陶江平　劉宏高　易燃　侯軼群　蔡露　邱涼

摘要：圍繞生物通道恢復(fù)面臨的科學(xué)、技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與分析，搭建生物通道恢復(fù)技術(shù)框架，為推動(dòng)長(zhǎng)江中下游江湖生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工作提供技術(shù)參考。以漲渡湖群為研究試點(diǎn)，系統(tǒng)總結(jié)了該水域江湖洄游魚(yú)類在“長(zhǎng)江-湖泊”的遷徙、洄游規(guī)律，掌握魚(yú)類入湖和出湖習(xí)性。圍繞幼魚(yú)入湖、成魚(yú)入湖與出湖等不同生活史階段的需求，結(jié)合河湖水位變化特征與影響、現(xiàn)有工程及調(diào)度措施的局限性，提出了“季節(jié)性灌江納苗”“生態(tài)水網(wǎng)+過(guò)魚(yú)設(shè)施”及調(diào)度運(yùn)行等方案，從保障江湖洄游性魚(yú)類生活史完成的角度搭建生物通道恢復(fù)框架，為解決江湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)阻隔問(wèn)題、恢復(fù)洄游魚(yú)類及生物多樣性、修復(fù)河湖水生生境提供了新思路。

關(guān)鍵詞：水系連通；生物通道；魚(yú)類洄游；生態(tài)水網(wǎng)；過(guò)魚(yú)設(shè)施

中圖分類號(hào)：Q178.1? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-3075（2023）05-0001-08

長(zhǎng)江中下游是我國(guó)淺水湖泊分布最集中的地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)江中下游湖泊占全國(guó)淡水湖泊總面積的60％以上，1 km2以上的湖泊有651個(gè)，10 km2以上的湖泊數(shù)量超100個(gè)（秦伯強(qiáng)， 2002; 陳昌仁，2011）。歷史上這些湖泊都與長(zhǎng)江干支流自然連通，塑造了全球獨(dú)特的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性中心，并被世界自然基金會(huì)（WWF）列為全球233個(gè)優(yōu)先保護(hù)的生態(tài)區(qū)之一（Olson & Dinerstein， 1998）。在滿足防洪、航運(yùn)、供水、灌溉和生物資源利用等需求的過(guò)程中，原通江湖泊水系連通的自然規(guī)律被忽視，目前除了洞庭湖、鄱陽(yáng)湖和石臼湖外，其余湖泊均建設(shè)了閘、壩或堤等工程。據(jù)估算，江湖阻隔使支撐長(zhǎng)江中下游水生生物棲息的有效水域面積減少了76%（萬(wàn)成炎和陳小娟，2018）。

近年來(lái)，長(zhǎng)江中下游原通江湖泊生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和修復(fù)越來(lái)越受到重視，由于對(duì)復(fù)雜的江湖關(guān)系（萬(wàn)榮榮等，2014；盧金友和姚仕明，2018）、水文-環(huán)境-生態(tài)-經(jīng)濟(jì)協(xié)同機(jī)制（王洪鑄等，2015）等缺乏全面的認(rèn)識(shí)，治理效果不甚明顯。江河阻隔或連通性喪失導(dǎo)致的湖泊與河流水力聯(lián)系受控或切斷，造成河湖空間結(jié)構(gòu)破碎化，對(duì)區(qū)域物種豐度及多樣性指數(shù)產(chǎn)生直接影響（Horváth et al，2019）。實(shí)施河湖連通措施改善河湖水系連通狀況，進(jìn)而恢復(fù)湖泊生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量，已被納入《長(zhǎng)江保護(hù)法》。然而，在長(zhǎng)江中下游湖泊水系連通恢復(fù)過(guò)程中，怎樣聚焦關(guān)鍵生物學(xué)問(wèn)題，引入水生態(tài)修復(fù)要素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)該水域的水生生物保護(hù)、湖泊水質(zhì)改善、河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)等目標(biāo)，為當(dāng)前需要探討和解決的關(guān)鍵問(wèn)題。河湖生物通道恢復(fù)作為湖泊水系連通恢復(fù)與水生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的重要措施，是維持河湖連通性“物種流”的重要組成部分，是減緩河湖阻隔和人類活動(dòng)干擾對(duì)生物多樣性影響的直接措施之一。開(kāi)展長(zhǎng)江中下游原通江湖泊生物通道恢復(fù)試點(diǎn)研究，可以為“長(zhǎng)江大保護(hù)”提供理論方法和技術(shù)支撐。

