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金沙江下游梯级水电开发对鱼类影响的分析


第一 部分 环境与生态水力学



江 金沙 下游 梯级水 电开 发对鱼类影响的分 析
蒋艳
中国水 利水 电科学研 究院
,

,

冯 顺新

,

马巍
,

,

李种

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,

北 京 玉渊 潭 科技 园

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水利 工 程 的建设为 供 水 防洪 和 发 电等促 进 了人类社会经 济发 展方 面起 到 了积极 作 用 但 工 程 的建设 因河 流水 文情 势 变化 会对 坝 下 与 河 口 水 生态环 境 产生潜 在 影 响 由于 阻 断 了河
,

,

流 的连 续 性 上下 游水 动力特 性的 巨 大变 更使 原有的河 势 泥沙 输移 河 口 形 态 生 物 物种 的生存 空间等都随之发 生 变化 特别是 大坝的阻 隔 作用对 生物物种 珍 稀 泅 游性鱼 类产生 了 2 ! 一 较大 的 影
, 、

,













近年 来许 多研 究均将 流量 调节

〔 2 8
,

3 4/ ?

5 ,

?

4 7 & 6 % ?/ 1作 为河 流 生 态系统健 康 的关 键要 素之
,



原 因在 于河 川水 流控制 了影 响水 域 生物 栖 息地 的重 要 因素 诸如流速 及 水深 等 河 川 9 2 径流 的自然 变化 是维持 水 生生 态系 统 最 重要 的驱 动 力之 一 〔 : 河 川径流影 响 至 括 下列 : 炮
,

项 因素

;

食物



栖息地



水温



水质



流态 3
,

?

5 ,

? ?0 5

1



生物间的相 互 关系

,

这 : 项因

< 素是 影响河 流生 态系统最 重要 的因素 气


水库调 节使 自然河 道 的洪 枯过 程减 弱 甚 至 消失 而天 然河 流洪枯 过程变休带来 了河 派 水位 水温 水 量 含 沙 量和 消 落 带等 的变 化 生物多样 性常常 与生境 的复 杂性直接相关=
、 、 、



,

这些 现象是 河流生境的体 现 是 生 物多样性需要 的 自然环 境 梯级水 库对生态环 境的影响首 先体 现 在对生境 的改变 包 括河流 水 沙 输移 过 程
,

,



? > 2 氧和 透 明度等环 境要素 的变化 〔




水体 的连 续性 流 态 流速 水温 、 溶解 金沙 江 下游 是 许多洞游 鱼 类 的重要 栖息地 徊 游 鱼类需
?











,

育肥 场 产卵场 洞 游通 道 1 生 物 的生命 通道 阻 隔 相 当多 的洞 游 鱼 类 可能 灭 绝
要三 场 一 道

繁 殖场

,

,

,

,

梯级 水库 的建设造 成 泅 游鱼 类等 水 生

,



?

研 究 区域
金 沙江 流域 下游 河 段水 量 充沛 且 稳 定
,

干 流落 差 大 而 集 中


,

理 论蕴藏 量 ? > ? > 万 Α Β
?

,



可 开 发量 ! ? >

万 Α?






划为 东 乌 德

是我 国技术 经 济指 标 优越 的水 电能源基 地 ‘ 白鹤 滩 溪 洛渡和 向 坝 8 个 梯 水电站 图 1 级


,


,



从雅碧江 河 口 至 崛江 河 口 其 中 溪 洛渡和 向家坝水
, ,

电站 分别 泛 Χ年 ? :: 年 正 式 开工 而乌东 德和 白鹤 滩水电站 正处 于工 程规 划设 计 阶段 子 ’’



冷 个梯级 电站均
,

探 为高坝 巨垫 水库
,

,

由于 水 库的径 流 调 节

,

库区 江 段的 水文 情势 将 发生较 大
。 、

的变化 将对全 流域 及长 江 上 游 地 区 的生态与 环境 产生 重 要 影响 为 了协调 好 长江 干 流 水 能 “ 年 批准 建立 长 江 上 游珍 稀 特有 鱼 类 国 食 源 开发与 鱼类资源保 护 的关 系 国务 院于 ?


