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鱼道:生物学依据、设计标准及监测

主编:

出版社:中国农业出版社

ISBN:978-7-109-16113-9

出版时间:2011-12

关键词:鱼道 研究

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    作者在本文里概述了一些基本原理,这可以用作在水坝或阻碍规划过鱼设施的方针指南。

    第一部分主要介绍跨河障碍对于自然鱼群的消极作用,主要导致了鱼群丰度的减少甚至种群灭绝。

    法国给出了在障碍处过鱼设施的法律规定。

    第二部分描述了不同过鱼设施的功能特点和设计参数,主要集中于优势,极限和各种类型的费用:水池类型鱼道,挡板鱼道,鱼锁,升鱼机,自然旁路渠道,前堰坝。

    重点在于鱼道位置,入口的水流条件以及泄流量。

    一些过鱼设施必须对美洲河鲱、年轻鳗鱼和幼鳗特别注意。

    提出各种各样的监视技术来评估过鱼设施的效率(诱捕,自动计数,录影记录,遥感监测)。

    通过管道、岩石测流堰和河口处障碍的鱼道也涉及了。

    最后部分讨论了在水利电站处降河洄游问题:估计在泄洪道和水力涡轮机处鱼的死亡率,鱼类遮蔽物设计和防止降河洄游鱼类进入进水闸的牵制技术的选择。

    特别提及在法国普遍应用的技术,例如,下游旁路表面聚集平常的垃圾,集中他们的设计标准,优势和极限。

  • 英文版序一

    内陆渔业长期为人类提供重要的食物来源。为了充分利用资源,改进食物安全和生活水平,联合国粮农组织数十年来一直通过各种各样的区域性活动和日常程序来关注内陆渔业问题。实现这一目标的一个途径是通过开展可...

  • 英文版序二

    在英国和威尔士的河道中有很多影响过鱼的障碍。这些障碍对当地鱼群的生态效应存在着不利的影响,尤其是对于那些迁移鱼类譬如鲑鱼和海鳟鱼,这些鱼都有很高的经济价值和娱乐价值。由于许多不同的因素,在最近二十...

  • 致读者65585

    多年来,Bulletin Français de la Pêche et de la Pisciculture学报鼓励高质量科学论文的发表,这些论文涵盖了大部分对淡水生态系统管理至关重要的学科。读者的反应鼓励我们在覆盖多种学科的传统文章和只针对...

  • 第一章 鱼道:生物学依据、限制及法律问题

  • 1.洄游性鱼类:若干定义

    鱼类的种群非常密切地依赖于其生活并支持其所有生物功能(生殖、营养、运动等)的特定水生生境的特征。这种依赖性在洄游性鱼类中是非常明显的,在它们生命周期的主要阶段如产卵、幼鱼发育、成鱼和性成熟过程需要不...

  • 2.自由洄游的障碍:洄游性鱼类衰退的主要历史因素

    据观测,在过去的两个世纪,法国洄游性鱼类的地理范围在不断缩小,并且近期减少的趋势有所增大。洄游种类的衰退尤其以淡海水间洄游种类最为明显。在大多数情况下,其衰落的主要原因在于河道建筑阻止了鱼类的自由...

  • 3.自由迁移的必要条件

  • 4.重建自由洄游通道:方法、困难和局限

  • 5.法规

  • 6.鱼类洄游设施的效率

    法律所规定保证鱼类自由通过的义务提高了重视鱼类洄游设施效率之观念,而对于效率目前的定义还很不完善。如果要看为某特定种类设计的鱼道是否有效,要看是对一个个体、种群的一部分还是现在种群中所有个体?是否...

  • 第二章 鱼道概况

  • 1.过鱼设施的原理

    鱼道设施的目标是通过吸引障碍物下游的洄游鱼类至河流的某一指定点,引导致使他们到达上游。目标实现的方式可以是开辟水路(严格意义上的鱼道),或用一个水箱诱捕洄游鱼类,然后将它们提升到上游(升鱼机或运输系...

