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三峡水库生态调度试验对四大家鱼产卵的影响分析

徐薇 杨志 陈小娟 陶江平 潘晓洁 李键庸

徐薇, 杨志, 陈小娟, 陶江平, 潘晓洁, 李键庸. 三峡水库生态调度试验对四大家鱼产卵的影响分析[J]. 环境科学研究, 2020, 33(5): 1129-1139. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.46
引用本文: 徐薇, 杨志, 陈小娟, 陶江平, 潘晓洁, 李键庸. 三峡水库生态调度试验对四大家鱼产卵的影响分析[J]. 环境科学研究, 2020, 33(5): 1129-1139. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.46
XU Wei, YANG Zhi, CHEN Xiaojuan, TAO Jiangping, PAN Xiaojie, LI Jianyong. Three Gorges Reservoir Ecological Operation Effect on the Spawning of the Four Major Chinese Carps[J]. Research of Environmental Sciences, 2020, 33(5): 1129-1139. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.46
Citation: XU Wei, YANG Zhi, CHEN Xiaojuan, TAO Jiangping, PAN Xiaojie, LI Jianyong. Three Gorges Reservoir Ecological Operation Effect on the Spawning of the Four Major Chinese Carps[J]. Research of Environmental Sciences, 2020, 33(5): 1129-1139. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.46

三峡水库生态调度试验对四大家鱼产卵的影响分析

doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.46
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2016YFC0402204

国家自然科学基金项目 51609156

国家自然科学基金项目 51679152

详细信息
    作者简介:

    徐薇(1984-), 女, 湖北仙桃人, 副研究员, 硕士, 主要从事鱼类生态学及生态调度研究, betty3115@126.com

    通讯作者:

    李键庸(1962-), 男, 安徽无为人, 教授级高级工程师, 博士, 主要从事水文水资源及水生态保护研究, lijianyong@mail.ihe.ac.cn

  • 中图分类号: X174

Three Gorges Reservoir Ecological Operation Effect on the Spawning of the Four Major Chinese Carps

Funds: 

National Key Research and Development Program of China 2016YFC0402204

National Natural Science Foundation of China 51609156

National Natural Science Foundation of China 51679152

  • 摘要: 2011年以来,三峡水库持续开展了促进长江中游四大家鱼产卵的生态调度试验.采用鱼类早期资源调查方法研究了三峡水库生态调度实施以来四大家鱼自然繁殖、水文环境要素的年际变化特征,采用系统重构方法分析了四大家鱼自然繁殖的关键生态水文要素,提出了宜昌江段涨水过程的生态调度优化条件.结果表明:①2012—2018年三峡水库共开展了11次生态调度试验,生态调度使得宜昌江段持续涨水时间范围为2~9 d,水位日均涨幅范围为0.43~1.83 m,流量日均增幅范围为1 080~5 800 m3/s,起始水温范围为17.5~23.5℃.②沙市江段监测到四大家鱼鱼卵时的水温分布范围为19.2~25.5℃、平均值为22.5℃,流量分布范围为11 000~33 600 m3/s、平均值为16 890 m3/s;水温平均值在各年份间没有显著性差异,流量平均值在各年份间有显著性差异.③沙市江段四大家鱼鱼卵组成以草鱼和鲢为主,二者年均产卵量约占总产卵量的85%,青鱼和鳙年均产卵量约占总产卵量的15%.除2016年外,生态调度期间四大家鱼的产卵量占监测期间四大家鱼总产卵量的比例较大,变动范围为31.90%~66.58%.生态调度期间,四大家鱼自然繁殖性能普遍好于非生态调度时期,表现为产卵持续时间更长、产卵场范围更广、单次洪峰的产卵规模更大,证实了实施生态调度的有效性.④持续涨水天数、初始水位和产卵时序是影响2012—2018年宜昌至沙市江段四大家鱼产卵量的重要生态水文参数.⑤为增加宜昌至沙市江段四大家鱼产卵量,宜昌江段需满足的水文条件为断面初始流量达14 000 m3/s,持续涨水4 d以上,水位日涨幅平均大于0.5 m,流量日增幅平均大于2 000 m3/s,与前一次洪峰的间隔时间在5 d以上.研究显示,三峡水库连续实施生态调度对近年来长江中游四大家鱼的种群恢复起到了一定的作用,未来应将建模和监测手段整合到生态调度试验中以分析长期的生态响应,并建立一套科学的生态调度效果评价体系来评价流量调节对四大家鱼产卵活动的影响.

