面向產(chǎn)漂流性卵魚類的三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度效果評(píng)價(jià)

張迪 徐薇 吳凡 林俊強(qiáng) 侯軼群 朱博然 彭期冬 靳甜甜

摘要：構(gòu)建生態(tài)調(diào)度效果評(píng)估指標(biāo)體系，評(píng)估三峽水庫(kù)歷年生態(tài)調(diào)度的效果并提出生態(tài)調(diào)度方案的優(yōu)化建議，為三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度提供參考。從生態(tài)環(huán)境效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益2個(gè)維度出發(fā)，構(gòu)建的面向產(chǎn)漂流性卵魚類繁殖的水庫(kù)生態(tài)調(diào)度效果評(píng)價(jià)體系包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和6個(gè)一級(jí)指標(biāo)、10個(gè)二級(jí)指標(biāo)，提出了各指標(biāo)的計(jì)算方法和賦分標(biāo)準(zhǔn)，并采用層次分析法根據(jù)指標(biāo)相對(duì)重要度，計(jì)算了各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。2012-2022年三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度效果各年度存在明顯差異，漲水持續(xù)時(shí)間、初始流量、流量日上漲率和洪峰流量、水溫等水文水環(huán)境指標(biāo)滿足魚類最適繁殖需求的生態(tài)調(diào)度，魚類繁殖響應(yīng)良好；開展2次生態(tài)調(diào)度年份的效果好于開展1次調(diào)度的年份。三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度盡可能控制在水溫20℃以上起調(diào)，水庫(kù)出流過程盡可能接近魚類適宜的水文需求閾值區(qū)間，同時(shí)在水庫(kù)運(yùn)行條件合適的前提下，年內(nèi)盡可能開展2次生態(tài)調(diào)度實(shí)踐，泄放較大脈沖的洪峰過程，促進(jìn)魚類繁殖。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)漂流性卵魚類；四大家魚；生態(tài)調(diào)度；效果評(píng)價(jià)；三峽水庫(kù)

中圖分類號(hào)：TV697.1 ， S961.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-3075（2024）01-0058-09

水利水電工程建設(shè)是人類開發(fā)利用河流水能資源的主體方式，在防洪、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、供水等方面發(fā)揮著諸多興利功能，但也不可避免地改變了河流的天然水文情勢(shì)和水沙過程，驅(qū)使河流地形、水動(dòng)力、水質(zhì)等環(huán)境狀態(tài)發(fā)生變化，進(jìn)而破壞魚類等水生生物原有的生長(zhǎng)繁殖條件，擾亂了生物對(duì)環(huán)境的正常行為響應(yīng)，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)帶來了一定的負(fù)面影響（陳求穩(wěn)等，2020；李婷等，2020；陳秀秀等，2022）。為解決水利工程建設(shè)帶來的上述負(fù)面生態(tài)影響，協(xié)調(diào)水庫(kù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾關(guān)系，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和水工程的運(yùn)行管理者開始探索把生態(tài)因子加入到日常調(diào)度中，提出了生態(tài)調(diào)度的概念（林俊強(qiáng)等，2022）。

三峽水庫(kù)位于長(zhǎng)江干流，是長(zhǎng)江上游干流控制性梯級(jí)水庫(kù)的最末一級(jí)。作為現(xiàn)今世界上最大的水利樞紐工程，三峽水庫(kù)集防洪、發(fā)電、航運(yùn)和水資源利用等綜合效益為一體，是治理、開發(fā)和保護(hù)長(zhǎng)江的關(guān)鍵性骨干工程。同時(shí)，三峽工程的運(yùn)行，也不可避免地對(duì)長(zhǎng)江河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了諸多影響。四大家魚作為長(zhǎng)江中下游生態(tài)系統(tǒng)的代表性物種，也是受三峽水庫(kù)運(yùn)行影響較大的物種（李世健等，2011；Duan et al，2009）。研究表明，三峽水庫(kù)建成后壩下水文過程和水溫變化對(duì)四大家魚的繁殖活動(dòng)產(chǎn)生了顯著影響。四大家魚自然繁殖時(shí)期為每年的5-6月份，最低水溫為18 ℃，水溫低于18 ℃則繁殖活動(dòng)被迫終止，受三峽水庫(kù)春季低溫水下泄影響，四大家魚的產(chǎn)卵繁殖期出現(xiàn)明顯的滯后效應(yīng)，推遲時(shí)間約20 d（彭期冬等，2012）。另一方面，天然河流的洪水脈沖過程帶有強(qiáng)烈的生命節(jié)律信號(hào)，會(huì)引發(fā)魚類的自然繁殖行為，觀測(cè)資料顯示，四大家魚等產(chǎn)漂流性卵魚類在水溫合適的前提下，如遇江水上漲就可能誘發(fā)繁殖行為（陳永柏等，2009）。漲水率、漲水持續(xù)時(shí)間等水文節(jié)律指標(biāo)是影響魚類繁殖的關(guān)鍵指標(biāo)，三峽水庫(kù)建成后水文過程坦化，洪峰過程削減，洪峰流量、漲水率等魚類繁殖的刺激信號(hào)減弱，同樣可能對(duì)四大家魚的繁殖活動(dòng)產(chǎn)生不利影響。