  • 2.鱼道的不同类型

    无可置疑地,最常见的鱼道类型是水池型鱼道。这种类型的鱼道从障碍物底端到河流上游有一系列的水池。分隔水池的隔板有堰、槽口、垂直竖缝或者潜孔,这些都用来控制各个水池的水位和鱼道中的流量。水池有双重作用:...

  • 3.鱼道选择的标准

    除了移除阻碍物的这个解决方法,上述所有的过鱼设施中并没有所谓效率较高的“神奇”鱼道,经验表明,许多水池型鱼道、丹尼尔鱼道、升鱼机和自然旁路水道已证明是同样有效或无效的。根据不同的标准(例如跨越的障碍物...

  • 4.鱼类通过设施故障的主要原因

    当分析鱼类设施性能不良的原因时,以下为常见的因素:鱼道缺乏对鱼类的吸引力:这是由于鱼道的位置不正确,或者鱼道入口处的流量相对于河道中的流量不足引起。不良设计的鱼道,未适当考虑鱼类洄游期间上下游水位...

  • 第三章 设计鱼道时需要考虑的生物学因子,溯河洄游障碍的概念

  • 1.鱼类的游泳能力及鱼类通过设施中水的流速

  • 2.鱼道设施中的照明

    如果鱼道上方必须加以覆盖,或者鱼道表现为其他如暗渠形式,此时是否为鱼道照明的问题就出现了。很多观察鲑鱼的资料显示,鱼可以在没有照明的情况下,穿越很长的鱼道或隧道(AITKEN et al.,1966;ROGERS and CANE...

  • 3.洄游障碍的概念

    通常我们倾向把洄游障碍的概念与落差的高度相联系,但是实际情况却更加复杂。是否可以顺利的通过障碍取决于障碍物下游的水力条件(流速、水深和喷射流的构成,含氧量和紊流等)与过鱼种类的游泳和飞跃能力之关系...

  • 参考文献

    AITKEN P.L.,DICKERSON L.H.,MENZIES W.J.M.,1966.Fish passes and screens at water power works.Proc.Inst.Civ.Eng.,35:29-57.BEACH M.H.,1984.Fish pass design-criteria for the design and approval ...

  • 第四章 鱼道的位置

  • 1.鱼类通过设施的吸引力

    为了使鱼道更加有效,必须使鱼可以尽可能在没有洄游延误的情况下找到入口(鱼的入口,即鱼道的下游端)。入口的宽度比起障碍物的整个宽度很小,而且其流量仅是河流总流量的一个有限部分。唯一吸引鱼进入鱼道的是障...

  • 2.影响鱼道位置选择的因素

    障碍物的构造对于迁移来说是变化无穷的(泄洪道、电站和进水口的布局、发电厂的运行等)。下面典型的例子可以说明一些引导师在选择鱼道地点及其入口位置时的设计原则。在现有水坝或自然阻碍处,譬如急流或瀑布所在...

  • 3.鱼道入口处的水力条件

  • 4.鱼道设施的保护措施

    鱼道通常可以采用一些设在水道入口处的保护措施来避免漂浮残渣的损害。这些措施包括拦污浮排、粗格拦污栅有足够宽的栅条间距(间隔25~30cm,允许大型洄游鱼类通过),石头或者混凝土导流装置;甚至是一排横杆,或在...

  • 第五章 水池型鱼道、前拦河坝及自然旁路水道

  • 1.水池型鱼道的原理

    应用广泛的水池型鱼道是一个非常古老的概念。200多年前,在法国进行的一项官方研究(菲利普,1897)表明,当时已有100多座水池型鱼道。水池鱼道的原理是,将待通过的高度分成几个小的落差,形成一系列水池。水从一个...

