游立新，王珂，祝坐满，曾小辉，刘绍平

(1.中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北武汉 430071；2.中国水产科学研究院长江水产研究所，湖北武汉 430034)

长江中游江段水生生物资源调查及航道整治工程影响预测分析

游立新1，王珂2，祝坐满2，曾小辉1，刘绍平2

(1.中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北武汉 430071；2.中国水产科学研究院长江水产研究所，湖北武汉 430034)

为了解长江中游道人矶至杨林岩河段水生生物资源状况，分别于2011年10月、2012年5—6月对该江段进行了两次调查，并分析了航道整治工程对水生生物的影响。调查分析结果表明：该江段包含浮游植物43属(种)，平均密度为1.01×104ind./L，平均生物量为0.12 mg/L；浮游动物81种，平均生物量0.009 mg/L；底栖动物26种，平均生物量为8.2 g/m2；鱼类58种，隶属7目14科52属。在航道整治工程实施过程中，水下抛石、沉排施工等施工方式会对工程作业附近水域的水生生物造成影响，浮游植物、浮游动物和底栖动物的损失量分别为64.35 t、2.9 t和0.3 t，噪声、废水和洄游通道的部分阻隔也会对栖息在该区域的鱼类活动造成影响。

道人矶；杨林岩；航道整治；水生生物资源；预测分析

长江中游道人矶至杨林岩河段因仙峰礁、磨盘石礁石阻碍航行，历年来出现了不少海损事故，造成了较大的经济损失和人员伤亡。随着近年来长江中下游河段航道条件的逐步改善以及航运能力的不断提升，对航道的安全要求也大大提高。为此，亟须对道人矶至杨林岩河段进行整治。

整治工程主要包括护滩带守护工程和护岸工程，工程的建设可以防止洲头冲刷后退及左汊上部进一步冲深，对于维护航道稳定具有重要作用。但工程建设在带来巨大经济和社会效益的同时，也剧烈地改变了原有河流型水生生态系统的水文状况，引起水生生境的破碎化[1]，对水生生物的生活习性也会造成严重的不利影响。杨雪[2]等的研究表明，不同的施工方式(护滩带、坝体、深槽护底带、高滩守护、护岸加固)对浮游植物、浮游动物和底栖动物的影响有所不同。杨朝晖[3]、周小愿[4]等的研究也表明，水工程建设会对水生生物资源以及鱼类生境带来显著影响。为此，本研究对长江干线道人矶至杨林岩河段浮游植物、浮游动物、底栖动物以及鱼类资源状况进行了调查，并分析了整治工程对水生生物产生的影响，调查结果可为整治工程补偿措施的实施提供数据支撑和科学依据。

1 调查概况与方法

1.1研究区概况

道人矶至杨林岩河段位于长江中游，湖北省洪湖市、湖南省岳阳市境内，上邻洞庭湖湖口，距城陵矶5 km，下接界牌水道，距武汉226 km。河段上起擂鼓台、下迄杨林山，全长约20 km，属顺直分汊型河段。施工区域属于亚热带季风气候，年平均气温16.5 ℃左右，年降水量达1200 mm以上。

1.2采样点设置及采样方法

根据工程特点，水生生物(浮游生物、底栖生物)调查共设置了3个采样断面(坐标分别为：29.5315°N，113.2066°E；29.5596°N，113.2340°E；29.6041°N，113.2915°E)，依次位于道人矶上游1.5 km，道人矶下游4.1 km，道人矶下游10.8 km(新港)，如图1所示。渔获物调查范围主要为工程所在江段上下游区域，通过主动捕捞，结合商业捕捞情况进行，共设置了3个渔获物收集区域，分别为螺山、城陵矶和新港。水生生物及鱼类资源调查时间为2011年10月2日至10月30日，2012年5月5日至6月15日。整治工程施工时间为2013年12月至2014年6月以及2014年12月至2015年6月。

样品采集及处理方法按照《淡水浮游生物研究方法》[5]进行，依据《水库鱼类调查规范》(SL 167—1996)、《内陆水域鱼类资源调查手册》[6]对渔获量、渔获物组成进行统计，每个种类样本数量不少于50尾(不足50尾，则全部取样)。

