張 陵，郭文獻(xiàn)，李泉龍

(1.華北水利水電大學(xué)，鄭州 450046；2.河南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)，鄭州 450046)

水電開(kāi)發(fā)對(duì)河流和人類社會(huì)的影響具有雙重性[1]。水庫(kù)的修建在促進(jìn)河流服務(wù)功能和改善河流生態(tài)環(huán)境的同時(shí),也產(chǎn)生了一定的負(fù)面效應(yīng),一旦超出了河流系統(tǒng)的承受能力,將可阻礙河流服務(wù)功能的發(fā)揮和開(kāi)發(fā),嚴(yán)重時(shí)可致使整個(gè)流域生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)或退化,破壞河流的生態(tài)健康[2,3]。惡化的生態(tài)環(huán)境已成為許多區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要障礙[4]。

從三峽水利樞紐到南水北調(diào)工程,一大批的水利工程在長(zhǎng)江流域這條大動(dòng)脈上相繼興建。勢(shì)必在一定程度上改變著長(zhǎng)江流域的生態(tài)系統(tǒng),對(duì)該流域中水生生物的生存環(huán)境造成了影響,對(duì)水生生物資源的生態(tài)學(xué)效應(yīng)是緩慢且長(zhǎng)期的,長(zhǎng)江生態(tài)系統(tǒng)的破壞對(duì)水生物種群資源的長(zhǎng)期影響,將威脅中華民族的生存和長(zhǎng)期發(fā)展。因此,分析和研究水利樞紐對(duì)河流水文情勢(shì)的影響,恢復(fù)或改善被破壞的河流生態(tài)系統(tǒng),以維持良好的生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境和保障生物資源永續(xù)利用,具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

陳棟為等[5]在2011年以東江流域三大水庫(kù)的控制河流為研究對(duì)象,應(yīng)用RVA法對(duì)水利工程的不同開(kāi)發(fā)等級(jí)對(duì)河流水文情勢(shì)改變的累積效應(yīng)進(jìn)行了分析。張?chǎng)蔚萚6]在2012年采用IHA法對(duì)伊河陸渾水庫(kù)的河流水文情勢(shì)影響進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià),結(jié)果說(shuō)明了陸渾水庫(kù)對(duì)伊河天然徑流過(guò)程的改變不大,而放水較少是造成高低流量脈沖平均歷時(shí)變化的主要原因。鞏琳琳等[7]在2013年以劉家峽水庫(kù)為例,研究了水庫(kù)調(diào)度對(duì)水文情勢(shì)的定量影響,以及其累積效果和影響程度。張洪波等[8]在2016年以生態(tài)水文聯(lián)系為分區(qū)因子,通過(guò)水文改變指數(shù)法及變異范圍法評(píng)估了渭河流域不同時(shí)段的水文改變程度。

綜觀我國(guó)學(xué)者在水利樞紐工程的生態(tài)影響研究,大壩對(duì)水文情勢(shì)改變的評(píng)價(jià)較多,但對(duì)其生態(tài)效應(yīng)及維護(hù)河流生態(tài)基流量的研究較少;大壩對(duì)流域生物多樣性及其功能的影響研究嚴(yán)重不足[9]。

本文選取三峽-葛洲壩梯級(jí)水庫(kù)所控制的長(zhǎng)江江段為研究對(duì)象,由于宜昌為三峽和葛洲壩的出口控制斷面,具有很好的代表性,所以著重研究宜昌水文站所控制的宜昌江段的生態(tài)水文要素變化情況。在分析三峽、葛洲壩水利工程對(duì)長(zhǎng)江中下游河流生態(tài)水文影響的基礎(chǔ)上,分析水文情勢(shì)變化對(duì)長(zhǎng)江重要魚(yú)類資源保護(hù)物種——中華鱘產(chǎn)卵繁殖條件的變化,從而針對(duì)中華鱘的物種資源保護(hù)提出生態(tài)水文目標(biāo)值和修復(fù)措施,為保護(hù)和合理利用長(zhǎng)江主要魚(yú)類資源提供重要的理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 長(zhǎng)江流域概況

長(zhǎng)江是我國(guó)的第一大河,跨越6 363 km,覆蓋了1.8×106km2,占全國(guó)總面積的18.75%,共流經(jīng)了19個(gè)省、市、自治區(qū),范圍從北緯25°分布到北緯35°,西高東低,總落差高達(dá)約5 km。長(zhǎng)江流域水系圖如圖1所示。

