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转载于水生态学杂志 关键词：鱼类洄游通道规划；目标鱼类；优先排序方法 河流上建设的水坝、水闸、船闸和堰坝等建筑物，成为鱼类洄游的障碍物，对于洄游鱼类生存和繁殖造成重大威胁。按照环境影响评价要求，新建水电工程应采取洄游鱼类保护措施；已建小水电工程应根据《水利部关于推进绿色小水电发展的指导意见》进行技术改造。当下实际情况是恢复洄游鱼类通道措施仅局限于单项水电工程过鱼设施建设，未能通盘考虑流域尺度洄游鱼类通道规划问题，众所周知，鱼类洄游是一种大尺度的生物迁徙活动，仅在水电工程所在地建设过鱼设施，忽视全流域鱼类洄游空间格局，显然具有很大的局限性(胡望斌, 2008；田志福，2013)。针对河流中所有的障碍物恢复鱼类通道并不可行，需要同时考虑经济因素和生态因素来确定鱼类洄游通道恢复的重要地点（Bergerot，2008）。 近20多年来，欧洲和北美的洄游鱼类保护大多是在流域范围内通盘考虑上下游的保护和恢复措施，然后分阶段对单项已建水利工程实施技术改造。在流域层面上确定优先恢复的鱼类洄游通道，美国的华盛顿鱼类和野生动物部（WDFW，2000）提出了鱼道优先级指数，Roni等（2002）提出了鱼类通过项目优先排序指南，通过编制现有障碍的清单，收集每个障碍物上下的栖息地和鱼类存在信息，评估可能恢复措施的一般成本和效益；Prato（2011）提出鱼类洄游通道优先权指数法，基于障碍物特征，河段长度、鱼类物种分布及迁徙行为，形成了优先级列表。欧美的经验值得我们借鉴。 鱼类调查内容包括（董哲仁，2013）： （1）鱼类参数。包括物种组成、鱼类洄游习性（洄游距离、干流/支流、江湖洄游）、年龄、体长、重量、丰度。 （2）鱼类生境。包括河宽、平均流速、捕鱼平均深度、植物、河床基质类型、光照、风力、降雨、水体透明度、附近污染源。 （3）河流障碍物。包括干、支流障碍物数量及位置、障碍物类型、闸坝高度、水库回水长度、水库面积。 可把我国20世纪50年代的鱼类洄游通道状况作为参照系统，将现状与历史状况进行对比，识别河湖水系连通性的变化趋势（董哲仁等，2007）。在历史对比的基础上，进一步分析江湖水系阻隔的原因。通过分析识别是自然因素还是人为因素所致。自然原因包括泥沙淤积阻塞通道、气候变化、降雨量减少引起径流量减少、干流水位持续下降、河湖连通关系。人为因素包括： （1）由于建设闸坝、水电站，阻断洄游通道。 （2）围垦建圩、引起河湖阻隔以及湖泊群人工分割。 （3）农田、道路、建筑物侵占滩地。 （4）堤防间距缩窄、隔断主流与滩区的水力联系。 在历史对比的基础上，建立生态服务功能评价体系，评价由于水系阻隔造成的生态服务功能损失。具体评价河道中各类建筑物的阻隔作用导致鱼类物种多样性和丰度变化；鱼类栖息地个数变化以及洲滩湿地和河漫滩植被类型、组成和密度变化。 制定恢复洄游鱼类通道规划应在流域范围内进行。这是因为鱼类洄游是一种大尺度的生物迁徙活动，各种鱼类的洄游距离差异很大，所有这些洄游现象都是在流域范围内发生的；另外，洄游通道存在河流障碍物的累积效应，一连串这样的河段累积效应会对鱼类造成严重的危害。在流域尺度上，应通盘考虑不同洄游鱼类的生活史内在需求、流域内干支流、湖泊、湿地的空间格局、现存障碍物的空间分布、水文情势等外部条件、综合技术经济制约因素，才有可能谋求优化的解决方案。反之，如果仅在河段或单项水利水电工程的尺度上制订恢复洄游鱼类通道规划，显然忽略了诸多因素以及各因素之间的关联性，难以获得全流域的优化方案。 对于流域内的每条河流，都应确定鱼类洄游目标。目标有高低之分，理想目标是实现鱼类自由地从河口溯河洄游到上游河源，并保证流域内所有现存鱼种的洄游条件。但现实情况是水利水电工程布局已经形成，拆除河流障碍物受制于多种经济技术因素，难以全面展开。