魚道的發(fā)展綜述

楊子慧　朱永英　周易　王巧玲　翁思鈺　曲仕奇

【摘 要】 在水利水電開發(fā)建設(shè)中，魚道作為一項(xiàng)生態(tài)補(bǔ)償措施具有非常重要的作用。本文簡單介紹了魚道的起源，總結(jié)了國內(nèi)外魚道建設(shè)發(fā)展的概況，分析了魚道設(shè)計(jì)建設(shè)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題，概況了生態(tài)魚道的特點(diǎn)及發(fā)展前景。以期在我國的水電開發(fā)建設(shè)中，借鑒國外魚道工程成功案例，實(shí)現(xiàn)我國水利水電工程及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 魚道 發(fā)展 生態(tài)魚道

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，發(fā)電站與攔洪壩等水利工程建設(shè)迎來了蓬勃發(fā)展的新局面。這些水利工程在給人類帶來巨大經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的同時(shí)也對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的不良影響。閘壩具有的攔蓄作用將河流攔腰堵截，形成水位差，阻斷了洄游魚類的自由遷徙：溯回與下行。成年魚類無法到達(dá)上游進(jìn)行交配產(chǎn)卵，下行時(shí)溢洪道也會(huì)增大洄游魚類死亡的概率。生物鏈緊緊相扣，閘壩不僅直接影響魚類活動(dòng)，也間接影響了周邊的生態(tài)環(huán)境，水電開發(fā)無意中將這一干相關(guān)的鏈條打亂了。

隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)逐漸加強(qiáng)，人們在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，開始嘗試去保護(hù)生態(tài)環(huán)境，使水電工程與生態(tài)融為一體，因此魚道應(yīng)運(yùn)而生。魚道工程是在保留原水電工程的同時(shí)，最大程度地挽回生態(tài)受損的局面。魚道工程本身經(jīng)濟(jì)效益不顯著，因此其關(guān)注度始終不高，發(fā)展較為緩慢。但是隨著時(shí)間的推移，魚道的有效施行將對于保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境，對于水利水電工程的可持續(xù)發(fā)展有著重大的意義。

2 魚道的起源與發(fā)展

2.1 國外魚道發(fā)展概況

國外的過魚設(shè)施比我國早300多年的歷史。最早在相關(guān)文獻(xiàn)中提及魚道設(shè)施的是法國。1662年法國南部的貝阿爾恩省頒發(fā)了規(guī)定，要求在堰壩上建造供魚上、下通行的通道[1]。世界上第一座有集魚系統(tǒng)的大規(guī)?，F(xiàn)代過魚建筑物樞紐的是1938年在美國西部哥倫比亞河上建成的邦維爾壩。據(jù)相關(guān)資料記載，全球最長的魚道是橫跨巴拉那河的伊泰普水電站魚道。全長10公里，建成于2002年年底，耗資1200萬美元。每年這條魚道幫助40余種魚洄游產(chǎn)卵，整個(gè)系統(tǒng)已成為巴西其他一些水電站的范例。該魚道的起始端是巴拉那河的一條細(xì)小支流，流量只有10～12m3/s，魚類在洄游時(shí)，會(huì)選擇靠近河岸的水域，適宜的水流速度使魚兒自然地游進(jìn)了魚道。起始端設(shè)計(jì)的成功是伊泰普水電站魚道運(yùn)行順利的眾多原因之一。再者，相關(guān)部門每3個(gè)月會(huì)組織一次監(jiān)測，每兩公里設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)，監(jiān)測整條魚道中的水溫、水質(zhì)和魚類自然情況[2]。這為魚道建成后的長久運(yùn)行提供了基礎(chǔ)保障。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至20世紀(jì)60年代初期，美國和加拿大建有過魚設(shè)施200座以上，西歐各國100座以上，前蘇聯(lián)18座以上，這些過魚設(shè)施主要為魚道。至20世紀(jì)晚期，魚道數(shù)量明顯上升，在北美有近400座，日本則有1400余座[3]。如美國邦納維爾壩魚道，年平均過魚65萬尾；美國麥克納里壩魚道，年均過魚106萬尾；前蘇聯(lián)土洛馬電站魚道，日平均過魚440尾。這些魚道的建設(shè)為河流生態(tài)的修復(fù)創(chuàng)造了良好的條件。

