金沙江下游向家壩水庫不同出庫流量對(duì)四大家魚生境面積影響的定量分析

戴凌全, 王 煜， 戴會(huì)超, 劉海波, 郭家力, 湯正陽, 蔡卓森

1.三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院, 湖北 宜昌 443002

2.中國長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司, 北京 100038

3.中國長(zhǎng)江電力股份有限公司三峽梯級(jí)調(diào)度通信中心, 湖北 宜昌 443002

隨著我國大規(guī)模水電開發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，目前已建成了許多大型水庫[1-2]，水庫的建設(shè)和運(yùn)行在發(fā)揮防洪、發(fā)電、航運(yùn)等巨大綜合效益的同時(shí)，也會(huì)引起下游河道水文情勢(shì)發(fā)生改變，威脅水生生物賴以生存的適宜生境[3-4]. 金沙江下游河段(攀枝花至宜賓)是長(zhǎng)江流域水能資源最富集的河段，依次規(guī)劃建設(shè)有烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩4座巨型梯級(jí)水電站，溪洛渡和向家壩水電站是規(guī)劃開發(fā)的第一期工程，裝機(jī)容量分別為1 260×104和600×104kW，已相繼于2013年、2012年蓄水發(fā)電[5]. 同時(shí)金沙江下游也是“長(zhǎng)江上游珍稀特有魚類國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)”(簡(jiǎn)稱“保護(hù)區(qū)”)的重要組成部分，保護(hù)區(qū)范圍自向家壩水電站壩軸線下游1.8 km至重慶地維長(zhǎng)江大橋江段，長(zhǎng)度約360 km. 保護(hù)區(qū)以其得天獨(dú)厚的水流流態(tài)、氣候和自然生態(tài)環(huán)境孕育了豐富多樣的水生生物，其中魚類資源尤其豐富，擁有四大家魚、達(dá)氏鱘、胭脂魚等70余種珍稀魚類[6-7]. 水庫運(yùn)行后保護(hù)區(qū)河段的水文情勢(shì)發(fā)生了較大改變，導(dǎo)致魚類產(chǎn)卵量下降，與水電站運(yùn)行前相比，保護(hù)區(qū)內(nèi)魚類種類和數(shù)量均呈下降趨勢(shì). 棲息地面積是反映魚類生存空間的直接指標(biāo)，水庫建設(shè)運(yùn)行導(dǎo)致魚類棲息地面積日益萎縮、生境的連續(xù)性和完整性受到分割和削弱[8-9]，其生境面積增減與魚類產(chǎn)卵數(shù)量變化趨勢(shì)較為一致[10-11]，說明棲息地面積在很大程度上影響了其產(chǎn)卵分布和數(shù)量. 維持水庫適宜的出庫流量及棲息地面積是保證魚類產(chǎn)卵數(shù)量的前提條件[12-14]，因此確定河道適宜生態(tài)流量對(duì)于魚類生境的恢復(fù)和保護(hù)日益緊迫和必要，也是開展面向魚類生境改善的水庫生態(tài)調(diào)度的前提條件[15].