建设鱼道工程同样受经济技术条件和现场地形地貌限制，不可能全面铺开。基于这种认识，务实的目标可能是保证鱼类物种多样性不至于因洄游通道受阻或栖息地破碎化而进一步退化。 选择目标物种的标准是：应是土著物种，恢复其种群数量具有可行性，对栖息地质量和连通性有较高要求，能够满足较多鱼类的栖息地需求，濒危、珍稀、特有鱼类优先，社会关注程度较高或经济价值较高鱼类优先。洄游目标鱼类物种应包括海河洄游鱼种和河川洄游鱼种(李志华等，2009）。 包括生物、水文、栖息地在内的生态目标都需要量化。就溯河洄游性鱼类而言，需要确定目标鱼类物种，量化溯河洄游性鱼类物种数。就降河洄游性鱼类而言，需要确定目标鱼类物种，量化洄游入海鱼类物种的存活量和通过河口的百分率；另外，还应确定河道最大和最小流量，明确河段间适宜栖息地的数量。 恢复鱼类洄游通道措施包括建设过鱼设施、栖息地修复和拆除障碍物。过鱼设施包括鱼道、鱼闸、升鱼机等。鱼道是目前应用最广泛的过鱼设施，主要类型有池式、槽式和组合式。 恢复鱼类洄游通道规划应在流域综合规划的框架内，与水生态修复规划、流域防洪规划、水资源保护规划、河湖水系连通规划等衔接，以谋求规划目标的一致性和投资效益的最大化。洄游鱼类保护应与其他相关问题一并考虑，包括水质改善、渔业管理、河流生态修复、生物多样性保护等，通常应该一个综合方案。 水系是由干流、支流构成的脉络相通的河流系统。经过几十年的建设，干支流上布置着大量水利、水电、航运建筑物，有的已经全部阻隔了洄游通道，有的部分阻隔。出于恢复洄游鱼类通道的目的，如果规划在流域内干支流上全部实现畅通无阻，既不现实也不经济，这就需要通过监测、调查和评价，识别主要洄游通道，特别要识别有重要溯河/降河性洄游鱼类种群通过的河段。对于干流、支流、湖泊、水库及拟实行的鱼道工程或者鱼类洄游障碍物拆除项目，编制优先排序规划，选择重点河段和重点工程，以解决洄游通道关键问题（董哲仁等，2014）。 对于恢复洄游鱼类通道项目的优先排序要遵循科学的方法，既要符合鱼类洄游规律和流域总体格局及障碍物空间分布状况，又能符合资金合理使用的经济规律。通过修复项目排序，可以综合考虑资金、效益、技术可行性、土地利用以及移民等约束条件，使资金利用更为有效。通过优先排序明确项目的轻重缓急，可以使大型洄游通道修复项目分期实施。优先排序方法有多种，可以采用简单计算方法也可以采用计算机模型。GIS是优先排序的有用工具。应用GIS技术，能够充分显示流域内河川湖泊的空间格局；水坝等障碍物的空间分布；目标物种的洄游路线；重点河段和重点水利水电工程的位置。 编制恢复洄游鱼类通道项目的优先排序规划，需要确定规划现状基准年和规划水平年。影响项目工期的因素包括资金投入、项目规模、技术复杂性以及各个项目间的关联性；另外，项目完成与实际效果还存在时间滞后现象。例如，鱼道工程或者鱼类洄游障碍物拆除项目，一般在项目完成后即可见效。但鱼类栖息地恢复项目，如恢复河岸植被以遮阴，改善河床基质，河道内栖息地改善等工程，需要几年时间方可见效。在这种情况下，应在优先排序规划中说明项目全部效益达到所需的年限。 编制恢复洄游鱼类通道项目的优先排序规划，需要先确定优先排序准则。优先排序准则应根据工程性质、特征和自然禀赋等条件，因地制宜地确定。以下列举5项准则供参考。 （1）有效性。如果一个修复项目能够促使生物多样性改善和提升，能够促进栖息地发生长期良性变化、栖息地面积得到恢复、质量能够持续改善，能够保护和恢复濒危鱼类或其他生物，而且项目成功的可能性较大，那么这个项目就应该取得优先地位。例如美国北部鲑鱼恢复计划优先排序，按照有效性（持久性、成功可能性、栖息地变化、鱼类丰度增加的可能性）原则编制。 （2）栖息地适宜性。在流域内会有诸多备选的鱼类栖息地修复项目。依据栖息地适宜性综合评估结果（包括水文、地貌、水质、生物多样性、经济社会要素），识别适宜性评分较高的栖息地项目；再应用历史资料数据，计算当前栖息地损失比例，得到可恢复的栖息地面积。