圖1 長(zhǎng)江流域水系圖Fig.1 The water system of Yangtze river basin

長(zhǎng)江流域地處我國(guó)中南部,屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),氣候濕潤(rùn),四季分明。長(zhǎng)江流域受季風(fēng)氣候影響明顯,降雨多隨季風(fēng)變化,多年平均降水量為1 100 mm。流域內(nèi)降水量空間和時(shí)間分布極不均衡,空間上一般表現(xiàn)為南岸多,北岸少,中、下游多,上游少;時(shí)間上多分布在5-10月的夏秋季節(jié),占全年降水量的70%以上,呈現(xiàn)出中、下游早,上游晚,南岸早,北岸晚的趨勢(shì)。長(zhǎng)江流域的水量充沛,多年平均徑流量高達(dá)960 億m3,淺層地下水儲(chǔ)存量達(dá)到250 億m3,占全國(guó)水量的36%。長(zhǎng)江起源于青藏高原的沱沱河,自西向東至上海入?？谧⑷霒|海。

1.2 生物資源概況

長(zhǎng)江流域干支流眾多,水系龐大,流域面積廣闊,蘊(yùn)藏著豐厚的水生生物資源。據(jù)統(tǒng)計(jì),流域內(nèi)共有水生生物1 100多種,其中魚(yú)類370余種、底棲動(dòng)物220余種,水生植物210余種。長(zhǎng)江流域是擁有魚(yú)類種類最繁、數(shù)量最多的流域,被稱為我國(guó)淡水魚(yú)類基因的搖籃,是經(jīng)濟(jì)魚(yú)類的重要養(yǎng)殖基地,同時(shí)是生物多樣性的典型代表流域。

2 研究方法

采用線性傾向估計(jì)法、Mann-Kendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法對(duì)三峽水庫(kù)下游宜昌水文站的年流量序列的趨勢(shì)性演變進(jìn)行對(duì)比性分析。

2.1 線性傾向估計(jì)法

用xi表示樣本總數(shù)為n的某一實(shí)測(cè)變量,用ti表示xi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間,建立xi和ti之間的一元線性回歸方程[10]:

(1)

式中:a為回歸常數(shù),b為回歸系數(shù)。b值的正負(fù)代表樣本x的趨勢(shì)傾向,b>0時(shí),說(shuō)明x隨時(shí)間t的增加呈上升趨勢(shì),反之亦然;b值的大小反映出序列上升或者下降的速率,即表示了趨勢(shì)的傾向程度。

a、b的值可以通過(guò)最小二乘法進(jìn)行估計(jì),計(jì)算公式為:

(2)

(3)

利用回歸系數(shù)b與相關(guān)系數(shù)r之間的關(guān)系,求出xi和ti之間的相關(guān)系數(shù):

(4)

r反映了xi與ti之間的相關(guān)程度,|r|越大,表示關(guān)系越緊密。

2.2 Mann-Kendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法

Mann-Kendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法(簡(jiǎn)稱“M-K法”)已被世界氣象組織(WMO)推薦,也是目前用于分析水文氣象情勢(shì)趨勢(shì)變化最廣泛的非參數(shù)檢驗(yàn)方法[12]。

在檢驗(yàn)過(guò)程中,所研究的實(shí)測(cè)資料可作為時(shí)間序列:X=x1,x2,…,xn,其中xi為n個(gè)獨(dú)立的、隨機(jī)變量同分布的樣本,檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量S計(jì)算如下：

(5)

其中：

(6)

式中：S為正態(tài)分布,其均值為0,S的方差Var(S)=n(n-1)(2n+5)/18。

在“M-K法”檢驗(yàn)中,標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)統(tǒng)計(jì)變量Z的計(jì)算公式如下:

(7)

對(duì)于時(shí)間序列X=x1,x2,…,xn,當(dāng)n>10時(shí),采用式(7)進(jìn)行趨勢(shì)性檢驗(yàn),Z>0表示時(shí)間序列存在上升趨勢(shì),Z<0表示序列存在下降趨勢(shì),而當(dāng)|Z|≥1.28、|Z|≥1.96、|Z|≥2.32時(shí),分別表示時(shí)間序列通過(guò)了置信度為90%、95%和99%的顯著性檢驗(yàn)。

