譚羿鍼，王世巖，韓 禎，汪 潔，姜 志，陽(yáng) 星，李步東，趙仕霖

（1. 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038； 2. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水生態(tài)環(huán)境研究所，北京 100038）

0 引 言

河流是人類賴以生存的基礎(chǔ)，它對(duì)于支撐生物多樣性和維護(hù)重要生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮了關(guān)鍵作用［1］。河流本身以及河流水系連通性狀況深刻影響著水土資源的保持與利用、水生及濕地生態(tài)環(huán)境優(yōu)劣與演變以及防洪救災(zāi)的等級(jí)與抵御能力［2］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者目前已經(jīng)開(kāi)展了大量關(guān)于河流連通性的研究，1980 年，Cummins 等［3］率先提出了河流連續(xù)體這一新概念（River Continuum Concept， RCC）。1989 年，Ward［4］提出河流生態(tài)系統(tǒng)時(shí)間和空間的四維結(jié)構(gòu)。1997 年，Poff 等［5］提出了自然水流范式（Nature Flow Regime，NFR）的概念。2010 年，董哲仁等［6］提出了河流生態(tài)系統(tǒng)整體模型。

河流棲息地連通性很大程度上受到了人類活動(dòng)的影響，所謂的河流棲息地連通性即是河流生態(tài)系統(tǒng)中斑塊間在功能和生態(tài)過(guò)程上的有機(jī)聯(lián)系。人類活動(dòng)的影響主要是通過(guò)在河網(wǎng)中建造各式閘壩，閘壩的物理阻隔嚴(yán)重降低了河流的連通性［7］，阻礙了水生生物上下游間的運(yùn)動(dòng)［8］，使河流的水文、水力學(xué)特征及熱力學(xué)特征發(fā)生了改變［9］。盡管人們對(duì)閘壩的影響進(jìn)行了大量的分析，但很少有人關(guān)注河網(wǎng)規(guī)模上閘壩的累計(jì)效應(yīng)，尤其是對(duì)魚(yú)類的影響。

基于此，研究以北運(yùn)河流域?yàn)槔?，北運(yùn)河是北方一條典型的多閘壩河流，通過(guò)提取1980、2000和2020年3期閘壩分布圖，利用ArcGis 計(jì)算河網(wǎng)及各河段長(zhǎng)度，然后使用樹(shù)狀連通性指數(shù)（Dendritic Connectivity Index， DCI）量化河流棲息地連通性［10］，用DCI評(píng)價(jià)方法分析閘壩在數(shù)量上及空間位置分布上對(duì)北運(yùn)河河流棲息地連通性的影響。

1 研究區(qū)域介紹

北運(yùn)河是海河北系四大河流之一，位于華北平原的西北端，東經(jīng) 116°02'～117°06'北緯 39°39'～40°35'。北運(yùn)河干流河長(zhǎng)186 km，流域面積6 166 km2［11］。發(fā)源于軍都山，其上游稱為溫榆河，與通惠河于通州北關(guān)相匯后開(kāi)始稱作北運(yùn)河，流經(jīng)京津冀三地。

北運(yùn)河作為北方典型的多閘壩、半城市化河流，在城市生態(tài)環(huán)境與功能保護(hù)、城市防洪與防澇減災(zāi)等方面發(fā)揮著巨大作用［12］。北運(yùn)河流域范圍見(jiàn)圖1，但就北運(yùn)河河流連通性的相關(guān)研究少之又少，尤其是在多閘壩分布的情況下進(jìn)行影響性研究。

圖1 北運(yùn)河流域范圍圖Fig.1 North Canal River drainage area

根據(jù)調(diào)研，在研究水系區(qū)域內(nèi)，設(shè)計(jì)水位8 m以上的閘壩共有23 座，其中包括6 座橡膠壩，北京市4 座，河北省天津市各1座。防洪、節(jié)制閘17 座，北京市5 座，河北省1 座，天津市11座［13］。通過(guò)實(shí)地調(diào)查記錄與遙感影像分辨各個(gè)閘壩位置并編號(hào)，繪制北運(yùn)河閘壩分布現(xiàn)狀，見(jiàn)圖2。

