長(zhǎng)江中游江段水生生物資源調(diào)查及航道整治工程影響預(yù)測(cè)分析

游立新，王珂，祝坐滿，曾小輝，劉紹平

(1.中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢 430071；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，湖北武漢 430034)

長(zhǎng)江中游江段水生生物資源調(diào)查及航道整治工程影響預(yù)測(cè)分析

游立新1，王珂2，祝坐滿2，曾小輝1，劉紹平2

(1.中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢 430071；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，湖北武漢 430034)

為了解長(zhǎng)江中游道人磯至楊林巖河段水生生物資源狀況，分別于2011年10月、2012年5—6月對(duì)該江段進(jìn)行了兩次調(diào)查，并分析了航道整治工程對(duì)水生生物的影響。調(diào)查分析結(jié)果表明：該江段包含浮游植物43屬(種)，平均密度為1.01×104ind./L，平均生物量為0.12 mg/L；浮游動(dòng)物81種，平均生物量0.009 mg/L；底棲動(dòng)物26種，平均生物量為8.2 g/m2；魚類58種，隸屬7目14科52屬。在航道整治工程實(shí)施過(guò)程中，水下拋石、沉排施工等施工方式會(huì)對(duì)工程作業(yè)附近水域的水生生物造成影響，浮游植物、浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物的損失量分別為64.35 t、2.9 t和0.3 t，噪聲、廢水和洄游通道的部分阻隔也會(huì)對(duì)棲息在該區(qū)域的魚類活動(dòng)造成影響。

道人磯；楊林巖；航道整治；水生生物資源；預(yù)測(cè)分析

長(zhǎng)江中游道人磯至楊林巖河段因仙峰礁、磨盤石礁石阻礙航行，歷年來(lái)出現(xiàn)了不少海損事故，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。隨著近年來(lái)長(zhǎng)江中下游河段航道條件的逐步改善以及航運(yùn)能力的不斷提升，對(duì)航道的安全要求也大大提高。為此，亟須對(duì)道人磯至楊林巖河段進(jìn)行整治。

整治工程主要包括護(hù)灘帶守護(hù)工程和護(hù)岸工程，工程的建設(shè)可以防止洲頭沖刷后退及左汊上部進(jìn)一步?jīng)_深，對(duì)于維護(hù)航道穩(wěn)定具有重要作用。但工程建設(shè)在帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的同時(shí)，也劇烈地改變了原有河流型水生生態(tài)系統(tǒng)的水文狀況，引起水生生境的破碎化[1]，對(duì)水生生物的生活習(xí)性也會(huì)造成嚴(yán)重的不利影響。楊雪[2]等的研究表明，不同的施工方式(護(hù)灘帶、壩體、深槽護(hù)底帶、高灘守護(hù)、護(hù)岸加固)對(duì)浮游植物、浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物的影響有所不同。楊朝暉[3]、周小愿[4]等的研究也表明，水工程建設(shè)會(huì)對(duì)水生生物資源以及魚類生境帶來(lái)顯著影響。為此，本研究對(duì)長(zhǎng)江干線道人磯至楊林巖河段浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物以及魚類資源狀況進(jìn)行了調(diào)查，并分析了整治工程對(duì)水生生物產(chǎn)生的影響，調(diào)查結(jié)果可為整治工程補(bǔ)償措施的實(shí)施提供數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查概況與方法

1.1研究區(qū)概況

道人磯至楊林巖河段位于長(zhǎng)江中游，湖北省洪湖市、湖南省岳陽(yáng)市境內(nèi)，上鄰洞庭湖湖口，距城陵磯5 km，下接界牌水道，距武漢226 km。河段上起擂鼓臺(tái)、下迄楊林山，全長(zhǎng)約20 km，屬順直分汊型河段。施工區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均氣溫16.5 ℃左右，年降水量達(dá)1200 mm以上。

