魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)措施研究

嚴(yán) 鑫, 成必新, 楊紹榮

(1.上?？睖y設(shè)計研究院有限公司，上海 200335；2.中國三峽建設(shè)管理有限公司，北京 610041)

1 引言

根據(jù)2018年全國水利發(fā)展統(tǒng)計公報數(shù)據(jù)顯示，截至2018年年底，全國已建成的各類水庫98822座，農(nóng)村水電站46515座，流量Q≥5 m3/s的水閘104403座，并且數(shù)量仍在逐年增加。水利工程建設(shè)不可避免地在一定程度上會改變河流連通性、水文情勢、水流流態(tài)、水溫、水質(zhì)以及河床底質(zhì)等[1]，進(jìn)而影響到野生魚類等水生生物的生存與繁殖。所以，為保護(hù)水生生物多樣性，需要對野生魚類棲息地進(jìn)行保護(hù)與修復(fù)。截至目前，可查閱的國內(nèi)魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)工作主要集中在魚類產(chǎn)卵場人工設(shè)計、魚道建設(shè)、增殖放流，并且以中華鱘、四大家魚等為主要研究方向，而針對受水利工程影響的以野生魚類資源保護(hù)為目標(biāo)的綜合性魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)工作等方面的研究則相對較少[1]。

本文通過歸納總結(jié)國內(nèi)已建魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)項目中運用的技術(shù)、工程、管理等方面的技術(shù)，為從事河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)領(lǐng)域規(guī)劃、設(shè)計、監(jiān)測評估等相關(guān)工作的技術(shù)人員提供技術(shù)參考，并通過分析已建魚類棲息地生態(tài)項目中的不足，為受水利工程建設(shè)影響的魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)項目的進(jìn)一步完善提供建議。

2 典型魚類棲息地人工修復(fù)措施

現(xiàn)階段，國內(nèi)魚類棲息地保護(hù)模式主要有兩種，即棲息地保護(hù)、棲息地修復(fù)[2]，其劃分的依據(jù)主要為河流生態(tài)系統(tǒng)的受損程度。針對未受干擾或受外界干擾程度較低的河流，可直接采用棲息地保護(hù)；對于棲息地已受到較為嚴(yán)重的外界干擾，則建議進(jìn)行棲息地修復(fù)。表1總結(jié)了國內(nèi)樂昌峽水利樞紐建設(shè)魚類保護(hù)[3]、馬馬崖一級水電站魚類棲息地保護(hù)[4]、阿海水電站人工模擬魚類產(chǎn)卵場[5]、安谷水電站魚類棲息地生態(tài)保護(hù)與修復(fù)[6]、瀾滄江流域魚類棲息地保護(hù)[7]、雙江口水電站魚類棲息地保護(hù)[8]、雅礱江兩河口水電站人工魚類產(chǎn)卵場[9]七個魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)工程案例中采用的技術(shù)措施。根據(jù)表1內(nèi)容，從目標(biāo)確定、方案設(shè)計到后期維護(hù)管理，涉及的技術(shù)措施主要分為以下5類。

2.1 前期調(diào)研

其主要目的為確定目標(biāo)河流受損狀態(tài)及目標(biāo)保護(hù)魚類。前期問題識別與診斷對于后續(xù)的棲息地保護(hù)與修復(fù)規(guī)劃、設(shè)計、實施等環(huán)節(jié)意義重大，若該階段工作不夠詳盡，將導(dǎo)致后續(xù)工作受阻甚至采取的保護(hù)與修復(fù)措施效果不佳，無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。該階段涉及的主要技術(shù)措施，包括水文/水質(zhì)/河流地形數(shù)據(jù)資料收集、魚類及餌料生物資源調(diào)查、水利工程建設(shè)導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題識別與診斷、河流健康狀態(tài)評估等[2]。

2.2 確定目標(biāo)保護(hù)魚類的關(guān)鍵環(huán)境因子

不同魚類對于生境的需求存在差異，為了深入了解適宜目標(biāo)保護(hù)魚類對于關(guān)鍵環(huán)境因子的需求，需通過查閱文獻(xiàn)、調(diào)研保護(hù)魚種生存的天然河流、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬等方法確定影響其生存、繁殖、洄游等行為的關(guān)鍵環(huán)境因子。

2.3 針對目標(biāo)保護(hù)魚類對生境的需求，確定棲息地保護(hù)與修復(fù)目標(biāo)

