基于“四大家魚”生境水力學(xué)指標的戴家洲河段航道工程生態(tài)效應(yīng)模擬研究

楊云平 王建軍 劉萬利 朱玉德 方娟娟

摘 要：長江中下游是“四大家魚”（青魚、草魚、鰱魚、鳙魚）的主要產(chǎn)卵場和育幼場。近年來實施了大量的航道工程，雖產(chǎn)生了較好的生態(tài)效果，但仍不清楚航道工程與四大家魚生境水力學(xué)指標的互饋關(guān)系。以長江中游戴家洲河段為對象，建立了“四大家魚”產(chǎn)卵適宜性數(shù)學(xué)模型，模擬研究航道工程實施前后“四大家魚”產(chǎn)卵生境水力學(xué)指標的變化。結(jié)果表明：戴家洲河段“四大家魚”產(chǎn)卵的最佳流量區(qū)間為17 500～22 000m3/s;戴家洲河段航道工程的實施，為“四大家魚”棲息創(chuàng)造了更多的生境空間;枯水期出露的心灘（池湖港心灘），在枯水流量下HSI和WUA均減小，中枯水及以上流量HSI和WUA均增大;枯水期未出露的低灘（戴家洲洲頭低灘），工程實施后HSI和WUA均增大，為“四大家魚”產(chǎn)卵及棲息提供了更多的生境空間;低矮且存在竄溝的邊灘（樂家灣邊灘），護灘工程的實施限制了竄溝發(fā)育，工程實施后“四大家魚”HSI、WUA均減小。

關(guān)鍵詞：生態(tài)水力學(xué);適宜度模型;“四大家魚”;航道整治工程;戴家洲河段;長江中游

中圖法分類號：S956.3 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2021.0412

“四大家魚”是中國主要的淡水養(yǎng)殖和捕撈對象，長江是“四大家魚”主要天然原產(chǎn)地，是寶貴的天然物種種質(zhì)資源庫。由于人類活動導(dǎo)致的江湖阻隔[1]、流量過程[2]、春夏季水溫滯冷效應(yīng)[3]及過度捕撈[1，4]等因素，破壞了“四大家魚”棲息地及產(chǎn)卵環(huán)境，使得“四大家魚”資源量衰退[5，6]。從已有研究文獻上看，研究重點關(guān)注了“四大家魚”資源量[7]、生境水力學(xué)指標適宜曲線[8-13]、產(chǎn)卵場分布及變遷[14]、產(chǎn)卵時間[2，15-20]等方面。三峽工程運行以來，長江中下游河道發(fā)生了長距離累積性沖刷，給航道水深提升帶來有利條件[21-23]。為改善長江干線河道的航道條件，2003年以來實施了大量航道工程，包括壩體、護灘帶、護底帶及護岸等。隨著流域生態(tài)環(huán)境保護要求的提高，航道工程中采用了透水型結(jié)構(gòu)，以期改善航道工程對生態(tài)環(huán)境的影響。巨石（Boulder）、丁壩（Spurdike）和淺灘（Riffle）存在時的棲息地面積與沒有時相比分別提高2%、7%和131%[24]。修建丁壩對棲息地加權(quán)可用面積提高程度為 23.9%～31.9%[25]，提高了壩體間水域的棲息地適宜度，建議丁壩間距為壩體長度的2.5倍及以上[26]，且雙丁壩較單丁壩有較優(yōu)的WUA[27]。概化水槽試驗表明，透空型人工魚礁周圍水流流速可維持在0.84～1.00m/s，處于“四大家魚”產(chǎn)卵繁殖最適宜的流速范圍內(nèi)[28]。一般而言，航道工程施工期間，對浮游動植物、底棲生物生物量、“四大家魚”魚卵苗數(shù)量等存在一定影響[29-31]，工程完工后影響逐漸消除[30，32，33]。荊江河段航道一期工程生態(tài)監(jiān)測表明，四面六邊透水框架群區(qū)生物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜并提高了底棲動物多樣性[34，35]，也具有誘魚與集魚作用[36，37]。此外，周天河段透水潛丁壩工程起到了人工魚礁的作用，為魚類提供了良好的庇護、棲息及覓食等環(huán)境，有利于魚卵的受精和正常孵化[38]。戴家洲河段二期工程實施后基本未改變“四大家魚”適宜產(chǎn)卵流速，基本不影響“四大家魚”現(xiàn)有產(chǎn)卵場所需的產(chǎn)卵水文條件[39]。東流水道二期工程也能增加“四大家魚”產(chǎn)卵期理想的適宜區(qū)域，有助于“四大家魚”產(chǎn)卵繁殖[40]。利用2011—2016年生態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用綜合指數(shù)評價方法進行評價，荊江河段航道工程實施后航道健康狀態(tài)有所改善[41，42]。綜上，長江中下游河段已實施的航道工程已產(chǎn)生了較好的生態(tài)效應(yīng)。