圖2 北運(yùn)河流域2020年閘壩分布情況Fig.2 Distribution of dams in North Canal River basin in 2020

2 DCI評(píng)價(jià)方法

通過(guò)眾多中外學(xué)者的研究，根據(jù)不同研究重點(diǎn)，目前評(píng)價(jià)河流棲息地連通性的方法也有所不同，包括圖論法、指標(biāo)法、水文水力學(xué)法、景觀法、連通性函數(shù)等［14，15］。圖論法是基于河湖水系與圖論理論，將流域水系概化成圖的鄰接矩陣，以此量化分析河湖水系連通性［16，17］。指標(biāo)法指利用選取水文連通相關(guān)的特征參數(shù)來(lái)綜合評(píng)價(jià)連通性［18］。Ali［19］等提出指數(shù)法中將水文連通性關(guān)鍵因子指標(biāo)分為景觀特征、水流路徑以及土壤濕度模式，在此基礎(chǔ)之上國(guó)內(nèi)提出的K連通指數(shù)法用于評(píng)價(jià)河流縱向連通性，但該方法十分粗略而且沒(méi)有加以考慮閘壩、橡膠壩等水利工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響，不能用于評(píng)價(jià)實(shí)際中復(fù)雜的、非單一性河流狀況。針對(duì)這種情況，Cote［10］等提出了樹(shù)狀河網(wǎng)連通性指數(shù)（DCI），該方法相比于K連通指數(shù)法能夠更加全面客觀地分析閘壩在數(shù)量、空間分布以及其可通過(guò)性這3 種差異上對(duì)于整個(gè)河網(wǎng)的連通性狀況影響。

DCI評(píng)價(jià)法用重合概率來(lái)評(píng)估河流棲息地連通性，即魚(yú)類生物可以在河網(wǎng)中的任意兩個(gè)點(diǎn)之間移動(dòng)的概率。因此，河流棲息地連通性取決于這兩點(diǎn)之間有多少閘壩，以及魚(yú)類能夠在上下游之間跨越這些閘壩的概率，也將這個(gè)概率稱作為閘壩的可通過(guò)性，記為p。p取決于不同閘壩自身的各種屬性，其中包括物理屬性（如閘孔的數(shù)量、大小）、化學(xué)和水文學(xué)屬性（如瞬時(shí)流速）以及魚(yú)類的生物學(xué)屬性（如物種、年齡）。在計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，將閘壩概化為不占空間長(zhǎng)度的點(diǎn)，定義實(shí)際存在的閘壩將河道分割成各個(gè)河段，各個(gè)河段的河流棲息地連通性不受阻，因此有了下面的計(jì)算方法。設(shè)C是表示連通性的離散型隨機(jī)變量，cij代表河段i與河段j之間的連通性，其中{i，j}=1，2，3，…，n，n為河段數(shù)（等于閘壩數(shù)量加1）。因此DCI可以表示為：

只有當(dāng)魚(yú)類能夠在上游和下游兩個(gè)方向的斑塊之間往來(lái)時(shí)，斑塊才會(huì)連通。假定魚(yú)向上游移動(dòng)和向下游移動(dòng)的可能性相同，那么：

式中：li和lj分別表示河段i與河段j的長(zhǎng)度；L為代表河網(wǎng)總長(zhǎng)度；假設(shè)魚(yú)類通過(guò)每個(gè)閘壩的能力是相互獨(dú)立的，也即是魚(yú)類通過(guò)一個(gè)閘壩不以任何方式影響該魚(yú)通過(guò)另一個(gè)閘壩。如果區(qū)間i和j之間有M個(gè)閘壩，則cij定義為：