家级 自然保 护区 叹简称保护 区 下同1 范 围包 括 长 江 干 流宜 宾至 重庆江 段 及部 分支 流 河 段 主 要保 护对 象包 括 白鳃 达 氏鲜 胭 脂 鱼等 国家 一 级和二 级重 点保护 水 生物种 还 包括 圆 口
、 、

,

,



,

铜鱼



裂腹 鱼



白 甲鱼 等 : 种 我 国特 有 鱼 类及 其 赖 以栖息 的 生 态环 境



水 力学与水利倍息学进展

?

>

金 沙江 下游属江河 鱼 类和 高原鱼 类分布的过渡带 同时也是 金沙江 中游 长江 上游 鱼类
,





雅碧江 和赤水河 等支流不 同区系鱼类交错 分布 区 鱼类种类 丰 富 共记载 鱼类 :
, ,

种 其中
,

,

: 特有鱼 类 9 种 如圆 口 铜鱼
,



青明 白鱼




短臀 白鱼等
胭脂鱼 等


,

: 保 护区 分布鱼 类 ? 种

特有鱼类

: 种

,

主要保 护对 象包 括 白鳃

达 氏鳃





金沙 江 下 游 流域 水系图

!

研 究方法
采 用 圣 维南方程
,

建 立 了描述干 流水 流 的一 维非恒 定流 水动 力学 模型公式 1

;



Δ

月 名 ; 厂Δ Ε 工


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Γ 于二


4 州Φ 二
Ι 刁尺



Η

1
! Χ 式中 口为流量 0 ? 1 =
;
?

Κ 为过 水断面 面积
+
0

= 1 扩

Λ

汇 Χ 为源 项 矿? 1 即河道 旁侧入 流流 量 支
,

流 流量 1 =

%

为 流速在 垂 向的分布 系数 ;


为水深 0 1

;

Ι 为 谢才 系数 ;


Μ

1 为水力半径 0

=

?
=

为 重力 加速 度 扩? Χ 1 ; 五
‘ 为边 界


4 Λ

为边 界水深

= 1 和流 量 扩 1 戊 Χ ?

场 为初 始水 深

1 0 和流 量 矿 1 Χ ?

4 模 型 求解 采用 丹麦水力研 究所 Ν Π 研制 的 ΘΠΡ & 模型软件 〔Γ Ο1 Σ




’ , 〕

Θ工 & 是 一 个模 Σ Ρ


拟 河 流 渠道 湖 泊和河 口 的 一 维模 型 系统 模 型求解 采用 显式有 限差 分格式 计算节 点包
括流 量和 水位
,

,

水工 建 筑物

水电站 1 被设定为流量 节 点



第一 部 分 环境 与生 态水 力学

8

模型 的建立 与率定
研 究范 围涵盖金沙 江 下 游 河段与 长江 上 游河 段
雅碧 江河 口 1至长 江干 流 嘉 陵江河 口 之 间
,

,

从 金沙 江 干 流 下游乌 东 德水 电站库 尾
,

全长 ? 8 Α 0
?? ?
?

其 中从 乌东 德水 电站 库尾雅 碧江
河 道平 均坡 降 为


河 口 至 向家坝水 电站坝 下 崛江 汇合 口
口 至 嘉陵江 河 口
,

,

干流 全 长

Α

0

,

干 流 全长

8! ?

0 Α

,

河 道平 均坡 降


Τ ?

从崛 江 河 建 立 一 维 河 道 水动 力学模型 模
,

?

Τ

=

拟 梯 级 水库 联合运 行对 下 游河 道水 文情 势 的影 响 从雅碧江 河 口 至 眠江 河 口
,

= 其中乌 东德库 区 江段 8 个 白 = : 鹤滩库 区江 段 ! 个 溪洛 渡库 区江 段 9 个 = 向家 坝库 区 江 段 > 个 = 支 流 黑水河 9 个 断面

选取 8
,

8

个实测 断面 资料
=

,

,

= ? 模拟 河长 ! 灿 普 渡河 & 个断面 模 拟 河长 ? Α 0

其它 支流 牛拦 江



美姑 河等作为进 入干
, ,

流 的点源 处 理 从 崛江 河 口 至 嘉陵江 汇合 口
至宜 宾为 ! 个断面 间距 为
ΠΑ 0
,



,

从 航道 图提 取 8 ? 个河 道 断面 其 中眠江 河 口
宜 宾至 嘉陵江 汇 合 口 共 ! ? 个 断面 ?


