵絲、網線、繩索等。

3.4.2 人工魚礁設置的制作與安裝

為提高魚類等水生動物的棲息率和生物多樣性指數，吸引各種生態類型的魚類、蝦蟹類、螺蚌類等眾多水生動物的棲息生活、繁衍生長，本人工魚礁采用礁體加人工魚巢的方法設置。其制作與安裝方法如下：

（1）布礁：將10～13條廢舊漁船沉入選址水域作為人工魚礁的礁體。

（2）固定礁體：用錨或樁將沉入漁船固定在常年水位的1.5～2.0m深的水層內；

（3）負重與筑巢：用廢舊瓦罐、瓦片、磚瓦、石塊、廢舊輪胎等在船艙內筑巢；

（4）種植水生植物和設置標識植物：在礁體（漁船）內種植輪葉黑藻、苦草等沉水植物，并在每個礁體（漁船）內種植1～2盆（罐）蓮藕或莼菜，夏季可作為人工魚礁的指示生物，并具觀賞性；

（5）人工魚巢的制作：將棕片等卵粘基質系于長8～10m的竹桿上，每扎棕片間隔15～20cm；

（6）人工魚巢的安裝：先在礁體漁船的船頭和船尾各橫向固定1根長8～10m的杉木用作安裝人工魚巢，再將系上卵粘基質的竹桿系于礁體固定的橫向杉木上，間隔30～40cm，用繩索連成排，安裝于礁體的人工魚巢可通過浮力作用而在水體內形成一定的坡度，類似于淺水洲灘，供魚類產卵、仔稚魚庇護生長。單個礁體配套人工魚巢1500rn扎。

4、人工魚礁的管理

該人工魚礁應有專人管理，主要進行礁體及所系人工魚巢的安全性管理和效果觀察。

4.1 安全管理

管理人員應定期檢查，遇大雨、風暴和洪水時應隨時檢查，礁體是否漂移，所系魚巢是否脫離礁體，以及是否對航運安全、漁民作業安全等造成影響，發現問題及時處理。對發生漂移的礁體要重新固定，脫離礁體的魚巢應安裝歸位，遇緊急情況不便于安裝歸位時，應以安全為重，及時打撈上岸，等待風平浪靜時再進行安裝。

4.2 效果觀察

管理人員應記錄人工魚礁的魚類活動等情況，特別是產卵繁殖季節魚類產卵繁殖情況，配合技術人員記錄產卵批次，以及每個產卵批次的氣候、水溫、水文、產卵時間、產卵魚類等基本情況，并在技術人員的指導下計數記錄每批次的產卵數量、觀察到的產卵種類。

5、監測與增殖修復效果評估模型

5.1 監測內容

主要監測內容為人工魚礁設置區域及其附近水域水質監測、生物組成區系調查；人工魚礁產卵增殖魚類種類、增殖卵苗數量監測。

5.2 監測頻次

越冬期（1～2月）1次；產卵期3～6月每月1～2次，計4～8次；索餌期（8～9月）1次，共監測6～10次。

5.3 監測與評估方法

5.3.1 記錄、抽樣與計算

現場監測記錄，并利用扎（兜）抽樣和五分法抽樣進行抽樣檢測。

抽樣量按（1～2）%的扎（兜）數量，計數扎（兜）產卵量及受精率；或按五分法抽樣（2～3）%面積的魚巢，計數單位面積產卵量及受精率，其計算公式如下：

批產卵量：pi =扎（兜）產卵量×扎（兜）數…………（式1）

批魚苗量：qi= piki………………………………………… （式2）

總產卵量：M =∑pi………………………………………（式3）

總魚苗量：Q=∑qi =∑piki………………………………（式4）

式中：

n——產卵批次；

pi——第i批次產卵量，單位為粒或萬粒；

ki——第i批次受精率（%）；

qi——第i批次魚苗量， 單位為尾或萬尾；

M——總產卵量， 單位為粒或萬粒；

Q——總魚苗量，單位為尾或萬尾。

5.3.2 增殖種類判定

現場監測記錄產卵種類，或體視顯微鏡觀察取樣魚卵，再依據魚卵特征判定產卵種類。

6、分析討論

江河梯級利用、采砂挖砂等已導致江河環境驟變，自然河流演化成分段庫區，魚類產卵場等重要棲息地破壞，水生生物資源的衰退，水生態環境堪憂。為增殖修復水生生物資源，養護水域生態環境，從2009年起我國已開始了有規模的魚類等水生生物資源增殖放流，較好地遏制了資源的進一步衰退，水生態環境也逐步好轉。但需依托成功的魚類人工繁殖技術，增殖種類有限，且有潛在的種質污染風險，管理難度較大。而湘江魚類中有60%以上的魚類產粘性卵、沉性卵或穴居性產卵，可依賴人工產卵場暨人工魚礁增殖，約80%以上魚類仔幼魚依賴人工魚巢/礁庇護生長，且其增殖不涉及外源性魚類等水生生物的投入。因此，人工魚礁，以其增殖孵幼種類多，沒有潛在種質污染，增殖效果好，增殖效益高等特點，將成為繼增殖放流后又一資源增殖的重大舉措，具有廣闊的應用前景。

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