荊江航道整治工程中透水框架集魚效果初步評(píng)估

王 珂，郭 杰,2， 段辛斌，陳大慶，劉紹平

(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，武漢 430233；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無(wú)錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214081)

荊江航道整治工程中透水框架集魚效果初步評(píng)估

王 珂1，郭 杰1,2， 段辛斌1，陳大慶1，劉紹平1

(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，武漢 430233；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無(wú)錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214081)

為了解荊江航道整治工程中透水框架的集魚效果，分別于2014年5-6月和2015年5-6月，采用科學(xué)探魚儀SIMRAD EY60和雙頻識(shí)別聲納(DIDSON)ARIS EXPORER 1800兩種水聲學(xué)設(shè)備，分別對(duì)荊江瓦口子水道的金城洲和太平口水道的臘林洲透水框架水域的魚類分布情況進(jìn)行了水聲學(xué)監(jiān)測(cè)，并對(duì)工程江段的魚類進(jìn)行了刺網(wǎng)調(diào)查。結(jié)果顯示：采用刺網(wǎng)捕獲魚類17種共204尾，其中數(shù)量和重量最多的都是鳊魚，分別占 64.71% 和39.62%。漁獲物體長(zhǎng)范圍是10～80 cm，平均體長(zhǎng)是(26.90±8.82) cm；EY60監(jiān)測(cè)到臘林洲工程區(qū)魚的數(shù)目是金城洲工程區(qū)的1.92倍，DIDSON監(jiān)測(cè)臘林洲工程區(qū)魚的數(shù)目是金城洲工程區(qū)的2.36倍；EY60監(jiān)測(cè)到金城洲魚類體長(zhǎng)集中在5～10 cm，占55.24%，臘林洲魚類體長(zhǎng)集中在30～50 cm，占45.38%。結(jié)果表明，透水框架群對(duì)于魚類具有一定的誘集效果。

荊江航道整治工程；透水框架；漁獲物；水聲學(xué)；誘集效果

航道整治造成河道形態(tài)、河床底質(zhì)和水文條件的改變，在一定程度上破壞了魚類等水生生物的棲息場(chǎng)所，為了降低航道整治工程對(duì)水生生態(tài)的破壞程度，打造綠色生態(tài)航道，航道建設(shè)部門提出了航道建設(shè)和漁業(yè)資源保護(hù)兼顧的總體設(shè)想[1]。研發(fā)和推廣生態(tài)環(huán)保型的航道整治技術(shù)和整治建筑物，如生態(tài)護(hù)岸、生態(tài)護(hù)灘、生態(tài)丁壩、人工魚巢等是實(shí)現(xiàn)這一總體設(shè)想的主要途徑。

四面六邊透水框架具有減速促淤效果理想和重心低不易翻滾的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，在荊江航道整治中被用作洲灘保護(hù)[2]。透水框架單體由6根框桿通過(guò)內(nèi)含的鋼筋焊接組合成正四面體，框桿的常規(guī)斷面尺寸為10 mm×10 mm，框桿的長(zhǎng)度有0.6 m，0.8 m和1 m三種類型[3]。改進(jìn)后的整體預(yù)制模具可以批量生產(chǎn)出鋼筋不外露、不易松散的透水框架。透水框架的擺放有平順式和梳式兩種方式，梳式的減速防沖效果優(yōu)于平順式[4]。四面六邊透水框架減速促淤機(jī)理是當(dāng)水流流經(jīng)框架，框架的框桿將水流分散，并發(fā)生旋渦分離現(xiàn)象，同時(shí)水流圍繞框桿形成繞流，繞流阻力會(huì)影響水流運(yùn)動(dòng)，改變局部的水流流態(tài)，從而使河道斷面水流形態(tài)分布發(fā)生變化，改變河道的局部阻力[5]。