對河流進(jìn)行功能劃分，即干流、支流保護(hù)與修復(fù)區(qū)域劃分。對于受大型水利工程影響的河流，在干流無法進(jìn)行生境修復(fù)的條件下，若電站上下游存在天然條件較好的支流，在經(jīng)過河流生境評估后，應(yīng)考慮對其支流進(jìn)行棲息地保護(hù)與修復(fù)。對于在水利工程建設(shè)后，干流依然存在片段化、破碎化魚類棲息地的情況，應(yīng)兼顧干、支流保護(hù)與修復(fù)的策略[3]。

2.4 方案設(shè)計

該階段重點針對存在的或?qū)⒃斐傻沫h(huán)境問題進(jìn)行針對性保護(hù)與修復(fù)，主要涉及水文水動力條件、水質(zhì)條件、河床底質(zhì)、河流連通性修復(fù)、生境塑造、生物多樣性補(bǔ)充、后期的運行維護(hù)、跟蹤監(jiān)測與效果評估、措施提改進(jìn)等方面的內(nèi)容。

(1)水文水動力條件。具體措施包括生態(tài)流量下泄及監(jiān)測、棲息地流量控制以及流態(tài)多樣性塑造等。

(2)水質(zhì)條件。主要為電站分層泄水以滿足產(chǎn)卵期水溫需求、電站調(diào)峰對下游自然水文過程的影響對應(yīng)的補(bǔ)償措施、氣體過飽和水體下泄補(bǔ)償機(jī)制、外來污染物控制、重要水質(zhì)參數(shù)的動態(tài)監(jiān)測等。

(3)河床底質(zhì)。根據(jù)不同魚類生存環(huán)境需求分析，在棲息地修復(fù)河段進(jìn)行人工河床墊層塑造。

(4)河流連通性恢復(fù)：包括河道橫向和縱向連通，具體措施包括拆壩(縱向)、魚道和仿自然魚道修建(縱向)、河道疏浚(橫、縱向)。

(5)生境塑造。基于河流地形地勢特征，在一定程度上通過控制河床比降、恢復(fù)或塑造河流蜿蜒性、修建生態(tài)護(hù)岸、丁字壩、堰等仿自然的修復(fù)措施改善棲息地生境。

(6)生物多樣性補(bǔ)充?，F(xiàn)階段國內(nèi)主要通過魚類增殖放流的方式補(bǔ)充需保護(hù)的野生魚類資源，同時合理補(bǔ)充種植當(dāng)?shù)厮?、濕生等植物以補(bǔ)充豐富餌料生物資源，從而起到間接促近野生魚類資源增長的作用。

2.5 維護(hù)管理

維護(hù)管理是保障魚類棲息地保護(hù)和修復(fù)措施有效性、恢復(fù)河流生態(tài)功能的關(guān)鍵舉措之一。前期的保護(hù)與修復(fù)措施規(guī)劃設(shè)計是基礎(chǔ)，后期的運行管理是保證措施長期有效的支撐。需要當(dāng)?shù)卣?、百姓協(xié)同并支持魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)，減少捕魚、采砂等破壞河流生態(tài)的行為。

(1)后期的運行維護(hù)。針對人工修建的魚類三場“索餌場、產(chǎn)卵場、越冬場”，需在非產(chǎn)卵期及時清淤；針對魚道，需監(jiān)控其過魚效果并及時清淤；針對電魚、炸魚、捕魚、采砂、污染水體等行為應(yīng)采取長期有效的措施加以監(jiān)督和防治；針對生境修復(fù)措施損毀，需跟蹤監(jiān)測并及時制定方案加以修繕或改進(jìn)。

(2)跟蹤監(jiān)測與效果評估。主要包括棲息地野生魚類資源及餌料生物跟蹤監(jiān)測、生態(tài)流量和水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測、物理生境動態(tài)監(jiān)測、單項及綜合修復(fù)措施的修復(fù)效果評估、棲息地保護(hù)與修復(fù)措施效果評估體系等。

(3)措施改進(jìn)。包括生境修復(fù)工程效果評估后的方案精細(xì)化改進(jìn)或更換、生態(tài)流量下泄值及下泄過程優(yōu)化、魚類增殖放流方案改進(jìn)、跟蹤監(jiān)測方法改進(jìn)、魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)效果評估指標(biāo)及體系的完善等。

3 存在的問題

3.1 缺乏技術(shù)指導(dǎo)規(guī)范

國內(nèi)尚無針對魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)的技術(shù)導(dǎo)則或規(guī)范。但從事水利工程建設(shè)以及環(huán)境保護(hù)工作的企事業(yè)單位等已具備較強(qiáng)的河流生態(tài)保護(hù)意識，在工程實施前已將河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作納入考慮。由于缺乏指導(dǎo)方針，相關(guān)工作仍然處于借鑒國外經(jīng)驗、國內(nèi)各自摸索、試驗、實踐、相互學(xué)習(xí)的狀態(tài)。

