过鱼建筑物的生态安全与生物安全

过鱼建筑物的生态安全与生物安全

1过鱼设施与生物资本的配合、教育的必要性我国政府为了充分利用自然水资源，人类建造了各种类型的水工建筑物，导致整个生态系统的平衡受到一定程度的干扰，其中最大的受害者是鱼。由于生活环境的恶化,使得他们的生存繁衍、基因进化受到了很大的阻碍。在过鱼设施的认识与设计上,我国的设计者走过很多弯路。比如,湖南洋塘鱼道,上游来水泥沙含量大,运行后多次受到较大洪水的影响,造成鱼道淤塞及闸门启闭设施锈蚀严重。加之设备维修投入较大,洋塘水闸管理站无能力投入资金进行维修和运行,从1987年至今一直停止运行。当然,随着科技水平的发展和知识范围的拓宽,不乏有各类成功的过鱼建筑物问世,突破了人类“对于鱼类保护措施束手无策”的“瓶颈”。所以,有必要对这些鱼道建设的特色进行分析,取长补短,满足人类对于和谐自然的迫切要求。2典型鱼道特征分析2.1做到了大量的水流,保证了鱼道的流速,并实现用鱼道不充分利用无论是鱼道、鱼闸、还是升鱼机,其目的都是为了使需要保护的鱼类能顺利进入过鱼建筑物的入口,向正确的方向游动。我们有必要针对不同的鱼类,了解其生存条件及物理特性,有效的进行具体分析。最新的典型例子就是全球最长、水头落差最大、结构形式最为复杂的伊泰普水电站鱼道。伊泰普水电站目前有174种鱼类,其中83种生活在水库,64种生活在七瀑布下游,研究表明,有72种鱼类受到影响。为此,新华网里约热内卢记者专门仔细报道了其花费1200万元巨资建设的鱼道特色,即将每一节的鱼道都分为上下两部分,上部为有鳞鱼通过的鱼道,下部为无鳞鱼通过的鱼道。流经每节鱼道的水流在下部形成正弦圈,而在上部相反方向形成另一个正弦圈,用以提供一个有利于把鱼吸引进鱼道的溶解氧梯度。诸如此类的例子不胜例举。法国加朗纳河上哥尔费什坝和多尔顿湟河上图里耶尔坝的升鱼机就是专门过西鲱鱼的,罗瓦尔河上的贝勒维尔和加朗纳河上的巴扎克不连续水池鱼道也是专门过西鲱鱼和鲑鱼的。不仅在欧洲,亚洲也有很多因为注意了这个问题,而成功解决过鱼问题的鱼道。日本长良川河口堰鱼道就是最典型的例子。不仅是针对鱼类,包括螃蟹、虾类在内的爬行动物,都分门别类的建设了5种不同类型的鱼道。其中包括复杂的诱鱼水流式鱼道、锁式船闸式鱼道、溪流式鱼道等。我国1972年成功建成的江苏太平闸鱼道也创新性地提出了“同一断面多种流速区”的理念,使得不同品种的鱼类都能投其所好,进入其最适宜的流速区而上溯。总体来说,为了解决这一问题,各种新奇的设计相继出炉。可见,前期必须对“因鱼而异”引起足够的重视,才能推陈出新,取得良好的过鱼效果。但是需要引起注意的是,一个成功的鱼道,不仅要求鱼类顺利上溯,还要保证鱼类的安全下行。由于我国鱼类品种的多样性,若针对不同鱼类采取因“鱼”而异措施,将必然导致不同流速下的大小鱼下坝成为难题,且要比国外境况复杂得多,这必将对诱鱼水流有了更高的要求。若使上溯鱼类利用水流找到洄游路线,在下泄水流中必须有一股水流能被各类鱼感知并将鱼诱入过鱼设施,防止鱼类离开进口区甚至在冲水阶段离开鱼闸。关于此类问题的研究尚不完善,也没有经验可循,须进行更深入的理论实践研究和数值模拟。2.2无源集成收发器鱼道主义的三大原则,即:爱护环境,保护水源,善待鱼类。故,建设鱼道,不能仅仅为了“建设”而“建设”,必须以“满足社会需求”为准则。后期的监控数据是否满足社会需求,便是评价其成功与否的标志。但这往往是最容易被忽略的环节,如果它得到了足够的重视,必将会使工程建设更加高效。澳大利亚在伯内特河坝建成了完全集成的基于plt(无线电频率无源集成收发器)的scada(监控和数据采集)鱼道系统,它可以监控鱼道的各个方面。为了监测某些特定的鱼类,大坝的设计者在每个鱼道的出入口安装了无线电频率无源集成收发器。扫描器向标志中的微芯片发送一个低频信号,激活标志中的一个线圈,线圈为芯片的标志提供电源,以便将其独特的编码送回扫描器,从而正确识别鱼(或龟)。