本研究以湖北省武漢市新洲區(qū)漲渡湖群為例，以河湖阻隔對(duì)魚(yú)類等水生生物生活史完成影響問(wèn)題為導(dǎo)向，圍繞生物通道恢復(fù)面臨的科學(xué)、技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與分析，從保障江湖洄游性魚(yú)類生活史完成的角度搭建生物通道恢復(fù)的技術(shù)框架，以期為推動(dòng)長(zhǎng)江中下游江湖生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工作提供技術(shù)思路與借鑒參考。

1? ?研究區(qū)域及關(guān)鍵生物學(xué)問(wèn)題

1.1? ?區(qū)域概況

漲渡湖群位于武漢市新洲區(qū)，是長(zhǎng)江中下游極具代表性的原通江湖泊群。歷史上該湖泊群直通長(zhǎng)江，與舉水、倒水等形成典型河湖水系自然連通的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)（圖1）。受近現(xiàn)代人類活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，特別20世紀(jì)50年代后實(shí)施大規(guī)模圍墾，以及長(zhǎng)江和舉水堤防、漲渡湖南岸漲渡湖閘（俗稱“挖溝閘”）、舉水西堤沐家涇閘和倒水下游改道等工程，導(dǎo)致漲渡湖面積由50年代約155 km2迅速減少到80年代不足40 km2，濕地水面由255 km2縮減到44.7 km2（朱江等，2005）。漲渡湖現(xiàn)有水面37.7 km2，平均水深1.3～1.5 m，最大水深2.3 m，湖底最低高程16.7 m。湖泊呈正方形，東西寬6.5 km，南北長(zhǎng)6 km，常年調(diào)蓄水位20 m左右，最低水位為18.7 m，沿湖東、南、北三面筑有13.41 km長(zhǎng)的圍漬堤，堤高高程23 m左右，東北角建有齊頭咀節(jié)制閘，通往東西向的十里主港，南線由長(zhǎng)1 km的挖溝渠及漲渡湖閘通向長(zhǎng)江干流（朱江，2005）。

漲渡湖群因圍湖造田和工程建設(shè)等因素，加之漲渡湖面積銳減，面源污染和內(nèi)源污染加重而污染物難以得到沉積、轉(zhuǎn)換和降解，水體自凈能力下降、水質(zhì)惡化、水體富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇，漲渡湖群水環(huán)境呈逐年惡化趨勢(shì)（張清慧等，2013），同時(shí)，魚(yú)類物種多樣性和遺傳多樣性顯著下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)50年代漲渡湖魚(yú)類有82種，80年代下降到63種，到21世紀(jì)初僅有46種（王利民等，2005）。目前，河海洄游型魚(yú)類基本消失（如三線舌鰨、鰣等），主要江湖洄游魚(yú)類種群（如四大家魚(yú)等）需依靠人工放養(yǎng)才得以維系，喜流水性魚(yú)類種群衰退甚至消失（如細(xì)鱗鲴、長(zhǎng)吻鮠和中華沙鰍等），湖泊定居型魚(yú)類種數(shù)也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)（李立銀等，2006）。總之，漲渡湖具有長(zhǎng)江中下游原通江湖泊生態(tài)系統(tǒng)退化的典型特征，如面積萎縮、水質(zhì)惡化、生物多樣性下降等，因而可作為生物通道恢復(fù)試點(diǎn)的典型代表性。

1.2? ?關(guān)鍵生物學(xué)問(wèn)題

河湖水系連通性恢復(fù)是江湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，與工程建設(shè)運(yùn)行、生境喪失和破碎化、水文情勢(shì)改變、水環(huán)境污染、生物資源過(guò)度利用和生物入侵等主要生態(tài)脅迫因子皆存在緊密的因果關(guān)系（Liu & Wang，2010；Wang et al，2016）。其中，魚(yú)類作為淡水生態(tài)系統(tǒng)的頂級(jí)類群，能夠通過(guò)捕食關(guān)系調(diào)節(jié)其他 水生生物的豐度，在維持河湖水生生物多樣性、江湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能方面發(fā)揮了重要作用（程馨雨等，2019；Zhang et al，2021）。對(duì)長(zhǎng)江中下游而言，江湖洄游性魚(yú)類的生活史過(guò)程為長(zhǎng)江干流繁殖、湖區(qū)越冬與育肥。親魚(yú)在繁殖當(dāng)年由湖區(qū)進(jìn)入長(zhǎng)江，繁殖后的幼魚(yú)進(jìn)入湖區(qū)生長(zhǎng)、發(fā)育。長(zhǎng)江中下游通江閘站的建設(shè)與運(yùn)行切斷了江湖洄游性魚(yú)類的洄游通道，從而魚(yú)類資源量銳減、生物多樣性下降（常劍波和曹文宣，1999）。