     

  • 图  1  长江中游采样站点及断面示意图

    Figure  1.  Sampling area and transaction sites in the Middle Yangtze River

    图  2  洪峰过程的水文参数分解

    Figure  2.  Hydrological indexes by flood process decomposition

    图  3  2012—2018年采集到四大家鱼鱼卵时的水温分布

    Figure  3.  Distribution of water temperature when four major Chinese carps (FMCC) eggs monitored from 2012 to 2018

    图  4  2012—2018年采集到四大家鱼鱼卵时的流量分布

    Figure  4.  Distribution of water runoff when FMCC eggs monitored from 2012 to 2018

    图  5  2012—2018年不同调度期间沙市断面四大家鱼的鱼卵径流量水平及占比

    Figure  5.  Egg runoff and its proportion of FMCC during different operation periods from 2012 to 2018

    图  6  2012—2018年不同家鱼鱼卵径流量及生态调度期四大家鱼鱼卵径流量占比

    Figure  6.  Egg runoff of different carps and proportion in ecological operation from 2012 to 2018

    图  7  2012年和2017年四大家鱼鱼卵密度与水位变化响应关系

    注:EO代表生态调度期间, 其余时段为非生态调度期间.

    Figure  7.  Relationship of FMCC egg density and water level in 2012 and 2017

    表  1  2012—2018年三峡水库生态调度实施情况

    Table  1.   Implementation of ecological operation by TGR from 2012 to 2018

    调度日期 流量日增幅/(m3/s) 水位日涨幅/m 涨水持续时间/d 调度起始水温/℃
    2012年5月25—31日 800~5 300(2 425) 0.19~1.80(1.02) 4 21.5
    2012年6月20—27日 600~2 600(1 600) 0.23~1.06(0.64) 4 23.0
    2013年5月7—14日 660~3 200(1 260) 0.38~1.05(0.51) 9 17.5
    2014年6月4—7日 940~1 450(1 230) 0.36~0.53(0.46) 3 21.1
    2015年6月7—10日 25~6 910(3 180) 0.11~2.77(1.30) 4 22.0
    2015年6月25—28日 5 325~6 275(5 800) 1.58~2.07(1.83) 2 23.3
    2016年6月9—11日 750~2 925(1 775) 0.21~0.89(0.55) 3 22.5
    2017年5月20—25日 600~1 700(1 080) 0.22~0.71(0.43) 5 20.3
    2017年6月4—9日 400~3 500(1 365) 0.18~1.34(0.51) 6 21.8
    2018年5月19—25日 1 125~2 800(1 825) 0.43~0.84(0.58) 5 21.0
    2018年6月17—20日 675~1 975(1 440) 0.27~0.77(0.56) 3 23.5
    注:括号中数值为平均值.
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    表  2  两种调度洪峰模式下四大家鱼繁殖性能比较

    Table  2.   Comparison of reproduction performance in FMCC between ecological operation and routine operation

    洪峰模式 统计项 产卵持续时间/d 产卵场范围/km 产卵规模/(106个)
    生态调度 平均值 4 85 82.6
    范围 3~5 56~115 35.4~308.4
    非生态调度 平均值 3 68 56.6
    范围 2~6 17~105 11.5~214.4
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    表  3  洪峰过程参数影响四大家鱼繁殖的系统重构分析结果

    Table  3.   System reconstruction analysis of flood-process hydrological indexes influencing the reproduction of FMCC

    排序 因素(等级) 指标名称 指标等级值
    1 V5(等级3) 持续涨水天数 4.0
    2 V1(等级3) 初始水位 41.0
    3 V9(等级3) 产卵时序 3.5
    4 V7(等级4) 前后洪峰水位差 1.6
    5 V9(等级4) 产卵时序 5.0
    6 V3(等级2) 初始流量 14 415.0
    7 V7(等级3) 前后洪峰水位差 0.8
    8 V6(等级2) 前后洪峰间隔时间 5.0
    9 V8(等级4) 产卵距5月1日的天数 56.0
    10 V2(等级4) 水位日涨率 0.6
    11 V7(等级2) 前后洪峰水位差 0.4
    12 V3(等级3) 初始流量 16 485.0
    13 V4(等级4) 流量日涨率 2 300.0
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    表  4  不同研究中宜昌江段生态调度水文条件