本研究選取長江中游正在實施戴家洲河段6.0m水深航道工程為對象，以“四大家魚”產(chǎn)卵生境水力學(xué)指標為參照，利用平面二維數(shù)學(xué)模型手段，模擬計算代表流量級條件下，“四大家魚”產(chǎn)卵適宜水深、適宜流速、棲息地適宜性面積及微生境面積等變化，探討分析航道工程生態(tài)水力學(xué)效果。

但對于航道工程設(shè)計，尚未系統(tǒng)開展航道工程方案與“四大家魚”生境水力學(xué)指標的影響關(guān)系研究。

1 ?研究河段概況

1.1 ?戴家洲河段

該河段位于長江中游，航道里程為915～945km，全長約30km，下游為長江黃石段“四大家魚”（青魚、草魚、鰱魚、鳙魚）種質(zhì)資源保護區(qū)。河段內(nèi)分布有池湖港心灘、巴河邊灘（2011年基本沖失），戴家洲心灘（包含低灘）和樂家灣邊灘。2018年以前，戴家洲河段已實施了三期的航道工程，2009～2010年實施了一期工程，實施了1條縱壩，3條潛丁壩及3條護灘帶，以及戴家洲洲頭護岸，守護了戴家洲洲頭低灘及岸線邊界;2010—2013年期間實施了二期工程，守護了戴家洲右緣的下段洲灘邊界;2012—2014年期間實施了三期工程，在寡婦磯區(qū)域?qū)嵤?條護灘帶，戴家洲右緣中上段守護洲灘邊界。三個階段航道工程實施后，配合維護疏浚措施，航道尺度實現(xiàn)4.5m×200m×1 050m（水深×航寬×彎曲半徑）的目標。

2018年以來，為實現(xiàn)武漢至安慶段6.0m×110m（200m）×1 050m航道尺度暢通目標，擬定了戴家洲河段的工程方案：戴家洲洲頭低灘、池湖港心灘、樂家灣邊灘區(qū)域?qū)嵤┳o灘帶工程，戴家洲右汊進口及出口實施疏浚工程（疏浚底高程為設(shè)計最低通航水位下6.5m）。

1.2 ?戴家洲河段已建航道工程生態(tài)效果

2018年3月20—27日，對戴家洲河段一期、二期和三期工程區(qū)域的生態(tài)效果作了現(xiàn)場調(diào)查，結(jié)果表明：戴家洲河段二期工程、三期工程中的護岸工程采用了鋼絲石籠結(jié)構(gòu)，在工程實施一年后，護岸工程枯水平臺以上植被茂盛，產(chǎn)生了較好的陸域生態(tài)效果?！八拇蠹音~”的覓食餌料之一為底棲生物中的淡水貽貝，調(diào)查表明：戴家洲河段二期工程、三期工程水下散拋石上已附著大量淡水貽貝，在枯水期因水位低散拋石出露，在中洪水期淹沒時“四大家魚”在此區(qū)域覓食，為其提供了更多的覓食場所。

2 ?建模及計算條件

2.1 ?建模

本研究模擬計算采用平面二維水沙數(shù)學(xué)模型，模擬計算現(xiàn)狀條件（2018年3月地形）與工程實施條件下戴家洲河段水深、流速及“四大家魚”生境水力學(xué)適宜度指標等變化。

2.1.1 ?水流運動基本方程

水流連續(xù)性方程：

水流動量方程：

式中u，v為水深平均流速在x，y方向分量，u1，u2為三維空間水平面上x，y方向流速分量;H為水深，H=h+ζ;f為科氏力系數(shù)f=2ωsinφ，ω為地球地轉(zhuǎn)角速度，φ為緯度;ve為有效粘性系數(shù)：ve= vt+v，vt為紊動粘性系數(shù);，分別為底部切應(yīng)力在x，y方向分量：

cf為底部摩擦系數(shù)：cf=n2g/H1/3，n為河底糙率系數(shù)。τsx，τsy分別為表面風(fēng)應(yīng)力在x，y方向分量：

其中ks為系數(shù)，計算中暫不考慮風(fēng)應(yīng)力影響，令，為零。

2.1.2 ?懸沙不平衡輸運方程

懸沙不平衡輸運方程表達式：

式中：s為單位水體垂線平均含沙量，s為單位水體含沙量，s=ρScS，c為單位水體體積濃度;vt=vmt;σS=σc為Schmidt數(shù);ωS為泥沙沉速，下標i表示非均勻泥沙分組情況。

