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| 內容簡介： |
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《鱼道过鱼效果监测评估技术与应用》在总结国内外过鱼设施效果监测评估理论、技术的基础上，构建鱼道过鱼效果评估多维指标体系，结合鱼类行为习性、工程特点和评估目标提出监测技术与方法，《鱼道过鱼效果监测评估技术与应用》选取国内三个典型鱼道案例开展属地化应用，实现过鱼效果系统性评估分析与问题全过程诊断，为鱼道设计优化、运行管理和过鱼效果提升提供技术、案例参考。
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目录第1章 概述 11.1 引言 11.2 过鱼设施研究设计发展概况 11.3 过鱼效果监测评估发展概况 3第2章 过鱼效果监测评估现状及趋势分析 52.1 引言 52.2 资料来源与分析方法 52.3 过鱼效果监测评估数量和规模 62.4 过鱼效果监测评估理念、指标与方法 72.4.1 监测评估理念的发展 72.4.2 过鱼效果评估指标与方法 82.4.3 主要研究成果与进展 112.5 监测评估发展趋势 152.5.1 国外过鱼效果监测评估关注重点 152.5.2 国内过鱼效果监测评估发展思考 16第3章 过鱼效果监测评估技术框架与指标体系 183.1 引言 183.2 过鱼效果监测评估技术框架 183.2.1 非生物因素监测内容 203.2.2 生物因素监测内容 203.3 过鱼效果原位监测要求 213.4 过鱼效果原位监测指标 213.4.1 非生物因素 213.4.2 鱼道有效性 223.4.3 过鱼效率 223.5 过鱼效果监测技术 233.5.1 非生物因素 243.5.2 鱼道有效性 253.5.3 过鱼效率监测 333.6 过鱼效果评估分析方法 353.6.1 描述性评估 353.6.2 鱼道有效性评估 353.6.3 过鱼效率评估分析 36第4章 混合式鱼道有效性监测评估：以珠江长洲鱼道为例 384.1 引言 384.2 试验区域概况 384.2.1 工程概况 384.2.2 鱼道概况 404.3 原位监测技术与方法 414.3.1 监测期水情、工况与方法选取 414.3.2 近坝区江段鱼类资源调查 424.3.3 水力学条件原型观测 444.3.4 过鱼数量及行为特征观测 464.3.5 数据统计分析 484.4 原位监测结果 494.4.1 近坝区鱼类资源及分布特征 494.4.2 近坝区水域水力学特征 534.4.3 鱼道内观测结果 574.5 鱼道有效性分析 764.5.1 过鱼对象复核分析 764.5.2 鱼道出、入口复核分析 774.5.3 鱼道池室通过性分析 794.5.4 过鱼行为及昼夜规律分析 814.5.5 水位变化介导的过鱼数量和行为差异分析 84第5章 竖缝式鱼道过鱼效率监测评估：以大渡河安谷竖缝式鱼道为例 885.1 引言 885.2 试验区域概况 885.2.1 工程概况 885.2.2 鱼道概况 895.3 原位监测技术与方法 905.3.1 鱼道水力学特征观测与模拟 905.3.2 设备安装与调试 915.3.3 试验鱼标记与跟踪 925.3.4 数据分析与处理 995.4 原位监测结果 1005.4.1 鱼道水力学特征模拟 1005.4.2 标记试验鱼信号检测 1025.4.3 标记试验鱼行为 1035.4.4 鱼道过鱼效率 1065.5 过鱼效率分析评价 1075.5.1 PIT遥测技术跟踪应用效果分析 1075.5.2 鱼类行为轨迹特征分析 1085.5.3 问题与建议 111第6章 传统横隔板式鱼道过鱼效果监测评估：以汉江兴隆鱼道为例 1126.1 引言 1126.2 试验区域概况 1126.2.1 工程概况 1126.2.2 鱼道概况 1136.3 原位监测技术与方法 1146.3.1 鱼道水力学原型观测 1146.3.2 过鱼种类及规格 1166.3.3 过鱼数量及行为 1176.3.4 鱼道通过效率 1176.4 原位监测结果 1226.4.1 鱼道池室流速梯度变化 1226.4.2 过鱼种类与规格 1246.4.3 过鱼数量及行为 1276.4.4 鱼道通过效率 1296.5 分析评价 