生態(tài)流量的計(jì)算方法歸納起來可分為4類[16-18]：生態(tài)水文學(xué)法、生態(tài)水力學(xué)法、生境模擬法及整體分析法. 生態(tài)水文學(xué)法以實(shí)測(cè)水文數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合特定比例或者百分位數(shù)確定最小或適宜生態(tài)流量，常用的方法有Tennant法、7Q10法、年內(nèi)展布法、流量歷時(shí)曲線法(Flow Duration Curve，F(xiàn)DC)；生態(tài)水力學(xué)法是將水生生物資料與河道流量相結(jié)合，通過構(gòu)建水力參數(shù)與流量間的關(guān)系判斷河流應(yīng)具有的特征流量，常見的方法有濕周法、R2CROSS法；生境模擬法是將水動(dòng)力學(xué)模型與特定水生生物不同階段生活史相結(jié)合，定量描述流量和棲息地面積之間的關(guān)系，從而確定物種特定生活階段的生態(tài)流量，常見的方法有PHABSIM模型、River2D模型；基于河流生態(tài)系統(tǒng)理論的整體分析法是綜合上述方法從不同角度分析生態(tài)流量，如BBM法、DRIFT法、ELOHA法等. 生境模擬法以河道內(nèi)流量增量法(Instream Flow Incremental Methodology，IFIM)為理論框架，通過水動(dòng)力學(xué)模型與棲息地模型相耦合，計(jì)算不同流量下目標(biāo)物種棲息地面積的變化情況[16]. 其中，物理?xiàng)⒌啬Ｐ褪巧衬M法之一，該模型考慮了特定目標(biāo)物種不同時(shí)期的流量需求，計(jì)算得到的流量更符合現(xiàn)實(shí)要求[19]. 例如：班璇等[20]以長(zhǎng)江干流監(jiān)利江段為例，建立了底棲動(dòng)物各類群的物理?xiàng)⒌啬Ｐ停?jì)算變化流量下棲息地適宜面積的時(shí)間序列，并據(jù)此進(jìn)行生態(tài)流量決策；劉國民等[21]運(yùn)用水力學(xué)模型模擬新安江壩下江段不同流量條件下的水深、流量分布，利用物理?xiàng)⒌啬Ｐ屠L制流量-加權(quán)可利用面積關(guān)系曲線，并得出虹鱒魚的適宜生態(tài)流量；Nagaya等[22]構(gòu)建了日本Gokasegawa River香魚(Ayu)的棲息地模型，并提出了魚類繁殖所需要的流量過程；Johnson等[23]采用物理?xiàng)⒌啬Ｐ驮u(píng)估了印度達(dá)維利河(Godavari River)魚類繁殖所需要的流量. 由此可知，物理?xiàng)⒌啬Ｐ涂紤]了生物本身對(duì)物理生境的要求，被認(rèn)為是目前生態(tài)流量計(jì)算方法中最復(fù)雜和最具科學(xué)依據(jù)的方法之一，在求解國內(nèi)外部分河道魚類繁殖所需生態(tài)流量方面已有應(yīng)用. 但在金沙江下游生態(tài)流量的計(jì)算方面目前已有的成果多是基于生態(tài)水文學(xué)方法，如龍凡等[24]采用年內(nèi)展布法、改進(jìn)的FDC法量化了金沙江下游不同典型年最小及適宜生態(tài)流量；蔡卓森等[25-26]采用生態(tài)水文學(xué)中的應(yīng)用變化范圍法(Range of Variability Approach, RVA)量化了金沙江下游河道適宜生態(tài)流量；Jia等[27]基于Pearson-Ⅲ型曲線的流量分配法(Distribution Flow Method, DFM)計(jì)算了河道的最優(yōu)生態(tài)流量，為水庫調(diào)度提出了生態(tài)目標(biāo). 上述研究成果對(duì)于金沙江下游生態(tài)流量的認(rèn)知提供了重要依據(jù)，然而基于生態(tài)水文學(xué)的方法難以反映特定魚類產(chǎn)卵繁殖棲息地的真實(shí)流量需求. 因此，該文以金沙江下游向家壩水電站壩址與宜賓水文站之間的干流區(qū)段(簡(jiǎn)稱“宜賓江段”)為例，采用物理?xiàng)⒌啬Ｐ兔鞔_四大家魚產(chǎn)卵繁殖所需要的適宜生態(tài)流量，以期為水庫優(yōu)化調(diào)度提供具體的生態(tài)目標(biāo).

1 研究方法

物理?xiàng)⒌啬Ｐ?Physical Habitat Simulation Model，PHABSIM)是關(guān)于河道內(nèi)物理?xiàng)⒌厮畡?dòng)力變量、底質(zhì)和覆蓋度等參數(shù)及其變化的一種概念模型，其基本觀點(diǎn)是在河流生態(tài)系統(tǒng)中水生生物處于不同生命階段(如產(chǎn)卵繁殖期、幼苗期、生長(zhǎng)期、成熟期)對(duì)生境的需求可以用水動(dòng)力學(xué)因子表征，并通過選擇水動(dòng)力更適宜的區(qū)域來響應(yīng)水文條件的變化[28-29]. 物理?xiàng)⒌啬Ｐ头譃樗畡?dòng)力學(xué)模型(Hydrodynamic Model)和棲息地模型(Habitat Model)兩部分，水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算不同流量下的棲息地流速及水深分布，棲息地模型通過建立棲息地目標(biāo)物種的適宜度曲線，依據(jù)不同流量下的河道流速與水深分布找出對(duì)應(yīng)的棲息地適宜度指數(shù)，賦予各自權(quán)重之后計(jì)算棲息地面積.