在時(shí)間序列無(wú)趨勢(shì)(原假設(shè))的“M-K法”檢驗(yàn)中,對(duì)于給定的顯著水平α,如果|Z|Zα/2,則原假設(shè)不成立,即在置信水平α上,認(rèn)為時(shí)間序列趨勢(shì)明顯。

3 結(jié)果與討論

3.1 三峽水庫(kù)下游河流水文情勢(shì)趨勢(shì)性分析

依據(jù)宜昌站1956-2016年共61年的日均流量、日均水溫、日均含沙量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),采用線性傾向估計(jì)法和“M-K法”進(jìn)行宜昌站流量、水溫和含沙量的趨勢(shì)性分析。1956-2016年宜昌站年均流量、水溫、含沙量線性估計(jì)如圖2所示。

圖2 1956-2016年宜昌站年均流量、水溫、含沙量線性估計(jì)Fig.2 The linear estimation of annual flow,water temperature and sediment concentration of the Yichang station in 1956-2011

由圖2可知:①宜昌站年均流量序列呈整體下降趨勢(shì),下降傾向率為18.849 0 m3/(s·a),并通過(guò)Mann-Kendall檢驗(yàn)計(jì)算得知,年均流量序列的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值Z為-1.293<0,為下降趨勢(shì),檢驗(yàn)結(jié)果與線性估計(jì)計(jì)算結(jié)果一致,但其絕對(duì)值|Z|=1.293<1.96并未達(dá)到95%的置信度水平,說(shuō)明年均流量序列的下降趨勢(shì)不顯著。②宜昌站年均水溫序列呈整體上升趨勢(shì),上升傾向率為0.020 3 ℃/a,并通過(guò)Mann-Kendall檢驗(yàn)計(jì)算得知,年均水溫序列的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值Z為5.407>0,為上升趨勢(shì),檢驗(yàn)結(jié)果與線性估計(jì)計(jì)算結(jié)果一致,同時(shí)其絕對(duì)值|Z|=5.407>1.96,超過(guò)了95%的置信度水平,說(shuō)明年均水溫序列的上升趨勢(shì)顯著。③宜昌站年均含沙量序列呈整體下降趨勢(shì),下降傾向率為0.013 4 kg/(m3·a),并通過(guò)Mann-Kendall檢驗(yàn)計(jì)算得知,年均含沙量序列的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值Z為-7.273<0,為下降趨勢(shì),檢驗(yàn)結(jié)果與線性估計(jì)計(jì)算結(jié)果一致,其絕對(duì)值|Z|=7.273>2.32超過(guò)了99%的置信度水平,說(shuō)明年均含沙量序列的下降趨勢(shì)極為顯著。

3.2 水電開(kāi)發(fā)對(duì)下游河流水文要素年際改變分析

采用宜昌站1956-2016年月均流量監(jiān)測(cè)資料,按照葛洲壩和三峽工程的運(yùn)行時(shí)間為分界點(diǎn),對(duì)下游的流量、水溫、含沙量指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)性分析。時(shí)間段可分為:天然流量狀態(tài)(1956-1980年)、葛洲壩運(yùn)行后三峽工程運(yùn)行前(1981-2002年)、三峽工程運(yùn)行后(2003-2016年)。

3.2.1 流量的改變分析

宜昌站建壩前后月均流量對(duì)比如圖3所示。由圖3可以看出:①葛洲壩運(yùn)行后三峽工程運(yùn)行前期間內(nèi),6-7月的流量呈增大態(tài)勢(shì),且曲線呈現(xiàn)出尖角的形態(tài),這是由于1998年的特大洪水所致;同時(shí)期內(nèi),8-11月的流量呈減小態(tài)勢(shì),正體現(xiàn)了葛洲壩對(duì)汛期流量的攔截作用。②三峽工程運(yùn)行后期間內(nèi),5-12月的流量呈緩慢減小態(tài)勢(shì),1-5月的流量有增大現(xiàn)象,說(shuō)明了三峽工程攔截了大量的汛期洪水,并在枯水期填補(bǔ)了壩下江段水量。

圖3 宜昌站建壩前后月均流量對(duì)比Fig.3 The monthly flow before and after dam construction of the Yichang station

宜昌站建壩后距天然狀態(tài)月均流量對(duì)比如圖4所示,圖中的數(shù)值表示同時(shí)期內(nèi)月均流量與天然月均流量的差值。

圖4 宜昌站建壩后距天然狀態(tài)月均流量對(duì)比Fig.4 Comparison of monthly flow of after dam construction and natural state

