JC水電站魚道工程魚類資源監測效果研究

摘 要：西藏高原魚類資源物種豐富，但當地此前修建的水電站大多未有魚道等過魚設施，水電站的建設對當地的魚類生態造成了破壞。為了緩解水電站對當地魚類的阻隔，加查水電站（JC水電站）修建了豎縫式魚道供流域內魚類洄游、生殖、繁衍。為進一步了解該魚道項目的實際過魚效果，研究對JC水電站壩上、壩下魚類資源及水體資源進行了監測和統計，總結了壩上、壩下的魚種組成及魚類特征，同時結合魚道內部流動特性對JC水電站魚道的過魚效果進行了全面分析，并提出了魚道的優化策略。經過優化后的魚道更有利于過魚控制和過魚效果監測。

關鍵詞：魚類資源；過魚設施；豎縫式魚道；水體資源；JC魚道

中圖分類號：S956.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-7909（2024）13-129-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.13.029

0 引言

在雅魯藏布江土著魚類中，資源價值利用較高的土著魚類種群數量有下降趨勢，但絕大部分土著魚類種群仍處于原始的動態平衡狀態［1］。為減少水電站建設的大壩蓄水池對河道內魚類生存環境的影響，部分水電站建設了生態魚道。常毅等［2］對比了蘇洼龍水電站不同類型的魚道建設方案，發現蘇洼龍水電站魚道對魚類基因交流和洄游起到了一定的作用，但由于魚道過長且比較狹窄，效果并不理想。陳靜等［3］對藏木生態魚道的設計及建設投運等進行了資料整理及調查，發現藏木生態魚道很好地解決了魚類洄游的問題，以及種群之間的基因交流阻隔，且過魚效果較好。何偉等［4］對夾巖工程區域內過魚目標、魚類洄游能力、主要過魚季節、過魚數量等進行了分析，發現魚道建設可以緩解種群之間的基因交流阻隔，有效改善了河流之間的連通性，對保護魚類種群多樣性具有重要意義。研究以位于雅魯藏布江干流中游桑日至JC峽谷段的JC水電站為例，對壩上、壩下魚類資源及水體資源進行監測和統計，總結了壩上、壩下的魚種組成及魚類特征，結合JC水電站魚道的內部流動特性，分析了JC魚道的過魚效果，并提出了魚道的優化方案。

1 材料與方法

1.1 JC水電站魚道概況

JC水電站的魚道設置了進口和出口2個觀測研究室，并在進口觀測研究室旁增設了魚道旁通池室，以便在魚道過魚效果不佳時啟用。魚道進口觀測研究室承擔了統計魚類數量、觀察研究和參觀游覽的任務［5］。進口觀測室旁設計的旁通池室既可以作為魚道休息池，也可以作為后續捕撈過壩的集魚池。魚道出口觀測研究室位于19號壩段下游，承擔了統計成功過魚數量和觀察研究的任務。魚道過魚監測設備安裝在JC水電站進廠公路魚道觀察室內，主要對魚類遷移洄游等行為習性進行監測。

1.2 魚類資源監測方法

魚類資源監測采樣通過人工捕撈、水下視頻監測、生物學示蹤劑追蹤等方法，對JC水道進行了近3 a的魚類資源調查。在調查過程中，對大部分魚類進行了現場拍照鑒定，并進行了分類匯總。對于無法直接辨別的魚種，利用化學方式進行儲存，后續通過查閱魚類志等方法進行鑒定確認。

1.3 數據分析方法

捕獲的魚類樣本經過分類鑒定后，通過計算Shannon-Wiener多樣性指數、Simpson多樣性指數和Pielou均勻度指數評估雅魯藏布江魚類資源的多樣性和穩定性［6］。相關計算公式見式（1）至式（3）。

[H=-（pi*lnpi）]" " " " " " " " " " " （1）

[D=1-（p2i）]" " " " " " " " " " " " " （2）

[E=H'/Hmax]" " " " " " " " " " " " " " " " "（3）

式中：H為Shannon-Wiener多樣性指數，Hmax為最大的物種多樣性指數，H'為實際觀察的物種多樣性指數，pi為第i個物種在樣方中的相對豐度，D為Simpson多樣性指數，E為Pielou均勻度指數。

1.4 魚道池室內水流特性監測方法

研究采用小型剖面流速儀（StreamPro ADCP）配合旋槳流速儀及計算機采集分析系統進行全面監測。在魚道池室內按左右走航式進行逐點測量，每個測點自水面起按不同深度分層測量，每隔0.07～0.11 m測量1次。研究全面測取了典型池室內三維水流的流速、流向特征，以驗證魚類上溯洄游的可能性及其環境特性。

2 結果與討論

2.1 JC水電站魚道魚類檢測結果

2021年3月至2023年6月，共監測到魚類9種，分別為異齒裂腹魚、拉薩裂腹魚、巨須裂腹魚、拉薩裸裂尻魚、擬硬刺高原鰍、鯉、鯽、鏡鯉、鲇。監測記錄過魚數量49 385尾次。其中，異齒裂腹魚數量占漁獲物總數的67.12%，巨須裂腹魚數量占漁獲物總數的13.70%，拉薩裂腹魚數量占漁獲物總數的4.80%，拉薩裸裂尻魚數量占漁獲物總數的3.42%，擬硬刺高原鰍占漁獲物總數的0.34%，外來物種如鯉、鯽、鲇、鏡鯉共占漁獲物總數的10.62%。