1.2采樣點(diǎn)設(shè)置及采樣方法

根據(jù)工程特點(diǎn)，水生生物(浮游生物、底棲生物)調(diào)查共設(shè)置了3個(gè)采樣斷面(坐標(biāo)分別為：29.5315°N，113.2066°E；29.5596°N，113.2340°E；29.6041°N，113.2915°E)，依次位于道人磯上游1.5 km，道人磯下游4.1 km，道人磯下游10.8 km(新港)，如圖1所示。漁獲物調(diào)查范圍主要為工程所在江段上下游區(qū)域，通過(guò)主動(dòng)捕撈，結(jié)合商業(yè)捕撈情況進(jìn)行，共設(shè)置了3個(gè)漁獲物收集區(qū)域，分別為螺山、城陵磯和新港。水生生物及魚類資源調(diào)查時(shí)間為2011年10月2日至10月30日，2012年5月5日至6月15日。整治工程施工時(shí)間為2013年12月至2014年6月以及2014年12月至2015年6月。

樣品采集及處理方法按照《淡水浮游生物研究方法》[5]進(jìn)行，依據(jù)《水庫(kù)魚類調(diào)查規(guī)范》(SL 167—1996)、《內(nèi)陸水域魚類資源調(diào)查手冊(cè)》[6]對(duì)漁獲量、漁獲物組成進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，每個(gè)種類樣本數(shù)量不少于50尾(不足50尾，則全部取樣)。

圖1 水生生物采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 Sampling points of aquatic organisms

1.3調(diào)查數(shù)據(jù)處理

浮游藻類生物量的計(jì)算：對(duì)各個(gè)種群進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)，查閱文獻(xiàn)找出平均細(xì)胞體積，再計(jì)算生物量[5]。

浮游動(dòng)物生物量的計(jì)算：輪蟲生物量按體積法[6]計(jì)算；橈足類(不包括無(wú)節(jié)幼體)由相近的幾何形狀計(jì)算出體積，再乘以密度加以換算成生物量[7]；枝角類的生物量根據(jù)體長(zhǎng)-體重回歸方程[8]計(jì)算。

采用Margalefs指數(shù)(D′)、Shannon-Weaver指數(shù)(H′)、Simpson指數(shù)(χ′)多樣性特征值對(duì)工程江段魚類群落生物多樣性進(jìn)行描述，公式如下[9]：

Margalefs指數(shù)：D′=(S-1)/lnN

式中，S為群落中物種種類數(shù)量；N為群落中所有物種數(shù)量；Ni為第i個(gè)物種數(shù)量。

1.4水生生物損失量計(jì)算

水生生物的損失量參照《建設(shè)項(xiàng)目對(duì)國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)(淡水)影響專題論證報(bào)告編寫指南(試行)》，占用保護(hù)區(qū)水域，使保護(hù)區(qū)水域功能被破壞或水生生物資源棲息地喪失。各種類生物資源補(bǔ)償量評(píng)估參照以下公式計(jì)算：

Wi=Di×Si

式中，Wi為第i種類生物資源的受損量，尾、個(gè)、kg；Di為評(píng)估區(qū)域內(nèi)第i種類生物資源的密度，尾(個(gè))/km2、尾(個(gè))/km3、kg/km2；Si為第i種類生物占用的保護(hù)區(qū)水域面積或體積，km2或km3。

2 調(diào)查結(jié)果分析

2.1浮游生物資源現(xiàn)狀

2.1.1浮游植物

工程河段調(diào)查共鑒定出浮游植物43屬(種)，隸屬于6門。其中，硅藻門最多，共有26屬(種)，綠藻門次之，為8屬(種)，藍(lán)藻門5屬(種)，金藻門2屬(種)，甲藻門、紅藻門均有1屬(種)。浮游植物優(yōu)勢(shì)類群為針桿藻(Synedrasp.)、直鏈藻(Melosirasp.)、脆桿藻(Fragilariasp.)和小環(huán)藻(Cyclotellasp.)等。

浮游植物平均密度為1.01×104ind./L，平均生物量為0.12 mg/L。道人磯上游、道人磯下游及楊林巖采樣點(diǎn)的浮游植物生物量依次為0.122 mg/L、0.112 mg/L、0.132 mg/L。圖2為各江段浮游植物生物量變化情況。由圖2可以看出，硅藻門對(duì)生物量的貢獻(xiàn)率最大。