    Table  4.   Hydrological demands in Yichang River Section proposed by different researchers

    调度时间 起涨流量/(m3/s) 水位日涨幅/m 流量日增幅/(m3/s) 涨水持续时间/d 涨水次数 两次洪水间隔时间/d 数据来源
    5月下旬至6月上旬 0.3~0.5 4~6 2 1~2 文献[18]
    5—6月 >5 文献[19]
    5—6月 0.41~0.8 910~2 931 2~4 3~8 文献[20]
    5—7月 8~10 2 20~25 文献[21]
    5—6月 1 100~1 800 3 3 文献[22]
    6—7月 >15 000 900~3 000 >5 >1 文献[23]
    5—6月 >14 000 >0.54 >2 200 >4 >5 该研究
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  • [1] POFF N L, ALLAN J D, BAIN M B, et al.The natural flow regime:a paradigm for river conservation and restoration[J]. Bioscience, 1997, 47(11):769-784. doi: 10.2307/1313099
    [2] SANTOS N C L, BERTHOU G E, DIAS J D, et al.Cumulative ecological effects of a Neotropical reservoir cascade across multiple assemblages[J]. Hydrobiologia, 2018, 819(4):77-91. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=3194d13a8a7313459f24d5f75c3da77e
    [3] 黄强, 赵梦龙, 李瑛.水库生态调度研究新进展[J].水力发电学报, 2017, 36(3):1-11. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/slfdxb201703001

    HUANG Qiang, ZHAO Menglong, LI Ying.Advancements in studies on reservoir ecological operation[J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 2017, 36(3):1-11. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/slfdxb201703001
    [4] 易伯鲁, 余志堂, 梁秩燊, 等.长江干流草、青、鲢、鳙四大家鱼产卵场的分布、规模和自然条件[M].武汉:湖北科学技术出版社, 1988:1-46.
    [5] 周春生, 梁秩燊, 黄鹤年.兴修水利枢纽后汉江产漂流性卵鱼类的繁殖生态[J].水生生物学报, 1980, 7(2):175-188. doi: 10.1021-nn103127v/

    ZHOU Chunsheng, LIANG Zhixin, HUANG Henian.Ecological features of the spawning of certain fishes in the Hanjiang River after the construction of dams[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 1980, 7(2):175-188. doi: 10.1021-nn103127v/
    [6] 蔡玉鹏, 杨志, 徐薇.三峡水库蓄水后水温变化对四大家鱼自然繁殖的影响[J].工程科学与技术, 2017, 49(1):70-77. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/scdxxb-gckx201701010

    CAI Yupeng, YANG Zhi, XU Wei.Effect of water temperature variation after impoundment of the three gorges reservoir on natural reproduction of the four major Chinese carps[J]. Advanced Engineering Sciences, 2017, 49(1):70-77. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/scdxxb-gckx201701010
    [7] LI M Z, DUAN Z H, 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[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 2016, 34(5):885-893. doi: 10.1007/s00343-016-4303-2
    [8] GUO Wenxian, WANG Hongxiang, XU Jianxin, et al.Effects of Three Gorges Reservoir on the downstream eco-hydrological regimes during the spawning of important fishes[J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 2011, 30(3):22-26. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/slfdxb201103005
    [9] 李清清, 覃辉, 陈广才, 等.长江中游水文情势变化及对鱼类的影响分析[J].人民长江, 2012, 43(11):86-89. doi: 10.3969/j.issn.1001-4179.2012.11.022

    LI Qingqing, QIN Hui, CHEN Guangcai, et al.Analysis on hydrologic alteration of middle Yangtze River and its impact on fish[J]. Yangtze River, 2012, 43(11):86-89. doi: 10.3969/j.issn.1001-4179.2012.11.022
    [10] 彭期冬, 廖文根, 李翀, 等.三峡工程蓄水以来对长江中游四大家鱼自然繁殖影响研究[J].四川大学学报(工程科学版), 2012, 44(2):228-232. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Conference/8617819