2.2 國內(nèi)魚道發(fā)展概況

與國外魚道相比，我國關(guān)于魚道的研究起步較晚。最早提及魚道概念的是在開發(fā)富春江七里垅電站時(shí)進(jìn)行的關(guān)于科學(xué)試驗(yàn)和水系生態(tài)環(huán)境的調(diào)查。1966年7月在大豐縣斗龍港閘建成了我國第一個(gè)魚道。到20世紀(jì)80年代，我國建成的魚道設(shè)施在40座以上，主要過魚對象一般為珍貴魚類、鯉科魚類和蝦蟹等幼苗。然而一直到建造葛洲壩水利樞紐時(shí)，出現(xiàn)有關(guān)過魚工程措施的爭議，最終采取了建設(shè)增殖放流站，通過人工繁殖和放養(yǎng)的方法解決中華鱘等珍稀魚類的物種保護(hù)問題。 這直接導(dǎo)致在接下來的近30年時(shí)間里我國在河道上興修水利工程時(shí)幾乎都不再考慮修建過魚設(shè)施。而且，之前建造并已經(jīng)投入使用的各種魚道也因?yàn)楣芾砭S護(hù)不當(dāng)、運(yùn)行效果不理想、重視程度低等問題，漸漸趨于荒廢。我國魚道建設(shè)進(jìn)入停滯期。

進(jìn)入21世紀(jì)以后，我國水利水電工程建設(shè)蓬勃發(fā)展，天然漁業(yè)資源嚴(yán)重退化，我國河流中的珍稀洄游魚種瀕臨滅絕，魚道問題重新被提出，并逐漸得到人們的關(guān)注。環(huán)境影響報(bào)告中要求，具備條件的水利水電工程在新建與修復(fù)重建過程中要增設(shè)魚道工程措施，以期達(dá)到生態(tài)修復(fù)與維護(hù)生物多樣性、減小對魚類影響的目的。此后修建了如北京的上莊水庫魚道、廣西洲水利樞紐過魚工程、浙江曹娥江擋潮大閘右側(cè)魚道、西藏獅泉河魚道、珠江長灘樞紐魚道和長江小南海魚道等各種壩上過魚設(shè)施，魚道建設(shè)進(jìn)入新的發(fā)展階段。

3 魚道設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題

3.1 魚道入口位置

魚道的入口能否被魚類很快發(fā)現(xiàn)并方便進(jìn)入是魚道設(shè)計(jì)建設(shè)成功與否的關(guān)鍵。魚道入口應(yīng)盡量設(shè)在魚類洄游路線的途中、有活水下泄的位置。一般采用電站泄水，或者是利用溢洪道側(cè)旁的下泄水流來誘魚。部分研究資料表明葛洲壩三個(gè)船閘的下游是魚類積聚最多的地方[4]。這也證明了，有流動(dòng)水下泄的地方容易讓魚類聚集，魚類方便辨認(rèn)。但是要保證不應(yīng)該出現(xiàn)漩渦和水躍[5]。

3.2 水流流速與溫度

目前我國的魚道大多是借鑒國外的魚道進(jìn)行設(shè)計(jì)的，然而我國的魚種與國外不同，所以要求的水流流速、溫度也不一致。因此，應(yīng)針對不同的魚道、不同的洄游魚類進(jìn)行分析，使魚道具有兼容性，建設(shè)后能適應(yīng)不同季節(jié)不同種類的魚類洄游。例如，中華鱘適宜的水溫閾值是15.3℃～20.5℃，流速閾值在1.07～1.65m/s范圍內(nèi)。已有研究證明，長江四大家魚的繁殖需要18℃以上的水溫以及一定漲速、漲幅和持續(xù)時(shí)間的水流[6]。