图1 水生生物采样点示意图Fig.1 Sampling points of aquatic organisms

1.3调查数据处理

浮游藻类生物量的计算：对各个种群进行细胞计数，查阅文献找出平均细胞体积，再计算生物量[5]。

浮游动物生物量的计算：轮虫生物量按体积法[6]计算；桡足类(不包括无节幼体)由相近的几何形状计算出体积，再乘以密度加以换算成生物量[7]；枝角类的生物量根据体长-体重回归方程[8]计算。

采用Margalefs指数(D′)、Shannon-Weaver指数(H′)、Simpson指数(χ′)多样性特征值对工程江段鱼类群落生物多样性进行描述，公式如下[9]：

Margalefs指数：D′=(S-1)/lnN

式中，S为群落中物种种类数量；N为群落中所有物种数量；Ni为第i个物种数量。

1.4水生生物损失量计算

水生生物的损失量参照《建设项目对国家级水产种质资源保护区(淡水)影响专题论证报告编写指南(试行)》，占用保护区水域，使保护区水域功能被破坏或水生生物资源栖息地丧失。各种类生物资源补偿量评估参照以下公式计算：

Wi=Di×Si

式中，Wi为第i种类生物资源的受损量，尾、个、kg；Di为评估区域内第i种类生物资源的密度，尾(个)/km2、尾(个)/km3、kg/km2；Si为第i种类生物占用的保护区水域面积或体积，km2或km3。

2 调查结果分析

2.1浮游生物资源现状

2.1.1浮游植物

工程河段调查共鉴定出浮游植物43属(种)，隶属于6门。其中，硅藻门最多，共有26属(种)，绿藻门次之，为8属(种)，蓝藻门5属(种)，金藻门2属(种)，甲藻门、红藻门均有1属(种)。浮游植物优势类群为针杆藻(Synedrasp.)、直链藻(Melosirasp.)、脆杆藻(Fragilariasp.)和小环藻(Cyclotellasp.)等。

浮游植物平均密度为1.01×104ind./L，平均生物量为0.12 mg/L。道人矶上游、道人矶下游及杨林岩采样点的浮游植物生物量依次为0.122 mg/L、0.112 mg/L、0.132 mg/L。图2为各江段浮游植物生物量变化情况。由图2可以看出，硅藻门对生物量的贡献率最大。

图2 各江段浮游植物生物量变化Fig.2 Biomass of phytoplankton at different sections

2.1.2浮游动物

工程河段共检出浮游动物81种，其中原生动物18种，轮虫32种。原生动物以沙壳虫属为主，轮虫以多肢轮虫、臂尾轮虫较多，枝角类以秀体溞较多，桡足类剑水蚤、猛水蚤、膘水蚤均有。

浮游动物平均生物量为0.009 mg/L，道人矶上游、道人矶下游及杨林岩采样点的浮游动物生物量依次为0.0089 mg/L、0.009 mg/L、0.0091 mg/L。图3为各江段浮游动物生物量的变化情况。由图3可以看出，原生动物和轮虫对生物量的贡献率最大。

图3 各江段浮游动物生物量的变化Fig.3 Biomass of zooplankton at different sections

2.2底栖动物资源现状

工程河段共发现底栖动物26种，其中寡毛类8种，水生昆虫4种，软体动物12种，其他动物1种。本次调查所得底栖动物密度、生物量分别为1368 ind./m2、8.4 g/m2。在密度上，昆虫占优势，为总量的88.0%；生物量上，软体动物占优势，为总量的57.1%。

2.3鱼类资源现状

2.3.1渔获物种类组成

调查共统计了渔船202船次，共鉴定出鱼类58种，隶属于7目、14科、52属。其中，鲤形目42种，占72.41%；鲇形目7种，占12.07%；鲈形目5种，占8.62%；鲟形目、鲑形目、鲱形目、颌针鱼目共4种，占6.88%。鲤形目中鲤科鱼类最多，占有绝对优势，共36种，占总种类数的62.07%；鲇形目鲿科次之，共5种，占8.62%；鳅科、平鳍鳅科、吸口鲤科、鲇科、鮨科、鳢科、刺鳅科、塘鳢科、鲟科、鳀科和银鱼科的种类较少。

