张俊秀，叶智峰，朱冬舟

（上海勘测设计研究院有限公司,上海 200336）

0 引言

适应性管理的概念最早由生态学家C.S.Holling 与J.Walters 在20 世纪70 年代提出,旨在通过科学管理、监测和调控管理活动来提高当前数据收集水平,以满足生态系统容量和社会需求方面的变化[1]。生态系统、经济系统、社会管理系统在时间和空间上的发展是多维且动态的,适应性管理模式则是针对上述各类系统中可能出现的可控因素,通过监测、分析、调整等过程能动地调节[2]。

减水河段鱼类生境修复工程的目标是建设稳定、可持续、适合目标鱼类生存及繁衍的栖息地,工程实施后河段水文环境是从非稳定向稳定变化的动态过程,工程效益需要通过长时间运行管理来验证。鱼类栖息地生境修复的效果涉及生物多样性、水文环境、水质情况、河流动力及人类行为等多方面因素,随着时间推移修复效果也会相应发生变化[3]。

在减水河段鱼类生境修复工程中应用适应性管理概念,可以在明确修复目标情况下,对不同河流生态修复措施可能带来的影响进行评价,合理设计并实施工程措施后,通过对影响因素的长期监测,阶段性的反应工程措施的实施效果,在运行的过程中及时识别影响因素的变化,对应修正概念模型、工程措施及监测计划,以动态的调试应对时间、空间等多维度变化[4],最终实现鱼类生境的修复及重塑,实现减水河段鱼类资源的健康、可持续发展。

1 项目背景

松新减水河段鱼类栖息地修复工程旨在修复松新电站至松新电厂间,总长约8.0km 减水河段受损鱼类栖息地,为目标鱼类在减水河段完成基本生活史提供生境条件。

2 适应性管理方案

本工程中以科学性、可持续性、适应性、反馈性及可操控性为主要原则,自工程试验点修复措施完建后,启动“监测—评估—调整”的动态调整机制[5]。根据对减水河段实际踏勘及前期的本底调查,利用实际地形、地貌的测量数据建模；通过水力模型分析结果为导向,在目标河段设置多个工程措施试验点,在初步识别主要影响因子后,对比措施实施前后主要因子的变化情况,对河段生境改善情况进行评估,根据评估结果对应调整工程措施的类型及优化方向。适应性管理方案实施流程见图1。

图1 适应性管理流程方案图

3 工程方案设计概述

3.1 目标对象

本工程优先保护目标为短须裂腹鱼、齐口裂腹鱼、昆明裂腹鱼、横纹南鳅、戴氏山鳅和前鳍高原鳅。根据相关研究调查,上述目标对象适宜的生境水力参数值取为：流速0.3 m/s,平均水深0.3 m,最大水深0.6 m,河宽25 m～30 m。

3.2 目标对象

通过MIKE21 数值模型对松新电站下游减水河段在拟定10%的生态流量下的水力生境参数进行模拟计算,发现部分河段平均水深及最大水深无法满足目标鱼类生境条件要求；同时根据现场踏勘发现栖息地受损情况主要包括水流漫滩不连续、泥沙及石块阻隔水流、硬化底质、多样性不丰富等[6]。针对以上情况,设计采取疏槽、透水堰、冲沟导堤、镇脚、底质改善,共计5 种工程修复措施,主要分布情况见下图,共含疏槽（9 处）、透水堰（12 处）、冲沟导堤（1 处）、镇脚（2处）、底质改善（3 处）,见图2。

图2 工程措施总平面布置图

根据适应性管理方案,首先在工程河段进行辅助工程措施的试点建设。生境试点工程自2018 年12 月开工,2019 年3 月完工。主要包括疏槽（2 处）、透水堰（1 处）、冲沟导堤（1处）、镇脚（2 处）、底质改善（2 处）。

4 适应性管理过程

4.1 监测方案

（1）监测指标

水生生物依托于河流而生,因此河流水文情势及河流水动力条件变化直接造成水生生物群落结构的变化。水深是反应水体深度重要参数,为底栖型鱼类提供适当的活动空间,另一方面是为沉性卵提供适当的孵化环境；流速反映水体流动快慢,适当的流速不仅刺激鱼类性腺发育及产卵,同时能帮助漂浮性鱼卵悬浮、孵化,流速的变化直接影响鱼类的繁殖规模；水面宽是反应鱼类生存区域大小的重要指标,在产卵期能直接影响产卵的规模；水质状况是体现河流水体质量优劣,影响河流生物群落组成的重要参数,基于本工程目标对象为鱼类,故水质状况选择影响鱼类产卵、繁殖的水温,影响鱼类饵料生长的总氮、总磷作为主要监测指标。

（2）监测时间

2018 年秋季、2019 年春季、秋季各安排一次。

（3）监测位置

在所有工程辅助措施实施试点处进行固定点位监测；在松新坝址与厂房之间（即松新减水河段）靠近河流中段处。

（4）水力条件监测方法

针对水深较大（h>20 mm）且水面宽较宽（B>10 m）的断面, 采用声学多普勒流速剖面仪进行流速v、水深h、水面宽B、流量Q、地形等内容的测量；针对水深较小且水面宽较小的断面,使用流速面积法进行测量,采用便携式流速仪、测试杆、卷尺等进行流速v、水深h、水面宽B等内容的监测,流量Q根据测量数据进行计算。