為了減緩不利生態(tài)影響，三峽水庫(kù)2011-2022年連續(xù)12年開展了面向下游產(chǎn)漂流性卵魚類自然繁殖的18次生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，在每年的5-7月份，結(jié)合上游來水條件，在水溫合適的條件下，通過改變水庫(kù)下泄流量過程，人工創(chuàng)造適合四大家魚產(chǎn)卵繁殖所需水文條件以及水力學(xué)條件的洪峰過程，刺激四大家魚等產(chǎn)漂流性卵魚類繁殖。2017年開始，生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)擴(kuò)展到了金沙江下游，開展了溪洛渡、向家壩、三峽梯級(jí)水庫(kù)聯(lián)合生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，梯級(jí)水庫(kù)同步開始加大出庫(kù)流量，以滿足生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)要求。

陳進(jìn)和李清清（2015）通過分析三峽生態(tài)調(diào)度期水文過程指標(biāo)和魚類產(chǎn)卵量，定性評(píng)估了三峽水庫(kù)的生態(tài)調(diào)度效果。徐薇等（2023）在金沙江中游梨園水電站壩下江段設(shè)點(diǎn)觀測(cè)魚類早期資源和水文環(huán)境要素，通過分析魚類自然繁殖對(duì)生態(tài)調(diào)度的響應(yīng)情況，評(píng)估了生態(tài)調(diào)度效果。但目前相關(guān)研究尚未建立可系統(tǒng)反映水文、水環(huán)境要素特性及魚類繁殖響應(yīng)的生態(tài)調(diào)度效果定量化評(píng)價(jià)方法體系。本研究旨在通過綜合考慮生態(tài)調(diào)度對(duì)下游水文環(huán)境要素和魚類早期資源影響，構(gòu)建生態(tài)調(diào)度效果評(píng)估指標(biāo)體系，評(píng)估三峽水庫(kù)歷年生態(tài)調(diào)度的效果，并提出生態(tài)調(diào)度方案的優(yōu)化建議，為三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度提供參考。

1? ?生態(tài)調(diào)度效果評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

本研究從生態(tài)環(huán)境效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益2個(gè)維度出發(fā)，通過查閱文獻(xiàn)、專家咨詢的方式，基于層次分析法，構(gòu)建三峽水庫(kù)產(chǎn)漂流性卵魚類生態(tài)調(diào)度效果評(píng)估指標(biāo)體系。

1.1? ?指標(biāo)遴選

1.1.1? ?生態(tài)環(huán)境效益評(píng)價(jià)指標(biāo)? ?生態(tài)環(huán)境效益評(píng)價(jià)主要從水文環(huán)境要素和魚類早期資源2個(gè)層面考量。魚類早期資源量是最直觀反映生態(tài)調(diào)度效果的指標(biāo)，考慮到監(jiān)測(cè)可能存在較大的隨機(jī)性誤差，因此，本研究綜合考量“水文環(huán)境要素”“魚類早期資源量”2個(gè)層面，以期更為全面、客觀地評(píng)估生態(tài)調(diào)度效果。