式中：pum表示魚(yú)類逆流而上通過(guò)第m個(gè)閘壩的概率；pdm表示魚(yú)類順流而下通過(guò)第m個(gè)閘壩的概率。

3 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

利用1980、2000 和2020 年3 個(gè)時(shí)期的衛(wèi)星遙感資料，使用ArcMap 繪制3個(gè)不同時(shí)期的北運(yùn)河流域閘壩分布圖（圖3）。通過(guò)ArcGIS 和MATLAB 計(jì)算DCI值，DCI取值0～100，值越大代表河流棲息地連通性越好。由于主要研究1980-2020年期間閘壩建設(shè)對(duì)河流棲息地連通性的影響，假設(shè)河道長(zhǎng)度不發(fā)生改變。同時(shí)，影響閘壩可通過(guò)性p的因素復(fù)雜多樣，為突出研究閘壩的數(shù)量建設(shè)及其空間分布差異對(duì)于北運(yùn)河流域河流棲息地連通性影響，計(jì)算過(guò)程中假設(shè)p=pum=pdm。

圖3 北運(yùn)河流域不同時(shí)期閘壩分布分布圖Fig3 Distribution dams at different periods in North Canal River basin

北運(yùn)河流域內(nèi)閘壩從1980 年的11 個(gè)增長(zhǎng)到2000 年的20個(gè)，再到2020 年的23 個(gè)，期間新建成的主要閘壩包括各種節(jié)制閘和橡膠壩。

3.1 不同時(shí)期閘壩可通過(guò)性p對(duì)DCI值的影響

以3期閘壩分布基礎(chǔ)，逐步計(jì)算不同時(shí)期下閘壩可通過(guò)性p從0增加到1（步長(zhǎng)為0.1）范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的DCI值（圖4）。

圖4 閘壩可通過(guò)性對(duì)DCI值影響關(guān)系Fig.4 The relationship between dam passability and DCI value

通過(guò)圖4可以看出，整體上，DCI值隨p增大而增大，這與認(rèn)知相符，但不同的是，由于閘壩可通過(guò)性大小不同，DCI值的增幅不同，也就是曲線斜率不同。當(dāng)0＜p＜0.5，曲線斜率小，但當(dāng)0.5＜p＜1.0，尤其當(dāng)0.7＜p后，曲線斜率猛增。以2020 年為例，將p值從0.1 提升到0.6，DCI值從12.7 提高到19.5，僅提高了6.8，但將p值從0.7 提升到0.8，DCI值從26.5 提高到42.3，提高了15.8。有學(xué)者在濰河流域諸城段用此方法得出在0.8＜p后，DCI值明顯增大［20］。這種趨勢(shì)說(shuō)明，當(dāng)閘壩可通過(guò)性p處于相對(duì)較低的情況下時(shí)，即使提高其可通過(guò)性也不能明顯提升河流棲息地連通性，只有將閘壩可通過(guò)性p值提高到一定程度后（本研究區(qū)域?yàn)?.7），稍許提高p值就能顯著提升河流棲息地連通性，這對(duì)修復(fù)河流棲息地連通性有指導(dǎo)意義。

3.2 閘壩數(shù)量變化對(duì)DCI值的影響

從時(shí)間序列上看，隨著閘壩建設(shè)數(shù)量增多，河流棲息地連通性整體下降，這也與認(rèn)知相符，即圖4 中“1980 年”曲線高于“2000 年”曲線，高于“2020 年”曲線。但值得注意的是，當(dāng)流域內(nèi)無(wú)任何閘壩時(shí)，河流棲息地連通性值為100，反映在圖4 中為起始坐標(biāo)為（0.1，100）的一條平行于x軸的直線，1980 年建成閘壩11座，曲線起始坐標(biāo)立刻變?yōu)椋?.1，29.5），也即是河流棲息地連通性值降為29.5，驟減了71.5%，2000 年建成閘壩20 座，曲線起始坐標(biāo)為（0.1，12.8），河流棲息地連通性值降為12.8，相比1980 年降低了56.6%，2020 年建成閘壩23 座，曲線起始坐標(biāo)為（0.1，12.7），相比2000 年河流棲息地連通性值較2000 年無(wú)太大變化，兩條曲線相鄰較近。據(jù)此得出，北運(yùn)河流域閘壩建設(shè)較嚴(yán)重地降低了河流棲息地連通性，尤其是在無(wú)人工干擾的自然河流上建閘影響顯著。因此，從保護(hù)河流棲息地連通性的角度，在天然河流建設(shè)閘壩或其他擋水建筑物時(shí)需要慎重和科學(xué)決策。

