長江安徽段江湖連通性及生物通道恢復研究

劉宏高 熊昱 李德旺 包琦琳 林國義 儲濤

摘要：江湖阻隔是導致長江中下游江湖復合生態系統衰退的最主要原因，江湖連通和生物通道恢復是流域生態修復的重要措施之一。通過現場調查等方法研究了華陽河湖群、菜子湖、升金湖和安慶西江古道等與長江干流的阻隔現狀及連通性特征，在此基礎上探討了技術和管理層面存在的問題并提出對策建議。結果發現：依托涉水工程建設開展恢復河湖生物通道的做法可以有效緩解江湖復合生態系統的衰退，尤其是以“過魚設施建設、季節性灌江納苗、生態水網建設”相結合的生物通道恢復方案具有技術可行性。相關成果可為長江中下游江湖連通性及生物通道恢復、國家水網建設提供有益的參考。

摘要：江湖連通； 生物通道； 生態水網； 灌江納苗； 過魚設施； 生態修復； 長江中下游

中圖法分類號： P333；X143

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.01.010

0 引 言

長江中下游在古河道漫長變遷中形成河道如網、河湖交織、多樣復雜的水系連通景觀，形成了全球獨特的生物多樣性中心并成為世界自然基金會保護地球最有價值生態區“全球200”，具有巨大的經濟、社會和生態價值［1-2］。但是作為人類文明中心，這一河湖復合生態系統水系連通格局已經被人類顯著改變［3］。進入21世紀，魚類難以形成魚汛，卵苗密度呈指數下降，喜流水性魚類和洄游魚類比例稀少，魚類普遍呈低齡化、小型化和同質化［4］。一些物種滅絕風險加劇，如水生哺乳動物長江江豚（Neophocaena asiaeorientalis），爬行動物揚子鱷（Alligator sinensis），兩棲動物中國大鯢（Andrias davidianus），魚類中華鱘（Acipenser sinensis）、鰣魚（Tenualosa reevesii）、花鰻鱺（Anguilla marmorata）、刀鱭（Coilia nasus）、松江鱸（Trachidermus fasciatus）和暗紋東方鲀（Takifugu fasciatus），以及甲殼類如中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）等［5-6］；另一些已經滅絕或功能性滅絕，如白鱘（Psephurus gladius）和白暨豚（Lipotes vexillifer）等。近年長江全流域有140種魚類沒有漁獲記錄（中下游32種），出現的40余新記錄種中有25種已被確認為入侵種［6］。長江中下游河湖生態系統的加速衰退趨勢引起了國內外的廣泛關注。

閘壩阻隔導致河湖連通性和生物通道破壞被視為長江中下游河湖生態系統退化最主要原因之一［7］。目前，除洞庭湖、鄱陽湖和石臼湖與干流連通之外，其余湖泊全部為閘壩阻隔［8］。由于歷史上片面追求防洪、航運、供水、灌溉和生物資源利用等效益，原通江湖泊水系連通的自然規律被極大忽視。河湖連通性改變使通江湖泊失去“連接器”“轉換器”和“蓄水器”等功能并顯著影響水文情勢［9］，從而對河湖連通性和水沙輸移或交換產生負面效應［10］，并破壞了河湖水系適應性自凈與污染輸移機制，易引發水體污染和富營養化［11］。河湖連通性破壞直接影響部分種群生活史過程、導致遺傳漂變，甚至發生滅絕風險，還可能間接通過其他脅迫因子如湖泊面積萎縮、污染等協同作用加劇生態系統衰退進程。國內學者基于累積物種-面積模型，按173種魚類估算長江中下游河湖最小保護面積約為14 400 km2，幾乎要求全部中型湖泊重新連通［2］。江湖生物通道阻隔已成為長江中下游最嚴峻的生態問題之一，為阻止河湖生態系統的衰退態勢，生物通道恢復是當前急需開展的重點工作［12-14］。

國外河湖連通性研究早期代表理論有河流連續體概念（River Continuum Concept），串連非連續體概念（Serial Discontinuity Concept），洪水脈沖概念（Flood Pulse Concept）和潛流廊道概念（Hyporheic Corridor Concept）［15］以及四維框架理論（Four-dimensional Framework） 等［16］?；谶@些理論，不少國家或地區在實踐中獲得了一些成功的范例，如歐洲萊茵河流域、美國密西西比河流域、澳大利亞墨累-達令河流域和日本琵琶湖流域等。國內近10 a涌現大量研究，涉及生態水文、環境、濕地、景觀和管理等，從不同視角評價江湖連通的重要性和迫切性［17-20］，近年又提出了“三流四維連通性生態模型”［21］，以期更好解決當前河湖生態系統面臨的問題。長江中下游大型通江湖泊的有關研究已形成較為系統的理論，積累了豐富的數據，并建立起了成熟的技術方法體系［22］。但對于連通性問題最突出、數量眾多、總面積和總容積巨大的原通江湖泊群，亟需發展現有的科學理論并提出合適的行動指南以更好地支撐和指導相關修復工作。筆者所在課題組前期通過開展漲渡湖生物通道恢復試點研究，提出了以過魚設施建設、季節性灌江納苗、生態水網建設等方式相結合的生物通道恢復框架，論證了相關技術實施的可行性，其適用性還需要在更大尺度、更多案例中深入評價［23］。