显然，适宜性高且恢复面积大的项目，应该获得较高级别的排序。生命周期模型是较精确的栖息地适宜性评估方法（Reeves et al，1989）。这种方法针对特定保护鱼类，识别生命周期中哪个生命阶段以及何种类型栖息地是这种鱼类生产力的瓶颈，因此，优先修复这类栖息地就是顺理成章的事。 （3）效益/投资分析。通过同类修复项目的效益/投资分析，效益高的项目应获得较高级别的排序。在效益分析方面，生态修复工程与传统水利工程不同，其效益估算比较复杂，生态修复工程效益主要体现为生态系统服务效益。采用生态系统服务价值定量化方法，如市场定价法、预防成本法、置换成本法、机会成本法等方法进行估算。 （4）自然保护区范围。截至2016年5月，我国政府已经批准设立的国家级自然保护区共447处，其中包含不少珍稀濒危野生水生生物及其栖息地，特别是长江上游珍稀、特有鱼类国家级自然保护区，是一个地跨四川、贵州、云南、重庆四省（市）的国家级自然保护区，范围大、保护目标明确；另外，还设有专门针对白鱀豚、大鲵、鳄蜥和细鳞鲑等珍稀、特有水生动物保护的国家级自然保护区。在修复项目优先排序时，位于自然保护区的项目应予优先级别。 （5）预期物种多样性、鱼类生产力和栖息地面积。按照预期鱼类物种多样性增加值，从该项目受益的稀有、濒危物种数目、修复栖息地面积恢复程度等指标优先排序；也可以采用预期鱼类密度、渔业生产力提高、单位鱼类产量所需资金投入等生产力指标进行优先排序。 按照相关法律法规和技术标准，结合规划流域的具体情况，参照上节内容，从中选择若干优先排序准则。作为示例，表1显示在流域范围内恢复鱼类洄游鱼类通道项目优先排序准则。共选择了4项准则，包括栖息地预期质量综合评价、深潭-浅滩序列数量、预期物种多样性评价、预期恢复历史栖息地比例。 把每项准则的评价结果，划分成若干等级，按照不同等级计分。计分制可以选取1～5或1～４，但要求各项准则都选用相同的计分制。对于每个修复项目，计分累计相加得到总分，也称优先排序指数PI（prioritization index）。 式中：PI—每个修复项目的优先排序指数；（PI）i—等级计分值；n—准则数目。 实际上，各项计分分级可以代表各项准则的权重。在等级计分法中，对于权重有两种处理方法。一种是各权重并列，最大值相同；另一种为了突出重要的准则，预设较大的权重。 把式①计算结果PI值分为若干等级（如5级），分别代表排序最高、很高、高、中、低。把排序分级标注在流域地图上，就得到流域生态修复工程项目优先排序分布图。最后，在优先排序的基础上，依靠专家判断和专业知识完成修复项目优先排序规划。 作为算例，表1中各项准则评价采用5级，计分制为1～5。各计分累计相加得到总分。优先排序指数PI最大可能值为20。假设算例中4项准则计分分别为(PI)1 = 4，(PI)2 = 3，(PI)3 = 2，(PI)4 = 4，则PI = 13。在该算例中，为突出栖息地预期质量准则，可以把(PI)1扩大2倍处理，(PI)1×2 = 8，则PI = 17。这样就可以把预期栖息地质量较高的项目排到较为优先的位置。最后把排序等级划分为：最高（PI>14），很高（PI = 9～14），高（PI = 7～9），中等（PI = 3～7），低（PI = 1～3）。  作为恢复洄游鱼类通道的案例，鲟鱼2020-保护和恢复多瑙河鲟规划(Stergeon 2020-A program for the protection and rehabilitation of Danube sturgeons)具有典型性。 多瑙河是欧洲第二大河，发源于德国西南部，自西向东流经10个国家，最后注入黑海。多瑙河支流众多，形成了密集的水网，成为众多鱼类的栖息地；其中，鲟是多瑙河丰富的生物资源，具有独特的生物多样性价值，被视为多瑙河流域(DRB)的自然遗产，是多瑙河的旗舰物种。 