水文環(huán)境要素是影響水生生物繁殖的重要指標(biāo)，對(duì)于水生生物尤其是產(chǎn)漂流性卵魚類來說，水溫和水文過程是影響其繁殖的關(guān)鍵要素。相關(guān)研究顯示，對(duì)于產(chǎn)漂流性卵魚類，水溫是刺激其繁殖的重要啟動(dòng)信號(hào)，漲水持續(xù)時(shí)間、漲水?dāng)嗝娉跏剂髁俊q水?dāng)嗝婧榉辶髁亢土髁咳赵鲩L(zhǎng)率也被認(rèn)為是影響魚類繁殖的關(guān)鍵水文指標(biāo)（徐薇等，2020；李朝達(dá)等，2021）。為量化水文指標(biāo)對(duì)魚類繁殖影響，本研究借用“棲息地適宜度”的概念，利用棲息地適宜度指數(shù)（Habitat Suitability Index，HSI）表征魚類對(duì)水文指標(biāo)的偏好程度。最終選取“漲水持續(xù)時(shí)間適宜度”“漲水?dāng)嗝娉跏剂髁窟m宜度”“漲水?dāng)嗝婧榉辶髁窟m宜度”“流量日增長(zhǎng)率適宜度”作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

水工程的建設(shè)改變了河流的原始特征，水庫(kù)調(diào)蓄引起的徑流過程坦化，導(dǎo)致產(chǎn)漂流性卵魚類等水生生物繁殖刺激的減弱，造成生物資源量的下降（廖文婷等，2018）。生態(tài)調(diào)度時(shí)間大多在魚類繁殖期，通過“人造洪峰”的方式促進(jìn)魚類繁殖，加快魚類種質(zhì)資源恢復(fù)（朱文麗等，2023；熊明和郭衛(wèi)，2023）。基于上述認(rèn)知，選擇“調(diào)度目標(biāo)魚類產(chǎn)卵量增加率”“生態(tài)調(diào)度期間魚類繁殖規(guī)模占整個(gè)繁殖期比例”作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.1.2? ?社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)? ?水庫(kù)生態(tài)調(diào)度在改善河流生態(tài)環(huán)境的同時(shí)應(yīng)兼顧社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和工程的功能目標(biāo)，通常應(yīng)考慮的目標(biāo)主要包括防洪、發(fā)電、航運(yùn)、供水、泥沙等。具體到本研究的對(duì)象，主要考慮的功能目標(biāo)包括防洪、發(fā)電和航運(yùn)3個(gè)層面。

防洪是三峽水庫(kù)的主要功能目標(biāo)之一，生態(tài)調(diào)度的下泄流量也應(yīng)以下游防洪安全為前提，流量不宜過大，故選取“下游防洪安全度”為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

生態(tài)調(diào)度與發(fā)電調(diào)度之間存在一定的制約因素，主要表現(xiàn)為生態(tài)調(diào)度會(huì)影響電站運(yùn)行出力以及調(diào)峰總量，可能造成發(fā)電量的損失（任玉峰等，2020）。因此選取“發(fā)電損失量”作為生態(tài)調(diào)度對(duì)發(fā)電影響的關(guān)鍵指標(biāo)。

水電站對(duì)下游河道航運(yùn)的影響主要體現(xiàn)為對(duì)河道水位和流速的影響，生態(tài)調(diào)度導(dǎo)致的水庫(kù)出流過程改變可能會(huì)引起下游河道的水位和流速波動(dòng)。因此，選擇“出庫(kù)流量”作為評(píng)價(jià)生態(tài)調(diào)度對(duì)航運(yùn)安全影響的指標(biāo)。

1.2? ?指標(biāo)量化

1.2.1? ?水文過程指標(biāo)適宜度? ?水文過程指標(biāo)適宜度是指生態(tài)調(diào)度漲水持續(xù)時(shí)間、初始流量、洪峰流量、流量日增長(zhǎng)率對(duì)于魚類繁殖的適宜度，表征目標(biāo)魚類繁殖對(duì)調(diào)度水文過程指標(biāo)的偏好程度，均以適宜度指數(shù)表示。

（1）漲水持續(xù)時(shí)間適宜度? ? 首先確定目標(biāo)魚類，然后建立目標(biāo)魚類繁殖行為與調(diào)度漲水持續(xù)時(shí)間的響應(yīng)關(guān)系曲線即適宜度指數(shù)曲線，最后根據(jù)適宜度指數(shù)曲線計(jì)算待評(píng)價(jià)生態(tài)調(diào)度漲水持續(xù)時(shí)間的適宜度指數(shù)。