3.3 魚道出口設(shè)計(jì)

魚道的出口應(yīng)遠(yuǎn)離溢洪道，靠近河岸，以免沿魚道溯游的魚類被卷入水流或進(jìn)入分水干渠。出口外水流要平順，流向明確，沒有漩渦。

3.4 魚道的監(jiān)測與維護(hù)

魚道的內(nèi)部應(yīng)設(shè)有采樣點(diǎn)，監(jiān)測整條魚道中的水溫、水質(zhì)和魚類洄游等情況，并要投入一定經(jīng)費(fèi)定期檢修維護(hù)。我國湖南洋塘魚道建成于1980年3月，初期過魚效果良好，但受洪水影響，致使魚道淤塞、閘門銹蝕。加之經(jīng)費(fèi)不足，年久失修，從1987 年起就一直處于停用狀態(tài)。所以有效的監(jiān)測與維護(hù)是魚道長久運(yùn)行必不可少的條件。

3.5 魚類下行

國外魚道的過魚對象多為鮭魚和鱒魚的親魚，在上游產(chǎn)卵后絕大多數(shù)會(huì)死亡。而我國常見的過魚對象是鯉科魚，是多次產(chǎn)卵的魚類，在產(chǎn)卵后會(huì)有下行的行為。所以我們的魚道還需考慮魚類下行的問題。我國對魚類下行問題研究較少，目前主要是通過溢洪道或者水輪機(jī)直接下壩，對魚類造成很大影響。不同的水輪機(jī)對魚類的影響不一樣，如沖擊式水輪機(jī)，下行魚類的死亡率幾乎達(dá)到100%[7]。目前國外研究設(shè)置魚柵及其他改進(jìn)措施，可以使游過水電站的魚類存活率提高到約94%。

4 生態(tài)魚道

生態(tài)魚道是在原有魚道研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使之符合生態(tài)學(xué)原理，最大化地構(gòu)建出與水利工程建造前魚類天然洄游通道近似的環(huán)境。盡可能使用當(dāng)?shù)氐奶烊唤ㄖ牧?，不使用化工合成物質(zhì)。充分利用兩岸自然生長的植物，使魚道最大化地融入環(huán)境。采用天然漂石構(gòu)建階梯水池或過魚豎縫，以模擬天然河流的水流流態(tài)，再通過結(jié)構(gòu)型式和斷面型式的優(yōu)化以達(dá)到修復(fù)河流上下通魚的目的[8]。

在生態(tài)魚道設(shè)計(jì)中，在條件適宜的情況下，若能將魚類通行的自然魚道與人造魚道相結(jié)合，則更能貼合魚類習(xí)性，進(jìn)一步提高過魚效率。前面提及的伊泰普水電站魚道，全長10公里，其中自然魚道6公里，人工修建的魚道4公里。兩類魚道的有效結(jié)合為該魚道的高效運(yùn)行提供了基本條件。

與傳統(tǒng)魚道相比，雖然生態(tài)魚道的研究起步較晚，相關(guān)的研究也較少，但已有研究的實(shí)踐證明，生態(tài)魚道由于提供了魚類更為適宜的水流條件，更加貼近自然條件，因而具有更好的過魚效果。

5 結(jié)語

隨著我國水能資源開發(fā)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，為建立生態(tài)環(huán)境友好型的水利工程，保護(hù)魚類資源及河流生物的多樣性，魚道建設(shè)任重而道遠(yuǎn)。我們應(yīng)在借鑒國外成功案例的同時(shí)，結(jié)合我國的魚類保護(hù)政策，將魚道建設(shè)納入水利水電工程建設(shè)規(guī)劃中。針對魚道建設(shè)中存在的關(guān)鍵問題，積極采取措施不斷改進(jìn)和完善魚道建設(shè)，從而發(fā)揮魚道的最大效益，實(shí)現(xiàn)水利水電工程及河流的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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