云龍水庫魚類資源聲學評估

梁 祥，薛紹偉*，武 智，王 靜，張建斌，賴寶衡，胡智光

(1.云南省漁業科學研究院，云南 昆明 650051；2.中國水產科學研究院珠江水產研究所，廣東 廣州 510380；3.云南豐源水務股份有限公司，云南 昆明 650051)

【研究意義】云龍水庫離云南省昆明市主城區約137 km，位于祿勸縣云龍鄉、撒營盤鎮境內，是昆明市主城區居民飲用水主要的水源水庫。水庫壩址位于金沙江水系二級支流掌鳩河上游河段內，控制流域面積745 km2，占掌鳩河總流域面積的38.5%。水庫承擔昆明市70%的供水，其水質狀況直接關乎昆明市人民的飲水問題，開展庫區魚類尤其是凈水魚類評估對水質改善和維持具有重大意義。【前人研究進展】對魚類資源進行評價和估算，目前應用較普遍的是數學分析方法和水聲學探測方法，數學分析方法根據魚類生物學特性資料和漁業統計資料建立數學模型，對魚類的生長、死亡規律進行研究，考察捕撈對漁業資源數量和質量的影響；水聲學探測方法具有快捷、直接、經濟的特點，如對湖泊中的魚類群體豐度開展調查[1]；對長江、珠江等不同流域水域的魚類野生群體資源開展調查[2-5]，為制定漁業政策和措施提供科學依據[6-8]。【本研究切入點】為全面、客觀、準確的掌握云龍水庫庫區魚類資源現狀，應用水聲學方法探測云龍水庫魚類資源時空分布情況，同時對資源量作出科學估算。【擬解決的關鍵問題】計測和掌握云龍水庫魚類資源量，為庫區水資源及水生態管理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器

挪威Simrad EY60型號水聲探測儀，探測儀的主要工作參數為分裂式波束，換能器工作頻率設置為120 kHz，-3 dB波束寬(beamwidth) 7.0，脈沖寬度(pulse duration) 256 μs，數據采集軟件為ER60。

1.2 試驗方法

2019年10月18日，采用水聲探測儀在云龍水庫庫區搭乘庫區巡庫艇(50 t)進行走航(“之”字形)探測，探測儀懸掛固定于艇的右后側，垂直向下，沉于水下0.5 m，平均航速為9.2 km/h，總航程為 61.4 km，探測區域覆蓋了水城河匯入區(A)、老木河匯入區(B)、石板河匯入區(D)以及庫區(C)范圍，探測航跡(圖1)。

聲學探測目標強度和魚體體長之間的關系采用有鰾魚類的經驗公式[6]：

TS=20logL-66.7

式中，TS為目標強度(dB)，L為體長(cm)。

根據庫區走航時記錄的實時GPS數據可計算出航程，某一點的橫坐標和縱坐標分別為x1和y1，另一點的橫坐標和縱坐標分別為x2和y2，則這兩點間的距離S為:

魚類密度的估算采用回聲計數方法[7]，算法如下：

式中，Nt為探測到的魚類的數目，φ為單位體積水體魚類數量，即魚類密度。Vt為每一個ping探測的水體體積;P為分析數據的ping數量，θ′和φ′分別為換能器的橫向和縱向方向的有效檢測角度，R2為探測位置水深，R1為換能器1 m以下的水深。

魚類生物量估算方法如下：

N=φ×V

式中，N為庫區魚類總生物量(尾)；V為探測時段庫容(m3)，φ為單位體積水體魚類數量(尾/m3)。

1.3 魚類資源調查

參照《內陸水域漁業自然資源調查手冊》[9]、《水庫漁業資源調查規范》》[10]；2019年4、7、11月及2020年3月，分別采用15、5、1、0.8、0.5 cm規格的刺網及地籠進行現場采樣；魚類物種鑒定主要參考《云南魚類志(上冊)》[11]、《云南魚類志(下冊)》[12]、《云南魚類名錄》[13]；數據采用Excel 2016進行統計分析。