1336.5.1 水力学参数校核 1336.5.2 鱼道可通过性校核 1346.5.3 过鱼数量及规律分析 1376.5.4 鱼道过鱼效率分析 138第7章 鱼道过鱼效果系统性评估分析与问题诊断 1407.1 引言 1407.2 资料来源与分析处理 1407.2.1 资料收集 1407.2.2 资料标准化处理 1417.2.3 汇总分析 1417.2.4 分析评价 1417.3 主要结果 1427.3.1 鱼道数量与分布统计结果 1427.3.2 鱼道监测情况统计结果 1437.3.3 主要监测成果分析 1447.4 系统分析评价 1477.4.1 非生物因素 1477.4.2 鱼道有效性评价 1477.4.3 过鱼效率 1477.5 问题诊断与优化提升 1487.5.1 理论对实践支撑不足问题 1487.5.2 鱼道设计的共性技术瓶颈问题 1497.5.3 过鱼设施建设初步发展期的阶段性问题 1557.5.4 过鱼效果监测评估问题 1587.5.5 支撑过鱼效果提升的对策建议 159参考文献 162附录I 纳入统计的鱼道数量与分布 169附录II 纳入统计的鱼道设计参数 171附录III 纳入统计的鱼道监测信息汇总 174附录IV 主要监测成果与指标汇总 176
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第一章概述 1.1引言 作为减缓水利工程建设对鱼类洄游阻隔影响的一项重要措施，过鱼设施的效果监测评估是支撑过鱼设施设计优化、运行管理的关键环节。国内过鱼设施建设日益增多，建立适宜国内鱼道等过鱼设施效果监测评估的指标体系与技术框架，并开展目标化与属地化应用，科学、系统开展过鱼效果监测评估与问题诊断，实现过鱼设施效果优化提升，可为过鱼设施建设运行可持续发展和保障河流连通性恢复提供技术支撑。 1.2过鱼设施研究设计发展概况 鱼道等过鱼设施作为筑坝河流上下游的连接通道，在协助鱼类洄游、促进上下游水生生物基因交流、保持河流连通性方面发挥了重要作用（郑金秀和韩德举，2013）。1662年，法国贝阿恩（Bearn）省*次采用建设人工通道的方式解决鱼类洄游阻隔问题，被认定为过鱼设施设计、建设的雏形（Clay，1995）。在19世纪50年代，随着大坝修建和水力发电的兴起，鱼道等上行过鱼设施作为解决溯河洄游鱼类上行问题的方案，得到了广泛建设。世界上**座技术型鱼道（池堰式）于1883年在苏格兰泰斯河支流的胡里坝建成（Chen et al.，2014）。然而，由于这些设施对鱼类生态习性考虑不足，建设也缺乏科学和工程技术标准，基本没有效果（Harris，1984）。 鱼道等过鱼设施设计与建设的宗旨是通过工程技术开展水流条件的塑造，使其满足鱼类上溯过程中对水流的感知能力和克服能力。阐明鱼类游泳能力及其对水流的响应行为是过鱼设施设计的核心内容。20世纪初期，比利时的丹尼尔（Denil）通过经验观测及试错法开展了鱼道的设计研究，以鱼类最大克流能力为依据，基于水力学模型设计出了具有消能效果的斜坡式鱼道（steeppass fishway），也称丹尼尔式鱼道（Denil fishway）（Katopodis and Williams，2012）。随着鱼类生态学、水文水资源学、水力学及河流动力学和工程学等多学科在过鱼设施研究中的应用，过鱼设施的设计和建设也迈向了多样化，各类型鱼道（如竖缝式、横隔板式、潜孔式、仿自然式等）和其他类型过鱼设施（如鱼闸、升鱼机、集运鱼系统等）相继出现（Katopodis and Williams，2012）。截至21世纪初，北美地区建成各类过鱼设施400余座，欧洲1100余座，日本约1400座（Clay，1995）。 随着河流连通性和水电可持续发展等概念的提出，相关学者在河流梯级开发背景下，从流域尺度开展了水利工程建设运行与鱼类等水生生物多样性保护之间的效益权衡。鱼类洄游通道恢复及过鱼设施建设方面，相关研究由单个工程连通性恢复逐步过渡到流域整体连通性恢复。美国国家鱼道计划建立了一个涵盖河流障碍物信息和鱼类生态信息的决策支持系统，该系统通过确定恢复目标和优先水域，有针对性地提出相应河流障碍物的解决措施与连通性恢复方案。欧盟根据河流鱼类洄游通道恢复目标，在充分调查河流障碍物类型、分布、阻隔程度及目标鱼类洄游特性、洄游线路的基础上，由生物学家、水文学家、结构工程师、计算机工程师和水资源管理者等组成团队，并基于WebGIS开展了覆盖流域的鱼类洄游通道恢复信息系统的构建。 