3.3 不同位置閘壩可通過(guò)性狀況對(duì)DCI值的影響

以2020年閘壩分布為例，研究不同空間位置的閘壩可通過(guò)性狀況對(duì)DCI值的影響。圖4 中可以看出，當(dāng)p=0.7 時(shí)，2020 年的DCI值為26.5。依次將圖2 中1 號(hào)至23 號(hào)閘壩的可通過(guò)性提升至1，提高其中一個(gè)閘壩的可通過(guò)性時(shí)，其余閘壩可通過(guò)性均保持0.7，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的DCI值，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 依次提升各閘壩的可通過(guò)性p后的DCI變化表Tab.1 DCI’s change after improving the passability p of each dam successively

從表1 結(jié)果可以看出，提升22 號(hào)閘壩的可通過(guò)性可以顯著提高整個(gè)水系的河流棲息地按連通性，提升13號(hào)閘壩的可通過(guò)性僅提高DCI值0.1，幾乎沒(méi)有改變。22 號(hào)閘壩為土門(mén)樓節(jié)制閘，建造于北運(yùn)河干流上，全閘3 聯(lián)9 孔，控制著北運(yùn)河下泄洪水，通過(guò)科學(xué)的手段合理調(diào)度干、支流的水量，保證了防洪安全、農(nóng)業(yè)灌溉用水以及景觀等效益［21］，同時(shí)也是影響河流棲息地連通的關(guān)鍵閘壩，鑒于其在防洪、排澇及城市景觀等方面的功能，難以進(jìn)行拆除，且當(dāng)前大運(yùn)河通航背景下，仍將發(fā)揮更重要的閘壩調(diào)控功能，但為了保障棲息地連通，應(yīng)加強(qiáng)河流棲息地連通要求以及做好魚(yú)類過(guò)閘生態(tài)調(diào)度。

據(jù)此得出，閘壩的空間差異將會(huì)直接影響河流棲息地連通性，經(jīng)分析，這種差異主要體現(xiàn)在閘壩位于干流還是支流，位于干流上的閘壩影響程度遠(yuǎn)高于支流，根據(jù)模擬計(jì)算ΔDCI，結(jié)果顯示北運(yùn)河干流閘壩影響河流棲息地連通性的平均程度是支流的10 倍左右。建議在后期修復(fù)河流棲息地連通性時(shí)從干流上閘壩著手，優(yōu)先提高22、23、8、14 號(hào)的閘壩可通過(guò)性，也即是土門(mén)樓節(jié)制閘、屈家店閘、葦溝閘、通惠閘，提高閘壩可通過(guò)性措施有修建魚(yú)道、增大閘孔、提高開(kāi)閘時(shí)長(zhǎng)等等［22］。