在过去的几十年里，鲟群落急剧退化已经成为欧洲社会普遍关注的生态问题，调查资料显示，产卵洄游受阻、栖息地改变以及过度捕捞使得野生种群濒临灭绝。6种原生的多瑙河鲟，有1种已经灭绝，1种功能性灭绝，3种濒临灭绝，还有1种属于脆弱易损。无论从科学角度(如“活化石”和良好的水与栖息地质量指标)，还是从社会经济的角度来看(维持居民生计)，对多瑙河鲟直接和有效的保护是防止其灭绝的先决条件（Schmuts & Trautwein，2009）。 60多年来，多瑙河干流已建和在建水电站共38座，水能开发利用率为65%。加上船闸等通航建筑物，多瑙河干流共有56座鱼类洄游障碍物，其600多条支流上也建设了大批水电站和其他建筑物。据统计，分布在多瑙河干流以及主要支流上的鱼类障碍物和栖息地连通障碍物共超过900座。 多瑙河干支流上的障碍物对于长距离洄游鱼类如鲟、西鲱造成十分不利的影响。这些鱼类从黑海溯流而上，洄游数千公里到达多瑙河及其支流的上游地区产卵，但中途遇到阻隔，特别是位于中游-下游交界处的铁门水电站影响甚大。对于中等距离洄游鱼类（>200 km）如鲷、乌鲂、小体鲟、赤梢鱼属、马鲅、软口鱼属、哲罗鱼和鳕，由于障碍物阻隔，洄游也受到相当程度的影响（Roni & Beechie，2013）。 鲟群落急剧退化引起了多瑙河流域国家和欧盟委员会的高度关注。2011年6月通过的多瑙河地区欧盟战略(EUSDR)，旨在协调统一的部门政策，为鱼类恢复提供合理的框架，使环境保护与区域社会和经济需求相平衡。2012年1月成立了科学家、政府和非政府组织“多瑙河鲟特别工作组”(DSTF)，以支持EUSDR目标的实现，提出《鲟鱼2020-保护和恢复多瑙河鲟规划》，作为行动框架，其目标是“到2020年确保鲟和其他本地鱼类种群的生存。” 《鲟鱼2020-保护和恢复多瑙河鲟规划》是一项综合的行动框架，内容包括改善河流连通性、栖息地置换、改善水质、生物遗传库、改善关键栖息地、民众教育、执法、打击鱼子酱黑市等综合措施；其中洄游鱼类的连通性恢复是最重要的目标，多瑙河上游重点在于栖息地恢复和建设功能性鱼道，多瑙河中下游的保护重点是保护剩余的野生个体及其重要栖息地，恢复铁门水坝和加比奇科沃水坝的河流连通性。 多瑙河生态状况不能满足欧盟水框架指令（WFD）的环境要求，拆除鱼类洄游障碍物和设施是改善河流鱼类种群生态健康的关键，恢复流域连通性成为最主要的生态修复行动。多瑙河国际合作委员会（ICDDR）与流域各国合作，完成了多瑙河流域管理规划（DRBMP）。由于河道洄游障碍物数量大，而资金、土地、技术等资源有限，这就需要对于大量的障碍物进行优先排序，按照轻重缓急进行遴选，以此为基础制定连通性恢复行动计划，成为DRBMP的一个组成部分。优先排序采取改良的多准则多权重分级计分系统，用优先排序指数PI表示（Schmuts & Trautwein，2009）。 为保证连通性恢复工程的生态效果，建立了5种准则，反映洄游鱼类的特殊需求（表2）。这5项准则分别是： （1）洄游鱼类栖息地准则。恢复河流连通性首先要满足长距离洄游鱼类在干流洄游，其次满足长距离洄游鱼类在支流洄游，然后满足中等距离洄游鱼类洄游需求，至于短距离洄游鱼类则排在最后。 （2）第一障碍物准则。鱼类从黑海溯源向多瑙河干流及其支流上游洄游产卵，多瑙河干流是长距离洄游鱼类的主要通道。所以位于多瑙河干流的河道障碍物，应给予较高排序。如果河道有多座障碍物，则处于靠下游位置的障碍物应获得比靠上游障碍物相对较高的排序。显然，最高级别的排序属于多瑙河干流最下游的障碍物，这是因为只有最下游的障碍物清除了，无论是长距离洄游还是中等距离洄游鱼类其上游栖息地才能有效。 （3）距河口距离准则。障碍物距离河口越近排序越高，反之排序等级越低。 （4）重新连通栖息地长度准则。恢复连通后较长的河流栖息地赋予较高计分，具体按照河段尺度划分等级。 （5）保护区准则。