目前關(guān)于透水框架等航道整治建筑物的研究主要集中在水力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)等方面，通過(guò)對(duì)透水框架減速落淤機(jī)理研究來(lái)優(yōu)化透水框架的構(gòu)型、布置組合和投放方式，從而達(dá)到減少水流對(duì)堤岸、橋墩等破壞的目的，考察的指標(biāo)是減速促淤和岸灘防護(hù)效果[2-4]，很少涉及到其生態(tài)效果。而今一些生態(tài)型航道整治建筑物如透水框架應(yīng)用在長(zhǎng)江航道中，在實(shí)現(xiàn)航道整治目的的前提下，對(duì)所在區(qū)域環(huán)境、資源的改善和修復(fù)也起到一定的作用，越來(lái)越凸顯透水框架的多功能性。在長(zhǎng)江上各種水工工程不斷修建和長(zhǎng)江漁業(yè)資源日趨衰退、水工程對(duì)長(zhǎng)江漁業(yè)的生態(tài)脅迫不斷嚴(yán)重的矛盾背景下，以能發(fā)揮河流生態(tài)修復(fù)功能為目的的水工工程措施越來(lái)越受到人們的重視。為了解四面六邊透水框架群的集魚效果，本研究采用網(wǎng)具捕撈和水聲學(xué)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法，于2014年夏季和2015年夏季，分別對(duì)荊江航道中的金城洲和臘林洲工程水域的魚類種類、規(guī)格和數(shù)量進(jìn)行調(diào)查和監(jiān)測(cè)。本文通過(guò)對(duì)荊江透水框架集魚效果的評(píng)估，可為航道整治工程中漁業(yè)資源保護(hù)和魚類棲息地的修復(fù)提供數(shù)據(jù)和實(shí)踐支撐。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測(cè)江段和位點(diǎn)布設(shè)

金城洲和臘林洲均位于荊江沙市河段。金城洲是瓦口子水道中的江心洲，2008～2011年對(duì)金城洲進(jìn)行了整治。整治工程包括控導(dǎo)工程和加固工程，金城洲水下主要采用D型排、拋石和四面六邊透水框架進(jìn)行守護(hù)，陸上護(hù)灘上游邊緣部分、頭部和下游邊緣采用透水框架進(jìn)行守護(hù)和加固[5]。臘林洲位于太平口水道的南岸，是護(hù)堤護(hù)岸工程，2013～2014年期間對(duì)臘林洲中部實(shí)施了守護(hù)工程，在臘林洲低灘布設(shè)了三條護(hù)灘帶，寬度為180 m，在臘林洲的高灘采用平順式的守護(hù)方式[6]。

根據(jù)工程區(qū)上、下游水文特征的差異和工程區(qū)的規(guī)模，以及在均勻且具有代表性的原則下對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行選擇。將調(diào)查區(qū)域分成三部分進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即工程區(qū)上游、工程區(qū)和工程區(qū)下游，其中上游和下游為對(duì)照區(qū)(見(jiàn)圖1)。

1.2 調(diào)查方法

1.2.1漁獲物： 2014年、2015年的5-6月，兩次對(duì)金城洲和臘林洲所在沙市河段(太平口～鹽卡)進(jìn)行漁獲物調(diào)查。雇傭?qū)I(yè)漁民進(jìn)行捕魚。漁民采用刺網(wǎng)進(jìn)行捕魚，網(wǎng)具規(guī)格為每片網(wǎng)長(zhǎng)400 m，寬2 m，網(wǎng)眼大小是8分目。捕魚作業(yè)時(shí)，刺網(wǎng)順著堤岸布設(shè)，放置時(shí)間為24 h左右，覆蓋了晝夜兩個(gè)時(shí)間段。