迄今，中國河湖連通性和生物通道恢復實踐可大致分為3個階段。第一階段為新中國成立至20世紀末，主要標志為80年代通過漁業法和水法提出水生生物洄游通道保護的初步要求，政府部門和河湖建設管理單位自發開展水系連通性和生物通道恢復行動。第二階段從21世紀初至2020年，該項行動由自發逐步走向自覺，主要標志是2004年水利部啟動桂林“兩江四湖”、武漢“六湖連通”和“大東湖生態水網”等一批河湖連通工程，以及2011年中央水利工作會議及2011年中央一號文件出臺。期間出臺了一系列政策文件和指南，并實施了數百項河湖連通工程。一些流域如湘江推動了基于過魚設施建設的干流“全連通”規劃。為了加強理論、技術和管理等方面的支撐，2013年水利部啟動“我國河湖水系連通重大戰略研究”，2017年原環境保護部啟動“流域性魚類洄游通道恢復計劃研究”，極大提升了河湖連通工作的科學性，并讓越來越多的社會公眾認識到其重要性。第三階段為2020年以后，以2020年長江保護法頒布和2023年《國家水網建設規劃綱要》出臺為標志，該項行動上升為國家意志，全社會對水生生物保護和水生態修復的關注進一步提升。2022年和2023年全國兩會期間，長江中下游河湖連通和生物通道恢復均成為多省市全國政協委員聯名提案的重點議題之一。在這些背景下，本文通過現場查勘等方法，對長江安徽段華陽河湖群、菜子湖和升金湖等與長江干流的連通性及生物通道恢復措施進行了深入調查研究，并對有關資料和收集到的數據進行了客觀分析，期望能為長江中下游江湖連通及生物通道恢復、國家水網建設提供理論和方法支撐。

1 長江安徽段湖泊連通性及生物通道現狀

1.1 華陽河湖群

華陽河湖群位于長江左岸，由龍感湖、黃湖、大官湖、泊湖四大湖泊組成，是地跨安徽、湖北兩省的大型湖泊群，常年水面面積621 km2。華陽河湖群與長江僅有兩個通道，即楊灣河和華陽河，且分別為楊灣閘、華陽閘阻隔，使華陽河湖群功能由防洪、灌溉、維持生物多樣性和提供生態產品等多功能逐步向生產性功能提升、服務性功能衰退的趨勢轉變［24］。

1.2 菜子湖

菜子湖位于長江左岸，由白兔湖、嬉子湖、菜子湖3個湖區組成，地跨安慶市的桐城市、宜秀區和銅陵市樅陽縣，常年水面面積215 km2。菜子湖原來通過長河匯入長江，因樅陽閘建設導致江湖自然連通性受阻，顯著影響湖泊魚類和濕地鳥類等種類、數量和分布及水環境、水生態功能［25］。

1.3 升金湖

升金湖位于長江右岸池州市境內，為國家級自然保護區，常年水面面積102 km2。1960年代黃湓閘修建使升金湖唯一入江通道的自然連通性受損，導致魚類物種多樣性特別是洄游魚類種類減少，鳥類適宜棲息地面積萎縮，湖泊調蓄能力和濕地面積功能退化［26］。

2 主要的湖泊連通性及生物通道恢復工程

2.1 連通性及生物通道恢復目標與方式

開展連通性及生物通道恢復的目標包括：通過重建江湖復合生態系統的聯系，使洄游魚類種群結構和數量得到部分恢復，同時對其余魚類、鳥類等涉水野生動植物及其生境保護產生積極影響，并促進水環境改善、水生態修復以及河湖生態服務價值提升。