圖2 各江段浮游植物生物量變化Fig.2 Biomass of phytoplankton at different sections

2.1.2浮游動(dòng)物

工程河段共檢出浮游動(dòng)物81種，其中原生動(dòng)物18種，輪蟲32種。原生動(dòng)物以沙殼蟲屬為主，輪蟲以多肢輪蟲、臂尾輪蟲較多，枝角類以秀體溞較多，橈足類劍水蚤、猛水蚤、膘水蚤均有。

浮游動(dòng)物平均生物量為0.009 mg/L，道人磯上游、道人磯下游及楊林巖采樣點(diǎn)的浮游動(dòng)物生物量依次為0.0089 mg/L、0.009 mg/L、0.0091 mg/L。圖3為各江段浮游動(dòng)物生物量的變化情況。由圖3可以看出，原生動(dòng)物和輪蟲對(duì)生物量的貢獻(xiàn)率最大。

圖3 各江段浮游動(dòng)物生物量的變化Fig.3 Biomass of zooplankton at different sections

2.2底棲動(dòng)物資源現(xiàn)狀

工程河段共發(fā)現(xiàn)底棲動(dòng)物26種，其中寡毛類8種，水生昆蟲4種，軟體動(dòng)物12種，其他動(dòng)物1種。本次調(diào)查所得底棲動(dòng)物密度、生物量分別為1368 ind./m2、8.4 g/m2。在密度上，昆蟲占優(yōu)勢(shì)，為總量的88.0%；生物量上，軟體動(dòng)物占優(yōu)勢(shì)，為總量的57.1%。

2.3魚類資源現(xiàn)狀

2.3.1漁獲物種類組成

調(diào)查共統(tǒng)計(jì)了漁船202船次，共鑒定出魚類58種，隸屬于7目、14科、52屬。其中，鯉形目42種，占72.41%；鲇形目7種，占12.07%；鱸形目5種，占8.62%；鱘形目、鮭形目、鯡形目、頜針魚目共4種，占6.88%。鯉形目中鯉科魚類最多，占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，共36種，占總種類數(shù)的62.07%；鲇形目鲿科次之，共5種，占8.62%；鰍科、平鰭鰍科、吸口鯉科、鲇科、鮨科、鱧科、刺鰍科、塘鱧科、鱘科、鳀科和銀魚科的種類較少。

江段漁獲物數(shù)量比居前五位的依次為黃顙魚、草魚、長(zhǎng)春鳊、鰱、鯽，占漁獲物總數(shù)量的67.63%；占重量百分比前五位的為鰱、長(zhǎng)春鳊、鲇魚、青魚、草魚，共占漁獲物總重量的72.56%。

2.3.2生物多樣性指數(shù)

魚類多樣性采用Shannon-Weaver多樣性指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)來(lái)進(jìn)行分析。生物學(xué)多樣性計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)源于長(zhǎng)江水產(chǎn)研究2010—2011年的調(diào)查結(jié)果，如表1所示。連續(xù)2年的調(diào)查表明，工程江段Margalef豐富度指數(shù)有上升趨勢(shì)，其他指數(shù)沒(méi)有明顯的趨勢(shì)表現(xiàn)。

3 工程影響預(yù)測(cè)分析

3.1工程對(duì)浮游生物的影響

水生生物在自然狀態(tài)下會(huì)增殖，形成水域的生產(chǎn)力。在工程施工時(shí)所產(chǎn)生的水質(zhì)、水文情勢(shì)的改變難免會(huì)對(duì)水域水生生物的生產(chǎn)量產(chǎn)生影響[10]。

表1 工程江段魚類生物多樣性指數(shù)

(1)工程對(duì)浮游植物的影響

藻類是一群具有葉綠素和其他光合色素，能進(jìn)行光合作用的低等植物，是自然水體的原始生產(chǎn)者。多數(shù)藻類是魚類或其他水生動(dòng)物的餌料。航道整治工程對(duì)浮游植物的影響主要是在航道整治階段，因水流發(fā)生變化等引起局部水域水質(zhì)渾濁，影響陽(yáng)光透射，使水中浮游植物光合作用暫時(shí)降低，不利于藻類生長(zhǎng)繁殖，最終導(dǎo)致其數(shù)量減少[2]。在護(hù)灘護(hù)岸施工過(guò)程中，水體攪動(dòng)產(chǎn)生的懸浮物會(huì)對(duì)浮游植物光合作用造成影響。根據(jù)公式：浮游植物損失量=工程影響水域體積×單位生物量×P/B系數(shù)×施工年數(shù)×死亡率，對(duì)浮游植物的損失量進(jìn)行估算。式中，影響水域體積1.43×107m3，單位生物量取0.12 mg/L，P/B系數(shù)為250，工期9個(gè)月，死亡率20%。經(jīng)計(jì)算，工程護(hù)灘護(hù)岸施工造成浮游植物的總損失量為64.35 t。