1.2.2 水聲學(xué)監(jiān)測(cè)：采用兩臺(tái)水聲學(xué)儀器定點(diǎn)水平監(jiān)測(cè)透水框架工程水域魚類情況。兩臺(tái)儀器分別是科學(xué)探魚儀SIMRAD EY60[7]和雙頻識(shí)別聲吶(DIDSON)Aris Explore 1800[8-9]。EY60在本文中用于監(jiān)測(cè)透水框架外圍區(qū)域的魚，雙頻識(shí)別聲吶用于監(jiān)測(cè)透水框架內(nèi)部的魚。EY60監(jiān)測(cè)時(shí)的參數(shù)設(shè)置如下，換能器頻率為200 kHz，-3 dB波束寬7°，脈沖寬度64 μs，分辨精度0.012 m。ARIS Explore 1800監(jiān)測(cè)時(shí)的參數(shù)設(shè)置如下，探測(cè)頻率1.8 MHz(識(shí)別模式)，頻率換能器的波束數(shù)96，探測(cè)范圍是28°×14°，分別精度0.0003 m，幀的頻率3幀每秒。將兩臺(tái)水聲學(xué)儀器固定在船舷上，探頭深入水下25 cm左右，并朝向水底有一定的傾角，以減少上緣邊界效應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，兩臺(tái)水聲學(xué)儀器同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每天定點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)大約5 h，監(jiān)測(cè)時(shí)間一般是9∶00～16∶00。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

1.3.1 漁獲物數(shù)據(jù)

魚類的鑒定參照《中國(guó)動(dòng)物志》[10]和《湖南魚類志》[11]。對(duì)所有漁獲物個(gè)體鑒定到種，并測(cè)量體長(zhǎng)和體重等生物學(xué)指標(biāo)，精確至1 mm和1 g。

圖1 工程區(qū)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布Fig.1 The distribution of construction area and monitoring points

1.3.2 水聲學(xué)數(shù)據(jù)

SIMRAD EY60的記錄結(jié)果用SNOAR5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取，回波閾值均設(shè)置為-70 dB，應(yīng)用方式選擇水平固定。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，通過(guò)最大探測(cè)范圍確定分析區(qū)域，作用相當(dāng)于垂直探測(cè)中的底，然后手動(dòng)去除雜物。通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、去除噪音并進(jìn)行目標(biāo)分離等步驟后，獲得魚類信號(hào)的平均目標(biāo)強(qiáng)度值，對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢查去除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)出。采用目標(biāo)強(qiáng)度-體長(zhǎng)轉(zhuǎn)換公式[12]：TS=22.87 lgSL-84.5，對(duì)獲取到的目標(biāo)強(qiáng)度值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。其中，SL為標(biāo)準(zhǔn)體長(zhǎng)(cm)，TS為目標(biāo)強(qiáng)度(dB)，對(duì)魚的標(biāo)準(zhǔn)體長(zhǎng)進(jìn)行換算。

ARIS Explore 1800采集的數(shù)據(jù)用ArisFish軟件進(jìn)行魚類數(shù)量統(tǒng)計(jì)。本文采用回波圖計(jì)數(shù)方法，將聲納圖像的格式轉(zhuǎn)化為回波圖的格式，結(jié)合聲納圖像魚的形狀和回波圖魚的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)魚進(jìn)行確認(rèn)并手動(dòng)計(jì)數(shù)，只對(duì)透水框架覆蓋區(qū)域內(nèi)的魚類進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

EY60探測(cè)體積的計(jì)算公式：

DIDSON探測(cè)體積的計(jì)算公式：

H為DIDSON探測(cè)水體的長(zhǎng)度，平均長(zhǎng)度14m，h為EY60探測(cè)水體的長(zhǎng)度12.5m，θ1為EY60的張角7°，θ2和θ3分別是DIDSON的橫向和縱向的張角，θ2是28°和θ3是14° 。

計(jì)算的EY60的探測(cè)體積是7.65m3，DIDSON的探測(cè)體積是31.32m3。

單位探測(cè)體積魚類出現(xiàn)頻率的計(jì)算公式：

F=1000N/(T×V)

其中N是魚的數(shù)目ind.，T是探測(cè)的時(shí)長(zhǎng)min，V是探測(cè)的體積m3，F(xiàn)是指單位探測(cè)體積魚類出現(xiàn)的頻率ind./(min*1000m3)。下文簡(jiǎn)稱魚類出現(xiàn)頻率。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和繪圖

用SPSS22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，應(yīng)用獨(dú)立性T檢驗(yàn)進(jìn)行差異性分析，繪圖使用Origin9.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境因子