如果障碍物位于“欧洲保护自然2000网络” (European Natura 2000 Network) 范围内，就会赋予较高的权重。每项准则都划分为若干计分等级。按照改良的多准则多权重分级计分方法，每个障碍物的优先排序指数（PI）按照下式计算： 式中：PI—优先排序指数；M—洄游鱼类栖息地计分；F—第一障碍物计分；D—距河口距离计分；L—重新连通栖息地长度计分；P—保护区计分。  式（2）体现了改良的多准则多权重分级计分系统的设计原则。首先，为恢复连通性遴选出5项准则，但5项准则并非是并列的，其中洄游鱼类栖息地准则是最重要的准则，高于其他4项。反映在公式中，洄游栖息地计分M是基础值，其他4项表示为权重；其次，在各项准则中计分分级不同，使不同准则的权重有所区别。即M = 0～4，F = 0～2，D = 0～3，L = 0～2，P = 0～1。按照式（2）计算，PI的最大可能值是36，最小值为0（位于河源）。把PI值分为5级，即最高（PI>13），很高（PI = 10～12），高（PI = 7～9），中等（PI = 4～6），低（PI = 1～3）。在流域地图上标出每个障碍物的PI值，就可以清楚了解多瑙河连通性恢复项目的优先排序（图1）。  从图1可以发现，处于多瑙河下游的障碍物获得最高排序，PI>20；其次，妨碍长距离洄游鱼类的障碍物排序也较高（PI = 8～10）。在长距离洄游鱼类障碍物中，位于德国巴伐利亚州河段障碍物较奥地利PI较高，这是因为前者的重新连通栖息地长度较长（L值），而且位于“欧洲自然保护2000网络”内(P值)。支流障碍物距河口较近的PI值明显高于靠上游的障碍物。总体上，流域内671处参与排序障碍物中，有29处为最优先排序，99处获得中等排序，543处获得低等级排序；另外，还有超过1/4障碍物目前没有参与恢复连通性排序（PI=0），这些障碍物或位于河源或位于人工渠道。 流域内关键问题是位于多瑙河干流中游-下游间的铁门水电站Ⅰ、Ⅱ级（Ⅰ级水电站坝高60.6 m，库容27.7亿m3，装机容量205万kW；Ⅱ级水电站水头8.0 m，装机容量43.2万kW），因其阻隔作用，使多瑙河最重要的鲟沦为濒危物种，成为流域内最严重的生态胁迫，直接影响了区域的渔业生产。多瑙河流域管理规划（DRBMP）要求下一步开展铁门水电站大坝改建可行性规划，目标是允许洄游鱼类特别是鲟能够自由洄游。 优先排序提供了一种指导性意见，至于在什么位置以及什么时候开展连通性恢复工程，将取决于建设鱼道或者拆除障碍物的技术可能性，也涉及投资和国家生态修复规划。2015年多瑙河流域国家确定的108项帮助洄游鱼类项目开工建设，在欧盟水框架指令WFD 第二期（2021年）和三期（2027年）期间，将对600余个项目进行权衡，其中一些洄游障碍物由于技术或造价问题将不拆除。 在河流上建设的水坝、水闸、船闸和堰坝等建筑物，是鱼类洄游的障碍物，严重影响鱼类的生存和繁殖。由于鱼类洄游是水生生物大尺度的迁徙运动，洄游现象发生在流域范围内；同时，连续的河流障碍物对洄游鱼类具有累积效应。因此，必须在流域尺度上制定恢复洄游鱼类规划。 考虑到现实性和经济性，恢复洄游鱼类通道无法拆除河流干支流上布置的全部水利、水电、航运建筑物，应在监测、调查和评价基础上，识别主要洄游通道，特别是识别有重要溯河洄游鱼类种群通过的河段，根据工程性质、特征和自然禀赋等条件，编制恢复洄游鱼类通道项目的优先排序规划，因地制宜地确定优先排序准则，选择重点河段和重点工程，以解决洄游通道关键问题。 欧美国家在制定恢复鱼类洄游通道规划方面积累了一定经验，值得我国借鉴。我国也亟待制定恢复洄游鱼类通道的技术标准。 董哲仁，赵进勇，张晶，2020. 论恢复鱼类洄游通道规划方法[J].水生态学杂志，41（6）：1-8. |
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