无源标志设计成能在所插入鱼的寿命期内提供可靠长期的识别手段,用以跟踪鱼和龟向上下游方向的运动。每次监测一个标志时,除了记录标志的识别号、监测位置和时间外,该系统还对认为对鱼道性能有影响的所有有关的环境和机械系统状态拍一张“快照”,包括吸引水流设定点、灌溉出口流量、水质(从现地自动化水质分析装置输出)、天气和气候数据。然后,将这些数据存贮在一个数据库中,供大坝运行人员进行鱼道运行优化评估。建设和管理者必须十分重视对过鱼效果监测,在有条件的情况下,对鱼道安装各种监测设备。现代的观测技术不仅可以记录过鱼的数量,还可以实时监测鱼通过鱼道的情况,为分析过鱼效果,改进过鱼设施提供重要信息。但是,依据我国国情,由于制度的不完善,大部分鱼道的管理权和实际操作权不在渔业部门或者是生态部门,而在当地的水利枢纽部门。这就意味着,当生态环境要求有关部门对诱鱼、集鱼等鱼道设施进行设备改造和设备更新时,单凭水利枢纽部门,是无法及时作出文件下达的。等到监测数据发生了明显的偏离时,才有可能引起水利枢纽部门的重视,从而发放经费,亡羊补牢。例如,洋塘鱼道由洋塘水闸管理站负责,无专职鱼道管理部门,也没有专门的鱼道运行规程,鱼道在运行上缺乏有效管理和政府部门的监督。因此,须结合渔业部门、生态部门、水利枢纽部门,共同重视后期监测过程,三方协调,团结一致才能达到监测的真正目的。2.3营造良好的鱼道环境,协助鱼类更好的固鱼道对水生生物来说,不仅仅是单纯的通道,还是他们生存和繁衍的重要组成部分。各类水利水电工程的修建不仅仅影响了鱼类的生存环境,更引起了河流生态系统的物质循环、能量流动和信息传递等一系列问题。比如:(1)水流流态的变化引起的急性流鱼类的减少,静水性鱼类的增加;(2)水温的变化对鱼类新陈代谢的影响;(3)水中污染物的累积使得藻类大量爆发,间接导致鱼类缺氧而死亡;(4)河床底质的变化使得鱼类无法产卵或卵无法成活;(5)地形的逐渐单一化导致鱼类种类的逐渐单一化;(6)阻断河流的连续性影响种群繁殖。故有必要对于鱼道周边环境做出相应的改善以达到尽善尽美。莱茵河鲑鱼2000计划的发起者———莱茵河流域管理委员会和沿河国家,意识到必须重塑莱茵河的生态,使鲑鱼重新回到莱茵河。通过建设污水处理厂、改善河道水体水质、增建或改建鱼道、清除河道中妨碍鱼类上溯的建筑物、保护鱼类产卵场、引入大西洋鲑鱼种、为洄游鱼制定专门的调度方案和相关政策等内容等方面,全方位补充协助鱼类更好的繁衍生息。但是基于我国目前对于河道周边水生生物(动物,植物,微生物)的研究并不完善这一现状,并不能对水生生物和有机碎屑的输移情况作出准确的判断,因此想要建立陆地-海岸带-河道完整的断面生态模式,还需要进行大量的基础科学研究以提供有利依据。3国内外鱼道的借鉴与展望一个鱼道建设成功与否的标准,必须综合考虑环境保护、鱼道安全、经济效益三个方面。对无益的鱼道进行拆除,对半益半害的鱼道进行修复和更新。USSD发表的“立场观点”中指出,我们需要在公正、高效、负责、公开和参与的基础上做出英明的决策和成功的工程规划,为满足社会需求来实现功能远比建造一个工程而建设工程更为重要。工程的建设必须在已达到与资源的可持续利用发展相平衡的基础上进行。一个成功的鱼道建设方案需要多次反复研讨借鉴改进,我们有必要对国内外各型鱼道取其精华去其糟粕。综合比较国内外鱼道的优缺点,大体可以从以下三个方面着手:(1)对于鱼类的生长繁殖期进行合理的调度工作。开展有利于鱼类生存的过坝条件的研究,根据大量数值模拟分析出代表鱼类的繁殖期,从而尽量在其繁殖期内,增加开启闸门的频率,甚至不关闭闸门,以补偿生态流量。(2)将渔业部门、生态环境部门、水利部门有机的整合成专业型小组。必须认识到鱼道的设计是需要多方面协调、多学科交叉的设计。因此需要从制度方面改善,建立一个由渔业部门、生态环境部门、水利部门组成的监测小组,配备专业的管理人员,从各个角度对鱼道开展设计、运