依據(jù)推移質(zhì)不平衡非均勻輸沙原理，通過推移質(zhì)水深推導(dǎo)得到底沙不平衡輸沙的方程：

式中：N、N*分別為推移質(zhì)輸沙量和推移質(zhì)輸沙能力折算成相應(yīng)水深的泥沙濃度，β為推移質(zhì)泥沙恢復(fù)飽和系數(shù)，恢復(fù)飽和系數(shù)β和無因次量，H/d50、U/ωS、D*、T等因數(shù)有關(guān)，可寫成：

對于非均勻沙，推移質(zhì)不平衡輸移方程如下：

式中下標i表示第i組粒徑泥沙對應(yīng)的變量。

2.1.3 ?河床變形方程

懸移質(zhì)沖淤引起的河床變形方程為：

式中：ηsi為第i組粒徑懸移質(zhì)泥沙引起的沖淤厚度。γ0為床面泥沙干容重。

推移質(zhì)沖淤引起的河床變形方程為：

式中：ηbi為第i組粒徑推移質(zhì)泥沙引起的沖淤厚度。

河床沖淤厚度為：

2.1.4 ?模型驗證

模型計算范圍上起航道里程945km，下止航道里程為915km，模型計算采用正交曲線網(wǎng)格，網(wǎng)格節(jié)點總數(shù)為109 021個（121×901）。河床的糙率系數(shù)，河槽一般為0.015～0.025，灘地一般為0.025～0.035。以2018年3月水文測驗資料進行模型驗證，模型進口給定漢口站逐日流量，出口給定黃石水位站逐日水位，模擬計算結(jié)果表明：模型計算的主流分布與實際情況基本一致，模擬計算流速與實測流速數(shù)值吻合較好（圖2），模擬計算精度符合《內(nèi)河航道與港口水流泥沙模擬技術(shù)規(guī)范》。

2.2 ?“四大家魚”生境水力學(xué)指標及參數(shù)

棲息地適宜度指數(shù)（Habitat Suitability index，HIS）是對研究物種有重要影響的生態(tài)因子進行綜合評價，以一個或多個環(huán)境變量的方程反映環(huán)境質(zhì)量，以此定量地反映物種對棲息地的偏好[43，44]。

魚類產(chǎn)卵棲息地適宜指數(shù)（HSI）公式如下：

利用HSI指數(shù)加權(quán)計算，得到微生境適宜性面積WUA（Weighted Usable Area，WUA），公式如下：

式中HIS（Vi×Hi）為每個單元影響因子的適宜度值;Vi、Hi表示第i單元的流速、水深適宜度值;Ai表示第i單元的水體表面面積。

國內(nèi)學(xué)者對長江中下游河道“四大家魚”產(chǎn)卵的水深、流速等適宜度曲線進行了相關(guān)研究[7-9，45，46]，綜合比較選定“四大家魚”產(chǎn)卵水深、流速適宜度曲線見圖3。

2.3 ?模擬水文泥沙條件及驗證

2016年為長江中游典型的大水年（見圖4），選取2016年作為代表水文年可檢驗航道工程的預(yù)期效果。戴家洲河段航道工程的枯水流量為11 900m3/s，中枯水流量為15 764 m3/s，年平均流量為23 300m3/s，洪水流量為50 000m3/s。

3 ?整治工程作用下“四大家魚”生境水力學(xué)指標變化模擬

3.1 ?“四大家魚”產(chǎn)卵水深適宜性指標變化

戴家洲河段航道工程實施前后“四大家魚”產(chǎn)卵水深適宜性及面積見圖5和圖6，分析表明：各級流量條件下，戴家洲河段進口深槽區(qū)域水深適宜性面積增大;中枯水流量、洪水流量條件下池湖港心灘工程區(qū)域水深適宜性面積減小，說明工程促淤效果明顯，年平均流量下適宜性面積增大;枯水流量、中枯水流量下戴家洲頭部工程區(qū)域水深適宜性面積減小，說明工程促淤作用明顯，平均流量與洪水流量下水深適宜性面積增加;樂家灣工程區(qū)域各級流量下水深適宜性面積均減小。