采用物理?xiàng)⒌啬Ｐ土炕鹕辰掠我速e江段四大家魚棲息地產(chǎn)卵適宜生態(tài)流量的具體步驟：①收集目標(biāo)物種產(chǎn)卵地點(diǎn)、時(shí)間、數(shù)量以及對(duì)應(yīng)的水動(dòng)力條件；②將棲息地適宜性指標(biāo)與目標(biāo)物種生境的水動(dòng)力影響因子(水深、流速)關(guān)聯(lián)，制定適宜度標(biāo)準(zhǔn)，量化目標(biāo)物種對(duì)棲息地水動(dòng)力因素的偏好程度，得到影響因子的棲息地適宜度指數(shù)，繪制目標(biāo)物種產(chǎn)卵繁殖期的生境適宜性曲線；③建立目標(biāo)物種產(chǎn)卵棲息地的水動(dòng)力學(xué)模型，以不同流量為邊界條件模擬目標(biāo)物種產(chǎn)卵繁殖期間棲息地水動(dòng)力分布的空間特征；④將目標(biāo)物種生境適宜性曲線輸入棲息地模型，結(jié)合水動(dòng)力學(xué)模型模擬的水深、流速計(jì)算河道不同流量下的加權(quán)可利用面積.

目標(biāo)物種的加權(quán)可利用面積計(jì)算方法：

(1)

式中：WUA為目標(biāo)物種的加權(quán)可利用面積(Weighted Usable Area，WUA)，m2；n為網(wǎng)格單元的數(shù)量；CSFi為第i個(gè)網(wǎng)格單元的組合適宜值(Combined Suitability Factor, CSF)；Vi為第i個(gè)網(wǎng)格單元水體的流速，m/s；Hi為第i個(gè)網(wǎng)格單元水體的水深，m；Ci為第i個(gè)網(wǎng)格單元的河道指標(biāo)參數(shù)；Ai為第i個(gè)網(wǎng)格單元水域的面積，m2.

對(duì)于組合適宜值CSF，常用的計(jì)算方法主要有4種：乘積法、幾何平均法、最小值法和加權(quán)平均法. 該研究擬采用乘積法計(jì)算組合適宜值，計(jì)算公式：

CSFi(Vi,Hi,Ci)=f(Vi)×f(Hi)×f(Ci)

(2)

式中：f(Vi)、f(Hi)分別為第i個(gè)網(wǎng)格單元的流速、水深適宜度指數(shù)，分別由流速和水深對(duì)應(yīng)的適宜性曲線查得；f(Ci)為第i個(gè)網(wǎng)格單元河床底質(zhì)和覆蓋物適宜度指數(shù).

通過物理?xiàng)⒌啬Ｐ颓蠼膺m宜生態(tài)流量的步驟如圖1所示.

圖1 物理?xiàng)⒌啬Ｐ?PHABSIM)求解適宜生態(tài)流量流程

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 目標(biāo)物種的選擇

為研究魚類產(chǎn)卵期間所需的生態(tài)流量，首先需要遴選能代表保護(hù)區(qū)重要魚類的指示性魚種. 四大家魚是典型的產(chǎn)漂流性卵魚類，產(chǎn)卵場(chǎng)主要分布在長(zhǎng)江中游、金沙江中下游干流以及雅礱江干流部分江段[30-32]，且對(duì)流量的變化十分敏感，因此該研究選擇四大家魚為目標(biāo)物種. 向家壩水電站建成后，宜賓江段成為四大家魚重要的產(chǎn)卵繁殖地之一，因此研究區(qū)域選定為宜賓江段，全長(zhǎng)約34.0 km(見圖2).