華陽河湖群依托華陽河蓄滯洪區建設工程，規劃建設楊林退洪閘、楊灣閘和華陽閘時同步考慮灌江納苗條件，并在楊林退洪閘同步建設入湖和入江雙向魚道。

菜子湖作為引江濟淮工程的輸水線路從新樅陽引江樞紐引水，依托引江濟淮工程新建節制閘、引排泵站、船閘并拆除老閘新建雙向魚道等工程。

升金湖依托黃湓閘拆除重建工程，將過閘流量由原來的320 m3/s增加至700 m3/s，并增設排澇泵站和魚道，既能滿足提升防洪除澇標準，又能改善升金湖與長江水系連通條件。

長江與華陽河湖群、菜子湖和升金湖等附屬原通江湖泊連通性及生物通道恢復的主要方式是建設過魚設施和灌江納苗，結合生態水網建設，依據江湖水位關系和魚類出入湖需求確定閘和魚道的調度方式。

2.2 過魚設施建設

依托華陽河蓄滯洪區建設工程、菜子湖引江濟淮工程和升金湖黃湓閘拆除重建工程，分別在華陽河蓄滯洪區楊林退洪閘、長河左汊樅陽閘、重建的黃湓閘處各新建一座魚道，以恢復長江與華陽河湖群、菜子湖和升金湖的連通性和生物通道，其基本情況見表1。

2.2.1 依托華陽河蓄滯洪區工程建設楊林閘魚道

分別在楊林退洪閘右岸和左岸布置由江入湖和由湖入江兩條魚道（見圖1）。由江入湖魚道進口（外江側）布置于壩軸線下游約76 m處，內湖側3段循環曲線形布置，出口布置在壩軸線上游約 87 m 處，全長約308 m。入江魚道進口（內湖側）距閘軸線約87 m，出口（外江側）距閘軸線約76 m，全長約164 m，采用水下視頻監測設備對過魚類進行計數和鑒別。

根據工程閘址魚類洄游規律和游泳能力測試，過魚池采用矩形斷面，魚道凈寬3.0 m，池室長度3.6 m，池室平均水深不小于1.0 m。采用同側導豎式，隔板厚0.2 m，豎縫寬度0.4 m，豎縫法線與魚道中心線的夾角45°。過魚池底坡取1∶80。設計采用雙向運行通道，分別布置入湖魚道和入江魚道，根據水閘調度

運行方式，內湖側設計水位為9.79～13.26 m，長江側設計運行水位為7.04～13.92 m。

3～7月，當內湖水位高于長江水位時，右岸入湖魚道正常運行；若內湖側水位低于長江水位時，可關閉右岸魚道開啟左岸入江魚道，亦可繼續開啟右岸魚道進行灌江納苗。

8～11月，當內湖側水位低于長江側水位時，左岸入江魚道正常運行；若內湖側水位高于長江水位，可關閉左岸魚道開啟右岸入湖魚道，有江湖連通需求時，亦可利用左岸魚道起到江湖連通的作用。

2.2.2 依托菜子湖引江濟淮工程新建樅陽閘魚道

樅陽引江樞紐主要由水閘、船閘、泵站、過魚設施、交通橋等建筑物組成。根據工程閘址魚類洄游規律，工程設置入湖過魚設施和入江過魚設施，滿足魚類江湖雙向洄游需求。樅陽閘過魚設施總體布置如圖2所示。

入湖過魚設施：

樅陽引江樞紐入湖過魚設施布置在原樅陽閘處長河河道中，由仿自然通道段和豎縫式魚道段組成，其中原樅陽閘閘下為仿自然通道結構，沿原河道蜿蜒布置，通道段全長670.0 m；穿閘段及閘上端采用豎縫式魚道，因原樅陽閘已是四類病險閘，為保證工程建設及運行安全，將原樅陽閘拆除，重建堤防，新建豎縫式魚道，豎縫式魚道段全長210.4 m。

入江過魚設施：

入江魚道在長江水位高于菜子湖水位情況下運行，魚道布置在長河原樅陽閘處。魚道進口利用入湖過魚設施豎縫式魚道段的2個出魚口布置，出口位于新建江堤下游，全長約423.0 m。

2.2.3 依托升金湖黃湓閘拆除重建工程新建黃湓閘魚道

黃湓閘魚道選用豎縫式魚道過魚系統，采用開敞式U形鋼筋混凝土結構，進口緊鄰閘下，出口順河岸向閘上游延伸，整體呈“匚”字形繞閘布置（見圖3）。魚道對應黃湓閘右岸引堤段設有3節涵箱，控制閘門位于引堤下游側，魚道進出口分別設置一道檢修門，以滿足魚道清淤檢修。

魚道總長364 m，其中順水流向投影長度264 m，下游進口段長度60 m，上游出口段長度40 m。位于下游河道進口底高程為5.0 m、上游河道出口底高程8.5 m，底坡1/80。魚道池室凈寬2.5 m，深度5.5～9.0 m，設計池室水深2.5 m。魚道內設置池室20個，每個長14.0 m，池室內每隔3.5 m設置3 m高隔板，隔板豎縫寬度0.4 m。魚道內間隔設置5個休息池，每個池長10.0 m。