3.2 ?“四大家魚”流速適宜性指標變化

戴家洲河段航道工程實施前后“四大家魚”產(chǎn)卵流速適宜性及面積見圖7和圖8，分析表明：各級流量條件下，戴家洲河段進口深槽區(qū)域流速適宜性面積增大;各代表流量級下池湖港心灘工程區(qū)域流速適宜性面積均增加;枯水流量、中枯水流量及多年平均流量下戴家洲頭部工程區(qū)域流速適宜性面積均增大，而洪水流量下略有減小;樂家灣工程區(qū)域各級流量下流速適宜性面積均減小，隨著流量增加面積減幅減小。

4 ?航道工程作用下“四大家魚”生境水力學(xué)指標的變化

4.1 ?“四大家魚”棲息地適宜度分布變化

戴家洲河段航道工程實施前后“四大家魚”棲息地適宜度及面積見圖9和圖10，分析表明：各級流量條件下戴家洲河段進口深槽區(qū)域流速適宜性面積增大;各代表流量級下池湖港心灘工程區(qū)域、戴家洲頭部工程區(qū)域棲息地適宜性面積均增加;樂家灣工程區(qū)域各級流量下棲息地適宜性面積均減小，隨著流量增加面積減幅減小。

4.2 ?戴家洲河段“四大家魚”適宜性面積的變化

戴家洲河段6.0m水深航道工程實施后，統(tǒng)計各代表流量級條件下“四大家魚”棲息地適宜指數(shù)（HIS）的面積（圖11），主要變化特點如下。

戴家洲河段：各級流量下戴家洲河段的HSI面積均增大，表明工程的實施塑造了更多適宜“四大家魚”產(chǎn)卵的生境空間。

池湖港心灘：HIS<0.40時池湖港邊灘枯水流量下的HSI面積增大，HIS≥0.40時則為減小;中枯水流量、多年平均流量及洪水流量時HSI面積均增大，隨著流量的增大，HSI面積增加值減小。

戴家洲低灘：HSI<0.70時，枯水流量、中枯水流量條件下戴家洲洲頭低灘區(qū)域HSI面積變化不大，而HSI≥0.70時面積增大;多年平均流量、洪水流量條件下，HSI面積增大。

樂家灣邊灘：枯水流量及中枯水流量條件下，樂家灣邊灘區(qū)域HSI面積減少，多年平均流量條件下HSI面積變化不大;洪水流量條件下，HSI<0.40時變化不大，0.50≤HSI≤0.70 時面積減小，HSI≥0.80時面積增大。

4.3戴家洲河段微生境適宜面積（WUA）的變化

戴家洲河段6.0m水深航道工程實施后，統(tǒng)計各代表流量級條件下HSI≥0.80、HSI≥0.90的面積變化（圖12），變化特征如下。

戴家洲河段：HSI≥0.80、HSI≥0.90時，隨著流量增加WUA均為先增大后減小，工程后WUA大。

池湖港邊灘：枯水流量時，HSI≥0.80、HSI≥0.90時WUA減小;中枯水流量、多年平均流量及洪水流量時，WUA均增大。

戴家洲洲頭低灘：HSI≥0.80、HSI≥0.90時，隨著流量增加WUA均為先增大后減小;工程實施后，各級流量下戴家洲洲頭低灘區(qū)域WUA均增大，其中枯水流量時增幅最大。

樂家灣邊灘：HSI≥0.80、HSI≥0.90時，隨著流量增加WUA均為先增大后減小;工程實施后，各級流量下樂家灣區(qū)域WUA均減小，中枯水流量時減幅最大。

美國魚類及野生動植物管理局（United States Fish and Wildlife Service，USFWS）提出了河道內(nèi)流量增加法（Instream Flow Incremental Methodology，IFIM），該方法通過結(jié)合物種的適宜棲息地條件如流量、水深、河流底質(zhì)等建立水力學(xué)模型，并通過模擬計算出魚類生存的加權(quán)可利用面積，并通過建立魚類的生存環(huán)境的流量與加權(quán)可利用面積之間的定量曲線關(guān)系來評價魚類生境的適宜性。利用長江中游戴家洲河段“四大家魚”微生境面積與流量關(guān)系，戴家洲河段“四大家魚”產(chǎn)卵適宜的最佳流量區(qū)間為17 500m3/s～22 000m3/s。