（5）水质监测方法

根据《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91-2002）中有关要求,进行断面的采样垂线和采样点布设。根据《水质水温的测定温度计法》（GB/T 13195-1991）、水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》（GB/T 11893-1989）、《水质总氮的测定碱性过硫酸钾分光光度法》（HJ 636-2012）,分别进行水温、总磷及总氮的监测。

4.2 评估方法及结果

（1）评估方法

为了验证各类辅助工程措施在本工程的适用性,对单项辅助工程措施的有效性以指标评分法单独评估。根据前期研究经验选取平均水深、最大水深、平均流速、最大流速、生境多样性作为评价指标,每个评价指标分为3 个等级,分别对应分数为1、2、3,将5 个评价指标分数相加,总分越高代表生境适宜性越好,总分达到标准值大小,认为生境满足需求。

为了对辅助工程的联动修复效果进行客观评价,本工程以实际监测数据为本底资料,基于目标物种各指标的权重和各指标的评价分级标准,采用线性加权求和法建立物理生境质量评价模型,评价结果用分数表示；各个目标层及指标层的权重采用二元对比模糊分析法确定。

（2）评估结果

对单项辅助工程措施打分发现：疏槽、透水堰对生境改善作用明显；冲沟导堤及镇脚不直接影响河道生境修复效果,但均能有效防止生境进一步恶化；底质改善能有效改善目标鱼类生境,但会影响河道水深。根据现场实际工程形象发现,疏槽短期内效果明显,但会发生淤积；冲沟导堤、镇脚的工程形象经历汛期后基本无变化,整体稳定性、抗冲刷性较好；透水堰工程形象损坏严重,耐久性较差,打分见图3。

图3 单项辅助工程措施评分图

针对辅助工程的联动修复效果进行评估发现,工程实施前后体现在分数上变化较显著,但因黑水河属季节性河流,春季与秋季河道流量差别较大,对鱼类栖息地指标影响较大,无法直接说明生境提升效果明显；对比2018 年、2019 年秋季生境情况,除2019 年秋在总磷方面相比2018 评价略低外,其余指标情况皆与2018 年基本一致,因辅助工程措施在整体河段局部试点位置实施,故鱼类栖息地指标等级基本无变化。因此辅助工程的联动修复效果仍需持续监测、评估验证。

表1 减水河段整体生境质量评价得分表（试点工程）

4.3 评估后方案优化及后评价

（1）方案优化

监测方案：建议继续维持工程现有监测方案,主要针对不同时期工程措施处的水文、水质条件进行监测；为了更好地把控生境修复措施对河段地形地貌的影响,应在每年汛后进行一次地形监测；结合所有工程措施实施完成、并经历多个汛期后的监测情况继续进行生境修复措施与监测方案的调整。

工程措施结构型式：综合考虑工程措施的有效性及耐久性,将透水堰均调整为生态堰,起到雍高断面水位、提高水深、约束水流、引导主槽重塑的作用,同时充分考虑河道季节性洪水特点,材料选择耐久性较好的材料；疏槽对生境条件改善效果显著,可在下阶段沿用该措施；底质改善在工程形象上体现不显著,但从监测数据及打分数据分析,该措施对生境的自然恢复有一定的引导作用,也可在下阶段沿用该措施。

工程措施布置点位：对比试验点措施实施后河段地形地貌的变化,并结合实地航拍及踏勘情况,对减水河段生境修复选点作出调整。用V 型堰代替透水堰,在疏槽点位中间布置一道V 型堰,有利于形成连续的河道主槽水流；取消现状河道水深满足条件处的透水堰,并在下游新增连续V 型堰；底质改善处仍继续沿用该措施,选点位置不变。工程布置调整见图4。

图4 工程措施总平面布置图

图5 V 型堰指标评分图表

（2）优化后监测评估

为及时把控V 型堰对减水河段生境条件的影响,以工程实施前后监测数据为基础,利用指标评分法对其进行单项工程措施的评价,发现V 型堰在平均流速和生境多样性方面的影响显著,对生境条件的改善有积极的引导作用。

减水河段辅助工程措施按优化方案全部实施后,以截止至2022 年春的监测数据为基础进行辅助工程措施联动修复效果评价发现：春季、秋季生境得分均高于工程实施前及局部试点工程实施时,主要表现在水面宽率、水深及流速,说明辅助工程措施联动叠加效果较好,对生境提升有明显效果；全部工程实施后,春季得分较工程实施前有较大提升,但2020 年春后分数呈降低趋势,主要受水质指标影响；秋季整体生境评估得分较高,呈上升趋势,各指标层均有向好趋势,特别是水面宽率及水深指标方面。

表2 减水河段整体生境质量评价得分表（全部工程实施后）

5 结语

生境修复类工程的实施效果往往不是一蹴而就的,而是在合理、合适的工程措施的积极引导下,目标生物群落长期、自然演替的过程[7],在生境修复类工程策划初期应积极融入适应性管理理念,以目标物种适宜的物理生境条件为导向提出工程措施的设计方案,识别与物理生境条件相关性高的影响因子,并以此为据,建立合理、可行性高的监测、评估方案框架,有效提高在后续运行、管理过程中根据实际情况学习、调整方案的效率,从本工程实际运用的角度看,该理念与生境修复类工程的适配性较高。以鱼类生境修复工程为引,实现生态环境与人类和谐的可持续性发展,生态修复类工程恰当的运行、管理方案必不可少,因此应进一步加强适应性管理理念在各类工程中的应用,积极推进理论与实际的结合。