我国内陆的过鱼设施建设始于20世纪60年代，1960年在黑龙江兴凯湖完成*座鱼道的建设，并逐步开始了过鱼设施设计、建设和研究工作。20世纪60年代至80年代初期，在东部沿海、长江下游泛滥平原地区，针对鲤科鱼类、虾蟹等通过低水头闸坝实现生殖洄游的水生生物，相继建设了鱼闸、鱼道等过鱼设施40余座。然而，在1981年葛洲坝过鱼方案论证采用增殖放流方式替代修建过鱼设施之后，其他水电工程纷纷效仿，几乎全都采取增殖放流的方式替代修建过鱼设施，我国过鱼设施设计、建设及相关研究工作进入停滞期。 2000年以后，随着学者、民众生态环保意识的提高，国家对生态保护问题日益重视，修建过鱼设施再次被提上日程，采用修建过鱼设施解决河流阻隔问题日益得到国内专家、学者、民众的广泛认可。当前，鱼道等过鱼设施是筑坝河流生态连通性恢复的主要措施，其建设必要性受到相关法律、法规的强制性规定。例如，《中华人民共和国水法》第二十七条明确规定了“在水生生物洄游通道、通航或者竹木流放的河流上修建永久性拦河闸坝，建设单位应当同时修建过鱼、过船、过木设施”。《中华人民共和国渔业法》第三十二条规定：“在鱼、虾、蟹洄游通道建闸、筑坝，对渔业资源有严重影响的，建设单位应当建造过鱼设施或者采取其他补救措施。” 近年来，由于我国内陆地区的过鱼设施设计与建设一直处于快速发展期，一直没有相关的详细统计数据。对此，常剑波和余英俊通过资料收集、文献调研、网络查询等多种方式，系统整理了我国大陆地区（不包括台湾地区数据）在1960年至2023年间过鱼设施设计与建设的基本数据库与信息库。基于该论文的统计结果，截至2023年，我国内陆地区已完成建设或正在建设的各类过鱼设施合计211座，其中已建成的过鱼设施172座，在建的过鱼设施39座。过鱼设施类型涵盖竖缝式鱼道、仿自然通道、升鱼机、集运鱼系统、潜孔式以及混合式等多种形式。建设类型方面，竖缝式鱼道为我国内陆地区建设数量*多的过鱼设施，仿自然通道和升鱼机等设施多为2010年后修建。年代分布方面，2005年至2023年为我国内陆地区过鱼设施建设高峰期，在此期间新建各类过鱼设施合计133座，占比为63.03%。区域分布方面，长江流域过鱼设施建设数量*多，建设总数量超100座；淮河流域和珠江流域次之，过鱼设施建设的总数量均超20座。 1.3过鱼效果监测评估发展概况 过鱼设施效果监测评估是过鱼设施运行过程中的一个必要环节。鱼道等过鱼设施在建成并投入运行后，需要对运行效果进行全面监测评估，找出设计、建设过程中存在的问题，为鱼道功能的完善和优化及运行管理提供依据和积累经验，同时也可为本区域的其他类似设施设计提供实例分析和设计参数（陶江平等，2018）。当前，欧美一些国家出台的相应法规明确指出了过鱼设施效果评估工作的必要性。其中以欧洲水框架指令（European Water Framework Directive）和美国的水电运行许可（Hydropower Licensing）为代表。 过鱼设施效果监测评估始于1885年，兴起于20世纪60年代末至80年代初。国外过鱼设施监测评估在理念与技术、指标与方法等方面经历了一个争鸣、融合、修正的发展历程。关注对象方面，过鱼对象由*初的强洄游需求种类（如鲑形目）扩展至坝下江段具有洄游需求的所有种类。评估指标方面，如何评价一座鱼道是否有效，效果如何，可以用哪些指标来评判，一直是学术领域颇具争议的话题。Larinier（2008）提出过鱼设施效果评估需从定性和定量两个方面展开，并针对性地提出了鱼道有效性（passage effectiveness）和过鱼效率（passage efficiency）两个指标，基本达成了过鱼效果评估指标共识。近10年以来，国际上过鱼设施效果监测评估的论文基本都是围绕这两个指标来展开（Noonan et al.，2012；Roscoe and Hinch，2010）。同时，该指标的定义被欧洲标准化委员会（ComitéEuropéen de Normalisation，CEN）作细微修正后，正式纳入《欧洲鱼道过鱼效果评估导则》（Connor et al.，2022）。监测技术方面，早期基于传统渔业资源调查手段，提出了过鱼设施监测的张网法、截捕法等方法，并基于设施类型差异发展出了扇形网、围栏张网、袋形张网等多种形式，为鱼道过鱼种类、数量监测及鱼道有效性评估提供了支撑。