本研究目標(biāo)魚類主要是以四大家魚為代表的產(chǎn)漂流性卵魚類。針對(duì)漲水持續(xù)時(shí)間，易伯魯?shù)龋?988）認(rèn)為，四大家魚在江水起漲后0.5～2 d開始產(chǎn)卵，產(chǎn)卵持續(xù)時(shí)間都在4 d以上，平均持續(xù)時(shí)間11 d，持續(xù)時(shí)間范圍4～18 d；王俊娜等（2012）提出，有利于增加四大家魚魚苗豐度的水文過程的持續(xù)時(shí)間在5～8 d。因此本研究以0.5～18 d作為漲水持續(xù)時(shí)間的適宜范圍，2～4 d作為最適范圍，4～8 d為次適宜范圍。

（2）漲水?dāng)嗝娉跏剂髁? ?李博等（2021）、李朝達(dá)等（2021）研究認(rèn)為適宜四大家魚繁殖的初始流量范圍分別為6 400～18 900、7 030～16 200 m3/s，徐薇等（2020）認(rèn)為初始流量達(dá)到14 000 m3/s即為適宜。本文以6 400～18 900 m3/s為漲水?dāng)嗝娉跏剂髁窟m宜范圍，14 000～16 200 m3/s作為最適范圍。

（3）漲水?dāng)嗝婧榉辶髁? ?李博等（2021）認(rèn)為產(chǎn)卵時(shí)的流量范圍為9 400～38 575 m3/s，適宜四大家魚繁殖的洪峰流量范圍為16 425～32 300 m3/s；王悅和高千紅（2017）認(rèn)為洪峰流量大于20 000 m3/s魚類產(chǎn)卵量增加；劉瀚等（2023）認(rèn)為最適洪峰流量為19 610 m3/s。本文以9 400～38 575 m3/s作為漲水?dāng)嗝婧榉辶髁窟m宜范圍，以16 425～20 000 m3/s為較適范圍，以20 000～32 300 m3/s為最適范圍。

（4）流量日增長(zhǎng)率? 王俊娜等（2012）提出，有利于增加四大家魚魚苗豐度的日均漲水率高于900 m3/（s·d）；王悅和高千紅（2017）認(rèn)為，適宜的流量日增長(zhǎng)范圍為1 295～2 825 m3/（s·d），增長(zhǎng)率范圍為1 925～4 533 m3/（s·d）。本文以900～4 533 m3/（s·d）為流量日增長(zhǎng)率適宜范圍，以1 295～1 925 m3/（s·d）為較適范圍，以1 925～2 825 m3/（s·d）為最適范圍。

（5）水文過程指標(biāo)賦分? 水文過程指標(biāo)適宜度見圖1。各指標(biāo)得分=指標(biāo)適宜度×100。

1.2.2? ?水溫適宜度? ?指水溫對(duì)于藻類生長(zhǎng)或魚類繁殖等水生物活動(dòng)的適宜度指數(shù)，表征藻類或魚類等水生生物對(duì)水溫的偏好程度，以水溫適宜度指數(shù)表示。

首先確定調(diào)度目標(biāo)魚類，然后建立調(diào)度目標(biāo)魚類繁殖與水溫之間的響應(yīng)關(guān)系曲線即水溫適宜度指數(shù)曲線，最后根據(jù)水溫適宜度指數(shù)曲線計(jì)算待評(píng)價(jià)水溫的適宜度指數(shù)。

對(duì)于長(zhǎng)江流域的四大家魚而言，水溫是影響家魚繁殖的關(guān)鍵水文指標(biāo)。李博等（2021）提出適宜四大家魚繁殖的水溫范圍為21～23.8 ℃。王俊娜等（2012）認(rèn)為適宜水溫范圍為20～25 ℃。陳永柏等（2009）認(rèn)為水溫低于18 ℃或高于30 ℃會(huì)引起胚胎發(fā)育停止或產(chǎn)生畸形。因此，本文以18～30 ℃作為四大家魚繁殖水溫的適宜范圍，以20～21 ℃和23.8～25 ℃作為較好適宜范圍，以21～23.8 ℃作為最適宜范圍。