長(zhǎng)江與通江湖泊之間的閘壩建設(shè)是阻隔江湖洄游性魚(yú)類生活史完成的關(guān)鍵。通過(guò)建設(shè)生物通道，實(shí)現(xiàn)江湖洄游魚(yú)類在長(zhǎng)江、通江湖泊之間洄游通道的恢復(fù)，是實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)河流與湖泊之間物質(zhì)流、能量流、信息流和物種流暢通的重要條件（朱江等，2005；萬(wàn)成炎和陳小娟，2018）。為此，生物通道恢復(fù)的關(guān)鍵生物問(wèn)題便是通江閘站建設(shè)對(duì)魚(yú)類洄游的影響，魚(yú)類洄游行為、規(guī)律等生物學(xué)參數(shù)是生物通道設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)。生物通道的構(gòu)建需要滿足幼魚(yú)入湖育肥、魚(yú)類出湖越冬及繁殖，以及繁殖、越冬后返湖育肥等生活史過(guò)程對(duì)通江閘站通過(guò)性的需求（圖2）。

2? ?基于魚(yú)類洄游需求的生物通道恢復(fù)

2.1? ?魚(yú)類洄游規(guī)律與生物學(xué)依據(jù)

2.1.1? ?幼魚(yú)入湖時(shí)間? 幼魚(yú)入湖時(shí)間采用長(zhǎng)江干流漲渡湖附近江段的魚(yú)類早期資源出現(xiàn)時(shí)間進(jìn)行界定。基于2004年中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所和2020年水利部中國(guó)科學(xué)院水工程生態(tài)研究所在該水域的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行卵苗逐日分布的頻數(shù)分析（內(nèi)部資料），結(jié)果表明，長(zhǎng)江干流漲渡湖附近水域的幼魚(yú)等早期資源出現(xiàn)時(shí)間在6-8月，以6-7月卵苗徑流量最高。該水域6-7月魚(yú)苗徑流量為253.8億尾，其中6月30日-7月3日魚(yú)苗徑流量為124.8億尾，約占總監(jiān)測(cè)期的50%。因此，幼魚(yú)入湖需在每年的6-8月開(kāi)展協(xié)助，重點(diǎn)開(kāi)展時(shí)間為每年的6-7月（圖3）。

2.1.2 幼魚(yú)入湖方式? ?由于魚(yú)類在早期資源階段（卵苗階段）不具有游泳能力或者游泳能力非常弱，主要是隨水流遷移。在魚(yú)類達(dá)到一定的規(guī)格，則要考慮魚(yú)類游泳能力及要求。因此開(kāi)展幼魚(yú)入湖主要考慮該水域繁殖魚(yú)類的卵苗隨水流的被動(dòng)擴(kuò)散規(guī)律。對(duì)此，需要考慮江湖洄游魚(yú)類幼魚(yú)（卵苗）隨水流擴(kuò)散的空間分布特征。結(jié)合洪湖灌江納苗相關(guān)調(diào)查成果（常劍波和陳宜瑜，1995），早期卵苗生活史階段，無(wú)論是江湖洄游魚(yú)類，還是其他魚(yú)類的卵苗均主要分布在水體的中表層，在水深0.25 m以上的卵苗占整個(gè)垂向空間總量的60%以上，不同水層魚(yú)類卵苗分布數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2.1.3? ?成魚(yú)出入湖時(shí)間? ?通江湖泊內(nèi)分布的江湖洄游性魚(yú)類，除了需要生殖洄游之外，還有其他生活史階段的洄游與遷徙（如育肥和越冬）。近30年來(lái)，漲渡湖處于阻隔或半連通狀態(tài)，沒(méi)有該水域成魚(yú)入湖、出湖規(guī)律的研究成果，因此借鑒現(xiàn)有通江湖泊（洞庭湖）魚(yú)類洄游規(guī)律進(jìn)行類比分析作為參考（劉艷佳等，2020）。基于相關(guān)成果對(duì)魚(yú)類遷徙規(guī)律總結(jié)，冬季（1-2月）基本處于最低水位時(shí)期， 魚(yú)類隨著湖區(qū)水位短時(shí)間的漲落變化（日變動(dòng)）會(huì)表現(xiàn)出與之適應(yīng)的行為，即漲水入湖、退水出湖。春季（3-5月）， 隨著汛期到來(lái)、水溫升高，調(diào)查期間無(wú)論水位是整體上漲還是消落，魚(yú)類均表現(xiàn)為入湖趨勢(shì)。夏季（6-8月）， 湖泊水位和水溫均處于較高時(shí)期，大量魚(yú)類個(gè)體入湖索餌育肥， 魚(yú)類均表現(xiàn)為入湖行為。11-12月， 隨著水溫下降、水位下降， 魚(yú)類行為以出湖為主，即使11月調(diào)查期間， 水位整體有小幅度上漲， 但由于該時(shí)期水溫急劇下降，7 d內(nèi)水溫下降超過(guò)2℃，魚(yú)類的以出湖為主。