5 ?結(jié)論

本文建立了“四大家魚”產(chǎn)卵適宜性數(shù)學(xué)模型，模擬長江中游戴家洲河段6.0m水深航道工程實施前后“四大家魚”產(chǎn)卵生境水力學(xué)指標的變化，主要結(jié)論如下。

戴家洲河段已實施了多期航道工程，基本實現(xiàn)了4.5m×200m×1050m航道尺度貫通;航道工程實施后，護岸工程枯水平臺以上植被生長較好，水下部分拋石上貝類等底棲豐富，工程的生態(tài)效果較好。

戴家洲河段正在實施以6.0m水深為目標的航道工程，工程實施后該河段“四大家魚”產(chǎn)卵棲息地適宜指數(shù)（HIS）、微生境適宜性面積（WUA）均增大，說明工程實施為“四大家魚”產(chǎn)卵創(chuàng)造了更多的生境空間。

池湖港心灘高程較大，枯水期出露江面，在枯水流量下HSI、WUA均減小，中枯水及以上流量“四大家魚”HSI、WUA均增大;戴家洲洲頭低灘高程較低，枯水期未出露，在工程實施后各級流量下“四大家魚”HSI、WUA均增大，為“四大家魚”棲息提供了更多生境空間;樂家灣邊灘存在近岸竄溝，護灘帶工程限制了竄溝發(fā)展，工程后“四大家魚”HSI、WUA均減小。

參考文獻：

[1]謝平. 三峽工程對兩湖的生態(tài)影響. 長江流域資源與環(huán)境，2017，26（10）：1607-1618.

[2]Xu W，Qiao Y，Chen XJ，et al. Spawning activity of the four major Chinese carps in the middle mainstream of the Yangtze River，during the Three Gorges Reservoir operation period，China [J]. Journal of Applied Ichthyology，2015，31（5）：846-854.

[3]Wang JN，Li C，Duan XB，et al. The relationship between thermal regime alteration and spawning delay of the four major Chinese carps in the Yangtze River below the three gorges dam. River Research and Applications，2014，30（8）：987-1001.

[4]楊志，唐會元，朱迪，等. 三峽水庫175m試驗性蓄水期庫區(qū)及其上游江段魚類群落結(jié)構(gòu)時空分布格局. 生態(tài)學(xué)報，2015，35（15）：5064-5075.

[5]Liu XQ，Wang HZ，Liu X，et al. Estimation of minimum area requirement of river-connected lakes for fish diversity conservation in the Yangtze River floodplain. Diversity and Distributions，2010，16（6）：932-940.

[6]Li MZ，Duan ZH，Gao X，et al. Impact of the Three Gorges Dam on reproduction of four major Chinese carps species in the middle reaches of the Changjiang River. Chinese Journal of Oceanology and Limnology，2016，34（5）：885-893.

[7]易雨君，王兆印. 大壩對長江流域洄游魚類的影響. 水利水電技術(shù)，2009，40（1）：29-33.

[8]郭文獻，谷紅梅，王鴻翔，等. 長江中游四大家魚產(chǎn)卵場物理生境模擬研究. 水力發(fā)電學(xué)報，2011，30（5）：68-73.

[9]易雨君，樂世華. 長江四大家魚產(chǎn)卵場的棲息地適宜度模型方程. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報，2011，19（S1）：117-122.

[10]易雨君，程曦，周靜. 棲息地適宜度評價方法研究進展. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2013，22（5）：887-893.

[11]Zhu ZW，Wang SQ，Duan XB，et al. Studying the variation of cross-section vorticity on the spawning grounds of the four major Chinese carps in the middle reach of the Yangtze River. Journal of Applied Ichthyology，2013，29（6）：1463-1467.

[12]朱正偉. 長江中游四大家魚典型產(chǎn)卵場的生態(tài)水力學(xué)特征空間變異研究. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2013.

[13]王悅，高千紅. 長江水文過程與四大家魚產(chǎn)卵行為關(guān)聯(lián)性分析. 人民長江，2017，48（6）：24-27.

[14]高雷，胡興坤，楊浩，等. 長江中游黃石江段四大家魚早期資源現(xiàn)狀. 水產(chǎn)學(xué)報，2019，43（6）：1498-1506.