從圖4中可以看出,各個(gè)時(shí)期的月均流量與天然狀態(tài)的相比均有較大的差異。葛洲壩運(yùn)行后三峽工程運(yùn)行前期間內(nèi),1-4月和6-8月的多年平均月均流量均高于天然狀態(tài)的,而7月的多年平均月均流量比天然狀態(tài)的高出約3 000 m3/s,這主要是由于1998年特大洪水所致,12月的多年平均月均流量與天然狀態(tài)的基本持平;三峽工程運(yùn)行后期間內(nèi),可以看到有明顯的流量差值,1-4月的多年平均月均流量較天然狀態(tài)的有所上升,5-12月的多年平均月均流量較天然狀態(tài)的有所下降,且下降幅度較大,最大的出現(xiàn)在10月份,下降約6 500 m3/s。

綜合分析三峽工程和葛洲壩運(yùn)行期間對(duì)天然流量的改變可發(fā)現(xiàn),除了發(fā)生在1998年6-7月份的特大洪水對(duì)流量的影響外,兩個(gè)期間內(nèi)建壩對(duì)流量的改變方向是一致的,同為上升或同為下降,但三峽工程運(yùn)行期間內(nèi)流量上升和下降的幅度均大于葛洲壩運(yùn)行期間對(duì)流量的改變程度,說(shuō)明三峽工程運(yùn)行后對(duì)所控流域流量情勢(shì)的影響程度高于葛洲壩,同時(shí)也體現(xiàn)出三峽工程的調(diào)蓄能力對(duì)河流天然流量的巨大改變。

3.2.2 水溫的改變分析

宜昌站建壩前后月均水溫對(duì)比如圖5所示。由圖5可以看出:葛洲壩運(yùn)行后三峽工程運(yùn)行前期間的水溫基本與天然狀態(tài)持平,說(shuō)明葛洲壩的建設(shè)對(duì)所控河段水溫的影響不大;三峽工程運(yùn)行后期間內(nèi)的3-7月份水溫明顯下降,8-2月份水溫明顯升高,同時(shí)體現(xiàn)了三峽水庫(kù)攔蓄水量的同時(shí),“滯溫、滯冷”效應(yīng)顯著。

圖5 宜昌站建壩前后月均水溫對(duì)比Fig.5 The monthly water temperature before and after dam construction of the Yichang station

宜昌站建壩后距天然狀態(tài)月均水溫對(duì)比如圖6所示,圖中的數(shù)值表示同時(shí)期內(nèi)月均水溫與天然月均水溫的差值。

圖6 宜昌站建壩后距天然狀態(tài)月均水溫對(duì)比Fig.6 Comparison of monthly water temperature of after dam construction and natural state

由圖6可知,各個(gè)時(shí)期的月均水溫與天然狀態(tài)的相比均有較大的差異。葛洲壩運(yùn)行后三峽工程運(yùn)行前期間內(nèi),1-2月、5-6月、8-12月的月均水溫均高于天然狀態(tài)的,但高出的幅度均在1.1 ℃之內(nèi),且8-9月的水溫差微乎其微;三峽工程運(yùn)行后期間內(nèi),水溫差呈現(xiàn)出較為明顯的上升和下降,其中,3-6月的水溫表現(xiàn)為下降,水溫下降幅度最大的月份出現(xiàn)在4月,下降值達(dá)到2.5 ℃左右,其余月份的均表現(xiàn)為上升,水溫上升幅度最大的月份在12月,上升值超過(guò)了4 ℃。

綜合分析三峽工程和葛洲壩運(yùn)行期間對(duì)天然水溫的改變,除了發(fā)生在1998年6-7月份的特大洪水對(duì)水溫的影響,兩個(gè)期間內(nèi)建壩對(duì)水溫的改變方向是一致的,同為上升或同為下降,且三峽工程運(yùn)行期間各月上升或下降的幅度均大于葛洲壩運(yùn)行期間,充分體現(xiàn)了三峽工程對(duì)天然水溫情勢(shì)的影響程度比葛洲壩顯著。