因此，每年的2-4月（春季），隨著汛期到來(lái)，水位、水溫逐步升高，魚(yú)類由長(zhǎng)江干流遷徙入湖索餌和育肥；在10-12月，隨著水位退落、湖區(qū)水溫下降，魚(yú)類出湖進(jìn)入長(zhǎng)江干流越冬。

2.1.4? ?成魚(yú)出入湖方式? ?基于魚(yú)類資源現(xiàn)狀以及過(guò)魚(yú)對(duì)象的分析成果， 確定了漲渡湖水域的江湖聯(lián)系的主要過(guò)魚(yú)種類、規(guī)格。對(duì)此，初步選取了四大家魚(yú)等江湖洄游魚(yú)類為目標(biāo)對(duì)象，結(jié)合文獻(xiàn)資料（Newbold et al，2016；Hou et al，2018；蔡露等，2021；王永猛等，2021）進(jìn)行魚(yú)類游泳能力綜合分析，用于為生物通道恢復(fù)方案（如過(guò)魚(yú)設(shè)施、生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)）提供設(shè)計(jì)流速等水力學(xué)參數(shù)和依據(jù)。基于特定規(guī)格目標(biāo)魚(yú)類的游泳能力測(cè)試成果，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)成果的對(duì)比分析，提出目標(biāo)魚(yú)類成魚(yú)期出、入湖生物通道的設(shè)計(jì)流速，具體見(jiàn)表2。

2.2? ?生物通道恢復(fù)方案

2.2.1? ?恢復(fù)框架構(gòu)建? ?河湖水位關(guān)系及變化特征是生物通道設(shè)計(jì)的另一前提條件。結(jié)合長(zhǎng)江干流（挖溝水位站）與漲渡湖水位關(guān)系的對(duì)比分析可知，1-12月，漲渡湖和長(zhǎng)江干流的月均水位都呈先增大后減小的趨勢(shì)，漲渡湖的月均水位差在0.4 m內(nèi)，長(zhǎng)江干流月均水位差最大為8.73 m。

在綜合魚(yú)類完成生活史需求、行為學(xué)依據(jù)及河湖水位關(guān)系的基礎(chǔ)上，綜合提出“季節(jié)性灌江納苗”和“生態(tài)水網(wǎng)+過(guò)魚(yú)設(shè)施建設(shè)”等生物通道恢復(fù)的建設(shè)與優(yōu)化方案。每年6-8月，漲渡湖群水位低于長(zhǎng)江干流水位，為促進(jìn)長(zhǎng)江干流繁育的魚(yú)類卵苗和幼魚(yú)進(jìn)入漲渡湖群，需開(kāi)展季節(jié)性灌江納苗方案構(gòu)建；每年2-4月以及10-12月，在漲渡湖群水位高于長(zhǎng)江干流水位期間，為實(shí)現(xiàn)魚(yú)類入湖育肥和魚(yú)類出湖越冬，需開(kāi)展“生態(tài)水網(wǎng)+過(guò)魚(yú)設(shè)施”的建設(shè)（圖 4）。

2.2.2? ?季節(jié)性灌江納苗? ?在江湖洄游魚(yú)類的繁殖季節(jié)（6-8月），漲渡湖閘外江平均水位在19～23 m。漲渡湖湖區(qū)內(nèi)的水位控制在19.3 m左右，符合無(wú)游泳能力魚(yú)類卵苗等隨水流進(jìn)入湖區(qū)的順灌要求。開(kāi)展季節(jié)性灌江納苗，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江干流繁殖的幼魚(yú)/苗入湖，也可實(shí)現(xiàn)成魚(yú)出湖繁殖。

開(kāi)展?jié)q渡湖閘路線的季節(jié)性灌江納苗需要3個(gè)保障條件：一是繁殖的魚(yú)類卵苗在入湖口附近水域聚集；二是具有攜帶卵苗入湖的水流條件；三是卵苗隨水流入湖無(wú)阻隔障礙。對(duì)此，需要采取的措施包括入湖通道的改造和優(yōu)化及閘門改造，見(jiàn)圖5。

（1）入湖通道改造及優(yōu)化

針對(duì)長(zhǎng)江干流與漲渡湖連接通道的水流方向呈銳角結(jié)構(gòu)，難以滿足魚(yú)類卵苗隨水漂流進(jìn)入漲渡湖的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)長(zhǎng)江干流漲渡湖閘附近水域進(jìn)行改造，以便魚(yú)類卵苗可以在此水域富集。擬采取方案有2個(gè)。一是入湖通道整體改造。具體為改變漲渡湖閘通道的朝向，將干流-通道水流流向的夾角由銳角變?yōu)殁g角，將水流直接引入漲渡湖內(nèi)（開(kāi)挖河段長(zhǎng)度約為1 600 m，寬度約5～8 m，深度約6～9 m）。二是入湖通道局部改造。通過(guò)漲渡湖閘出口附近水域開(kāi)挖，形成一個(gè)急流、緩流的交錯(cuò)區(qū)，即魚(yú)類卵苗富集區(qū)（開(kāi)挖方案為邊長(zhǎng)約為600 m的三角形，開(kāi)挖底層高程約為8.7～11.7 m，坡降約10°～30°）。