水溫適宜度曲線見圖2。水溫適宜度得分=水溫適宜度×100。

1.2.3? ?魚類產(chǎn)卵量增加比例? ?指本年度與前n年（n為調(diào)度目標(biāo)魚類的平均性成熟時(shí)間）相比魚類產(chǎn)卵量增加的比例，反映生態(tài)調(diào)度后魚類產(chǎn)卵量的增長(zhǎng)情況。

魚類產(chǎn)卵量增加比例=（本年度魚類產(chǎn)卵量-前n年魚類年均產(chǎn)卵量）/前n年魚類年均產(chǎn)卵量×100%。

本研究的評(píng)價(jià)對(duì)象四大家魚性成熟時(shí)間一般為4～5齡，選擇4齡作為四大家魚的平均性成熟時(shí)間，即n=4。

基于魚類種群的環(huán)境容納量具有一定的限值，當(dāng)本年度魚類產(chǎn)卵量大于水庫(kù)建成前，或魚類產(chǎn)卵量增加比例大于100%時(shí)，魚類產(chǎn)卵量增加比例得分為100；當(dāng)魚類產(chǎn)卵量增加比例小于100%時(shí)，魚類產(chǎn)卵量增加比例得分=魚類產(chǎn)卵量增加比例×100；當(dāng)魚類產(chǎn)卵量不增反降時(shí)，得分為0。

調(diào)查顯示，四大家魚年產(chǎn)卵量在20世紀(jì)60年代約為80億粒，此后繁殖規(guī)模持續(xù)下降，至80年代三峽水庫(kù)建設(shè)前下游江段年產(chǎn)卵量已經(jīng)下降至約15億粒，2008～2011年平均產(chǎn)卵量約為3億粒（Li et al，2016）。本研究以80億粒作為三峽水庫(kù)建成前魚類年產(chǎn)卵量目標(biāo)值。

1.2.4? ?生態(tài)調(diào)度期間魚類繁殖規(guī)模占整個(gè)繁殖期比例? ?該指標(biāo)比例反映生態(tài)調(diào)度對(duì)魚類繁殖行為的促進(jìn)情況。

生態(tài)調(diào)度期間魚類繁殖規(guī)模占整個(gè)繁殖期比例=生態(tài)調(diào)度期間魚類產(chǎn)卵量/整個(gè)繁殖期魚類產(chǎn)卵量×100%。

考慮到生態(tài)調(diào)度期占整個(gè)魚類繁殖期的比例較小，因此當(dāng)生態(tài)調(diào)度期間魚類產(chǎn)卵量占整個(gè)繁殖期比例大于50%時(shí)得分即為滿分；當(dāng)占比小于等于50%時(shí)，生態(tài)調(diào)度期間魚類繁殖規(guī)模占整個(gè)繁殖期比例得分=生態(tài)調(diào)度期間魚類繁殖規(guī)模占整個(gè)繁殖期比例×200。

1.2.5? ?下游防洪安全度? ?指生態(tài)調(diào)度期間水庫(kù)下泄流量對(duì)下游設(shè)計(jì)防洪安全流量的滿足程度，反映生態(tài)調(diào)度下泄流量變化過程是否滿足下游防洪安全要求。

下游防洪安全度=調(diào)度期低于防洪安全流量的天數(shù)/調(diào)度總天數(shù)×100%。

根據(jù)三峽水庫(kù)調(diào)度規(guī)程，下游防洪安全流量為43 000 m3/s。下游防洪安全度小于10%，得分為0；防洪安全度在10%～100%得分0～100。

1.2.6? ?發(fā)電損失量? ?指生態(tài)調(diào)度期與旬內(nèi)非生態(tài)調(diào)度期相比的發(fā)電損失量，反映生態(tài)調(diào)度對(duì)發(fā)電的影響程度。

發(fā)電損失量=（生態(tài)調(diào)度期日均發(fā)電量-旬內(nèi)非生態(tài)調(diào)度期日均發(fā)電量）/旬內(nèi)非生態(tài)調(diào)度期發(fā)電量。