4 討 論

4.1 北運(yùn)河閘壩數(shù)量與魚(yú)類種群、數(shù)量的關(guān)系

根據(jù)資料調(diào)查記載，北運(yùn)河歷史上魚(yú)類較為豐富，但隨著閘壩數(shù)量的增多、水質(zhì)的惡化、生態(tài)流量的不滿足等因素，北運(yùn)河流域內(nèi)魚(yú)類逐漸呈現(xiàn)資源量減少、分布不均、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值低的特點(diǎn)。如表2 所示，1983 年北京有魚(yú)類8 個(gè)目、15 個(gè)科、58 個(gè)屬、73 種，未有國(guó)家級(jí)保護(hù)魚(yú)類。其中鯉科魚(yú)類為最大類群，有51 種，占總數(shù)的69.9%［23］，此時(shí)北運(yùn)河流域內(nèi)閘壩數(shù)量為11 座。隨著閘壩的建造，截至1999 年，北運(yùn)河流域內(nèi)閘壩增長(zhǎng)到20 座，河流棲息地破碎化程度進(jìn)一步加劇，調(diào)查到北京地區(qū)的鰍科魚(yú)類11 種。其中北運(yùn)河水系可能分布的種類有到花斑副沙鰍、花鰍、泥鰍［24］。但2009-2010 年在北運(yùn)河北京段河道采集到的魚(yú)類只有泥鰍、麥穗魚(yú)和鯽3種魚(yú)類，在天津段采集到的魚(yú)類有鯽、烏鱧、麥穗魚(yú)、泥鰍、?和吻鮈6 種魚(yú)類，總共調(diào)查到9 種魚(yú)類。2011 年，北京地區(qū)有記載的魚(yú)類有93 種，隸屬于13 目23 科73 屬，包括引入種12 種［25］，但目前仍能獲得的原生野生魚(yú)類已由原記錄的85 種下降至43 種。其中，可能在北運(yùn)河水系有分布的魚(yú)類有22 種。2019 年，北運(yùn)河流域閘壩增長(zhǎng)到23 座，相應(yīng)地，北京市主要河流的調(diào)查中采集到魚(yú)類37 種，隸屬于5 目13 科34 屬，2010-2015 年，北京市河流原生的野生魚(yú)類減少8種［26］。

表2 歷年北京地區(qū)魚(yú)類種數(shù)Tab.2 Fish species in Beijing area in past years

為了系統(tǒng)了解北運(yùn)河流域水生態(tài)系統(tǒng)尤其是魚(yú)類現(xiàn)狀分布，識(shí)別閘壩建設(shè)對(duì)于魚(yú)類種群與結(jié)構(gòu)的影響，在2019 年1 月、6 月和9 月，共進(jìn)行了3 次野外魚(yú)類調(diào)查，三期共采集到魚(yú)類15種，507尾，分別隸屬3目6科，各種類在流域內(nèi)的空間分布情況見(jiàn)圖5。

圖5 北運(yùn)河流域2019年調(diào)查魚(yú)類密度分布圖Fig.5 Fish density distribution in the North Canal River in 2019

由圖5 可以看出，北運(yùn)河上游閘壩有8 座，其閘壩平均分布密度為4 座∕1 000 km2，中游閘壩有12 座，其閘壩平均分布密度為6座∕1 000 km2，下游閘壩有3座，其閘壩平均分布密度為1座∕1 000 km2。調(diào)查結(jié)果顯示，枯水期采集到的魚(yú)類較少。平水期出現(xiàn)頻率最高的魚(yú)是鯽183 尾，其次是麥穗魚(yú)74 尾，第三是普櫛鰕虎魚(yú)59 尾，?34 尾。豐水期出現(xiàn)頻率最高的魚(yú)是麥穗魚(yú)17 尾和泥鰍12 尾，其次是鯽17 尾，第三是棒花17 尾。從種類上，包括鯉、鯽、麥穗魚(yú)等在內(nèi)的靜水定居型魚(yú)類9種，占總種類數(shù)的60%，?、普櫛鰕虎魚(yú)等在內(nèi)的溪流定居型魚(yú)類5 種，占33%，江湖洄游性魚(yú)類1 種，占7%。靜水定居型魚(yú)類占比高于溪流定居型魚(yú)類，且靜水定居型魚(yú)類的分布更廣，多見(jiàn)于閘壩上游河段，這是因?yàn)殚l壩的建設(shè)將河流切割成若干個(gè)河段，這改變了原來(lái)河流的流速屬性，導(dǎo)致閘上流速放緩，這種格局的改變進(jìn)一步導(dǎo)致北運(yùn)河魚(yú)類分布不均的特點(diǎn)，體現(xiàn)為閘上水流較緩處多分布靜水定居型魚(yú)類，而溪流定居型魚(yú)類減少。從資源量上，北運(yùn)河下游漫灘段分布的魚(yú)類種類和數(shù)量都是最多的，其次是上游出山段，最少的是中游城市化河段。下游調(diào)查到的魚(yú)類資源量約為上游的3 倍，為中游的5 倍。北運(yùn)河魚(yú)類這分布不均的特征一方面跟北運(yùn)河管理處于2019 年開(kāi)始向下游實(shí)施增殖放流有關(guān)，另一方面本質(zhì)原因是河流棲息地環(huán)境優(yōu)劣決定了魚(yú)類的生存和分布，有學(xué)者指出，閘壩建設(shè)會(huì)對(duì)魚(yú)類造成不利影響，體現(xiàn)在水文情勢(shì)、水溫、氣體過(guò)飽和等方面［27］。中游城市化河段閘壩數(shù)量最多，魚(yú)類棲息地連通性受到了很大擾動(dòng)，相應(yīng)的魚(yú)類分布最少，相反下游漫灘濕地段閘壩最少，相應(yīng)的魚(yú)類分布最多。