江段渔获物数量比居前五位的依次为黄颡鱼、草鱼、长春鳊、鲢、鲫，占渔获物总数量的67.63%；占重量百分比前五位的为鲢、长春鳊、鲇鱼、青鱼、草鱼，共占渔获物总重量的72.56%。

2.3.2生物多样性指数

鱼类多样性采用Shannon-Weaver多样性指数、Simpson优势度指数、Margalef丰富度指数来进行分析。生物学多样性计算数据来源于长江水产研究2010—2011年的调查结果，如表1所示。连续2年的调查表明，工程江段Margalef丰富度指数有上升趋势，其他指数没有明显的趋势表现。

3 工程影响预测分析

3.1工程对浮游生物的影响

水生生物在自然状态下会增殖，形成水域的生产力。在工程施工时所产生的水质、水文情势的改变难免会对水域水生生物的生产量产生影响[10]。

表1 工程江段鱼类生物多样性指数

(1)工程对浮游植物的影响

藻类是一群具有叶绿素和其他光合色素，能进行光合作用的低等植物，是自然水体的原始生产者。多数藻类是鱼类或其他水生动物的饵料。航道整治工程对浮游植物的影响主要是在航道整治阶段，因水流发生变化等引起局部水域水质浑浊，影响阳光透射，使水中浮游植物光合作用暂时降低，不利于藻类生长繁殖，最终导致其数量减少[2]。在护滩护岸施工过程中，水体搅动产生的悬浮物会对浮游植物光合作用造成影响。根据公式：浮游植物损失量=工程影响水域体积×单位生物量×P/B系数×施工年数×死亡率，对浮游植物的损失量进行估算。式中，影响水域体积1.43×107m3，单位生物量取0.12 mg/L，P/B系数为250，工期9个月，死亡率20%。经计算，工程护滩护岸施工造成浮游植物的总损失量为64.35 t。

(2)工程对浮游动物的影响

水域中的浮游动物是许多经济鱼类和几乎所有幼鱼的重要饵料。浮游动物含有丰富的营养物质，在水域生态系统的食物链和能量转换中，浮游动物与水生植物、底栖动物、浮游植物一起，各占有重要位置。项目建设对浮游动物最主要的影响是水上施工扰动水体，造成水体悬浮物浓度增加，从而影响浮游动物摄食率、生长率、存活率和群落等[2]。参照浮游植物损失量计算公式，估算浮游动物损失量，影响水域体积1.43×107m3，单位生物量0.009 mg/L，P/B系数150，工期9个月，死亡率20%。经计算，工程施工造成的浮游动物损失量为2.9 t。

工程施工对该江段浮游生物的影响只是局部的、暂时性的。待工程结束后，水深相对增加，水体透明度增大，有利于浮游植物进行光合作用，可以促进藻类的生长繁殖，河段藻类的数量可很快恢复到原有水平。整治后水流趋于平缓，流速降低，则泥沙含量减少，水深增加，水体透明度增加，在一定程度上有利于原生动物、轮虫及浮游甲壳动物的繁殖。预计整治后河段中的浮游动物数量会有所增加，但种群结构不会发生大的变化。

3.2工程对底栖动物的影响

底栖动物是底层生活鱼类的重要饵料来源，其寿命较长，迁移能力有限，常被用作环境长期变化的指示生物。由于底栖动物长期生活栖息在水域底部泥沙、石块或其他水底物体上，因此，工程建设对水体底质的改变会直接影响到该河段区域内底栖动物的种类组成及分布。在自然水体中，底栖动物的种类和数量与底层杂食性鱼类有着极大关系，因此，工程建设也会直接或间接地影响到鱼类的种类和数量。

航道整治产生的大颗粒悬浮物对底栖生物尤其是定居性的贝类等造成覆盖，破坏底栖生物栖息环境，导致减产或死亡，产生直接危害作用。破坏底栖生物索饵繁殖场所，影响现有种群的生存和随后的恢复，使物种多样性下降[2]。因工程建设需要，占用渔业水域，使渔业水域功能被破坏或生物资源栖息地丧失，工程断面底栖动物的生物量为0.07 g/m2，航道整治施工包括护滩和护岸，影响水域面积约9.47×105m2。根据公式：底栖动物损失量=工程影响水域面积×单位生物量×P/B系数×施工年数×死亡率，对底栖动物的损失量进行估算。式中，影响水域面积9.47×105m2，单位生物量0.07 g/m2，P/B系数为6，工期9个月，死亡率100%。经计算，底栖动物损失量为0.3 t。