  • 2.水池间落差和水池内流态

    两个水池间的水头差(或落差,DH)越小,鱼越容易通过。池间的落差也不能降得太低,否则所需修建的水池数量将多得负担不起。由落差DH形成的最大流速可由下式近似求得:V =(2g DH)0.5式中g是重力加速度(9.81m/s2)水...

  • 3.水池尺寸

    洄游鱼类通过鱼道的困难随水池中湍流度和曝气的增加而增加。水池中湍流度和跃动水平的简单指标由单位水池容积耗散的功率(容积耗散功率)产生,容积耗散功率可表示为:Pv =ρ g Q DH/V式中 Pv:容积耗散功率(W/m3...

  • 4.槽孔、潜孔和竖缝的最小尺寸

    在“连续流”鱼道中,对于大型鲑鱼来说槽口和孔的宽度最小为0.30~0.40m,对于西鲱来说是0.45m,对于鳟鱼来说是0.20m。对于鲤科和其他淡水鱼类来说,槽孔的最小尺寸取决于鱼的大小。对于“跃水流”鱼道来说,尤其是鱼不...

  • 5.水池式鱼道流量的估计

    一般溢流堰或通过竖缝或潜孔的水力公式可用来估计鱼道中的流量,而以其几何特征的函数表示之。这些几何特征包括堰、槽孔或竖缝的尺寸和堰顶高程;连续两个水池间的落差;及上游水位和下游水位。图2显示了各种不同...

  • 6.水池型鱼道的规格

    在河道障碍物处的水池鱼道的规格需要确定很多特征值。这些包括需要的水池数量、水池间联系的方式(槽孔、竖缝和潜孔的位置和几何特征)、槽孔或竖缝顶部的高程、渠底高程及鱼道隔墙和边墙高程。其步骤如下:①决定水...

  • 7.水池型鱼道对上、下游水位变动的适应

    障碍上下游水位的变化,可能影响水池型鱼道水力功能。在大部分的情况下,当河流的流量增加时,下游水位的上升比上游要快的多,这就导致上下游水位差距的缩小。而较不常见的是上下游水位变化相当。在障碍处若有控制...

  • 8.水流控制断面

    在上游水位变化的情况下,可以考虑在鱼道上游设置一个控制断面来控制通过鱼道的流量,以使得紊流度控制在可接受的水平。有几种类型的控制断面,包括静态的(借助于一系列垂直竖缝和潜孔)、机动的(借助于一系列可...

  • 9.水池鱼道的有效性

    涉及数种洄游鱼类(鲑、海鳟、鳟、鲤科鱼类等)时,水池型鱼道似乎是最佳解决办法,因为其比挡板鱼道具有较低的鱼种选择性。尽管鱼道的坡度可能较为受限,但是它在结构配置上可以设计为多次转向(多个180°转弯),使这...

  • 10.水池鱼道的例子

  • 11.前拦河堰

    前拦河堰是解决低障碍过鱼问题的适当方案。它由在障碍物下游形成多个宽水池的堰组成,水池分散待通过的水位落差。为便于维修,一般将这些堰建在靠河岸的一侧。在小河道中,前拦河堰还可能横跨整个河流宽度。图11展...

  • 12.近自然旁路通道

    人造河流,或“近自然旁路水道”,是模仿自然河流修建的一种坡度平缓的渠道,以此来连接障碍物的前池与尾水池。这种渠道由于其粗糙的河底、河岸以及一系列渠道中或多或少规则或排列的方块、凸堤和堰,而使流速降低、...

  • 参考文献

    ANDREW F.J.,1990.The use of vertical-slot fishways in British Columbia,Canada.Proc.Int.Symp.on fishways,Gifu,Japan,267-274.BATES K.,1990.Recent experience in cost efficient fish passage in W...

  • 第六章 挡板鱼道

  • 1.原理

    第一个挡板鱼道(丹尼尔鱼道)是由比利时土木工程师DENIL设计的,当时设计的目的是让鲑鱼通过Ourthe河的Angleur水坝(DENIL,1909)。这类鱼道的主要目标是通过在笔直渠道的底部和侧壁安装一系列挡板来降低平均流...