3.2.3 含沙量的改變分析

宜昌站建壩前后月均含沙量對(duì)比如圖7所示。由圖7可知,各個(gè)時(shí)期的月均含沙量均低于天然狀態(tài)水平。葛洲壩運(yùn)行后三峽工程運(yùn)行前期間內(nèi),3-6月的含沙量下降幅度較其他月份較大;三峽工程運(yùn)行后期間內(nèi),1-3月的含沙量略低于天然狀態(tài),其余月份的含沙量與天然狀態(tài)的相比均有大幅度降低,月均含沙量相對(duì)較高的月份出現(xiàn)在7-9月。說(shuō)明了三峽水庫(kù)的攔沙作用顯著。

圖7 宜昌站建壩前后月均含沙量對(duì)比Fig.7 The monthly sediment concentration before and after dam construction of the Yichang station

宜昌站建壩后距天然狀態(tài)月均含沙量對(duì)比如圖8所示。由圖8可知,兩個(gè)時(shí)期的月均含沙量均低于天然狀態(tài)含沙量。葛洲壩運(yùn)行后三峽工程運(yùn)行前期間內(nèi)的1-3月和7月的月均含沙量略低于天然狀態(tài),5月的月均含沙量下降的幅度最大,近0.5 kg/m3,其余的均在0.2 kg/m3上下浮動(dòng);三峽工程運(yùn)行后期間內(nèi)1-3月和12月的月均含沙量下降幅度不大,范圍在0.2 kg/m3以內(nèi),其余月份的均有較大下降幅度,其中7月的月均含沙量較天然狀態(tài)的下降值近1.8 kg/m3,是全年中最大。

圖8 宜昌站建壩后距天然狀態(tài)月均含沙量對(duì)比Fig.8 Comparison of monthly sediment concentration of after dam construction and natural state

綜合對(duì)比分析三峽工程和葛洲壩運(yùn)行期間對(duì)天然含沙量的改變發(fā)現(xiàn),兩個(gè)期間內(nèi)1-4月和12月的月均含沙量改變值相近,其余月份中三峽工程運(yùn)行期間的改變值比葛洲壩運(yùn)行期間的大得多,并在6-10月表現(xiàn)得最為明顯,同樣是因?yàn)?998年6月發(fā)生的特大洪水,使大量泥沙被沖刷,導(dǎo)致壩下江段的泥沙含量較低。同時(shí),對(duì)比分析還發(fā)現(xiàn)葛洲壩和三峽工程均有一定的攔沙作用,但三峽工程的攔沙作用更為顯著。

綜合圖3-8可知,葛洲壩和三峽水利樞紐的建設(shè)對(duì)河流的天然狀態(tài)改變較大,且三峽工程的影響程度更深。水利工程的建設(shè),留滯了大量汛期來(lái)水,減少了壩下江段汛期流量的同時(shí)抬高了枯水期的江內(nèi)水位,緩解了旱災(zāi);“滯溫、滯冷”現(xiàn)象的發(fā)生在一定程度上影響了水生生物的生活環(huán)境,威脅了敏感種群的繁衍生息;攔沙作用的顯著發(fā)生,降低了壩下江段含沙量,水生生物棲息地環(huán)境遭到破壞的同時(shí),更大程度上制約了河流的輸沙能力,影響下游沖積平原、三角洲的形成和發(fā)展。

4 三峽水庫(kù)蓄水對(duì)中華鱘產(chǎn)卵繁殖的影響

由于中華鱘物種的稀缺性、產(chǎn)卵場(chǎng)的易消失性,中華鱘被推選為長(zhǎng)江流域最重要的野生保護(hù)動(dòng)物之一。因此,研究確定中華鱘棲息地的影響因子,采取措施保護(hù)其產(chǎn)卵場(chǎng)已迫在眉睫。

據(jù)資料可知,中華鱘的產(chǎn)卵場(chǎng)正位于壩下宜昌江段的西壩位置,產(chǎn)卵期為10-11月,產(chǎn)卵適宜水溫為16.5～20 ℃,特別在17.5～20 ℃最佳。

應(yīng)用文獻(xiàn)[11]中的主成分分析法對(duì)中華鱘棲息地主要影響因子進(jìn)行分析,可得出流量和水溫為影響中華鱘繁殖期棲息地環(huán)境的主要影響因子。這兩個(gè)影響因子的合理性變化是中華鱘能否順利產(chǎn)卵繁殖的關(guān)鍵,為了充分分析三峽水庫(kù)蓄水對(duì)中華鱘產(chǎn)卵繁殖的影響,本節(jié)綜合分析10-11月份(產(chǎn)卵期)的流量、水溫和含沙量要素在三峽水庫(kù)蓄水后的變化情況,進(jìn)而分析三峽水庫(kù)蓄水對(duì)中華鱘產(chǎn)卵繁殖的影響。