（2）閘門改造

漲渡湖閘入湖通道長(zhǎng)約1 600 m，設(shè)有3個(gè)閘門和3級(jí)沉沙池。從長(zhǎng)江干流至湖區(qū)方向依次為漲渡湖閘、挖溝節(jié)制閘及挖溝攔魚(yú)閘。針對(duì)60%以上魚(yú)類卵苗分布在中表層水體的規(guī)律（表1），同時(shí)克服通過(guò)長(zhǎng)江引水進(jìn)行灌江納苗過(guò)程中攜帶的大量泥沙并沉積在漲渡湖湖汊及主湖區(qū)等泥沙問(wèn)題（嚴(yán)黎等，2006），需將底層進(jìn)水型閘門改造成為中、表層進(jìn)水型，通過(guò)閘門調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)入流方式由底層入流改成中、表層入流，在確保入湖卵苗資源最大化的同時(shí)，減少因長(zhǎng)江引水?dāng)y沙導(dǎo)致的漲湖淤積。

2.2.3? ?生態(tài)水網(wǎng)+過(guò)魚(yú)設(shè)施? ?每年10月至次年的5月為長(zhǎng)江流域的非汛期，漲渡湖等湖區(qū)的水位維持在19.5 m左右，長(zhǎng)江干流（漢口站）水位一般在13.0～19.0 m，水位差在0.3～6.3 m。針對(duì)漲渡湖江湖洄游成魚(yú)在秋冬季出湖越冬及春季入湖育肥的生活史過(guò)程，協(xié)助魚(yú)類在冬季（10-12月）出湖越冬和春季（2-4月）入湖育肥。

此階段的生物通道恢復(fù)分為2個(gè)方面，一是基于生態(tài)水網(wǎng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江干流-漲渡湖群之間的水系連通，保障江湖、湖群之間的水流條件；二是基于過(guò)魚(yú)設(shè)施的建設(shè)，克服生態(tài)水網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、水頭差等造成的物理或流速障礙，保障連通水系內(nèi)魚(yú)類等生物的遷徙與洄游。生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)根據(jù)漲渡湖群的現(xiàn)場(chǎng)條件，建立的形式分為微連通和全連通2種。微連通方案通過(guò)漲渡湖閘實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江干流與漲渡湖之間直接的水系連通；全連通為恢復(fù)長(zhǎng)江干流、漲渡湖及倒舉之間的聯(lián)系。其中全連通的生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)方案為實(shí)現(xiàn)魚(yú)類在“長(zhǎng)江干流-漲渡湖群”之間遷徙的最佳方案。隨后，在此生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)基礎(chǔ)上，在水系關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)建設(shè)過(guò)魚(yú)設(shè)施6座，確保流速、流場(chǎng)符合魚(yú)類等生物的需求，保障生態(tài)水網(wǎng)體系內(nèi)魚(yú)類等生物自由遷徙（圖6）。

建設(shè)的過(guò)魚(yú)設(shè)施需滿足江湖洄游魚(yú)等的春季入湖和冬季出湖要求，具有雙向通過(guò)性特征。基于“長(zhǎng)江干流-漲渡湖群”的工程條件進(jìn)行過(guò)魚(yú)設(shè)施方案的比選，標(biāo)號(hào)為（1、2、6）區(qū)域有固定水位差，可采用仿自然通道；標(biāo)號(hào)（3～5）因調(diào)度運(yùn)行導(dǎo)致水位差變動(dòng)可采用可拆卸式魚(yú)道。根據(jù)魚(yú)類游泳能力及運(yùn)行的水位差進(jìn)行魚(yú)類的方案初步設(shè)計(jì)（表1和圖4），仿自然通道擬采用“階梯-深潭”系統(tǒng)，大卵石堆積成階梯，較細(xì)顆粒泥沙在深潭緩沖區(qū)沉積。仿自然通道坡度約為1/200，長(zhǎng)約100～500 m，詳細(xì)參數(shù)需根據(jù)水頭差、設(shè)計(jì)的坡度、糙率等確定。階梯高度約為0.3～0.5 m，階梯長(zhǎng)度約3 m。通道斷面為梯形，底部寬度約2 m，邊坡系數(shù)2.5～3.0。在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，水流沖擊和淤積可對(duì)仿自然通道進(jìn)行二次調(diào)整，使其達(dá)到結(jié)構(gòu)和生境的穩(wěn)定狀態(tài)?？刹鹦妒紧~(yú)道類似于集裝箱結(jié)構(gòu)，每個(gè)池室作為一節(jié)，可拆卸可組裝，且可根據(jù)具體情況變化坡度。適用于水頭差小、坡度變化大、魚(yú)道結(jié)構(gòu)不確定的試驗(yàn)設(shè)施。每節(jié)內(nèi)設(shè)消能隔板，坡度約為1/100，長(zhǎng)約2 m，寬約1.5 m，高約1.5 m，設(shè)連接結(jié)構(gòu)和連接處防水設(shè)施。