圖2 研究區(qū)域地理位置

2.2 水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算和驗(yàn)證

棲息地水動(dòng)力分布特征采用MIKE 21 FM平面二維水動(dòng)力模型進(jìn)行分析，水動(dòng)力模型可模擬河流的水位變化和由于各種力的作用而產(chǎn)生的流速變化，模擬范圍上至向家壩壩址，下至宜賓水文站，區(qū)間內(nèi)支流為橫江. 該模型采用非結(jié)構(gòu)化不規(guī)則三角網(wǎng)格，能精細(xì)刻畫模擬區(qū)域的岸線條件，網(wǎng)格大小根據(jù)計(jì)算效率和地形的空間分布確定，地形數(shù)據(jù)采用1∶2 000 河床地形圖. 根據(jù)上述原則并兼顧計(jì)算時(shí)間，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)總數(shù)為 12 854 個(gè)，單元總數(shù)為 23 845 個(gè)，網(wǎng)格最大面積為 1 580.2 m2，最小面積為138.3 m2.

首先進(jìn)行模型的參數(shù)率定，上邊界選取向家壩出庫流量及橫江水文站流量，下邊界采用宜賓水文站水位，計(jì)算時(shí)段自2019年5月1日—6月30日，驗(yàn)證站為向家壩水文站、二郎灘水文站(見圖2). 向家壩水文站距壩址2.0 km，斷面大致呈對(duì)稱梯形，最低高程為250.0 m時(shí)對(duì)應(yīng)的河底寬度約為105.0 m，高程為280.0 m時(shí)對(duì)應(yīng)的斷面寬度約為219.0 m. 二郎灘水文站距壩址11.0 km，斷面呈非對(duì)稱梯形，左岸由于受支流橫江沖刷岸坡較陡，斷面最低高程為256.0 m時(shí)對(duì)應(yīng)的河底寬度約為172.0 m，高程為285.0時(shí)斷面寬度約為498.0 m. 水位驗(yàn)證采用5月1日—6月30日的日均水位，5月30日生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)結(jié)束時(shí)出庫流量變幅較大，因此選擇5月30日兩個(gè)斷面的日均流速進(jìn)行流速驗(yàn)證. 水位、流速的模擬值與實(shí)測(cè)值對(duì)比如圖3所示，可以看出模擬值與實(shí)測(cè)值吻合度較高，向家壩水文站水位平均誤差為0.08 m，最大誤差為0.22 m，二郎灘水文站水位平均誤差為0.07 m，最大誤差為0.14 m，流速方面向家壩水文站因受水庫出庫流量的影響其誤差略大，平均誤差為0.07 m/s，最大誤差為0.12 m/s，二郎灘水文站流速誤差較小，但整體而言模型模擬效果較好，率定河道的曼寧系數(shù)為30.0 m1/3/s.

圖3 向家壩及二郞灘水文站水位、流速實(shí)測(cè)值與模擬值對(duì)比

2.3 四大家魚產(chǎn)卵繁殖期生境適宜性曲線

確定四大家魚的棲息地適宜性曲線是棲息地模擬法中的重要一步，適宜性曲線的建立以棲息地適宜度指數(shù)(Habitat Suitability Index，HSI)為基礎(chǔ)，將四大家魚對(duì)棲息地的偏好性和生境因子之間的關(guān)系進(jìn)行量化分析. 適宜性曲線以生境因子為橫坐標(biāo)，以四大家魚對(duì)生境因子的適宜度為縱坐標(biāo)，建立各生境因子的偏好與生境因子之間關(guān)系的連續(xù)曲線，從而定量表征棲息地水動(dòng)力特征與四大家魚在該條件下的生存質(zhì)量，用0～1之間的數(shù)值定義四大家魚對(duì)生境因子的偏好，0表示完全不適宜，1表示完全適宜，取值越趨近于1則表示四大家魚對(duì)此生境因子的偏好性越大. 金沙江下游四大家魚每年產(chǎn)卵的時(shí)間為5—6月，親魚的排卵活動(dòng)與水溫和水動(dòng)力條件密切相關(guān)[33-35]，21～24 ℃時(shí)為產(chǎn)卵盛期，當(dāng)江水溫度低于18 ℃時(shí)，四大家魚停止產(chǎn)卵. 由于水溫與氣溫、水庫閘門開啟方式關(guān)系密切，且變化規(guī)律十分復(fù)雜，因此該文在構(gòu)建四大家魚產(chǎn)卵繁殖期生境適宜性曲線時(shí)只考慮水動(dòng)力條件(流速、水深)，未考慮水溫對(duì)產(chǎn)卵的影響. 2017—2019年水庫共開展了4次針對(duì)四大家魚自然繁殖的生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，調(diào)度期間宜賓江段水動(dòng)力特征及四大家魚產(chǎn)卵量如表1所示.