3.3工程对鱼类资源的影响

施工江段主要有青鱼、草鱼、鲢、鳙、鲤、鲫、铜鱼、鲇、黄颡鱼、瓦氏黄颡鱼、长春鳊等经济鱼类。工程对经济鱼类的影响主要为噪声、废水污染物和部分洄游通道的阻隔。另外，施工过程会导致施工区域内底栖生物的大量死亡，这样会对施工区域附近以底栖生物为主要食物的青鱼等鱼类造成一定的影响。

工程建成运行后，通航船只数量、密度明显增大，船只对本江段经济鱼类会产生一定的影响，主要是影响鱼类的分布情况。船只的噪声和螺旋桨都会导致鱼类分布的变化。船只运行的噪声和波浪造成鱼类的主动回避，主航道的鱼类将离开栖息地，但此影响是暂时的，并且影响程度不大。船只螺旋桨可能造成躲避不及时鱼类的伤亡，误伤一定的鱼类，但这种影响和误伤的比例很小。

4 小结

长江中游道人矶至杨林岩河段整治工程的实施，将有利于改善长江中游航道条件，使航道通航能力大幅提升，但工程实施中及投入运营后对水生生物的影响是不可避免的。为此，必须采取合理的避让措施或生态补偿方案，使不利的环境影响得以规避或减缓，通过完善施工计划、加强施工监督、开展水域生态修复、加强渔政管理等措施，减缓航道整治工程对水生生物资源的影响。

[1] 叶属峰, 德文, 王文华. 长江河口大型工程与水体生境破碎化[J]. 生态学报, 2005, 25(2): 268- 272.

[2] 杨雪. 长江中段荆江航道整治工程对浮游生物和底栖动物群落的影响研究[D]. 武汉: 华中师范大学, 2016: 3- 7.

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[4] 周小愿. 水工程对水生生物资源影响综述与对策建议[J]. 西北水电, 2009(4): 3- 7.

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[10] 陈会东, 金辉虎. 航道整治工程对河流生态环境的影响分析[J]. 现代农业科技, 2010(7): 281- 282.

AquaticBiologicalResourceSurveyintheMiddleReachesoftheYangtzeRiverandPredictionAnalysisoftheImpactofNavigationChannelRenovation

YOU Li-xin1, WANG Ke2, ZHU Zuo-man2, ZENG Xiao-hui1, LIU Shao-ping2

(1.CCCC Second Harbor Consultants Co., Ltd., Wuhan 430071, China; 2.Yangtze River Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuhan 430034, China)

In order to understand the status of aquatic resources from Daorenji to Yanglinyan in the middle reaches of the Yangtze River,we conducted two surveys in October 2011 and May to June 2012 respectively, and analyzed the impact of navigation channel renovation on aquatic organisms. The results showed that there were 43 species of phytoplankton, 81 species of zooplankton, 26 species of benthic species, and 58 species of fish, which belong to 7 orders, 14 families and 52 genera. In detail, the average density of phytoplankton was 1.01×104ind./L and the average biomass was 0.12 mg/L. Meanwhile, the average biomass of zooplankton was 0.009 mg/L, mainly rotifers and protozoa, and the average biomass of benthic organisms was 8.2 g/m2. During the implementation of navigation channel renovation, underwater ripraps and sinking construction will lead to an increase in the concentration of suspended matters in some areas, and the aquatic organisms in the waters near the construction operations will be affected. The loss amount of phytoplankton, zooplankter and zoobenthos was 64.35 t, 2.9 t and 0.3 t, respectively. Fish activities will also be affected by noise, waste water and partial barriers of the migration route.

Daorenji; Yanglinyan; navigation channel renovation; aquatic biological resources; forecast analysis

2017-03-09

游立新(1968—)，男， 高级工程师，主要从事交通运输建设项目研究，E-mail：695995320@qq.com

刘绍平(1963—)，男，湖北荆州人，研究员，主要从事渔业资源和水生生物保护研究，E-mail：lsp@yfi.ac.cn

10.14068/j.ceia.2017.06.011

X820.3

A

2095-6444(2017)06-0043-04