2.3? ?調(diào)度運(yùn)行保障措施

在生物通道建設(shè)后，需要開(kāi)展生物通道的運(yùn)行方案的編制，通過(guò)優(yōu)化生態(tài)水網(wǎng)連通的閘、泵站等調(diào)度運(yùn)行方案，實(shí)施聯(lián)合調(diào)度方式，滿足河湖魚(yú)類等水生生物通道的連通性恢復(fù)。結(jié)合生物通道建設(shè)要求的運(yùn)行期的水文條件、生物通道恢復(fù)措施以及生物通道設(shè)計(jì)的目標(biāo)對(duì)象，綜合提出面向生物通道恢復(fù)的調(diào)度方案或措施。按照魚(yú)類入湖和出湖需求可分為3個(gè)階段，如下：

（1）每年2-4月，針對(duì)成魚(yú)入湖育肥的需求，結(jié)合“過(guò)魚(yú)設(shè)施+生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)”方案，制定合理的調(diào)度措施，開(kāi)展成魚(yú)入湖育肥的調(diào)度工作；

（2）每年6-8月，在漲渡湖水位處于防洪水位階段，針對(duì)長(zhǎng)江干流繁殖的河湖洄游等魚(yú)類的繁殖群體，開(kāi)展灌江納苗的調(diào)度，促進(jìn)長(zhǎng)江干流繁育的相關(guān)魚(yú)類的幼魚(yú)進(jìn)入漲渡湖群，實(shí)現(xiàn)相關(guān)物種在湖區(qū)的育肥；

（3）每年10-12月，在漲渡湖群水位處于正常蓄水位階段，針對(duì)魚(yú)類出湖越冬的需求，結(jié)合“過(guò)魚(yú)設(shè)施+生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)”方案，開(kāi)展魚(yú)類出湖越冬的調(diào)度工作。

3? ?討論

河湖阻隔（連通性喪失）對(duì)區(qū)域物種豐度及多樣性指數(shù)的影響顯著，是導(dǎo)致河湖生態(tài)功能衰退的一個(gè)主要因素（Horváth et al，2019）。同時(shí)，連通性恢復(fù)程度決定了河湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)浮游生物、植物、魚(yú)類等生物多樣性水平。在工程學(xué)領(lǐng)域，當(dāng)前圍繞河湖連通性恢復(fù)開(kāi)展了大量研究、設(shè)計(jì)與建設(shè)工作，如河湖水系連通、連通性修復(fù)、生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)等（伍新木和高鑫，2005；趙軍凱等，2015）。但是這些措施針對(duì)的是水資源配置和管理體系等問(wèn)題，圍繞的核心問(wèn)題是水文過(guò)程的修復(fù)，對(duì)生物學(xué)及生態(tài)學(xué)的需求與問(wèn)題缺乏關(guān)注。在生態(tài)學(xué)及生物學(xué)領(lǐng)域，相關(guān)研究的開(kāi)展主要圍繞河湖阻隔的生態(tài)學(xué)負(fù)效應(yīng)，連通性喪失對(duì)河湖生態(tài)系統(tǒng)影響等方面（Liu & Wang，2018; 劉丹等，2019），缺乏基于生物或生態(tài)學(xué)需求的修復(fù)措施。

魚(yú)類作為淡水生態(tài)系統(tǒng)的頂級(jí)類群，為生物通道恢復(fù)的最優(yōu)指示物種。因此生物通道恢復(fù)首先需要解決魚(yú)類生活史完成的時(shí)空需求問(wèn)題。灌江納苗作為引導(dǎo)長(zhǎng)江繁殖的卵苗或幼魚(yú)入湖育肥的方式，于20世紀(jì)80-90年代開(kāi)展了大量研究與試驗(yàn)，并取得了豐富成果（常劍波和陳宜瑜，1995；孫建貽等， 1998）。然而，該措施僅考慮了幼魚(yú)入湖的需求，在江湖洄游魚(yú)類出湖越冬和繁殖等多方面的需求仍沒(méi)有有效得到解決，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)湖泊營(yíng)養(yǎng)源向長(zhǎng)江輸送的生物轉(zhuǎn)化。本研究在系統(tǒng)總結(jié)和掌握江湖洄游魚(yú)類魚(yú)類入湖和出湖遷徙、洄游規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出的“季節(jié)性灌江納苗”“生態(tài)水網(wǎng)+過(guò)魚(yú)設(shè)施”等方案，實(shí)現(xiàn)了江湖洄游性魚(yú)類生活史的完成，為長(zhǎng)江中下游河湖連通性恢復(fù)提供了思路與方法。