發(fā)電損失量超過50%，得分為0；發(fā)電損失量在50%～0，按0～100賦分；發(fā)電損失量小于0時(shí)，得分為100。

1.2.7? ?航運(yùn)安全度? ?指生態(tài)調(diào)度期間水庫(kù)下泄流量或水位變幅對(duì)航運(yùn)安全要求的滿足程度。

下游航運(yùn)安全度=調(diào)度期下泄流量超過航運(yùn)安全流量的天數(shù)/調(diào)度總天數(shù)×100%。

程曉東等（2022）考慮兩壩間的航運(yùn)需求，提出三峽水庫(kù)出庫(kù)流量不宜超過35000m3/s，因此本研究將35000 m3/s確定為航運(yùn)安全流量。

賦分標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)下游航運(yùn)安全度的計(jì)算結(jié)果，將下游航運(yùn)安全度情況賦予0～100的分值，即下游航運(yùn)安全度得分=下游航運(yùn)安全度×100。

1.3? ?指標(biāo)權(quán)重與綜合評(píng)價(jià)

各指標(biāo)權(quán)重值采用1～9分標(biāo)度法，根據(jù)指標(biāo)重要性，構(gòu)造判斷矩陣，通過一致性檢驗(yàn)后，最終確定各指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)果見表1。

根據(jù)指標(biāo)權(quán)重和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算得到生態(tài)調(diào)度效果總評(píng)分，根據(jù)評(píng)分得到歷年生態(tài)調(diào)度效果評(píng)語，評(píng)語={優(yōu)良（V1），中等（V2），較差（V3）}={75，50，0}。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度相關(guān)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

收集了2012-2022年三峽水庫(kù)下泄水溫、出庫(kù)流量等調(diào)度過程數(shù)據(jù)，并根據(jù)調(diào)度規(guī)程和機(jī)組出力曲線，估算了生態(tài)調(diào)度期間的發(fā)電量，詳細(xì)的生態(tài)調(diào)度實(shí)施情況和統(tǒng)計(jì)指標(biāo)見表2。

每次生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)前后2個(gè)月，水利部中國(guó)科學(xué)院水工程生態(tài)研究所、中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院、中華鱘研究所等相關(guān)科研單位都會(huì)通過在下游宜都和沙市設(shè)點(diǎn)采集漂流性卵苗的方法跟蹤監(jiān)測(cè)四大家魚的自然繁殖狀況，以了解生態(tài)調(diào)度效果。本文根據(jù)在沙市的監(jiān)測(cè)結(jié)果（圖3）（水利部中國(guó)科學(xué)院水工程生態(tài)研究所提供）評(píng)估三峽歷年生態(tài)調(diào)度效果。

2012年是開展生態(tài)調(diào)度的第2年，三峽水庫(kù)下游江段的水溫高于18 ℃，處于魚類適宜繁殖水溫區(qū)間。各項(xiàng)水文過程指標(biāo)中，流量日增長(zhǎng)率低于適宜閾值；生態(tài)調(diào)度期間總產(chǎn)卵量為4.13億粒，占繁殖期總產(chǎn)卵量的67.7%，同時(shí)產(chǎn)卵量較前3年有所上升。生態(tài)調(diào)度效果總評(píng)分為83.9分，為“優(yōu)良”等級(jí)。

2.2? ?三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度效果

三峽水庫(kù)歷年生態(tài)調(diào)度指標(biāo)評(píng)分見圖4，效果評(píng)價(jià)見圖5。

2013年初始流量、流量日增長(zhǎng)率和洪峰流量整體偏低，水溫低于18℃，未達(dá)到魚類繁殖的水溫范圍，生態(tài)調(diào)度效果不理想，總評(píng)分52.87分，為“中等”等級(jí)。

2014年初始流量和漲水持續(xù)事件均達(dá)到四大家魚適宜繁殖要求，但是洪峰流量和流量日增長(zhǎng)率偏低；生態(tài)調(diào)度期間魚類產(chǎn)卵量占比雖較高，但魚類產(chǎn)卵量與前3年相比有所下降。生態(tài)調(diào)度效果總評(píng)分69.8分，為“中等”等級(jí)。