    PENG Qidong, LIAO Wengen, LI Chong, et al.Impacts of four major Chinese carps' natural reproduction in the middle reaches of Changjiang River by Three Gorges Project since the impoundment[J]. Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition), 2012, 44(2):228-232. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Conference/8617819
    [11] 曹文宣, 常剑波, 乔晔, 等.长江鱼类早期资源[M].北京:中国水利水电出版社, 2007.
    [12] ZHANG G H, CHANG J B, SHU G F.Applications of factor-criteria system:reconstruction analysis of the reproduction research on grass carp, blackcarp, silver carp and bighead in the Yangtze River[J]. International Journal of General Systems, 2000, 29(3):419-428. doi: 10.1080/03081070008960949
    [13] 刘绍平, 陈大庆, 段辛斌, 等.长江中上游四大家鱼资源监测与渔业管理[J].长江流域资源与环境, 2004, 13(2):183-186. doi: 10.3969/j.issn.1004-8227.2004.02.017

    LIU Shaoping, CHEN Daqing, DUAN Xinbin, et al.Monitoring of the four famous Chinese carps resources in the middle and upper reaches of the Yangrtze River[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2004, 13(2):183-186. doi: 10.3969/j.issn.1004-8227.2004.02.017
    [14] 段辛斌, 陈大庆, 李志华, 等.三峡水库蓄水后长江中游产漂流性卵鱼类产卵场现状[J].中国水产科学, 2008, 15(4):523-532. doi: 10.3321/j.issn:1005-8737.2008.04.001

    DUAN Xinbin, CHEN Daqing, LI Zhihua, et al.Current status of spawning grounds of fishes with pelagic eggs in the middle reaches of the Yangtze River after impoundment of the Three Gorges Reservoir[J]. Journal of Fishery Sciences of China, 2008, 15(4):523-532. doi: 10.3321/j.issn:1005-8737.2008.04.001
    [15] 谢平.三峡工程对长江中下游湿地生态系统的影响评估[M].武汉:长江出版社, 2018:130-131.
    [16] 长江四大家鱼产卵场调查队.葛洲坝水利枢纽工程截流后长江四大家鱼产卵场调查[J].水产学报, 1982, 6(4):287-304.

    Survey team of spawning grounds of domestic fishes in Changjiang River.A survey on the spawning grounds of the four famous Chinese carps in the Changjiang River after dammed by the key water control project at Gezhouba[J]. Journal of Fisheries of China, 1982, 6(4):287-304.
    [17] 余志堂, 邓中粦, 许蕴轩, 等.葛洲坝水利枢纽兴建后长江干流四大家鱼产卵场的现状及工程对家鱼繁殖影响的评价[M].武汉:湖北科学技术出版社, 1988:47-68.
    [18] 曾祥胜.人为调节涨水过程促使家鱼自然繁殖的探讨[J].生态学杂志, 1990, 9(4):20-23.

    ZENG Xiangsheng.Study on the promotion of natural reproduction of domestic fish by regulating water rising[J]. Journal of Ecology, 1990, 9(4):20-23.
    [19] 李翀, 彭静, 廖文根.长江中游四大家鱼发江生态水文因子分析及生态水文目标确定[J].中国水利水电科学研究院学报, 2006, 4(3):170-176. doi: 10.3969/j.issn.1672-3031.2006.03.002

    LI Chong, PENG Jing, LIAO Wengen.Study on the eco-hydrological factors and flow regime requirement on spawning of four major Chinese carps in the middle reaches of Yangtze River[J]. Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research, 2006, 4(3):170-176. doi: 10.3969/j.issn.1672-3031.2006.03.002
    [20] 郭文献, 夏自强, 王远坤, 等.三峡水库生态调度目标研究[J].水科学进展, 2009, 20(4):554-559. doi: 10.3321/j.issn:1001-6791.2009.04.017