生物通道為河湖水系連通性恢復(fù)與生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的措施，需要充分解決滿足生物洄游需求的生物學(xué)問(wèn)題（董哲仁等，2020）。以漲渡湖群為例，針對(duì)漲渡湖群突出生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，地方采取了一些水生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，包括水系連通工程措施、灌江納苗、水污染防控與水質(zhì)改善等。如在2005年，由武漢市新洲區(qū)人民政府與世界自然基金會(huì)合作，開(kāi)展了漲渡湖“灌江納苗”工作，相關(guān)工作在促進(jìn)江湖魚(yú)類資源交流，促進(jìn)湖區(qū)生物多樣性方面發(fā)揮了一定作用（朱江等，2005；吳波等，2019）。然而，由于對(duì)魚(yú)類卵苗隨水流擴(kuò)散規(guī)律了解不透徹，在一定程度制約了相關(guān)措施實(shí)施的有效性。灌江納苗需要3個(gè)保障條件，即針對(duì)性實(shí)施的入湖通道的改造和優(yōu)化及閘門改造（圖5）、在原有灌江納苗的基礎(chǔ)上有效增加卵苗輸送效率、減少泥沙輸入及降低湖泊淤積的風(fēng)險(xiǎn)（嚴(yán)黎等，2006）。本研究針對(duì)成魚(yú)入湖和出湖的越冬、繁殖和育肥等需求，詳細(xì)分析工程現(xiàn)狀、水位關(guān)系以及水力學(xué)條件，結(jié)合代表性魚(yú)類游泳能力的測(cè)試結(jié)果與指標(biāo)，提出了“生態(tài)水網(wǎng)+過(guò)魚(yú)設(shè)施”的方案及相應(yīng)措施的建議參數(shù)，論證了相關(guān)工程實(shí)施的可行性和可操作。

總之，本文系統(tǒng)總結(jié)了漲渡湖群水域魚(yú)類等水生生物的遷徙、洄游規(guī)律，掌握魚(yú)類入湖和出湖習(xí)性等要素。圍繞幼魚(yú)入湖、成魚(yú)入湖以及魚(yú)類出湖的需求，結(jié)合河湖水位關(guān)系，提出了“季節(jié)性灌江納苗”“生態(tài)水網(wǎng)+過(guò)魚(yú)設(shè)施”以及運(yùn)行管理等方案。鑒于長(zhǎng)江中下游生物通道恢復(fù)涉及的科學(xué)、技術(shù)問(wèn)題復(fù)雜，長(zhǎng)江中游生物通道的恢復(fù)還需深入研究，具體內(nèi)容包括：

（1）統(tǒng)籌規(guī)劃方面，全面推動(dòng)長(zhǎng)江中下游流域?qū)用婧雍锿ǖ阑謴?fù)，需開(kāi)展流域?qū)用婧雍锿ǖ辣镜讛?shù)據(jù)調(diào)查研究，推進(jìn)生物通道恢復(fù)的頂層規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

（2）研究設(shè)計(jì)方面，生物通道恢復(fù)涉及魚(yú)類生態(tài)學(xué)、水文水動(dòng)力學(xué)、工程學(xué)等多學(xué)科內(nèi)容，也涉及防洪、血防、泥沙等方面的需求。為保證生物通道實(shí)施的科學(xué)性與有效性，亟需深化科學(xué)、技術(shù)問(wèn)題研究，加強(qiáng)學(xué)科交叉問(wèn)題探討。

（3）建設(shè)運(yùn)行方面，生物通道恢復(fù)工程涉及有水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和生態(tài)環(huán)境等部門。建議加強(qiáng)跨專業(yè)、跨部門深入合作，共同推進(jìn)其研究、建設(shè)、運(yùn)行管理以及效果評(píng)估工作，共同維護(hù)長(zhǎng)江中下游江湖生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。

4? ?結(jié)論

以漲渡湖恢復(fù)試點(diǎn)區(qū)域，從江湖洄游魚(yú)類生活史完成對(duì)洄游通道需求的角度，系統(tǒng)總結(jié)了江湖洄游魚(yú)類的遷徙、洄游規(guī)律，搭建了生物通道恢復(fù)框架，結(jié)論如下。