綜上，歷史資料和野外調(diào)查數(shù)據(jù)均表明北運(yùn)河的魚(yú)類種類和數(shù)量都有減少的趨勢(shì)，且優(yōu)勢(shì)種多轉(zhuǎn)變?yōu)槟臀鄯N，半洄游性魚(yú)類鯉、鯽等數(shù)量也有所減少。該現(xiàn)象跟北運(yùn)河閘壩建設(shè)的影響息息相關(guān)，持續(xù)的閘壩建設(shè)對(duì)魚(yú)類的生存造成了不利影響，所以本研究借助DCI評(píng)價(jià)方法分析河流棲息地連通性，旨在復(fù)蘇河流生態(tài)環(huán)境，為保護(hù)生物多樣性賦能。

4.2 閘壩可通過(guò)性p值的確定

影響閘壩可通過(guò)性的因素有很多，取決于閘壩的物理屬性，如閘孔的數(shù)量、大小等；水文學(xué)屬性，如瞬時(shí)流速、流量等；以及魚(yú)類的生物學(xué)屬性，如物種、年齡等。因此，每個(gè)閘壩的可通過(guò)性不一定都是相同的，本研究在模型計(jì)算過(guò)程中采用了假設(shè)法，計(jì)算結(jié)果能夠反映閘壩在數(shù)量及其空間位置上對(duì)河流棲息地連通性的影響程度，但如何定量提高閘壩可通過(guò)性這一實(shí)際問(wèn)題還有待解決，接下來(lái)的研究須圍繞如何構(gòu)建閘壩可通過(guò)性與影響因子之間的函數(shù)關(guān)系。

閘壩的物理屬性和水流的水文屬性與閘壩可通過(guò)性之間的函數(shù)關(guān)系都比較容易實(shí)現(xiàn)，難點(diǎn)在于如何模擬魚(yú)類可通過(guò)性，其實(shí)質(zhì)上也是魚(yú)類克流能力及適宜生態(tài)水文條件的問(wèn)題。在分析該問(wèn)題方面，可首先假設(shè)閘孔下泄流速越大對(duì)魚(yú)類的阻礙就越大，這樣就把流速概化為阻力系數(shù)，再假設(shè)魚(yú)類在模型中為不占空間的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，起始情景設(shè)置為100 個(gè)均一化的點(diǎn)在模型界面內(nèi)阻力系數(shù)為0的情況下做布朗運(yùn)動(dòng)，閘孔全開(kāi)，計(jì)算一定時(shí)間內(nèi)點(diǎn)通過(guò)閘孔的數(shù)量；接下來(lái)對(duì)魚(yú)類加上抗阻系數(shù)，大型魚(yú)類、成年魚(yú)類的抗阻更高，這樣來(lái)標(biāo)識(shí)魚(yú)類生物學(xué)屬性差異；下一步借助人工智能對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練——點(diǎn)不再做布朗運(yùn)動(dòng)，而是訓(xùn)練成對(duì)著流速較大，阻力系數(shù)較大的地方更有興趣。就這樣，模擬不同工況下這些點(diǎn)通過(guò)閘孔的概率以此得出閘壩可通過(guò)性。這是一個(gè)復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題，但十分有趣，即使是對(duì)于不同工程類型的閘壩、不同來(lái)水情況以及不同魚(yú)類，也總可以從模型模擬下得出影響閘壩可通過(guò)性的共性因素，為保護(hù)和改善河流棲息地環(huán)境提供幫助。