    GUO Wenxian, XIA Ziqiang, WANG Yuankun, et al.Ecological operation goals for Three Gorges Reservoir[J]. Advances in Water Science, 2009, 20(4):554-559. doi: 10.3321/j.issn:1001-6791.2009.04.017
    [21] 李清清, 覃辉, 陈广才, 等.基于人造洪峰的三峡梯级生态调度仿真分析[J].长江科学院院报, 2011, 28(12):112-117. doi: 10.3969/j.issn.1001-5485.2011.12.025

    LI Qingqing, QIN Hui, CHEN Guangcai, et al.Simulation of eco-operation of Three Gorges cascade hydropower plants based on man-made flood[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2011, 28(12):112-117. doi: 10.3969/j.issn.1001-5485.2011.12.025
    [22] 赵越, 周建中, 许可, 等.保护四大家鱼产卵的三峡水库生态调度研究[J].四川大学学报(工程科学版), 2012, 44(4):45-50. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=scdxxb-gckx201204008

    ZHAO Yue, ZHOU Jianzhong, XU Ke, et al.Ecological operation of Three Gorges reservoir for protection of four major Chinese carps spawning[J]. Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition), 2012, 44(4):45-50. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=scdxxb-gckx201204008
    [23] 马超, 赵明, 孙萧仲, 等.考虑鱼类繁衍需求的三峡水库汛期调度要求及可行性探讨[J].水资源与水工程学报, 2017, 28(1):109-113. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xbszyysgc201701019

    MA Chao, ZHAO Ming, SUN Xiaozhong, et al.Discussion on requirement and feasibility of the Three Gorges Reservoir regulation in flood season considering fish reproduction[J]. Journal of Water Resources and Water Engineering, 2017, 28(1):109-113. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xbszyysgc201701019
    [24] LI M Z, GAO X, YANG S R, et al.Effects of environmental factors on natural reproduction of the four major Chinese carps in the Yangtze River, China[J]. Zoological Science, 2013, 30(4):296-303. doi: 10.2108/zsj.30.296
    [25] XU W, QIAO Y, CHEN X J, 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. doi: 10.1111/jai.12771
    [26] JUNK W J.Amazonian floodplains:their ecology, present and potential use[J]. Revue d'Hydrobiologie Tropicale, 1982, 15(4):285-301. http://d.old.wanfangdata.com.cn/NSTLQK/NSTL_QKJJ022231095/
    [27] 王俊娜, 董哲仁, 廖文根, 等.美国的水库生态调度实践[J].水利水电技术, 2011, 42(1):15-20. doi: 10.3969/j.issn.1000-0860.2011.01.004

    WANG Junna, DONG Zheren, LIAO Wengen, et al.Practice on reservoirs operation improvement in the United States[J]. Water Resources and Hydropower Engineering, 2011, 42(1):15-20. doi: 10.3969/j.issn.1000-0860.2011.01.004
    [28] KING J, CAMBRAY J A, IMPSON N D.Linked effects of dam-released floods and water temperature on spawning of the Clanwilliam yellowfish Barbus capensis[J]. Hydrobiologia, 1998, 384:245-265. doi: 10.1023/A:1003481524320
    [29] KING A J, TONKIN Z, MAHONEY J.Environmental flow enhances native fish spawning and recruitment in the Murray River, Australia[J]. River Research and Applications, 2009, 25:1205-1218. doi: 10.1002/rra.1209
    [30] ROLLS R J, GROWNS I O, KHAN, T A, et al.Fish recruitment in rivers with modified discharge depends on the interacting effects of flow and thermal regimes[J]. Freshwater Biology, 2013, 58:1804-1819. doi: 10.1111/fwb.12169
    [31] 徐薇, 刘宏高, 唐会元, 等.三峡水库生态调度对沙市江段鱼卵和仔鱼的影响[J].水生态学杂志, 2014, 35(2):1-8. doi: 10.3969/j.issn.1674-3075.2014.02.001

    XU Wei, LIU Honggao, TANG Huiyuan, et al.Effects of ecological operation of Three Gorges Reservoir on fish eggs and larvae in Shashi section of the Yangtze River[J]. Journal of Hydroecology, 2014, 35(2):1-8. doi: 10.3969/j.issn.1674-3075.2014.02.001
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-02-05
  • 修回日期:  2020-03-29
  • 刊出日期:  2020-05-25

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