3.2 缺乏相關(guān)研究

野生魚類行為學(xué)以及與棲息地保護(hù)與人工修復(fù)措施的響應(yīng)關(guān)系研究較為缺乏。為使棲息地修復(fù)措施清晰有效，了解保護(hù)魚種在繁殖、索餌、洄游等方面的習(xí)性十分重要，但該研究往往耗時長、需要購買或捕撈大量對應(yīng)魚類、室內(nèi)室外試驗結(jié)果存在差異等問題，致使工程規(guī)劃前期在時間、研究人員、費用投入較大。

3.3 工程效益與生態(tài)需求無法平衡

生態(tài)流量值及過程確定需多方協(xié)商。就技術(shù)而言，現(xiàn)階段通過水文資料計算出適宜目標(biāo)保護(hù)魚種及河流健康狀態(tài)下的生態(tài)流量技術(shù)已較為成熟。但從經(jīng)濟(jì)層面上，平衡水利工程效益和生態(tài)需求則是一個較為棘手的問題，如何兼顧二者利益使其達(dá)到平衡點，需要多方協(xié)商[5]。

3.4 生態(tài)修復(fù)單項工程效果評價難以從整體措施剝離

棲息地修復(fù)往往是從全局、整體的角度進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計、施工，很難做到單個措施依次實施，所以當(dāng)人工修復(fù)措施結(jié)束后通常只能給出整體修復(fù)效果的評價，難以科學(xué)論證單個工程的效果。由于缺乏單個措施實施前、后的對比論證，這對在國內(nèi)推廣運用單個保護(hù)或修復(fù)措施極為不利。

3.5 修復(fù)措施缺乏論證

國內(nèi)現(xiàn)有棲息地修復(fù)措施的生態(tài)性還需進(jìn)一步論證?，F(xiàn)有棲息地修復(fù)措施主要涉及拆壩、魚道、河床底質(zhì)修復(fù)、堰、小型丁壩、生態(tài)護(hù)岸、河道疏浚、地形塑造、人工魚礁等，但每項措施對河流生態(tài)的擾動及影響時長現(xiàn)無評估方法[6]。

3.6 跟蹤監(jiān)測及效果評估工作有待加強(qiáng)和提升

一些工程案例在前期調(diào)研、規(guī)劃、工程設(shè)計和實施、后期運行維護(hù)方面皆有考慮，但跟蹤監(jiān)測及效果評估環(huán)節(jié)涉及的監(jiān)測方案、評估方法等涉獵較淺。造成該現(xiàn)狀的原因，其一，魚類生態(tài)群落恢復(fù)是一個周期較長的工作，短時間較難看到成效，這也是截至目前尚未查到以上工程案例相關(guān)跟蹤監(jiān)測及效果評估文獻(xiàn)的原因之一；其二，國內(nèi)跟蹤監(jiān)測設(shè)備及技術(shù)還未發(fā)展成體系，現(xiàn)階段還處于初期階段。

3.7 缺乏相關(guān)人才

缺乏具備河流生態(tài)監(jiān)測、棲息地生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)和經(jīng)驗的人才。國內(nèi)從事河流生態(tài)理論與技術(shù)研究的科研工作者不少，但設(shè)計院等企事業(yè)單位中具備將棲息地保護(hù)與修復(fù)研究成果轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計并具備科研、設(shè)計、監(jiān)測、評估等為一體的工作者卻為數(shù)不多。

表1 國內(nèi)7個魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)項目中的棲息地保護(hù)與修復(fù)措施

4 對國內(nèi)魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)工作現(xiàn)狀的思考

魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)是河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)中的關(guān)鍵性工作，與維護(hù)河流生物多樣性息息相關(guān)。現(xiàn)階段，我國的魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)工作仍處于探索和試驗期，還需通過大量的項目實踐經(jīng)驗積累適合于中國的魚類棲息地生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)。針對上文提及的魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)工作中存在的問題，本文進(jìn)行了初步思考。

(1)國家和地方相關(guān)部門應(yīng)加快推進(jìn)與魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)工作相關(guān)的技術(shù)導(dǎo)則或規(guī)范文件，科學(xué)、系統(tǒng)引導(dǎo)相關(guān)項目的規(guī)劃、實施和評估。