  • 2.特征和运行

    许多不同类型的挡板鱼道已有水工模型的研究,但是却尚未在野外以生物学的观点评估之。下面仅介绍在实践中已经过检验并且证明是有效的,得到充分反馈的例子。有3种不同类型的挡板鱼道:①仅在水平渠道底部嵌入挡板...

  • 3.游动区段和休息池的长度

    在挡板鱼道中没有休息区域,因此鱼类必须一次性通过鱼道。当整个落差(就长度而言是整个池子的长度)太高时,鱼类必须持续在一段时间内积聚力量,因此可能超出了鱼类的耐力极限。因此,有必要提供一个或多个休息池...

  • 4.挡板鱼道的利用与限制

    挡板鱼道的水流特征是急流、紊流度和含氧量都相当高。这一类型的鱼道一般应用于淡海水间洄游种类如鲑鱼、海鳟、湖鳟、海七鳃鳗(这几种鱼可轻易使用此类鱼道)和某些大型亲流型种类譬如触须白鱼之类。通常,挡板鱼道...

  • 5.平面挡板鱼道或丹尼尔鱼道

    这是最常用的挡板鱼道。其主要特征是挡板结构简单,这种挡板本身在一个平面,安装时角度与渠底成45°角。其宽度(L)可变动于约0.60m和1.00m之间,渠道坡度(S)在0.12和0.20(12%和20%)之间。挡板一般用钢板(厚8mm至1...

  • 6.FATOU鱼道

    Fatou鱼道是由DENIL开发的原型启发得到的(DENIL,1909)。这个模型从水力学观点看是非常高效率的。但是,它有两个主要缺点。由于挡板的形状,它不容易修建,并且树枝和其他垃圾容易阻塞鱼道。此外,挡板较高的水力效...

  • 7.超高效底部挡板鱼道

    该类型鱼道包括很薄的人字型挡板,挡板仅仅安装在鱼道底部。这种鱼道优势是可以并列挡板单元以达到足够强的吸引力水流。为了稳定水流,必须在挡板之间安装一条同等高度的纵向条。这种类型的挡板是从BIRO模型(DE...

  • 8.既可以过鱼又可过船的V型挡板鱼道

    对具有底部挡板的鱼道做部分改动后,应该可以通过独木舟或皮艇。在一些小型电站,可考虑建造一个可以供独木舟下行及鱼群上行的通道。在对以前仅作为鱼道使用的挡板的设计做了进一步测试之后,使这些鱼道也可以允...

  • 9.阿拉斯加陡峭鱼道

    这类型鱼道在20世纪60年代阿拉斯加为太平洋鲑通过而设计的(ZIEMER,1962),原型是由MCLEOD和NEMENYI(1940)试验的。已有数种侧面挡板高度和角度不同变化的方案开发成形。标准阿拉斯加的陡峭鱼道(图16)非常狭窄(...

  • 参考文献

    CONSEIL SUPERIEUR DE LA PECHE (National Council of Inland Fisheries),1989.Estimation d’efficacité de deux dispositifs de franchissement sur des seuils du Gave du Pau (Assessment of the effic...

  • 第七章 鱼闸和升鱼机

  • 1.鱼闸

  • 2.升鱼机

  • 参考文献

    AITKEN P.L.,DICKERSON L.H.,MENZIES W.J.M.,1966.Fish passes and screens at water power works.Proc.Inst.Civ.Eng.,35:29-57.BELL M.C.,1986.Fisheries handbook of engineering requirements and biol...