表1 生態(tài)調(diào)度期間宜賓江段水動(dòng)力特征及四大家魚產(chǎn)卵量

向家壩水庫自2012年開始運(yùn)行，筆者陸續(xù)開展了四大家魚自然繁殖期間水動(dòng)力及產(chǎn)卵效果監(jiān)測(cè)，因此建立四大家魚生境適宜性曲線時(shí)采用2012—2019年的監(jiān)測(cè)成果并結(jié)合已有研究成果[36]：經(jīng)統(tǒng)計(jì)金沙江下游四大家魚產(chǎn)卵期的適宜流速為0.6～1.3 m/s，最佳流速為0.9～1.0 m/s，適宜水深為3.0～18.0 m，最佳水深為9.0～12.0 m(見圖4)，這與宜賓江段四大家魚的生活習(xí)性相符合，構(gòu)建物理?xiàng)⒌啬Ｐ蜁r(shí)認(rèn)為研究區(qū)域的底質(zhì)狀況良好，將適宜度全部設(shè)定為1.

圖4 金沙江下游四大家魚產(chǎn)卵繁殖期水動(dòng)力生境適宜度曲線

3 結(jié)果與分析

3.1 模擬流量的確定

根據(jù)2012—2019年已有水文及魚類產(chǎn)卵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，四大家魚產(chǎn)卵主要集中在每年5—6月，產(chǎn)卵期向家壩水庫下泄起漲流量為 1 700 m3/s，最高流量為 5 800 m3/s，因此取水動(dòng)力模型設(shè)定的上游邊界流量范圍為 1 500～6 000 m3/s，該范圍足以涵蓋研究河段的實(shí)際流量情形. 在上述流量范圍內(nèi)取向家壩水庫出庫流量分別為 1 500、2 000、2 500、3 000、3 500、4 000、4 500、5 000、5 500、6 000 m3/s這10種工況作為模擬流量.

3.2 不同出庫流量下四大家魚棲息地加權(quán)可利用面積變化特征

根據(jù)水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算不同流量條件下河段的流速和水深分布，結(jié)合棲息地四大家魚產(chǎn)卵的適宜性曲線，獲得不同出庫流量下四大家魚棲息地加權(quán)可利用面積(WUA). 研究河段總面積為15.10 km2(宜賓水文站水位為262.50 m)，10種不同流量下WUA及占河段總面積的比例如表2所示，當(dāng)向家壩庫出庫流量為 1 500 m3/s時(shí)，WUA最小，僅為1.81 km2，占河段總面積的12.01%；隨著水庫出庫流量的增大，WUA先呈增加趨勢(shì)，當(dāng)出庫流量為 3 000 m3/s時(shí)，WUA達(dá)到最大值，為3.66 km2，占河段總面積的24.26%；其后隨著出庫流量的增大，WUA開始降低，當(dāng)出庫流量增至 6 000 m3/s時(shí)，WUA降為2.41 km2，占河段總面積的15.97%. 由此可見，四大家魚產(chǎn)卵繁殖期在水庫出庫流量較小或較大時(shí)適宜生境面積較小，流量適中時(shí)生境面積較為適宜.