金城洲調(diào)查水域水溫是17.97～20.91 ℃，透明度是99.67～123.64cm，溶氧是 6.29～7.32mg/L，pH是7.78～7.88；臘林洲調(diào)查水域水溫是20.88～21.64 ℃，透明度是67.00～74.00cm，溶氧是6.63～6.90mg/L，pH是8.22～8.30。金城洲的底質(zhì)主要是細(xì)沙，臘林洲底質(zhì)主要是細(xì)沙和淤泥，植被生長(zhǎng)較豐富(見(jiàn)表1)。金城洲對(duì)照區(qū)的平均流速是(0.37±0.04)m/s，工程區(qū)的平均流速是(0.28±0.02)m/s；臘林洲對(duì)照區(qū)的平均流速是(0.29±0.05)m/s，工程區(qū)的平均流速是(0.21±0.02)m/s，對(duì)照區(qū)的流速大于工程區(qū)。

表1 調(diào)查點(diǎn)水體理化指標(biāo)Tab.1 physicochemical parameters of each investigation site

2.2 漁獲物情況

由于金城洲和臘林洲相距較近，漁獲物調(diào)查時(shí)部分區(qū)域又有重合，所以將兩次調(diào)查結(jié)果合在一起分析。刺網(wǎng)調(diào)查結(jié)果表明：漁獲物共204尾，重94.58 kg。包含4目6科17種。分別是鳊(Parabramispekinensis)、擬尖頭鲌(Culteroxycephaloides)、翹嘴鲌(Culteralburnus)、蒙古紅鲌(Chanodichthysmongolicus)、赤眼鱒(Squaliobarbuscurriculus)、鯽(Carassiusauratus)、銀鲴(Xenocyprisargentea)、銅魚(Coreiusheterodon)、青魚(Mylopharyngodonpiceus)、鯉(Cyprinuscarpio)、鱤(Elopichthysbambusa)、瓦氏黃顙魚(Pseudobagrusvachelli)、胡子鯰(Clariasfuscus)、鱖(Sinipercachuatsi)、中華鱘(Acipensersinensis)、胭脂魚(Myxocyprinusasiaticus)、大口鯰(Silurusmeridionalis)(見(jiàn)表3)。魚類組成以鯉形目為主，共12 種，占總數(shù)的70.59%，其次是鯰形目，共3種，占總數(shù)的17.65%，鱘形目和鱸形目各一種，各占總數(shù)的5.88%。數(shù)量以鳊最多，占64.71%，瓦氏黃顙魚和鱖次之，分別占10.78%和9.31%。漁獲物的體長(zhǎng)范圍是 10～80 cm，平均體長(zhǎng)是(26.90±8.82) cm，95%置信區(qū)間是25.67～28.12 cm。體重范圍是50～12 500 g，平均體重是(463.63±983.51) g，95%置信區(qū)間是327.86～599.40 g。體長(zhǎng)主要集中在20～30 cm，占75%，其次是30～40 cm，占11%。按照生活水層可以劃分中下層魚類和中上層魚類，中下層魚類12種，占70.59%；中上層魚類5種，占29.41%。

表2 漁獲物種類和棲息習(xí)性Tab.2 Species and habitats of fish catches

續(xù)表2

2.3 水聲學(xué)監(jiān)測(cè)

2.3.1 魚類數(shù)量差異

2014年夏季對(duì)金城洲透水框架工程區(qū)的魚類情況進(jìn)行水聲學(xué)監(jiān)測(cè)評(píng)估，SIMRAD EY60監(jiān)測(cè)57天共12 092 min，獲得14 504尾魚，每一千立方米平均每分鐘監(jiān)測(cè)到魚157尾，DIDSON監(jiān)測(cè)43天共8 895 min，記錄到13 470尾魚，每一千立方米平均每分鐘48尾；2015年夏季對(duì)臘林洲透水框架區(qū)的魚類情況進(jìn)行水聲學(xué)監(jiān)測(cè)評(píng)估，SIMRAD EY60監(jiān)測(cè)30天共8 460 min，獲得19 198尾魚，每一千立方米平均每分鐘297尾，DIDSON監(jiān)測(cè)30天共8 460 min，記錄到20 520尾魚，每一千立方米平均每分鐘78尾。