(2)建議進(jìn)一步加強(qiáng)對所需保護(hù)的野生魚類行為學(xué)、生理學(xué)等方面的研究，總結(jié)國內(nèi)重點保護(hù)野生魚類在棲息地保護(hù)與修復(fù)中需要著重關(guān)注的習(xí)性特點，形成系統(tǒng)定性、定量的論著以供規(guī)劃、設(shè)計單位參考。這是一個需要長期積累和不斷更新的工作[7]。

(3)生態(tài)流量需兼顧數(shù)值和下泄過程。單一的生態(tài)流量值不利于魚類產(chǎn)卵，人工營造流量過程不僅對遠(yuǎn)程自動化操控技術(shù)有要求，還需要水利工程業(yè)主方的支持。如何平衡經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，僅靠工程設(shè)計或施工方等難以快速有效推動，需要國家或地方相關(guān)政策的支持才能更進(jìn)一步地維護(hù)野生魚類資源保護(hù)與修復(fù)工作。

(4)針對單個生態(tài)修復(fù)措施效果難以從整體效果中剝離進(jìn)行分析的問題，可以通過收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料結(jié)合數(shù)學(xué)模型的方法，以及物理模型試驗進(jìn)行對比論證。為研究某項措施對河流生態(tài)的影響，且在河流兩岸存在較大利用空間的，建議通過在河流旁側(cè)設(shè)置一定長度的人工河段，通過人為塑造河流地形驗證單一修復(fù)措施對河流生態(tài)以及野生魚類的影響。

(5)現(xiàn)有棲息地修復(fù)措施的生態(tài)性保障，建議所采取的棲息地人工修復(fù)措施應(yīng)盡可能采用當(dāng)?shù)匾约白匀换蚍伦匀徊牧?，使用影響程度較低的工程手段。若需采用河道疏浚、地形重塑、堰壩修建等對河流生態(tài)擾動較大的修復(fù)方式，應(yīng)在工程實施前完成補(bǔ)償方案，為需通過該施工河段或在施工河段存在魚類生活史中重要環(huán)節(jié)的野生魚類提供臨時通道，修建對應(yīng)功能的臨時場所進(jìn)行補(bǔ)償[8]。

(6)歸納、總結(jié)國內(nèi)外已建或在建魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)項目中采取的跟蹤監(jiān)測設(shè)備和監(jiān)測技術(shù)，以及評估指標(biāo)和效果評價方法?？茖W(xué)合理的監(jiān)測方案是評估項目實施效果的基礎(chǔ)，也是對項目進(jìn)一步精細(xì)化或?qū)嵤└倪M(jìn)的重要依據(jù)。

(7)建議高校、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)等通過人才共同培養(yǎng)，形成以產(chǎn)、學(xué)、研為一體的魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)(河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù))合作體系，加強(qiáng)理論技術(shù)研究能快速、有效地應(yīng)用于實踐[9]。

綜上所述，魚類棲息地保護(hù)與修復(fù)是河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，需要政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等各方的共同推進(jìn)。在規(guī)劃設(shè)計階段更需要具備全局和部分、流域與干支流的概念[7]。在項目實施、運行維護(hù)、跟蹤監(jiān)測與效果評估階段，則需要著重工作成效與反饋改進(jìn)。

5 結(jié)語

隨著國家對生態(tài)文明建設(shè)工作的進(jìn)一步強(qiáng)化，河流生態(tài)修復(fù)成為社會各界的關(guān)注重點，其中，極為關(guān)鍵的一環(huán)便是恢復(fù)河流生物多樣性。魚類作為水生生物食物鏈的上層生物，成為河流生態(tài)修復(fù)工作中的重點保護(hù)與修復(fù)對象。野生魚類資源保護(hù)需了解其在索餌、產(chǎn)卵、洄游等方面的習(xí)性，進(jìn)而指導(dǎo)以其為目標(biāo)的河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作。除去上文提及的各項棲息地保護(hù)與修復(fù)措施，提高公眾保護(hù)河流生態(tài)的意識尤為重要，這是一項間接卻又最為長期見效的工作，同時也是一項需要投入大量時間、人力、財力進(jìn)行推廣的工作，只有從意識上增強(qiáng)公民對于保護(hù)河流的理念，才會從其行為上減少破壞河流生態(tài)的行為，最終形成良性循環(huán)。

本文所做的工作僅能提供現(xiàn)階段作者較為淺薄的認(rèn)識，期望從事相關(guān)行業(yè)的同志及時補(bǔ)充更新。