[15]Duan XB，Liu SP，Huang MG，et al. Changes in abundance of larvae of the four domestic Chinese carps in the middle reach of the Yangtze River，China，before and after closing of the Three Gorges Dam. Environ Biol Fish，2009，86：13-22.

[16]Wang K，Liao WG，Li C，et al. Relationship between meteorological conditions and natural reproduction behavior of the four famous Chinese carps. Environmental Biology of Fishes，2010，89（2）：135-142.

[17]Zhang G，Wu L，Li HT，et al. Preliminary evidence of delayed spawning and suppressed larval growth and condition of the major carps in the Yangtze River below the Three Gorges Dam. Environmental Biology of Fishes，2012，93（3）：439-447.

[18]Wang JN，Li C，Duan XB，et al. Variation in the significant environmental factors affecting larval abundance of four major Chinese carp species：fish spawning response to the Three Gorges Dam. Freshwater Biology，2014，59（7）：1343-1360.

[19]Song YQ，Cheng F，Murphy BR，et al. Downstream effects of the Three Gorges Dam on larval dispersal，spatial distribution and growth of the four major Chinese carps call for reprioritizing conservation measures. Journal Canadien Des Sciences Halieutiques Et Aquatiques，2017，75（1）：1-11.

[20]雷歡，謝文星，黃道明，等. 丹江口水庫上游梯級開發(fā)后產(chǎn)漂流性卵魚類早期資源及其演變. 湖泊科學(xué)，2018，30（5）：145-157.

[21]Yang YP，Zhang MJ，Zhu LL，et al. Influence of Large Reservoir Operation on Water-Levels and Flows in Reaches below Dam：Case Study of the Three Gorges Reservoir. Scientific Reports，2017，7，15640.

[22]Yang YP，Zhang MJ，Zhu LL，et al. Impact of the operation of a large-scale reservoir on downstream river channel geomorphic adjustments：A case study of the Three Gorges. River Research and Applications，2018，59（10）：1315-1327.

[23]Yang YP，Zhang MJ，Liu WL，et al. Relationship between Waterway Depth and Low-Flow Water Levels in Reaches below the Three Gorges Dam. Journal of Waterway，Port，Coastal，and Ocean Engineering，2019. 145（1）：04018032.

[24]Dongkyun IM，Kang H. Two-dimensional physical habitat modeling of effects of habitat structures on urban stream restoration. Water Science and Engineering，2011，4（4）：386-395.

[25]馬冰，張新華，張小霞. 丁壩間距對改善水生生物棲息地作用的數(shù)值模擬[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2017，27（17）：98-105.

[26]范玥，徐宿東，李銳，等. 整治建筑物對棲息地適合度指數(shù)影響的研究. 中國水運，2014，14（4）：321-324.

[27]吳瑞賢，陳嬿如，葛奕良. 丁壩對魚類棲地的影響范圍評估. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2012，23（4）：923-930.

[28]韓林峰，王平義，劉曉菲. 長江中下游人工魚礁水動力特性實驗研究. 長江流域資源與環(huán)境，2016，28（5）：1237-1245.

[29]馬一，程鐵軍. 航道整治工程對水域生態(tài)環(huán)境影響分析與對策. 水運工程，2014，497（11）：115-119.

[30]楊雪. 長江中段荊江航道整治工程對浮游生物和底棲動物群落的影響研究. 武漢：華中師范大學(xué)碩士論文，2016.

[31]游立新，王珂，祝坐滿，等. 長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)測分析. 環(huán)境影響評價，2017，39（6）：63-66+71.

[32]陳會東，金輝虎. 航道整治工程對河流生態(tài)環(huán)境的影響分析. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010，39（7）：281-282.

[33]楊芳麗，耿嘉良，付中敏，等. 長江中游航道整治中生態(tài)技術(shù)應(yīng)用探討. 人民長江，2012，43（24）：68-71.

[34]劉明洋，李永，王銳，等. 生態(tài)丁壩在齊口裂腹魚產(chǎn)卵場修復(fù)中的應(yīng)用. 四川大學(xué)學(xué)報（工程科學(xué)版），2014，46（3）：37-43.

[35]李莎，熊飛，王珂，等. 長江中游透水框架護岸工程對底棲動物群落結(jié)構(gòu)的影響. 水生態(tài)學(xué)雜志，2015，36（6）：72-79.