表2 向家壩水庫不同出庫流量下四大家魚棲息地加權(quán)可利用面積(WUA)

根據(jù)水庫出庫流量與WUA的關(guān)系確定生態(tài)流量的判別方式有多種，當(dāng)以目標(biāo)物種WUA作為出庫流量的唯一目標(biāo)時(shí)，可選擇目標(biāo)物種在WUA最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的流量. 物理?xiàng)⒌啬Ｐ椭屑僭O(shè)WUA與魚類產(chǎn)卵量呈正相關(guān)，即WUA值越大，魚類的產(chǎn)卵量也就越多，所以取出庫流量-WUA關(guān)系曲線中WUA取最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的流量作為最佳生態(tài)流量. 基于物理?xiàng)⒌啬Ｐ湍M得到10種不同出庫流量下對(duì)應(yīng)的WUA值，繪制出庫流量-WUA關(guān)系曲線圖(見圖5). 由圖5可見，在向家壩水庫出庫流量由小變大的過程中，四大家魚棲息地的WUA呈先增大再逐漸減小的趨勢(shì)，當(dāng)出庫流量小于 2 500 m3/s時(shí)，隨著出庫流量的增加，WUA增加趨勢(shì)較為明顯，說明四大家魚對(duì)較小流量工況較為敏感；當(dāng)出庫流量為 2 500～3 000 m3/s時(shí)，WUA的增幅隨流量的增加趨于平緩，在出庫流量為 3 000 m3/s時(shí)WUA達(dá)到最大值，表明此時(shí)的出庫流量最符合四大家魚產(chǎn)卵繁殖期對(duì)流量的需求；在出庫流量大于 3 000 m3/s以后，隨著流量的增大，WUA呈較為平緩的下降趨勢(shì)，說明出庫流量繼續(xù)增加對(duì)四大家魚棲息地產(chǎn)生不利影響. WUA占研究河段總面積的比例(Percent Usable Area，PUA)是衡量生物生存空間的重要指標(biāo)[37-38]，根據(jù)河道地形和歷史水文數(shù)據(jù)，當(dāng)金沙江下游宜賓江段的PUA達(dá)到20%左右時(shí)，即棲息地面積維持在3.0 km2以上時(shí)，棲息地面積即可滿足四大家魚產(chǎn)卵繁殖所需要的空間，當(dāng)棲息地面積小于3.0 km2時(shí)，產(chǎn)卵繁殖的空間受到擠壓，河流生態(tài)系統(tǒng)功能受到損害，因此適宜生態(tài)流量范圍為 2 000～4 500 m3/s，最佳生態(tài)流量為 3 000 m3/s.

圖5 向家壩水庫出庫流量-WUA關(guān)系曲線

自2017年起，溪洛渡-向家壩梯級(jí)水庫每年5—6月?lián)駲C(jī)開展針對(duì)下游河道魚類自然繁殖的聯(lián)合生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，生態(tài)調(diào)度考慮魚類繁殖所需的水文及水溫條件，水溫調(diào)度主要是針對(duì)產(chǎn)黏沉性卵魚類，如達(dá)氏鱘、胭脂魚等. 對(duì)于產(chǎn)漂流性卵魚類，如四大家魚、圓口銅魚等，在生態(tài)調(diào)度時(shí)首先要保證魚類產(chǎn)卵所需的適宜生態(tài)流量，其次通過持續(xù)增加出庫流量創(chuàng)造出促進(jìn)魚類產(chǎn)卵繁殖的持續(xù)漲水過程. 2017年5月20—25日，溪洛渡-向家壩水庫開展了本年度第二次聯(lián)合生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，為魚類產(chǎn)卵提供適宜的生態(tài)流量，調(diào)度期間平均下泄流量為3 221 m3/s，宜賓江段出現(xiàn)了產(chǎn)卵高峰，江津江段魚卵密度達(dá)到了峰值(1.5×106 ind./km2)，是實(shí)施生態(tài)調(diào)度前魚卵密度的1.3倍[39]；調(diào)度期間向家壩水庫日均下泄流量分別按 2 400、2 700、3 000、3 500、4 000、4 500 m3/s控制，最終流量維持在 2 700～3 200 m3/s，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示四大家魚產(chǎn)卵量呈上升趨勢(shì)，由此可見該文提出的生態(tài)流量是合理的，可為金沙江下游四大家魚的保護(hù)和梯級(jí)水庫的生態(tài)調(diào)度提供參考建議. 但由于水溫資料受限，在利用物理?xiàng)⒌啬Ｐ瓦M(jìn)行計(jì)算時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，沒有考慮水溫參數(shù)對(duì)棲息地面積的影響，因此有必要在更多觀測(cè)資料的基礎(chǔ)上，制定更準(zhǔn)確的適宜性曲線，并結(jié)合水溫等其他關(guān)鍵影響因子做進(jìn)一步深入研究；除針對(duì)四大家魚自然產(chǎn)卵階段外，還應(yīng)圍繞保障魚類其他關(guān)鍵生活史(如幼魚生長(zhǎng)、魚類洄游)等多目標(biāo)需求，深化溪洛渡-向家壩梯級(jí)水庫生態(tài)調(diào)度方案，從而將研究成果更有效地應(yīng)用在四大家魚全生命周期的保護(hù)中.