,

平 均断面 间距 为 ?
沱江


Α0
8

,

平 均 断面
>8

横江 和 赤水河 条支流 作 为 点源 汇 入 年 月 日至 ? ! 年 ? 月 ! 日 根 据屏 山站 的 : 8 年 模 拟 时 期从 ! 年1 实测 流量 多年平 均 流量 为 8 9 : : 0 ? Χ 而 ? 一? ! 平 均流 量 为 9 : 扩? Χ
眠江
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,



,

,

,

一? ! 处 于 多年

流量 变化 的 丰水期


至 ? ! 年流 量的设计 频 率分 别 为 Τ 8 Τ 和 ! : 其中 ? Τ 模 型输入 文件 有河 网 文件 断面 文件 边界 条件 文件 和水 动 力学 参数 文件 对 天 然 河道
,

,









过程 进 行模拟
, ,

,

以屏 山 站流 量 过程 沪 州 站水位 过程
&


数 的率 定 模拟步长 ? 耐 特 征 水位 采 用不 同糙率系 数 这样 可 以使丰 水期和枯 水期 的 流量 与水位 过程 都 可 以得到较
, ,

朱沱 站 的水位 和流 量 过程进 行 糙率参 模型 的参数 率定采 用 断面分 层 糙率 取值 法 即根 据 断面 不 同的
?

,

,

好 的模拟 为
? ?

,

结果表 明屏 山 流量 模拟 的纳 西效 率系数 为

9 >
,

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,

朱沱 水位 模拟 的纳 西效率 系数 为


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图 ? 1

沪州 水位模 拟 的纳 西效 率系数 朱 沱流量 模拟 的纳西 效率 系数 为

,

>?8

图?1



朱沱站 水位与流量 模拟值 与实测 值对 比

梯级水库联 合运 行 对 水 文情势 的影 响
乌东德


白鹤滩



溪 洛渡 和 向家坝 水 电站 的库 容系 数分 别为
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联 合运
,

了 水库库容 系数 达 到 ! 时
〔 东德 乌




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在 己 建立 的天 然 河 道 水 动力 学模 型基 础上
6

白鹤滩



溪 洛渡 和 向家 坝 的坝址 处

Ρ 根 据 ΘΠ Σ & 模型 中水 工 建筑 物
,

4% ?& ? Χ 7 7

,

?

1

勺 1 参数设 置 来模 拟各 梯 级水 库 的调 度运 行方 式 图 !
够 响


分析 水库联 合运 行后 对 下 游 河 道 水文 情 势 的
,


梯 级 水库通 过对 入 库径流 的 调节 作用 使 河 道 径流 过程趋 于 均化 洪 枯过 程减 弱

,

,

?

一? !

水力学与水 利信息学进 展

? 的>

程如

所示



圆 口 铜 鱼等产漂 流性 卵的鱼 类 在 9 一? 月份 的繁 殖期 鱼 卵在随水飘 流过程 中发育 孵 化 飘
, , 、

,

流距 离可 达 几 百公里
鱼 卵飘 流性 的鱼 类 月份为 ?
?

,

且 要求流速在 / ? 0 Υ ?
,

Χ

以上

,

否 则 鱼 卵或鱼 苗会 下沉而 不 能正 常发育
,

,

像这 样
只 有在

,

在 水库 内 因库 区 河 滩淹 没达 不到 鱼 卵漂流 的流速条件

?

产卵场减 少
;
?

,

库尾 的流水江段 鱼 卵才可 以飘流 孵化 在 各梯级 水库江 段 从库尾 计 的河道 长度 分 别为 乌东德库 区
9
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Χ

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向家坝 库区

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月份为 ?