將兩個(gè)工程水域的工程區(qū)和對(duì)照區(qū)分別進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，SIMRAD EY60在金城洲工程區(qū)監(jiān)測(cè)到魚出現(xiàn)頻率是對(duì)照組的1.5倍，DIDSON在工程區(qū)監(jiān)測(cè)到魚出現(xiàn)頻率是對(duì)照組的0.86倍；SIMRAD EY60在臘林洲工程區(qū)監(jiān)測(cè)到魚出現(xiàn)頻率是對(duì)照組的1.34倍，DIDSON在工程區(qū)監(jiān)測(cè)到魚出現(xiàn)頻率是對(duì)照組的10.21倍。將兩個(gè)工程水域之間進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，SIMRAD EY60在臘林洲工程區(qū)監(jiān)測(cè)到魚出現(xiàn)頻率是金城洲工程區(qū)的1.92倍，DIDSON在臘林洲工程區(qū)監(jiān)測(cè)到魚出現(xiàn)頻率是金城洲工程區(qū)的2.36倍(見(jiàn)表3)。透水框架外圍魚的數(shù)目，金城洲和臘林洲差異不顯著(P>0.05)，透水框架內(nèi)魚的數(shù)目金城洲和臘林洲差異顯著(P<0.05)。

表3 金城洲和臘林洲工程區(qū)魚類出現(xiàn)頻率Tab.3 the frequency of fish in Jinchengzhou and Lalinzhou

2.3.2 魚類體長(zhǎng)差異

EY60魚探儀的結(jié)果顯示，金城洲對(duì)照區(qū)監(jiān)測(cè)到魚共2 148尾，目標(biāo)強(qiáng)度范圍-69.9～-40.01 dB，目標(biāo)強(qiáng)度均值為(-61.35±6.37) dB，95%置信區(qū)間為-64.04～-58.66 dB；工程區(qū)監(jiān)測(cè)到魚共12 356尾，目標(biāo)強(qiáng)度范圍-69.96～-40.02 dB,目標(biāo)強(qiáng)度均值為(-63.25±5.79) dB，95%置信區(qū)間為-63.35～-63.15 dB。臘林洲工程區(qū)共監(jiān)測(cè)到魚13 994尾，目標(biāo)強(qiáng)度的區(qū)間是-39.67～-71.09 dB，平均目標(biāo)強(qiáng)度的值為(-48.61±4.56) dB，95%置信區(qū)間為-48.69～-48.54 dB；對(duì)照區(qū)共監(jiān)測(cè)到魚5 204尾，目標(biāo)強(qiáng)度區(qū)間-40～-65.09 dB，平均目標(biāo)強(qiáng)度為(-47.96±3.97) dB，95%置信區(qū)間為-48.06～-47.85 dB；其中目標(biāo)強(qiáng)度在-71～-49 dB的體長(zhǎng)小的魚類多集中在工程區(qū)，而目標(biāo)強(qiáng)度在-47～-39 dB的體長(zhǎng)大的魚類多集中在對(duì)照區(qū)，可能是因?yàn)轶w長(zhǎng)小的魚對(duì)水流的抗沖擊能力弱，趨向生活在透水框架的減速區(qū)內(nèi)。

金城洲工程區(qū)魚類的體長(zhǎng)主要集中在4～35 cm之間，占總魚數(shù)目的97.05%，其中5～10 cm的魚數(shù)目占總數(shù)目的55.24%，10～20 cm的魚占20.90%，20～35 cm的魚占6.82%，35 cm以上的只占2.95%。臘林洲工程區(qū)魚類體長(zhǎng)主要集中在20～60 cm之間，占總魚數(shù)目的79.63%。其中20～30 cm的魚數(shù)目占總數(shù)目的16.48%，30～50 cm的魚占45.38%，50～60 cm的魚占17.76%。臘林洲透水框架工程區(qū)監(jiān)測(cè)到的魚的平均體長(zhǎng)大于金城洲透水框架工程區(qū)監(jiān)測(cè)到的魚的平均體(P<0.05)(見(jiàn)圖4)。