随着评估理念及技术的发展，光学、电磁学、水声学等技术广泛应用于过鱼设施监测。近年来，随着人工智能技术的发展及其在水生生物监测领域的应用，显著推动了鱼道过鱼效果监测评估技术的发展，主要体现在物种目标识别、自动计数、信息实时处理及多模态数据融合等方面（汤永华等，2024；谭鹤群等，2022）。 在国内，围绕过鱼设施的研究、设计和建设等工作已全面展开。如何保证已建成的过鱼设施在投入运行过程中发挥过鱼效果，获得有科学意义的指标用于指导鱼道的完善，是当前过鱼设施建设运行面临的关键问题。国内过鱼设施过鱼效果监测评估相关研究始于20世纪70年代，20世纪80年代后期进入停滞期。2010年以来，为更加深入了解已建过鱼设施的效果，我国研究机构逐步引入了水声学探测技术、被动集成应答器（passive integrated transponder，PIT）遥测技术等新监测技术（金瑶等，2022；Tao et al.，2015）。 近年来，基于光学、声学等技术与人工智能技术的结合，开展了过鱼目标的种类和数量自动识别技术的研发，实现种类和数量的快速、智能识别（汤永华等，2024；柳春娜等，2022）。尽管国内过鱼设施监测评估技术得到迅速发展，但是目前在监测指标体系合理化、关键技术应用的普及、多源信息集成等方面还需继续深化。此外，在已开展的过鱼设施效果监测研究工作中，因为监测指标不确定、监测技术单一、持续周期较短、各类技术方法应用的目的和获得指标的意义不明确等，导致观测结果凌乱，分析缺乏系统性。 尽管当前国内已开展了诸多过鱼效果监测与研究工作，如何充分利用这些监测数据和资料有效开展鱼道过鱼效果评估分析，实现鱼道设计建设、运行各个层面问题的诊断，为鱼道设计优化、运行管理等提供支撑，尚没有统一的标准和规范。虽然水利和能源行业发布的相关标准，如《水利水电工程鱼道设计导则》（SL609—2013）、《水电工程过鱼设施设计规范》（NB/T35054—2015），均提出了监测和评估的要求，但是缺乏有效评估指标体系和适宜的监测技术，难以实现过鱼设施效果的科学评估，也是国内在开展过鱼设施效果监测评估方面存在“重监测、轻评估”现象的原因。 为进一步支撑过鱼设施监测评估相关工作，中国水利学会组织相关单位编制的《水利水电工程过鱼效果评估技术规程》《水利水电工程过鱼设施目标鱼类智能图像识别指南》两项团体标准即将颁布，相关规程和指南可为过鱼设施效果评估提供一些原则性指标和技术指导。 2.1引言 鱼类行为生态学、水文水力学、工程学等多学科领域的交叉融合，迅速推动了过鱼设施研究理论、设计和建造技术的发展（Silva et al.，2017）。如何开展鱼道等过鱼设施运行效果监测，并获得科学有效信息用于过鱼设施规划设计与运行管理，是当前过鱼设施建设运行关注的重点问题。目前，国内外在过鱼设施效果评估指标的优化、监测技术方法更新及属地化应用方面取得了一定的成果，同时也存在许多亟待解决的问题（陶江平等，2018）。欧美等国家在监测评估指标的优化，技术方法更新和发展及实现属地化的有效应用方面，具有不同角度与深度的积累。河流纬度分布导致鱼类区系差异，不同国家也是因地制宜地开展相关研究，从而使当前的监测研究具有明显的区域性特征。当前，国内过鱼设施建设数量已达到一定规模，并在一定时期内呈现激增趋势。这些设施投入运行后的过鱼效果及生态效益的发挥也已成为关注的重点。为保证国内已建或在建工程的过鱼设施在投入运行后发挥过鱼效果，相应的监测研究工作已经启动。本章通过文献调研、区域性资料整理等方式，对国内外过鱼设施监测研究与评估状况进行全面的梳理，总结当前国内外过鱼设施过鱼效果监测评估的技术指标、方法及发展状况。 2.2资料来源与分析方法 采用文献资料调研方式开展，借鉴并使用Roscoe和Hinch（2010）、Noonan等（2012）的成果和方法，进行有关过鱼设施效果监测评估论文的收集、整理和分析。采用“fishway、fishpass、fishbypass”及“fish、dam、passage”等关键词，在ISIWeb of Knowledge等学术信息资源整合平台中进行文献查阅，获得了发表于1960年1月～2017年12月，来自北美、欧洲、南美及澳大利亚等国家、
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