（1）生物通道恢復(fù)對(duì)象為江湖洄游魚(yú)類，具體為幼魚(yú)入湖育肥、成魚(yú)入湖育肥、出湖越冬和繁殖等3個(gè)關(guān)鍵生活史時(shí)期對(duì)河湖連通的需求。

（2）生物通道擬采取2種構(gòu)建形式：“季節(jié)性灌江納苗”和“生態(tài)水網(wǎng)+過(guò)魚(yú)設(shè)施”。“季節(jié)性灌江納苗”針對(duì)幼魚(yú)入湖的需求，配套措施有漲渡湖閘通道構(gòu)建、閘門改造和魚(yú)類富集區(qū)構(gòu)建等；“生態(tài)水網(wǎng)+過(guò)魚(yú)設(shè)施建設(shè)”針對(duì)成魚(yú)入湖、魚(yú)類出湖需求，其中生態(tài)水網(wǎng)涉及河湖、湖群之間水系連通，過(guò)魚(yú)設(shè)施用于克服生態(tài)水網(wǎng)中魚(yú)類洄游的物理屏障及流速障礙。

（3）通過(guò)工程建設(shè)、綜合調(diào)度和管理措施解決江湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)江湖阻隔問(wèn)題，以達(dá)到洄游魚(yú)類及生物多樣性恢復(fù)、河湖水生生境修復(fù)的目標(biāo)。

（4）河湖生物通道恢復(fù)涉及的科學(xué)、技術(shù)問(wèn)題復(fù)雜，為保證其實(shí)施的科學(xué)性與有效性，還需深入開(kāi)展研究。

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（責(zé)任編輯? ?鄭金秀）

Biological Problem and Framework Construction of Biological Corridor

Restoration for River-lake Connection in the Middle and

Lower Yangtze River： a Case Study of Zhangdu Lake

TAO Jiang‐ping1，? LIU Hong‐gao1， YI Ran1， HOU Yi‐qun1， CAI Lu1， QIU Liang2

（1. Key Laboratory of Ministry of Water Resources for Ecological Impacts of Hydraulic-projects

and Restoration of Aquatic Ecosystem， Institute of Hydroecology， Ministry of Water Resources

& Chinese Academy of Sciences， Wuhan? ?430079， P.R. China;

2. Bureau of Water Resource Conservation and Protection， Changjiang Water Resources Committee，

Wuhan? ?430010， P.R. China）

Abstract：The restoration of the biological corridor between the rivers and lakes is one of the direct measures to relieve the impact of river-lake blocking and human activities on the biodiversity. The construction of biological corridor is helpful for fish migration between rivers and lakes. In this study， Zhangdu Lake group in Wuhan City of Hubei Province was selected as research， we discussed the scientific and technological problem for the restoration of biological corridors and developed a technical framework for the restoration of biological passage in Zhangdu Lake group. First， we? summarized the movement and migration patterns of the river-lake migratory fishes in this water area， and characterized the different biological requirements of larval fish and adult fish as well as the migration periods of key life stages for migratory fish species， bidirectional migration routes between rivers and affiliated lakes. Then， we proposed a systematical construction scheme for the restoration of biological corridors connecting the Zhangdu River and the Yangtze River， The optimized scheme includes filling water flow to rivers to satisfy the requirements of larval fish drifting from river to lake during the periods from June to August， constructing ecological-friendly water network and fish passage facilities in consider of bidirectional migration requirements? and water fluctuations resulted from the operation and regulation of sluice stations. In conclusion， the proposed schemes in this study met the needs of migrotary fish species to complete different life history stages such as fish fries entering the lake， adult fish entering and leaving the lake. Meanwhile， engineering construction， comprehensive scheduling and management measures solved the problem of river-lake separation in the river-lake complex ecosystem.The present study provided a restoration framework of biological corridors for river-lake connection， from which ecological protection and restoration in the middle and lower Yangtze River is benefited.

Key words：river-lake connection；biological passages；fish migration；ecological-friendly water network；fish passage facilities

收稿日期：2021-10-20? ? ? 修回日期：2023-08-30

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2021YFC3200304，2019YFC0408904）；湖北省自然科學(xué)基金計(jì)劃青年項(xiàng)目（2020CFB322）。

作者簡(jiǎn)介：陶江平，1981年生，男，副研究員，主要從事行為生態(tài)學(xué)及過(guò)魚(yú)設(shè)施方面研究。E-mail： jptao@mail.ihe.ac.cn

通信作者：邱涼，1975年生，男，博士，正高級(jí)工程師，主要從事水資源與水生態(tài)修復(fù)研究與管理。E-mail： 447048031@qq.com