三峽水庫(kù)蓄水前后宜昌站10-11月生態(tài)水文要素對(duì)比情況見(jiàn)表1。其中,蓄水前時(shí)間段為1956-2002年,蓄水后時(shí)間段為2003-2016年。

表1 三峽水庫(kù)蓄水前后宜昌站10-11月生態(tài)水文要素對(duì)比表Tab.1 Comparison of hydro-ecological before and after the impoundment of the Three Gorges Reservoir of the Yichang station in October and November

由表1可知:10月月均流量蓄水后較蓄水前下降了5 943 m3/s,占蓄水前多年月均流量的33.1%,11月月均流量下降了856 m3/s,占蓄水前多年月均流量的8.7%;10月月均水溫蓄水后較蓄水前上升了2.1 ℃,占蓄水前多年月均水溫的10.6%,11月月均水溫上升了2.7 ℃,占蓄水前多年月均水溫的16.6%;10月月均含沙量蓄水后較蓄水前下降了0.683 kg/m3,占蓄水前多年月均含沙量的96.2%,11月月均含沙量下降了0.335 kg/m3,占蓄水前多年月均含沙量的98.0%。

宜昌站流量和水溫要素的變化會(huì)使中華鱘早已適應(yīng)的產(chǎn)卵場(chǎng)生態(tài)環(huán)境受到影響甚至遭到毀壞。流量的下降,將直接導(dǎo)致中華鱘產(chǎn)卵場(chǎng)實(shí)際面積的縮小;水溫的上升,將會(huì)影響中華鱘的產(chǎn)卵信號(hào),破壞中華鱘產(chǎn)卵時(shí)的適宜溫度條件,同時(shí)三峽水庫(kù)蓄水引起的滯溫效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致中華鱘推遲產(chǎn)卵的跡象發(fā)生;但產(chǎn)卵場(chǎng)內(nèi)含沙量的減少一定程度上是有利于中華鱘產(chǎn)卵的。

5 中華鱘的生態(tài)保護(hù)修復(fù)措施

根據(jù)對(duì)中華鱘產(chǎn)卵繁殖習(xí)性和長(zhǎng)江中下游河段地形條件的分析,采取以下措施對(duì)中華鱘的棲息環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。

5.1 工程措施

結(jié)合長(zhǎng)江中下游三峽和葛洲壩工程的實(shí)際情況,修建過(guò)魚(yú)工程措施需耗費(fèi)巨大的水量和高額投資,且不容易掌控中華鱘洄游具體時(shí)間,又需要借助專門(mén)機(jī)構(gòu)的大量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)資料。相比之下,目前保護(hù)中華鱘種群資源最有效的途徑就是對(duì)新產(chǎn)卵場(chǎng)的維護(hù)和修復(fù),使其能夠與天然產(chǎn)卵場(chǎng)水文條件相近[13]。

通過(guò)各種監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,中華鱘現(xiàn)有產(chǎn)卵場(chǎng)的范圍主要分布在長(zhǎng)江中游葛洲壩至廟嘴之間4 km的江段內(nèi),事實(shí)上,新產(chǎn)卵場(chǎng)的面積僅僅約為歷史區(qū)域的3%。查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)[14],中華鱘產(chǎn)卵場(chǎng)適宜的地形條件是:產(chǎn)卵場(chǎng)上游水深較大且有急灘,場(chǎng)中存在深洼的漩渦區(qū),下游是較為寬闊的卵、礫石淺灘;產(chǎn)卵場(chǎng)必然存在河流轉(zhuǎn)彎處。當(dāng)務(wù)之急是依據(jù)上述條件選取合適的修復(fù)技術(shù)和方案對(duì)中華鱘現(xiàn)有產(chǎn)卵場(chǎng)進(jìn)行修復(fù)和保護(hù)。同時(shí),可將中華鱘的“適宜生境”具體量化為水文、水力學(xué)要素范圍,并依據(jù)這些數(shù)據(jù)優(yōu)化規(guī)劃方案、調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)等措施,以達(dá)到人工再造適宜產(chǎn)卵場(chǎng)的目的。