(2)工程對(duì)浮游動(dòng)物的影響

水域中的浮游動(dòng)物是許多經(jīng)濟(jì)魚類和幾乎所有幼魚的重要餌料。浮游動(dòng)物含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在水域生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和能量轉(zhuǎn)換中，浮游動(dòng)物與水生植物、底棲動(dòng)物、浮游植物一起，各占有重要位置。項(xiàng)目建設(shè)對(duì)浮游動(dòng)物最主要的影響是水上施工擾動(dòng)水體，造成水體懸浮物濃度增加，從而影響浮游動(dòng)物攝食率、生長(zhǎng)率、存活率和群落等[2]。參照浮游植物損失量計(jì)算公式，估算浮游動(dòng)物損失量，影響水域體積1.43×107m3，單位生物量0.009 mg/L，P/B系數(shù)150，工期9個(gè)月，死亡率20%。經(jīng)計(jì)算，工程施工造成的浮游動(dòng)物損失量為2.9 t。

工程施工對(duì)該江段浮游生物的影響只是局部的、暫時(shí)性的。待工程結(jié)束后，水深相對(duì)增加，水體透明度增大，有利于浮游植物進(jìn)行光合作用，可以促進(jìn)藻類的生長(zhǎng)繁殖，河段藻類的數(shù)量可很快恢復(fù)到原有水平。整治后水流趨于平緩，流速降低，則泥沙含量減少，水深增加，水體透明度增加，在一定程度上有利于原生動(dòng)物、輪蟲及浮游甲殼動(dòng)物的繁殖。預(yù)計(jì)整治后河段中的浮游動(dòng)物數(shù)量會(huì)有所增加，但種群結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生大的變化。

3.2工程對(duì)底棲動(dòng)物的影響

底棲動(dòng)物是底層生活魚類的重要餌料來(lái)源，其壽命較長(zhǎng)，遷移能力有限，常被用作環(huán)境長(zhǎng)期變化的指示生物。由于底棲動(dòng)物長(zhǎng)期生活棲息在水域底部泥沙、石塊或其他水底物體上，因此，工程建設(shè)對(duì)水體底質(zhì)的改變會(huì)直接影響到該河段區(qū)域內(nèi)底棲動(dòng)物的種類組成及分布。在自然水體中，底棲動(dòng)物的種類和數(shù)量與底層雜食性魚類有著極大關(guān)系，因此，工程建設(shè)也會(huì)直接或間接地影響到魚類的種類和數(shù)量。

航道整治產(chǎn)生的大顆粒懸浮物對(duì)底棲生物尤其是定居性的貝類等造成覆蓋，破壞底棲生物棲息環(huán)境，導(dǎo)致減產(chǎn)或死亡，產(chǎn)生直接危害作用。破壞底棲生物索餌繁殖場(chǎng)所，影響現(xiàn)有種群的生存和隨后的恢復(fù)，使物種多樣性下降[2]。因工程建設(shè)需要，占用漁業(yè)水域，使?jié)O業(yè)水域功能被破壞或生物資源棲息地喪失，工程斷面底棲動(dòng)物的生物量為0.07 g/m2，航道整治施工包括護(hù)灘和護(hù)岸，影響水域面積約9.47×105m2。根據(jù)公式：底棲動(dòng)物損失量=工程影響水域面積×單位生物量×P/B系數(shù)×施工年數(shù)×死亡率，對(duì)底棲動(dòng)物的損失量進(jìn)行估算。式中，影響水域面積9.47×105m2，單位生物量0.07 g/m2，P/B系數(shù)為6，工期9個(gè)月，死亡率100%。經(jīng)計(jì)算，底棲動(dòng)物損失量為0.3 t。