  • 第八章 通过涵洞、岩堰及河口障碍物的过鱼通道

  • 1.通过涵洞的过鱼通道

  • 2.通过岩石堰的过鱼通道

    在1965—1975年间,法国对建筑材料需求增加,导致对冲积河流中砾石开采猛增。这一过度开采通常是在河流“维修”的借口下进行的,对河道的自然平衡产生了巨大影响。这些影响包括河道水位的降低、河槽被刷深、河岸被侵...

  • 3.在海岸和河口障碍处的过鱼设施

    一些设施会妨碍洄游主要是由于其功能限制而非高度。旨在限制河口下游潮水进入的拦潮闸及河口坝就属于这类情况。可能是为了防止农业耕地遭受淹没,或供娱乐用,或供应工业用水或生活用水,或为建造船坞的需要而建...

  • 参考文献

    BATES 1999.Fish passage design at road culverts.Washington Department of Fish and Wildlife,Habitat and Land Program,Environmental Engineering Division Rep.,50 p.DANE B.G.1983,A review and re...

  • 第九章 西鲱鱼道的设计

  • 1.引言

    一直到近几年,法国的大部分过鱼设施对阿勒斯西鲱(Alosa alosa)证明是无效的或者是效率很低的。在存在西鲱的河道中修建大坝导致这个种群在大坝上游的支流中极为罕见,甚至消失。这种现象不只发生在法国。1923年...

  • 2.西鲱的游泳能力和洄游行为

  • 3.水池型鱼道

    如果采用特殊设计标准,水池型鱼道对西鲱可能是更高效的。鱼道中的流动必须是“连续的”而非“跌入的”,因为西鲱根据表面流确定自己所在方位,并且不会跳跃。不应设置深潜孔,因为西鲱往往容易在潜孔出口处的逆流中...

  • 4.挡板鱼道

    虽然供西鲱使用的挡板鱼道在法国、美国和加拿大等国家都有使用,但是仍然难以评价这类鱼道的过鱼效率。观察资料非常清楚地表明,西鲱通过具有挡板鱼道特征的螺旋流时的困难比鲑科鱼大得多。在Narraguagus河曾监...

  • 5.升鱼机和鱼闸

    在一个小体积水体里诱捕西鲱,即使时间很短,也可能导致相当高的死亡率。因此,在为西鲱设计升鱼机时,得在一个每尾鱼预定有最小水容量(30L/尾西鲱)的大暂养池中诱捕鱼(最小尺寸约为5m×2.5m×1.5m)(TRAVADE等,19...

  • 6.西鲱鱼道的吸引力和设置

    与鲑科鱼类鱼道相比,西鲱鱼道在鱼道的定位、入口的选择和障碍物处吸引力的质量(用入口处的流速、下泄流量和水流流态表示)方面的要求苛刻得多。一般,西鲱对障碍物脚下区域的探查比鲑科鱼类少得多。如果鲑在某些...

  • 7.西鲱鱼道的效率

    西鲱鱼道的效率总是低于鲑科鱼类鱼道。在鲑科鱼道中,效率高达95%~100%的并不稀罕。对于西鲱鱼道,75%的效率是异常的,50%是优秀,遗憾的是,10%至20%则很常见。但是,即使在最有利的环境下,在同一条河流附近的多个...

  • 参考文献

    BARIL,D.,1988.Etude des conditions de franchissement par I’alose (Alosa ficta rhodannensis) d’une passe à ralentisseurs de fond expérimentale (site experimental de Beaucaire) (Study of the c...

  • 第十章 鳗鱼道

  • 1.生物学要素

    鳗鱼是数量最丰富的鱼类之一,例如鳗鱼占Brittany河流中鱼类生物量的一半,但是近几年有种群衰退的趋势(渔业和资源调查渔获量减少)。1994年法国在Poitevin沼泽修建了第一条鳗鱼鱼道。鳗鱼鱼道必须考虑其生物学...