2015年6月份開展了2次生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，各項(xiàng)水文水環(huán)境指標(biāo)基本滿足目標(biāo)魚類繁殖需求，調(diào)度效果整體評(píng)分75.4分，為“優(yōu)良”等級(jí)。

2016年除洪峰流量略低于最適繁殖流量外，其余各項(xiàng)水文和水環(huán)境指標(biāo)均滿足魚類繁殖最適條件，但從魚類的繁殖響應(yīng)來看，生態(tài)調(diào)度期間的魚類產(chǎn)卵量為0.02億粒，僅占整個(gè)繁殖期總產(chǎn)卵量5.02億粒的0.4%。可能是由于四大家魚屬單批產(chǎn)卵型魚類，各批次家魚的性腺成熟和繁殖需要一定的時(shí)間間隔，本次生態(tài)調(diào)度的啟動(dòng)時(shí)機(jī)可能未處于大批次家魚的性腺成熟時(shí)期，導(dǎo)致調(diào)度期間未捕捉到四大家魚產(chǎn)卵高峰。

2017、2018年三峽水庫(kù)均開展了2次生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，期間各項(xiàng)水文指標(biāo)略低于魚類繁殖最適條件需求，但仍然處于較適宜范圍，因此有效刺激了魚類的繁殖，生態(tài)調(diào)度期間捕捉到魚類產(chǎn)卵高峰。調(diào)度效果整體評(píng)分分別為76.7、70.9分。

2019年、2020年三峽水庫(kù)各開展1次生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，期間各項(xiàng)水文指標(biāo)和水環(huán)境指標(biāo)與魚類繁殖最適條件需求之間存在一定差距，生態(tài)調(diào)度期間僅監(jiān)測(cè)到少量魚類產(chǎn)卵。調(diào)度效果評(píng)分分別為60.9、50.4分，調(diào)度效果不理想。

2021、2022年三峽水庫(kù)各開展2次生態(tài)調(diào)度，各項(xiàng)水文指標(biāo)與魚類繁殖需求的匹配度明顯提升，調(diào)度期間監(jiān)測(cè)到魚類產(chǎn)卵高峰，調(diào)度效益評(píng)分分別為70.6、85.9分。其中2021年生態(tài)調(diào)度效益評(píng)分較低主要是由于整個(gè)繁殖期在沙市斷面監(jiān)測(cè)到的產(chǎn)卵量偏低，約9億粒，遠(yuǎn)少于同期在宜都站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（約150億粒）。2021年沙市斷面產(chǎn)卵量較低的原因可能有2種，一是由于監(jiān)測(cè)方法的隨機(jī)性導(dǎo)致監(jiān)測(cè)產(chǎn)卵量比實(shí)際產(chǎn)卵量偏低；二是由于水文過程的沿程坦化和引江濟(jì)淮工程影響，生態(tài)調(diào)度刺激減弱。另一方面，2022年沙市監(jiān)測(cè)到的魚類產(chǎn)卵量達(dá)到歷史新高，較往年呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，同時(shí)宜都江段的產(chǎn)卵量也顯著升高，由此可見長(zhǎng)江流域四大家魚資源量呈逐年向好趨勢(shì)，除生態(tài)調(diào)度影響外，可能還與“十年禁漁”等因素有關(guān)。

考慮到不同年份生態(tài)調(diào)度次數(shù)不同，因此本研究對(duì)比了不同調(diào)度次數(shù)的效果差異，見圖6。開展2次生態(tài)調(diào)度的年份，其生態(tài)調(diào)度效果評(píng)分好于僅開展1次調(diào)度的年份。開展1次生態(tài)調(diào)度或第1次生態(tài)調(diào)度多選擇5月或6月初，此時(shí)水溫和來水量普遍較低，水庫(kù)調(diào)度可泄放的洪峰過程也相對(duì)較弱。第2次生態(tài)調(diào)度大多選擇6月中下旬，此時(shí)水溫較高，且來水量增多有助于泄放更大脈沖的洪峰過程，更有利于魚類繁殖。

3? ?結(jié)論

本研究從生態(tài)環(huán)境效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益2個(gè)維度構(gòu)建了面向產(chǎn)漂流性卵魚類繁殖的水庫(kù)生態(tài)調(diào)度效果評(píng)價(jià)體系，并以三峽水庫(kù)為例，評(píng)估了歷年生態(tài)調(diào)度效果，提出了三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度的優(yōu)化建議。主要研究結(jié)果如下。