5.2 非工程措施

除了對(duì)中華鱘產(chǎn)卵場(chǎng)進(jìn)行修復(fù),也可以利用人工增殖放流(人工培育種魚(yú)并輔助其產(chǎn)卵和孵化,再將魚(yú)苗進(jìn)行放流)的方式來(lái)適當(dāng)補(bǔ)充中華鱘的種群數(shù)量。而我國(guó)對(duì)于中華鱘的人工增殖技術(shù)已在20世紀(jì)90年代末初見(jiàn)成效,但增長(zhǎng)值不大,每年人工放流的中華鱘數(shù)量還不到野生群體總數(shù)的4%[15,16]。為達(dá)到保護(hù)中華鱘野生資源的目的,人工增殖放流數(shù)量和規(guī)模還需進(jìn)一步擴(kuò)大。

在修復(fù)和保護(hù)中華鱘個(gè)體的同時(shí),還需加大對(duì)中華鱘現(xiàn)有產(chǎn)卵場(chǎng)水環(huán)境和種群資源的監(jiān)測(cè)。要加強(qiáng)對(duì)中華鱘資源量(雌雄老幼組成、種群結(jié)構(gòu)、數(shù)量等)、種群動(dòng)態(tài)、時(shí)空分布、水文要素、產(chǎn)卵場(chǎng)的分布與規(guī)模、產(chǎn)卵的時(shí)間和頻次等的監(jiān)測(cè)。

5.3 管理措施

中華鱘的產(chǎn)卵必須在一定的水文條件下進(jìn)行。因此,產(chǎn)卵場(chǎng)的修復(fù)可以通過(guò)改變產(chǎn)卵場(chǎng)的水文條件來(lái)促進(jìn)其產(chǎn)卵和繁殖。依據(jù)前文分析研究的三峽水庫(kù)蓄水后對(duì)壩下江段生態(tài)水文要素的變化,亦可以通過(guò)三峽水庫(kù)合理調(diào)度的方式,對(duì)壩下江段產(chǎn)卵場(chǎng)內(nèi)水文條件進(jìn)行補(bǔ)償,從而達(dá)到保護(hù)中華鱘產(chǎn)卵繁殖的目的。

政府部門(mén)可通過(guò)法律手段來(lái)規(guī)范人們的行為。一方面要立法禁漁和適度通航,另一方面要立法保護(hù)水質(zhì)。同時(shí)還要加大宣傳保護(hù)中華鱘和保護(hù)水質(zhì)的力度。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文以長(zhǎng)江中下游江段為研究區(qū)域,選取宜昌站1956-2016年生態(tài)水文實(shí)測(cè)資料,以三峽、葛洲壩水利樞紐工程所控的宜昌江段為研究對(duì)象,開(kāi)展水電開(kāi)發(fā)對(duì)河流水文情勢(shì)的影響研究,得出以下結(jié)論:

(1)由三峽水庫(kù)下游河流水文情勢(shì)趨勢(shì)性分析可知:宜昌站1956-2016年的年均流量序列呈不顯著下降趨勢(shì),年均水溫序列呈顯著上升趨勢(shì),年均含沙量序列呈極為顯著下降趨勢(shì)。

(2)由水電開(kāi)發(fā)對(duì)下游河流水文要素年際改變分析可知:葛洲壩運(yùn)行后三峽工程運(yùn)行前(1981-2002年)和三峽工程運(yùn)行后(2003-2016年)兩個(gè)時(shí)間段內(nèi),筑壩對(duì)流量、水溫、含沙量的改變方向均是一致的,且三峽工程對(duì)下游河流水文要素的改變更為顯著。

(3)由三峽水庫(kù)蓄水對(duì)中華鱘產(chǎn)卵繁殖影響的分析可知:流量的下降將直接導(dǎo)致中華鱘產(chǎn)卵場(chǎng)實(shí)際面積的縮小,水溫的上升將會(huì)影響中華鱘的產(chǎn)卵信號(hào),含沙量的減少一定程度上是有利于中華鱘產(chǎn)卵的。

(4)可通過(guò)對(duì)新產(chǎn)卵場(chǎng)的維護(hù)、修復(fù)和保護(hù),加大人工增殖放流的數(shù)量和規(guī)模,加強(qiáng)對(duì)中華鱘現(xiàn)有產(chǎn)卵場(chǎng)水環(huán)境和種群資源的監(jiān)測(cè),對(duì)三峽水庫(kù)的合理調(diào)度,以及相關(guān)法律手段來(lái)對(duì)中華鱘的棲息環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。