5 結(jié) 論

河流棲息地連通性對(duì)于河流水生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量與穩(wěn)定性至關(guān)重要，是河流生態(tài)復(fù)蘇與健康保障的關(guān)鍵，而閘壩建設(shè)阻礙了河流生態(tài)系統(tǒng)中斑塊間在功能和生態(tài)過(guò)程上的有機(jī)聯(lián)系，大大降低了河流棲息地連通性，如何量化壩址對(duì)于河流棲息地連通性的影響對(duì)于水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)具有重要意義。研究為探明河網(wǎng)規(guī)模上閘壩對(duì)于河流棲息地連通性的累積效應(yīng)，選取北運(yùn)河流域?yàn)槔?，采用DCI評(píng)價(jià)方法量化1980 年、2000 年和2020年的河流棲息地連通性，結(jié)合歷史資料和野外調(diào)查魚(yú)類數(shù)據(jù)，從閘壩的可通過(guò)性、數(shù)量及空間位置3 個(gè)維度分析其對(duì)于DIC值的影響，并提出河流棲息地生態(tài)環(huán)境修復(fù)建議，主要得到以下結(jié)論。

（1）大閘壩可通過(guò)性p會(huì)導(dǎo)致DCI值增大，且增加趨勢(shì)愈發(fā)顯著，當(dāng)p在0＜p＜0.5 區(qū)間內(nèi)增加，增大趨勢(shì)不明顯，但當(dāng)p在0.5＜p＜1.0 區(qū)間增加，尤其當(dāng)0.7＜p后，這種增大趨勢(shì)尤為顯著。所以在修復(fù)措施和投入資源有限時(shí)，應(yīng)優(yōu)先提高原p＞0.7的閘壩的可通過(guò)性會(huì)更有利于修復(fù)北運(yùn)河河流棲息地連通性。

（2）閘壩建設(shè)嚴(yán)重降低了河流棲息地連通性，尤其是對(duì)于自然無(wú)人工干擾河流。1980 年、2000 年、2020 年的北運(yùn)河閘壩數(shù)量分別為11 座、20 座、23 座，DCI值分別為51.6、28.7、26.5，1980-2000 年，閘壩數(shù)量增長(zhǎng)了81.8%，DCI值降低了44.4%，2000-2020 年，閘壩數(shù)量增長(zhǎng)了15.0%，DCI值降低了7.7%。在考慮保護(hù)河流棲息地連通性的情況下，建設(shè)各種阻水建筑物需謹(jǐn)慎權(quán)衡和決策。

（3）閘壩的空間差異將會(huì)直接影響河流棲息地連通性，這種差異主要體現(xiàn)在閘壩位于干流還是支流，位于干流上的閘壩影響程度遠(yuǎn)高于支流，模擬計(jì)算顯示北運(yùn)河干流閘壩影響河流棲息地連通性的平均程度是支流的10 倍左右。這為修復(fù)提高北運(yùn)河流域河流棲息地連通性提供了思路，可以優(yōu)先針對(duì)22號(hào)土門(mén)樓節(jié)制閘、23號(hào)屈家店閘、8號(hào)葦溝閘，通過(guò)修建魚(yú)道、增大閘孔及開(kāi)合程度等提高閘壩可通過(guò)性，以此提高河流棲息地連通性。