2.2 JC魚道內部流場特性

試驗選取了魚道觀察室段、圓弧形回轉段、典型順直段、連續轉折段、過壩段、壩前段等18個典型區間、75個池室結構進行池室內流場特性監測，并選取了具有代表性的觀察室段、休息室段2個區間進行了池室內水流流速特性分析。

2.2.1 魚道過壩段及1#觀察室段池室內水流特性

2.2.1.1 水深分布

池室段水深變化范圍為1.62～2.34 m，上游3個池室水較深（約2.00 m），下游最后一個池室下游段水深減小（約1.60 m）。

2.2.1.2 流速分布

池室段垂向平均流速變化范圍為0～0.62 m/s，最大流速區域位于隔板豎縫附近區域。池室主要水流方向為從上游隔板豎縫處流向下游隔板豎縫處，水流呈“S”形，靠近邊壁區域流向呈螺旋狀，流速較小。

池室段平均流速為0.23 m/s，最大流速為1.3 m/s，位于0.23 m水深的隔板豎縫處。該池室段流速分布滿足魚道豎縫設計流速要求，存在上下貫通的魚類上溯通道，滿足魚類上溯洄游需求。

2.2.2 壩下#1休息池段池室內水流特性

2.2.2.1 水深分布

該池室段從上游到下游水深逐漸增大，上游#1池室水深約為1.60 m，下游#5池室水深約1.80 m。

2.2.2.2 流速分布

該池室段垂向平均流速變化范圍為0～0.48 m/s，最大流速位于隔板豎縫附近區域。池室主要水流方向為從上游隔板豎縫處流向下游隔板豎縫處，水流呈“S”形，靠近邊壁區域流向呈螺旋狀，流速較小。休息池內流速接近0，可為上溯魚類提供休息場所。

研究選取了4個水深分別為0.22 m、0.50 m、0.71 m、0.99 m的監測點，發現隨著水深的增加，該池室內水流流速逐漸減小，池段平均流速為0.13 m/s，最大流速為1.23 m/s，流速均小于設計流速（1.3 m/s）。因此，該池室段滿足魚類上溯洄游需求。

2.3 魚道過魚監測

2021年3月1日魚道首次運行以來，持續監測其過魚情況，截至2023年6月30日，經3個過魚周期，JC魚道出口段觀測室共監測到過魚數量超過27.5萬尾次，日均過魚758尾次，具體數據見表1。魚道過魚期監測過魚種類見表2。監測到最大的過魚個體體長超過480 mm，最小個體體長約50 mm（幼魚）。從魚道過魚效果來看，JC水電站魚道有效地發揮了其作為魚類遷移、洄游通道的功能。

2.4 魚道功能提升和優化

魚道進、出口啟閉機房內設置高程水位測試儀，以滿足相應洪水位的校核，進、出口閘門均采用液壓啟閉機，可以更精確地遠程控制水位和流量，滿足各種工況下的聯合運行。

配置魚道監測設施，如1#至4#進口誘魚防水LED燈、暗涵段和過壩段燈帶、魚道監測計數系統、水下攝像系統、機械與動力捕撈設備、水質在線監測系統、流速在線監測系統、魚道在線監測集成平臺等，實現遠程監控信息化。

3 結論和展望

3.1 結論

魚道內魚類主要種類為異齒裂腹魚、拉薩裂腹魚和巨須裂腹魚，與壩下魚類主要種類組成基本一致。進入魚道中的魚類個體之間體長、體重均存在差異，表明魚道能滿足不同規格魚類的上溯洄游需求。

魚道各處過魚縫最大流速大多小于豎縫設計的流速（1.3 m/s），垂線流速分布顯示過魚縫均存在小流速過魚空間，所以JC魚道池室結構滿足魚類上溯洄游需求。

優化后的魚道實現了遠程控制和遠程監測，方便對過魚情況進行全方位、全時段監測。

3.2 展望

小型剖面流速儀在特定環境（如低流速、淺水域）下，測量精度可能會受到一定影響，對于水流中的微小變化和紊亂流態的捕捉可能不夠精細。對于高流速或紊動較大的區域，旋槳流速儀的測量結果可能會產生波動，影響數據的準確性。可結合使用不同類型的流速儀（如激光流速儀等），以提高測量的準確性和穩定性。

計算機采集分析系統在處理大量數據時，系統的穩定性和處理速度可能會受到影響，可采用自動化數據采集系統，以減少數據采集的出錯率。

參考文獻：

［1］李洪池，龔君華.雅魯藏布江土著魚類種類組成及區系資源分布特征研究［J］.西藏農業科技，2023，45（3）：63-69.

［2］常毅，譚奇林，張軼超，等.蘇洼龍水電站過魚設施方案比選初步研究［J］.水力發電，2016，42（7）：8-11.

［3］陳靜，郎建，周小波，等.雅魯藏布江藏木水電站魚道工程設計與研究［J］.水電站設計，2017，33（1）：52-58.

［4］何偉，石遠航，譚龍英.夾巖水利樞紐工程過魚設施研究［J］.水利水電快報，2020，41（9）：97-101.

［5］曾海釗，周小波，陳子海.藏木水電站魚道設計［J］.水電站設計，2017，33（1）：68-71.

［6］龐景豪，梁燊，劉亞斌，等.恢復年限對高寒金屬礦山排土場植物多樣性和土壤化學特性的影響［J］.水土保持通報，2023，43（4）：110-120.

作者簡介：王忠偉（1990—），男，碩士，工程師，研究方向：農業機械技術及智能裝備。