（1）構(gòu)建的水庫(kù)生態(tài)調(diào)度效果評(píng)價(jià)體系包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和6個(gè)一級(jí)指標(biāo)、10個(gè)二級(jí)指標(biāo)，提出了各指標(biāo)的計(jì)算方法和賦分標(biāo)準(zhǔn)，并采用層次分析法根據(jù)指標(biāo)相對(duì)重要度，計(jì)算了各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

（2）評(píng)估了2012-2022年三峽水庫(kù)產(chǎn)漂流性卵魚類生態(tài)調(diào)度效果。各年度調(diào)度效果存在明顯差異，漲水持續(xù)時(shí)間、初始流量、流量日上漲率和洪峰流量、水溫等水文水環(huán)境指標(biāo)滿足魚類最適繁殖需求的生態(tài)調(diào)度，魚類繁殖響應(yīng)良好，效果較為理想；開展2次生態(tài)調(diào)度的年份調(diào)度效果好于開展1次調(diào)度的年份。

（3）三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度盡可能控制在水溫20℃以上起調(diào)，水庫(kù)出流過程盡可能接近魚類適宜的水文需求閾值區(qū)間，同時(shí)在水庫(kù)運(yùn)行條件合適的前提下，年內(nèi)盡可能開展2次生態(tài)調(diào)度，泄放較大脈沖的洪峰過程，以促進(jìn)魚類繁殖。

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（責(zé)任編輯? ?張俊友）

Effects of Ecological Operation of Three Gorges Reservoir

on Fish Species with Drifting Eggs

ZHANG Di1， XU Wei2， WU Fan3， LIN Jun‐qiang1， HOU Yi‐qun2，

ZHU Bo‐ran1， PENG Qi‐dong1， JIN Tian‐tian1

（1. China Institute of Water Resources and Hydropower Research， Beijing? ?100048， P.R. China；

2. Institute of Hydroecology，Ministry of Water Resources and Chinese Academy of Sciences，

Wuhan? ?430079， P.R. China；

3. Belt and Road Initiative Center， National Development and Reform Commission，

Beijing? ?100048， P.R. China）

Abstract：To mitigate adverse? ecological effects， Three Gorges Reservoir has been run according to an ecological operation protocol for 12 years （2011-2022）， targeting natural reproduction of fish species with drifting eggs in the river below the dam. In this study， we evaluated the effect of ecological operation of Three Gorges Reservoir over the years based on a constructed evaluation index system. Based on the results we make recommendations for optimizing the ecological operation scheme， aiming to provide a reference for the ecological operation of Three Gorges Reservoir. Based on the effect of discharge scheduling on spawning success of fish species with drifting eggs， the evaluation system developed for this study contains a target layer and criterion layer， consisting of 6 primary indices and 10 secondary indices. The weight coefficient of each index was calculated according to the relative importance of the index as determined by the analytic hierarchy process. From 2012 to 2022， the effect of ecological operation of Three Gorges Reservoir varied significantly from year to year. Fish reproduction was good when ecological operation resulted in optimal hydrological and environmental conditions， such as the duration of flow increase， initial flow， daily rate of increase in flow， peak flow， and water temperature. Ecological operation twice a year was more beneficial than once a year. We recommend that ecological operation of discharge from Three Gorges Reservoir should be controlled to maintain a water temperature above 20℃， and that the discharge process should provide， as close as possible， the hydrological conditions required for target fish species to reproduce. Further， ecological operation should be carried out twice a year， and the flood peak with large pulses should be released according to a schedule that promotes fish reproduction.

Key words： fish species with drifting eggs; four major Chinese carps; ecological operation; effect evaluation; Three Gorges Reservoir

收稿日期：2023-11-14

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFC3200304）；國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金（U2240214）。

作者簡(jiǎn)介：張迪，1991年生，女，高級(jí)工程師，主要從事生態(tài)水力學(xué)研究。E-mail：zhangd_91@163.com

通信作者：林俊強(qiáng)，1984年生，男，正高級(jí)工程師，主要從事生態(tài)水力學(xué)研究。E-mail：junquang-lin@hotmail.com