葛洲坝下近坝江段物理环境与鱼类时空分布特征的研究

发布时间：2017-12-09 00:19

  本文关键词：葛洲坝下近坝江段物理环境与鱼类时空分布特征的研究

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【摘要】：宜昌江段作为长江中游和上游的分界位置有着较多样的地理和生态特征。而葛洲坝下宜昌江段处于长江由山区河流向平原河流的过度段,河床底质组成和河道形态也具有不同于一般山区河流和平原河流的特性,同时该河段内还分布有中华鲟、达氏鲟、胭脂鱼、江豚等水生保护动物,而了解河流环境和鱼类时空分布特征对于该区域内渔业资源的利用和保护具有重要意义。本文以葛洲坝下至松滋口约80 km的长江干流江段作为研究范围,通过水下视频摄像技术,对该江段内河床底质组成进行了分类和对比;使用声学多普勒剖面流速仪对河段内水深和流速进行了测量,提取了深度平均流速、平均水深和Fr(弗劳德数)三个指标参数通过聚类分析的方法将各河段的流速类型进行了分类;对浮游植物和渔获物进行了调查和监测,并与葛洲坝、三峡建坝初期进行了对比;此外利用水声学探测技术对该江段内鱼类分布特征分季节和昼夜进行了探测和研究,并结合河流物理环境特征进行了分析和探讨,以期为渔业资源和环境保护提供科学依据。本文主要研究结果如下:1、通过水下视频摄像技术对葛洲坝下约80 km的长江干流江段201个采样点的河床底质进行了观测,视频采样点水深范围为2.44~38.40 m,采样水深主要集中在5~15 m的范围。在201个视频采样点中,有32个采样点底质由单一底质类型组成,占总采样点数的15.4%,单一底质类型分别为大型卵石(10处)、黏土(7处)、人工护底河床(7处)和沙石(8处),其他采样点底质则由卵石(大型卵石、中型卵石、小型卵石)、沙石或黏土混合组成,共有15种组成类型。将201个视频观测点的底质主要组成划分为大型卵石、中型卵石、小型卵石、沙石、黏土以及本研究中观测到的人工护底河床共6种类型。分析结果表明大型卵石占底质主要组成的观测点共115处,中型卵石占底质主要组成的观测点共43处;沙石占底质主要组成的观测点共22处;而以黏土、人工护底和小型卵石为底质主要组成的观测点较少,分别为10处、7处和4处。整体而言,研究区域内主要底质类型以卵石(大型卵石、中型卵石)和沙石为主,而人工护底河床在一定程度上会导致原有鱼类栖息地功能的退化和消失。2、使用声学多普勒剖面流速仪对河段内水深和流速进行了测量,以平均深度、深度平均流速和Fr(弗劳德数)三个参数值为基准,对葛洲坝下16个江段的流速类型进行了聚类分析,结果显示16个江段流速分属三种类型,第一类流速类型属于深潭型,这种类型水体较深,流速和Fr值较小;第二类属于缓流型,这种类型水体水深适中并具有一定的流速,Fr值大于第一种类型;而第三类江段则属于急流型,这种类型水体水深较浅,流速和Fr值均较大。总体而言,葛洲坝下宜昌江段栖息地类型主要以缓流和急流为主。3、在2015-2016年间春、夏、冬三个季节对葛洲坝下长江干流江段和支流清江的浮游植物进行了监测,长江游植物采样中共监测到浮游植物7门49属63种,清江浮游植物共6门29属35种,均以硅藻门和绿藻门为主,且长江浮游植物种类多于清江。浮游植物优势种方面,长江和清江均为7种,冬季浮游植物优势种最多,长江浮游植物优势种分别为具星小环藻、变异直链藻、颗粒直链藻、线性菱形藻、尖针杆藻、四尾栅藻和具尾逗隐藻,清江浮游植物优势种为具星小环藻、颗粒直链藻、尖针杆藻、钝脆杆藻、四尾栅藻、弱细颤藻和具尾逗隐藻。春夏冬三个季节长江浮游植物密度平均值分别为22.95×104个/L、67.01×104个/L和13.54×104个/L,各采样点浮游植物密度变幅为(5.92~104.96)×104个/L;清江浮游植物密度值分别为79.88×104个/L、109.12×104个/L和40.94×104个/L,不同季节间清江浮游植物密度值高于长江。不同季节下长江浮游植物多样性指数为冬季夏季春季,均匀度指数为冬季春季夏季,丰富度指数为冬季夏季春季;清江浮游植物多样性指数为夏季冬季春季,均匀度指数为夏季冬季春季,丰富度指数为冬季夏季春季;三个季节中长江浮游植物多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均大于清江。相比葛洲坝建坝初期,葛洲坝下长江干流江段浮游植物主要组成门类并未发生太大变化,浮游植物数量上升明显,水质整体处于β-中污带,冬季水体或遭富营养化。