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因此

产 漂流 性卵 鱼类的生

存繁 殖条件受到一 定程 度的影 响
逐 渐 在库 区 消 失


若没 有充 足 的苗种补 充

将 难 以在此江 段形 成 自然种群

甚至将

图 > 梯级 电站联合运 行沿程流 速 变化过 程 图

水文情势 的变 化

,

“ 库 区 鱼 类种类组 成将 由 河流 相



逐 步向 湖 泊相
,





演变

,

库区 江 段原 来是
,

应 于底 栖急流





砾石



洞穴



岩盘 等底 质环 境产 粘沉 性卵 的鱼类
,

将逐 渐移 向干 流库尾及支 流 雅磨


普 渡河



黑水河 等 流水 江段
,

种 群数 量将 明显 下 降 而 在库 区 的数量 急剧减 少 或消 失 而 适位
,
,

于 缓流或静水环境 生 活 的鱼类
,

种 群数量 将 上 升


有可 能会 成为库 区 的优势物种
,

由于水库蓄水使 库 区水体体积 与 水域 面积 增大

水 生 生物及 鱼类 栖息
,



生 活空 间增大
,

,

生物 生

产力提高

,

鱼类 总 资源 量和 渔获 量均会升 高
,
,

但 由于 梯 级 电站 的调度
,

特 别是 调峰 运行
,

库 区水仁


变 化 比 较 频繁

会 形 成 生 物 非 常贫 乏 的水库 消落 带
,

库 区 能够 形 成种群 的鱼 类 以产 粘性 卵 的鱼 类 丛 对 鱼类 繁殖 不利 坝 下 江马
但 库 尾泪
,

鱼 类 繁殖 期 的水位 频 繁涨落

会导 致受精 卵和仔 幼鱼 的搁 浅死亡
、 ,

由于下 级 梯级 回水 直达 坝 址

泄 水 水量

流速 和 水位 的频 繁变化影 响 的范 围和 程度有 限
,


,

水 河 道 比 较狭 窄

,

受到较 强 的影响
,

虽 然有 流水 江 段的特 征

但经 过水 库调 节后 非恒 定流

难 以浪

足 鱼类 繁殖所 需的水动 力学条件

这 会对流水 性的鱼 类繁 殖产 生不 利影响

?




,

金 沙 江 下 游梯 级水 电站 的开发 建 设
8

最 直接 的影响 是破坏 了河 流 的连续 性


,

对 库 区江 段及 保 妇


区环境 的影 响 因素是 大坝 阻隔及 水文 情势 的改变

梯级 电站 建设 运行 后
,

,

将在 金沙 江 下游 河道 形月
白鹤滩

座坝 高 : ?

& Π

以上 的高坝水 库

,

除乌东德库 尾保 持少 量流 水江 段外

溪洛渡 和 向家坝 白

第一 部分

环 境 与生态 水 力学

回水均 达 上 一 级 电站 坝址
面 积增加
,

,

多数 支流 下游 也 均成 为缓 流 或静水库 湾




库 区 水 位抬高

,

水 深增 加

,


,

流 速变 缓

,

河 流 的水 动力学特 征发 生 较 大 变化
,

大坝 阻 隔使鱼 类 的洞 游 活动 受 到 限制


因库 区 河 滩淹 没 达不 到鱼 卵漂 流 的流速 条件

以及 洪 枯过 程 的减 弱使 鱼类 的产 卵场
、 、

繁 殖 场和 索钥
,

场 等 生境条件 受到影 响
,



由于梯 级水库 的调节 作用

,

保 护 区 的流量

水位
,

流 速 和水面面 积 的变 化 幅度 明显 降低
, ,

洪峰
,

过程趋 于 坦 化

这对 需要洪 水过 程条 件 的产 漂性卵 如 圆 口 铜鱼 等1 鱼类繁殖 不 利


大 坝建 设 阻 隔 了

产 漂性卵的鱼 类洞 游通 道 受梯 级 电站 调度 影 响 特 别是 调 峰运行 在 坝 下 附近江 段 水位变化 频繁
可能 造成 产粘沉 性卵的鱼类 的受精 卵或仔 幼 鱼搁 浅 而死 亡
,

对 其繁 殖不 利

,

从 而 对 生 物 多样性及 涧

流 生境 的复 杂性造 成 了一 定 的影 响



参考文献
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水电站是金沙江下游梯级开发中最末的一个梯级,2008...避开鱼类的洄游期 D.此季节河流流量小,水量小,便于...该水电站建设对环境的不利影响可能有( ) A.库区...
水利水电工程对鱼类的影响及保护措施概述
大多数鱼类要 在上游、下游河道自由游动,修建大坝...水电开发应加强环境影响评价,并对鱼类 资源实施有效...2000 年,水电开发的版图向 上游的金沙江江段推进,...
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