圖4 金成洲和臘林洲工程區(qū)EY60探測(cè)魚類標(biāo)準(zhǔn)體長(zhǎng)分布圖Fig.4 Length distribution chart of detected fish using EY60 in Jinchengzhou and Lalinzhou

3 討論

3.1 透水框架群集魚原因分析

調(diào)查結(jié)果顯示透水框架群工程區(qū)魚的數(shù)量多于對(duì)照區(qū)魚的數(shù)量，說(shuō)明透水框架群對(duì)魚類具有一定的誘集作用。結(jié)合魚類的棲息特征和透水框架群水力學(xué)方面的研究成果，從水流紊亂程度、流場(chǎng)和流速三個(gè)物理因子的角度對(duì)透水框架群的集魚效果做初步分析。

水流碰到透水框架會(huì)產(chǎn)生水體紊動(dòng)，水體紊動(dòng)強(qiáng)度與當(dāng)?shù)亓魉俸土魉偬荻扔嘘P(guān)，但并不隨著流速流量的增減而增減，在透水框架群的高度范圍內(nèi)，水流紊動(dòng)強(qiáng)度明顯的增強(qiáng)，而超過(guò)透空四面體高度后，紊動(dòng)強(qiáng)度則有所減弱[13]。不同魚類對(duì)水體紊動(dòng)強(qiáng)度有著不同的偏好，王得祥研究水流紊動(dòng)對(duì)鯽魚的影響，指出生活在河道中的魚類會(huì)選擇紊動(dòng)強(qiáng)度稍大的水流，一方面水流的充分紊亂有利于捕食，另一方面在恰當(dāng)紊動(dòng)強(qiáng)度的水體內(nèi)，魚類充分利用水流紊動(dòng)來(lái)提高自身的游動(dòng)效率，如鯽魚在紊動(dòng)強(qiáng)度為0.56 ～6.64 cm/s時(shí)游動(dòng)效率較高[14]。吳龍華[15]研究四面六邊透水框架的尾流場(chǎng)指出，尾流場(chǎng)存在近床面的減速區(qū)和近水面的增速區(qū)這兩個(gè)區(qū)域，隨著水流雷諾數(shù)的增大，減速或增速幅度也變大，同時(shí)四面體透水框架3個(gè)桿件的繞流會(huì)產(chǎn)生尾渦。日本學(xué)者研究透水框架的物理因素時(shí)指出流場(chǎng)中的上升流促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的交換，背渦流形成流體力學(xué)陰影區(qū)域，從而提供魚類索餌和躲避強(qiáng)水流的場(chǎng)所[16]。付東偉[17]等指出在流速較大區(qū)域投放開口較大比較小的單體魚礁可以獲得較大的上升流流速和背渦流面積，魚礁區(qū)誘魚效果更好，與人工魚礁模型相比，透水框架單體具有較大的開口。透水框架群對(duì)近底流速減速率可達(dá)0.6以上，1999年長(zhǎng)春垸崩堤，透水框架使流速?gòu)?～4 m/s降低到0.5 m/s以下。根據(jù)王兆印等[18-19]對(duì)西江魚類和底棲動(dòng)物的研究成果，當(dāng)流速增至1.0 m/s時(shí)約40%魚類不適合生存，當(dāng)流速增至1.5 m/s時(shí)約85%魚類不適合生存，當(dāng)流速增至2.0 m/s時(shí)幾乎不適合魚類生存，魚類最適流速范圍為0.2-0.8 m/s。所以透水框架群可以為魚類提供避免強(qiáng)流速影響的場(chǎng)所。