总体而言,葛洲坝下长江干流江段浮游植物多样性较低,均匀度较好,群落结构相对稳定。4、在2015-2016年间对葛洲坝下近坝江段的渔获物进行了调查,监测到鱼类53种共5691尾,隶属于4目10科38属,渔获物总重为987.78 kg。其中鲤科鱼类最多,共31种;其次为溈科,共9种,其他各科鱼类共13种。此外,圆筒吻泩、圆口铜鱼、长鳍吻泩、长薄鳅和中华金沙鳅5种鱼类为长江上游特有种。铜鱼、鳜、瓦氏黄颡鱼、圆筒吻泩和鳊这5种鱼类是该江段的主要捕捞对象,其平均体长为248.6±36.1 mm(平均值±标准差)、171.1±46.9 mm(平均值±标准差)、174.3±34.5 mm(平均值±标准差)、185.9±20.1 mm(平均值±标准差)和255.8±51.4 mm(平均值±标准差),相对优势度指数(IRI)分别为40.59%、27.88%、9.92%、4.79%和5.14%。在日均单船产量(CPUE)方面,2015年7月、11月、12月及2016年1月,葛洲坝下宜昌江段的日均单船产量(CPUE,kg/船·天),CPUE值分别为5.68 kg/船·天、3.24 kg/船·天、2.16 kg/船·天、1.25kg/船·天,均值为3.08 kg/船·天,可以看出,随着季节的变化CPUE值呈逐渐下降的趋势。相比于葛洲坝建坝初期,鱼类种类数发生了明显的减少,与三峡工程蓄水初期相比,CPUE呈衰退的趋势。5、在2015-2016年间对葛洲坝下80 km的长江干流江段分季节进行了5次水声学探测,对庙咀至夷陵大桥约4 km的江段进行了1次昼夜探测。不同季节下目标信号TS值分布范围差异显著,水深分布无明显差异,而造成TS值差异的主要原因可能与洄游性鱼类大个体亲本对此江段的补充有关。5次季节性水声学探测中鱼类密度在河流纵向分布上差异较大,2015年5月鱼类信号主要聚集在前8个江段(葛洲坝至宜都),而2015年8月鱼类信号在16个江段分布则较为均匀,综合5次调查结果和与河段物理环境特征相关性分析来看鱼类偏好分布于水体较深并伴有一定流速且河床质为卵石的位置。从鱼类昼夜水声学探测结果来看,夜间和白天水声学探测鱼类平均密度值分别为99.6±56.7 ind/1000m3和25.7±36.0 ind/1000m3(平均值±标准差),鱼类夜间密度明显高于白天,约为白天的3.9倍。此外在夜间和白天的水声学探测中发现,河口区域鱼类密度值显著高于非河口区域,造成这种差异的主要原因与鱼类摄食活动节律有关。6、针对中华鲟的时空分布特征,在2014-2016年间对葛洲坝下近坝80 km的长江干流江段进行了12次水声学探测,共获得24个中华鲟声学信号,目标信号TS平均值为-22.0±2.3 d B(平均值±标准差),TS分布范围为-24.9~-16.5d B;目标信号平均分布水深为14.0±4.5 m(平均值±标准差),水深分布范围为6.4~20.8 m;目标信号至葛洲坝以及深泓线平均距离为28.4±23.41 km和73.8±154.9 m(平均值±标准差),距离范围分别为0.7~59.1 km,0.7~632.9 m。与2007~2010年水声学探测结果对比发现,2014~2016年间的目标信号在时空分布上发生了明显的变化,这些变化表现在(1)水深分布范围减小,主要分布水深范围由7.8~21.8 m缩小为10.5~18.4m;(2)距离河道深泓线和葛洲坝的距离更远,与河道深泓线和葛洲坝距离的主要分布范围由61.1~183.7 m和0.9~49.3 km分别变化为44.6~249.7 m和8.2~52.1 km;(3)目标信号季节分布差异明显,2007~2010年19个中华鲟目标信号有16个来自于中华鲟自然繁殖期,而在2014~2016年24个中华鲟目标信号中仅有3个来自于中华鲟自然繁殖期。中华鲟目标信号时空分布的差异性可能是导致2013~2015年间其未在葛洲坝下的产卵场发生自然繁殖行为的直接原因。7、综合分析结果表明,葛洲坝下近坝江段河床底质主要由卵石和沙石组成,河段流速类型以急流型和缓流型为主;流速生境、河床底质、饵料丰度、鱼类生态习性等多种因素共同影响了鱼类的时空分布特征。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S931

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