[36]郭杰，王珂，段辛斌，等. 航道整治透水框架群對魚類集群影響的水聲學(xué)探測. 水生態(tài)學(xué)雜志，2015，36（5）：29-35.

[37]王珂，郭杰，段辛斌，等. 荊江航道整治工程中透水框架集魚效果初步評估. 淡水漁業(yè)，2017，47（4）：97-104.

[38]易亮，馮桃輝，劉玉嬌. 航道整治水文情勢變化對四大家魚產(chǎn)卵場的影響-以荊江周天河段為例. 人民長江，2019，50（4）：94-99.

[39]杜蘊慧，曾小輝，謝文星，等. 戴家洲河段航道整治工程對“四大家魚”產(chǎn)卵場的影響. 水生態(tài)學(xué)雜志，2013，34（6）：52-57.

[40]蔣寧，蔣波，雷國平. 航道整治對東流水道四大家魚棲息地適宜度的影響. 人民長江，2019，50（5）：5-10.

[41]李天宏，丁瑤，倪晉仁，等. 長江中游荊江河段生態(tài)航道評價研究. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報，2017，25（2）：221-234.

[42]李天宏，薛晶，夏煒，等. 組合賦值法-木桶綜合指數(shù)法在長江生態(tài)航道評價中的應(yīng)用. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報，2019，27（1）：41-54.

[43]Thomasma LE，Drummer TD，Peterson RO. Testing the Habitat Suitability Index model for the fisher. Wildlife Society Bulletin，1991，19（3）：291-297.

[44]Brown SK，Buja KR，Jury SH，et al. Habitat Suitability Index Models for Eight Fish and Invertebrate Species in Casco and Sheepscot Bays，Maine. North American Journal of Fisheries Management，2000，20（2）：408-435.

[45]金龍如，孫克萍，賀紅士，等. 生境適宜度指數(shù)模型研究進展. 生態(tài)學(xué)雜志，2008，27（5）：841-846.

[46]王煜，唐夢君，戴會超. 四大家魚產(chǎn)卵棲息地適宜度與大壩泄流相關(guān)性分析. 水利水電技術(shù)，2016，47（1）：107-112.

Simulation Study on the Ecological Effects of Daijiazhou Reach Channel Engineering Based on the Habitat Hydraulic Indexes of "Four Home Fishes"

Yang Yunping1，2 ? Wang Jianjun1 ? Liu Wanli1 ? Zhu Yude1 ?Fang Juanjuan2

（1. Key Laboratory of Engineering Sediment Transportation Industry，Tianjin Institute of Water Transport Engineering Science，Ministry of Transport，Tianjin 300456，China;2. Yangtze Scientific Research Institute of Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China）

Abstract：The middle and lower reaches of the Yangtze River are the main spawning grounds and nursery grounds of the "four major home fish" （herring，grass carp，silver carp，and bighead carp）. In recent years，a large number of waterway projects have been implemented，and although they have produced good ecological effects，the mutual feedback relationship between the waterway projects and the four major fish habitat hydraulic indicators is still unclear. Taking the Daijiazhou section of the middle reaches of the Yangtze River as the object，a mathematical model of the spawning suitability of the "four major home fishes" was established to simulate and study the changes in the hydrodynamic indicators of the spawning habitat of the "four major home fishes" before and after the implementation of the waterway project. The results show that the optimal flow rate for spawning of the "four major home fishes" in the Daijiazhou section is 17 500-22 000 m3/s;the implementation of the Daijiazhou section channel project has created more habitat space for the "four major home fishes" to inhabit;For the central beach exposed in the dry season （Chihugang central beach），both HSI and WUA decrease under low water flow，and both HSI and WUA increase at medium low water and above;Low beach），both HSI and WUA have increased after the implementation of the project，providing more habitat space for spawning and habitation of the “four major home fishes”;The implementation of the beach project restricted the development of channeling channels. After the implementation of the project，the HSI and WUA of the "four major home fish" were reduced.

Keywords：ecological hydraulics;fitness model;"four major home fishes";channel regulation project;Daijiazhou reach;middle reaches of the Yangtze River

收稿日期：2020-11-05

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（編號：51809131）;長江航道局重點工程科研專項（編號：2017491211）;

中央級科研院所科研創(chuàng)新基金（編號：TKS20200404）

作者簡介：楊云平，男，主要從事航道工程治理技術(shù)研究。Email：yangsan520_521@163.com