3.3工程對(duì)魚類資源的影響

施工江段主要有青魚、草魚、鰱、鳙、鯉、鯽、銅魚、鲇、黃顙魚、瓦氏黃顙魚、長(zhǎng)春鳊等經(jīng)濟(jì)魚類。工程對(duì)經(jīng)濟(jì)魚類的影響主要為噪聲、廢水污染物和部分洄游通道的阻隔。另外，施工過(guò)程會(huì)導(dǎo)致施工區(qū)域內(nèi)底棲生物的大量死亡，這樣會(huì)對(duì)施工區(qū)域附近以底棲生物為主要食物的青魚等魚類造成一定的影響。

工程建成運(yùn)行后，通航船只數(shù)量、密度明顯增大，船只對(duì)本江段經(jīng)濟(jì)魚類會(huì)產(chǎn)生一定的影響，主要是影響魚類的分布情況。船只的噪聲和螺旋槳都會(huì)導(dǎo)致魚類分布的變化。船只運(yùn)行的噪聲和波浪造成魚類的主動(dòng)回避，主航道的魚類將離開(kāi)棲息地，但此影響是暫時(shí)的，并且影響程度不大。船只螺旋槳可能造成躲避不及時(shí)魚類的傷亡，誤傷一定的魚類，但這種影響和誤傷的比例很小。

4 小結(jié)

長(zhǎng)江中游道人磯至楊林巖河段整治工程的實(shí)施，將有利于改善長(zhǎng)江中游航道條件，使航道通航能力大幅提升，但工程實(shí)施中及投入運(yùn)營(yíng)后對(duì)水生生物的影響是不可避免的。為此，必須采取合理的避讓措施或生態(tài)補(bǔ)償方案，使不利的環(huán)境影響得以規(guī)避或減緩，通過(guò)完善施工計(jì)劃、加強(qiáng)施工監(jiān)督、開(kāi)展水域生態(tài)修復(fù)、加強(qiáng)漁政管理等措施，減緩航道整治工程對(duì)水生生物資源的影響。

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AquaticBiologicalResourceSurveyintheMiddleReachesoftheYangtzeRiverandPredictionAnalysisoftheImpactofNavigationChannelRenovation

YOU Li-xin1, WANG Ke2, ZHU Zuo-man2, ZENG Xiao-hui1, LIU Shao-ping2

(1.CCCC Second Harbor Consultants Co., Ltd., Wuhan 430071, China; 2.Yangtze River Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuhan 430034, China)

In order to understand the status of aquatic resources from Daorenji to Yanglinyan in the middle reaches of the Yangtze River,we conducted two surveys in October 2011 and May to June 2012 respectively, and analyzed the impact of navigation channel renovation on aquatic organisms. The results showed that there were 43 species of phytoplankton, 81 species of zooplankton, 26 species of benthic species, and 58 species of fish, which belong to 7 orders, 14 families and 52 genera. In detail, the average density of phytoplankton was 1.01×104ind./L and the average biomass was 0.12 mg/L. Meanwhile, the average biomass of zooplankton was 0.009 mg/L, mainly rotifers and protozoa, and the average biomass of benthic organisms was 8.2 g/m2. During the implementation of navigation channel renovation, underwater ripraps and sinking construction will lead to an increase in the concentration of suspended matters in some areas, and the aquatic organisms in the waters near the construction operations will be affected. The loss amount of phytoplankton, zooplankter and zoobenthos was 64.35 t, 2.9 t and 0.3 t, respectively. Fish activities will also be affected by noise, waste water and partial barriers of the migration route.

Daorenji; Yanglinyan; navigation channel renovation; aquatic biological resources; forecast analysis

2017-03-09

游立新(1968—)，男， 高級(jí)工程師，主要從事交通運(yùn)輸建設(shè)項(xiàng)目研究，E-mail：695995320@qq.com

劉紹平(1963—)，男，湖北荊州人，研究員，主要從事漁業(yè)資源和水生生物保護(hù)研究，E-mail：lsp@yfi.ac.cn

10.14068/j.ceia.2017.06.011

X820.3

A

2095-6444(2017)06-0043-04