3.2 金城洲和臘林洲工程區(qū)集魚效果差異分析

刺網(wǎng)捕獲魚類的體長(zhǎng)是10～80 cm，平均體長(zhǎng)是(26.90±8.82) cm，EY60監(jiān)測(cè)到魚的體長(zhǎng)是3.86～91.25 cm，臘林洲魚平均體長(zhǎng)是(40.58±15.60) cm，金城洲魚平均體長(zhǎng)(10.55±9.61) cm，刺網(wǎng)捕獲的魚與儀器探測(cè)的魚的平均體長(zhǎng)存在差異，這主要是因?yàn)榫W(wǎng)具選擇的單一，網(wǎng)具網(wǎng)目決定了捕獲魚類的大小[20]。

水聲學(xué)儀器探測(cè)的結(jié)果表明兩個(gè)工程區(qū)在魚類數(shù)量和大小方面都存在差異。兩種儀器總計(jì)在臘林洲工程區(qū)單位時(shí)間監(jiān)測(cè)到魚的數(shù)目是金城洲工程區(qū)的2.16倍。這可能是因?yàn)榕D林洲位于江邊，流速較低，生境相對(duì)金城洲較好。底棲動(dòng)物是河流生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的重要環(huán)節(jié)[21]，同時(shí)是環(huán)境監(jiān)測(cè)、生態(tài)評(píng)價(jià)和棲息地恢復(fù)評(píng)價(jià)的指示生物[22]。通過(guò)李莎[23]等對(duì)臘林洲工程區(qū)和金城洲工程區(qū)的底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)的研究中顯示，臘林洲工程區(qū)采集到底棲動(dòng)物種類13種、密度為1 430.0 ind/m2、生物量為4.17 g/m2，金城洲工程區(qū)采集到底棲動(dòng)物種類7種、密度為175.0 ind/m2、生物量為0.10 g/m2。臘林洲底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)高于金城洲底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)，臘林洲底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)比金城洲的相對(duì)復(fù)雜，說(shuō)明臘林洲工程區(qū)的生境恢復(fù)程度好于金城洲。臘林洲魚平均體長(zhǎng)是(40.58±15.60) cm，主要分布在30～50 cm之間，金城洲魚平均體長(zhǎng)(10.55±9.61) cm，而金城洲魚的體長(zhǎng)主要集中在5～10 cm之間。杜浩[24]等人研究天然河道中魚類對(duì)水深、流速選擇特性的結(jié)果表明，全長(zhǎng)30～50 cm魚所處環(huán)境的平均流速要高于10～20 cm魚所處環(huán)境的平均流速，并且隨著魚類全長(zhǎng)的增加，選擇適合的流速區(qū)域能力越強(qiáng)。體長(zhǎng)較小的魚游泳能力相對(duì)較弱，受水流影響較大，體長(zhǎng)較大的魚游泳能力相對(duì)較強(qiáng)，有能力選擇流速較小餌料相對(duì)豐富的生境進(jìn)行索餌。金城洲流速大，小體長(zhǎng)魚較多，可能是隨水流漂到金城洲水域，而臘林洲水域，流速較慢，底棲動(dòng)物等餌料生物較多，體長(zhǎng)較大魚進(jìn)行索餌，造成臘林洲水域的魚體長(zhǎng)較大。

3.3 生態(tài)環(huán)保型水工建筑物在航道整治工程的應(yīng)用和研究前景

航道整治建筑物是整治工程中重要的設(shè)施，對(duì)改進(jìn)航路狀況起到十分重要的作用[25]。實(shí)體型建筑物存在基礎(chǔ)被掏空影響工程自身穩(wěn)定和割裂水-土-生物之間聯(lián)系的問(wèn)題[26]。生態(tài)環(huán)保型的航道整治建筑物，既能滿足通航、水運(yùn)和水利等方面的要求，又能減少對(duì)魚等生生物的影響，并且在一定程度修復(fù)和恢復(fù)被破壞的水生生態(tài)和漁業(yè)資源[27-28]。