  • 2.通过障碍的不同方式

  • 3.幼鳗和黄鳗过鱼设施的设计

  • 参考文献

    BLAXTER J.H.S.,DICKSON W.,1959.Observations on the swimming speeds of fish.J.Cons.Perm.Int.Explor.Mer,24 (3):472-9.HADDERINGH R.H.,VAN DER STOEP J.W.,HAGRAKEN J.M.,1992.Deflecting eels from ...

  • 第十一章 鱼道设计、施工监理、成本、水工模型研究

  • 1.鱼道设计

  • 2.施工

  • 3.鱼类通过设施的造价

  • 4.水工模型研究

    由于水流流态相当复杂,而难以简单地解析计算求取近似值,在过鱼设施设计中经常采用比例模型测试。水工模型的研究通常有以下目的:● 视觉化和最优化鱼道中的水流,以确保流速、落差和紊流度及考察的洄游鱼类的游...

  • 第十二章 鱼道监测技术

  • 1.鱼道监测

    监测鱼道的运行以及相关的功能控制是十分重要的,这是因为:● 检验鱼道开始投入运行后的效率并在必要时调整运行状况;● 收集对未来鱼道的设计和发展来说不可缺少的技术信息及生物信息;● 确定洄游鱼类种群的数...

  • 2.监测水力和机械运转状况

    在鱼道开始投入运转以及此后规律的间隔时期,应当进行许多简单的测量和观测,以确保鱼道符合设计标准。

  • 3.收集定性生物学信息

    除鱼道效率的定量分析外,一定数量的间接信息也能表明设施总体的运行状况。这样的信息如果能在鱼道设置前收集到就会更加有价值:● 洄游鱼类在障碍物底部跳跃的频率或鱼的密度(如果鱼是可见的);● 坝下游渔民的...

  • 4.计数鱼道中鱼的数量

  • 5.鱼道真实效率的评价

    评价鱼道的真实效率既要根据障碍物底部通过鱼道的洄游鱼类的比例,又要根据洄游的延滞状况。可使用的评价方法有两种。...

  • 参考文献

    BELL M.C.,1986.Fisheries handbook of engineering requirements and biological criteria.Fish.Eng.Res.Prog.,U.S.Army Corps of Eng.,North Pacific Div.,Portland,Oregon,290p.BONNEFOIS,P.,1988.Le c...

  • 第十三章 降河洄游:问题与设施

  • 1.概要

    降河洄游的鱼道技术远不如溯河鱼类通过设施先进。这主要是因为重建洄游鱼类自由运动的尝试始于溯河鱼类通过设施的建造,而且降河洄游问题只是新近才被重视和提出。另外研究降河洄游的有效设施要困难和复杂得多...

  • 2.降河洄游涉及的种类和生命周期阶段

    降河洄游,亦即游向大海或湖泊的降河洄游,涉及不同种类不同发展时期的鱼类。在法国,被法定为保护种类的淡水鱼种、洄游鱼种以及在特定时期进行降河洄游的种类主要有以下几类:● 大西洋鲑(Salmo salar)和海鳟(Sa...

  • 3.人工治理河流对降河洄游鱼类造成的问题

    在河流上建坝可能对降河洄游鱼类引起许多问题。这些问题包括:● 降河洄游在水库静水区延迟或甚至完全受阻;● 越过溢洪道或穿过涡轮机时对鱼类的伤害;● 鱼类或鸟类在水库蓄水区或涡轮机出口处的掠食引起的死亡...

  • 4.降河洄游设施

  • 结论

    我们已经评述了用来减少水电设施对鱼类降河洄游影响的各种技术。物理性格栅似乎是现在可用的最有效技术。表面旁通道结合传统拦污栅和百叶窗的应用范围有限。其他行为性格栅鉴于其在目前可靠性程度低,仅能被认...

  • 参考文献

    AITKEN P.L.,DICKERSON L.H.,MENZIES W.J.M.,1966.Fish passes and screens at water power works.Proc.Inst.Civ.Eng.,35:29-57.ASCE,1995.Fish passage and protection.In :Guidelines for design of int...