表1 云龍水庫漁獲物數量

2 結果與分析

2.1 漁獲物種類結構

2.2 魚類水平分布

云龍水庫魚類平均密度為(0.0496±0.0945)ind/m3，標準差表明大部分探測區域魚類生物量數據與平均值之間的差異較大，水平分布呈現不均勻分布。圖2顯示，魚類分布密度較高的區域主要是水城河、老木河及石板河入庫河道匯入區及庫灣，而在庫區深水區魚類則分布較少。水庫魚類資源的水平分布從右至左可分為3個區域，區域Ⅰ，以石板河匯入區為主的高密度區(圖2-D)，該區域魚類平均密度為(0.0992±0.1511)ind/m3；區域Ⅱ，以庫中深水區為代表的低密度區(圖2-C)，該區域魚類平均密度為(0.0198±0.0455)ind/m3；區域Ⅲ，以老木河匯入區(圖2-B)及水城河匯入區(圖2-A)的高密度區，該區域魚類平均密度為(0.0499±0.0685)ind/m3。

2.3 魚類垂直分布

探測云龍水庫水深范圍在1.37～47.06 m均有魚類分布。庫區魚類以中上層魚類為主，主要分布在5～15 m的中層水域，占總數的88.14%(圖3、圖4)；表層(水深<5 m)魚類占比4.95%；而底層魚類(水深>15 m)占比約為6.91%，從水庫水深來看，大于15 m的區域占總水庫面積比例約為47%，而底層魚類相對占比較少。

2.4 魚類個體大小分布

共探測到魚類個體16 260尾，魚類目標強度分布在-60～-28 dB，根據目標強度與魚類體長公式，轉換為對應體長為2～140 cm(圖5)。從圖中可以看出，魚類主要以小個體為主。體長小于15 cm的魚類約占總數的95%以上；大個體魚類占比較小，這與同期開展的魚類資源調查結果基本一致。

2.5 調查水域魚類資源量

探測期間云龍水庫庫區總面積約為21.97 km2，對聲學探測區域的魚類資源水平分布進行GIS建模，庫區魚類資源水平分布如圖2所示，探測期間云龍水庫庫區總庫容為31 930.74萬m3，基于GIS的插值數據，對庫區資源量進行估算，云龍水庫魚類資源量約為1.58×107尾。

3 討 論

云龍水庫為金沙江水系二級支流掌鳩河上游截流而建，掌鳩河魚類資源缺乏本底資料，云南湖泊、水庫魚類資源的相關研究主要以種類資源為主，涉及魚類資源量評估相對較少。

云龍水庫魚類主要分布于3條支流入庫區域，支國強等對云龍水庫水環境污染成因分析與控制的研究中，石板河、老木河和水城河3條主要入庫河流總氮、總磷、化學需氧量均有超過V類水質標準的情況[14]，浮游生物相對豐富，為魚類提供充足的餌料，水域魚類水平分布密度較高，水質較好的庫區中央，魚類分布密度較低。與孫立元等對金沙江下游向家壩至宜賓段聲學探測研究結果相一致，魚類主要分布在橫江河口、岷江河口及南廣河口等餌料生物豐富的水域江段[15]。

云龍水庫魚類主要分布于水體中上層。黃朔等研究顯示，魚類資源量與水體深度之間存在負相關，研究表明，云龍水庫的魚類資源量密度隨著水體深度的增加，密度呈降低的趨勢[16]。魚類在不同深度水域的分布，除了個體自身的生物學習性外，還受餌料生物、水體溫度、溶解氧等外界環境因素影響[17-19]。推測浮游生物多居于庫區水體中上層，主要魚類棲息于此水層活動及攝食[20-21]。

調查評估中，采取之字形走航式實時探測，基本滿足水域抽樣的隨機性和相鄰航線的非相關性的魚類聲學探測采樣要求,對探測數據的分析結果較好反映了采樣水域魚類資源的水平分布和垂直分布。魚類資源的聲學探測中，平均目標長度與體長的相關判定對水域魚類資源量分析影響較大，淡水水域的魚類聲學探測，國內外相關研究較少，目標魚類的研究資料相對缺乏，研究計算采用有鰾魚類的經驗公式，估算的云龍水庫資源量結果會有一定誤差[23]。有關云龍水庫不同季節以及晝夜環境中魚類資源分布特征尚待明確。

4 結 論

云龍水庫為昆明市主城區居民飲用水水源地，研究中采用水聲學方法科學、快速計測該水域的魚類資源量及魚類個體大小結構，立體呈現庫區魚類水平分布、垂直分布狀況，同時，云龍水庫庫區魚類以小型魚類為主，大型魚類占比較少，與云龍水庫庫區水體營養鹽含量及分布基本一致。魚類資源量狀況反映庫區水環境生態情況，為水質管理提供科學依據。