透水框架的研究前景：(1)透水框架的優(yōu)化研究。從材料、構(gòu)型、布置等方面對(duì)透水框架進(jìn)行優(yōu)化改造，使其更加適應(yīng)魚類等水生生物的生活習(xí)性。在透水框架的優(yōu)化時(shí)遵循安全原則和效應(yīng)原則，既需要關(guān)注透水框架抗傾覆抗滑移的能力，也需要關(guān)注透水框架對(duì)流場(chǎng)變動(dòng)、整體水體交換的影響。比如，制造材料的優(yōu)化，應(yīng)用生態(tài)水泥或?qū)⒕徍头柿霞尤氲剿嘀?，保證框桿具有抗沖擊的前提下，能夠利于水生植物的生長(zhǎng)和附著生物的附著；結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，增加透水框架遮蔽面積或在透水框架增加附屬結(jié)構(gòu)，為水生生物提供附著基和產(chǎn)卵基；排布優(yōu)化，研究不同排布方式如何滿足魚類對(duì)流場(chǎng)的需求。(2)在魚類棲息地修復(fù)應(yīng)用上的研究。擴(kuò)大透水框架等航道整治建筑物的應(yīng)用范圍，發(fā)掘透水框架的功能多樣性。通過(guò)利用透水框架等水工建筑物改變河道坡降及局部流場(chǎng)，調(diào)整泥沙變化格局，從而形成具有深潭-淺灘序列特征和相對(duì)蜿蜒特征的河道形態(tài)；或者在水底利用水工構(gòu)造物，增強(qiáng)水域棲息地功能，以恢復(fù)河底地貌、水流的自然形態(tài)。(3)生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)體系的研究。研究利用生態(tài)水力學(xué)模型對(duì)透水框架的生態(tài)效果及棲息地修復(fù)效果進(jìn)行評(píng)估。

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(責(zé)任編輯：張紅林)

Preliminary evaluation on fish-aggregation effects of tetrahedron-like penetrating frame structure in Jingjiang channel regulation project

WANG Ke1,GUO Jie1,2,DUAN Xin-bin1,CHEN Da-qing1,LIU Shao-ping1

( 1.YangtzeRiverFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences，Wuhan430223,China；2.WuxiFisheryCollege,NanjingAgriculturalUniversity,Wuxi214081，Jiangsu,China)

In order to realize the fish-aggregation effects of penetrating frame groups in Jingjiang channel regulation project,investigations were conducted from May to June,2014 in Jinchengzhou and from May to June,2015 in Lalinzhou.During investigations,net catching and hydro-acoustic monitoring methods were adopted.The results show that the quantity and weight of the fish caught were 204 individuals with a total weight of 94.58 kg,among which the quantity and weight ofParabramispekinensisaccounted for 64.71% and 39.62%,respectively.The average length of the caught fish was 26.90±8.82 cm，the longest was 80 cm and the shortest was 10 cm.The result of Hydro-acoustic investigations showed that the quantity of fish in Lalinzhou is 1.92 and 2.36 times to that in Jinchengzhou investigated by EY60 and DIDSON,respectively.The body length of fish monitored by EY60 in Jinchengzhou concentrated in the range from 5 to 10 cm,accounted for 55.24%,and that in Lalinzhou concentrated in the range from 30-50 cm,accounting for 45.38%.In general,the tetrahedron-like penetrating frame groups have a certain fish-aggregation effect.

Jingjiang channel regulation project;penetrating frame;fish catch;hydroacoustic;fish-aggregation effect

2016-04-26；

2016-10-09

中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)課題(2017HY-ZD0101)；長(zhǎng)江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院項(xiàng)目“長(zhǎng)江中下游水下航道整治工程區(qū)生境恢復(fù)過(guò)程研究”；國(guó)家自然科學(xué)基金“長(zhǎng)江中游四大家魚產(chǎn)卵場(chǎng)定位及特征研究”(51249004)；農(nóng)業(yè)部物種資源保護(hù)項(xiàng)目“長(zhǎng)江中上游重要漁業(yè)水域主要經(jīng)濟(jì)物種產(chǎn)卵場(chǎng)及洄游通道調(diào)查”

王 珂(1982- )，女，副研究員，研究方向?yàn)轸~類生態(tài)。E-mail：wangkelily@126.com

劉紹平。E-mail：lsp@yfi.ac.cn

X835；TV86

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1000-6907-(2017)04-0097-08