向家壩水庫不同出庫流量下四大家魚產(chǎn)卵棲息地組合適宜值空間分布如圖6所示：當(dāng)水庫出庫流量為 1 500 m3/s時(shí)，根據(jù)平面二維水動(dòng)力模型計(jì)算結(jié)果得到，棲息地平均流速為0.59 m/s，平均水深為8.15 m，不同區(qū)域的組合適宜值均較小，平均值為0.406，說明此時(shí)組合適宜度未充分達(dá)到家魚產(chǎn)卵所需要的水動(dòng)力條件；隨著流量的增大，在彎曲河段流速和水深較大，出現(xiàn)適宜家魚產(chǎn)卵的水動(dòng)力條件，組合適宜度增加較快；當(dāng)出庫流量為 3 000 m3/s時(shí)，棲息地平均流速達(dá)到0.82 m/s，平均水深為10.15 m，組合適宜度平均值達(dá)到0.485；隨后逐步下降，當(dāng)出庫流量為 6 000 m3/s，河道平均流速為1.06 m/s，平均水深為12.73 m，河道流速和水深均增加，超過了四大家魚產(chǎn)卵繁殖所需要的最佳水動(dòng)力條件，整個(gè)河道的組合適宜值降至0.416.

圖6 向家壩水庫不同出庫流量(Q)下四大家魚產(chǎn)卵棲息地組合適宜值的空間分布

4 結(jié)論

a) 基于非結(jié)構(gòu)化不規(guī)則三角網(wǎng)格構(gòu)建了金沙江下游宜賓江段平面二維水動(dòng)力模型，通過實(shí)測(cè)水位和流速對(duì)水動(dòng)力模型進(jìn)行驗(yàn)證：水位平均誤差不超過0.08 m，流速平均誤差不超過0.07 m/s，水動(dòng)力模型精度滿足要求，可以實(shí)現(xiàn)不同出庫流量條件下四大家魚棲息地水動(dòng)力特征的準(zhǔn)確模擬.

b) 通過對(duì)2012—2019年宜賓江段水動(dòng)力及魚類產(chǎn)卵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，建立了四大家魚棲息地模型，明確了四大家魚產(chǎn)卵對(duì)水深、流速的需求，四大家魚產(chǎn)卵繁殖期的流速適宜范圍為0.6～1.3 m/s，水深適宜范圍為3.0～18.0 m.

c) 耦合水動(dòng)力模型和棲息地模型，構(gòu)建四大家魚產(chǎn)卵所需生態(tài)流量的物理?xiàng)⒌啬Ｐ停炕讼蚣覊嗡畮觳煌鰩炝髁肯聦?duì)應(yīng)的棲息地加權(quán)可利用面積. 結(jié)果表明：棲息地加權(quán)可利用面積整體上隨著流量的增加呈先增大再緩慢減小的趨勢(shì)，當(dāng)水庫下泄流量為 3 000 m3/s時(shí)棲息地加權(quán)可利用面積(WUA)達(dá)到最大，其占研究河段總面積的比例(PUA)達(dá)到24.26%，據(jù)此推定四大家魚適宜生態(tài)流量范圍為 2 000～4 500 m3/s，最佳生態(tài)流量為 3 000 m3/s.