2.3 灌江納苗

依托華陽河蓄滯洪區工程建設，利用楊林華陽閘、楊灣閘、退洪閘每年5～9月份在華陽河湖群實施“灌江納苗”。擬實施方案如下：

（1） 華陽河閘方案。

華陽河閘建于1956年，共4孔，閘底板高程7.3 m，設計排水流量240 m3/s。根據2000～2019年華陽閘啟閉情況統計，近20 a間華陽閘每年開閘天數在91～278 d之間，年平均開閘天數約199.4 d。從各月平均開啟閘門天數情況來看，6月和7月每個月閘門開啟天數平均少于3 d，5月、8月和9月每個月平均開啟天數在8～15 d，5～9月閘門累計開啟天數約36 d。因此，華陽閘可通過開啟閘門實施灌江納苗。

（2） 楊灣河閘方案。

楊灣河閘始建于1956年，由于存在安全隱患，2014年進行了重建，共5孔，閘底板高程6.1 m，設計排水流量615 m3/s。根據2013～2019年楊灣閘啟閉情況統計，楊灣閘每年開啟的天數在92～222 d之間，年平均開閘天數約160 d。從各月平均開啟閘門天數情況來看，6～7月閘門開啟天數在1 d左右，5月、8月和9月平均開啟天數在10～15 d，5～9月閘門累計開啟天數約27 d。因此，楊灣閘可以通過開啟閘門實施灌江納苗。

（3） 楊林退洪閘方案。

楊林退洪閘建于1969年，位于同馬大堤樁號53+592處，原設計流量80 m3/s，閘底板高程6.1 m，共3孔。1998年汛期因嚴重滲漏危及同馬大堤安全，為保證大堤安全對該閘實施了封堵。該工程規劃在原址重建楊林退洪閘，共6孔，孔口寬度8.0 m，閘底板高程7.0 m，設計退洪流量800 m3/s。為恢復江湖水系連通，在楊林退洪閘建設雙向魚道，其中由江入湖魚道在內湖水位高于長江水位情況下正常運行，當外江水位高于內湖水位時，亦可起到灌江納苗作用；由湖入江魚道在長江水位高于內湖水位情況下正常運行，當內湖水位高于外江水位時，亦可起到連通內湖外江的作用。根據楊林退洪閘調度運行方式，在分洪年份當外江水位低于蓄洪水位17.35 m 時，根據長江防總指令開閘退洪；在平常年份根據需要進行調度。因此，楊林退洪閘既可通過開啟閘門實施灌江納苗，又可通過魚道實施灌江納苗。

3 存在的問題

3.1 缺乏成熟的生物通道恢復方案和技術體系

針對江湖連通性和生物通道恢復實踐先行、倒逼理論發展的現狀，亟需建立生物通道恢復方案和技術體系。當務之急是明確生物通道恢復的目標及需求等問題，前提是全面了解江、湖功能定位，水生生物種類、數量與分布、種群生活史、生物學特點、生態習性、種群動態和群落演替規律，以及水利工程建設運行和江湖水文水力學關系歷史變化等，才能科學合理確定生物通道恢復的需求和目標［23］。

在此基礎上，需要掌握基于通江閘站調度的灌江納苗調控技術，解決不同季節、水情條件下單個湖泊閘站調度與魚類卵苗入湖需求的協調性［27］，進一步從流域尺度提出以閘站與干支流和湖泊調度相協同、改善江湖復合生態系統連通性的灌江納苗調控技術方案。

除此之外，實施生物通道恢復還離不開過魚設施方案設計［28］。通過魚類洄游習性調查和游泳能力測試，確定過魚目的、對象、季節、規格、規模和過魚設施關鍵水力學參數。針對江湖之間有固定水位差情況，應研究符合國內外最新設計理念、洪水水位和泥沙淤積變化規律以及魚類對各項生態指標喜好的仿自然通道設計方案。針對因調度運行導致水位差變動的情況，應研究適應大水位變幅的魚道進出口設計和誘魚技術，提出簡易實用型可拆卸式魚道方案。

3.2 需要進一步深入研究配套專題技術

生物通道恢復還依賴于配套一系列專題技術，如需要水環境技術解決恢復方案實施過程中水質提升的問題，同時防止因江水入湖引起湖區水體氮和磷等超標、水華以及重金屬污染。需要防洪排澇和泥沙控制技術，在保證防洪排澇和泥沙安全的前提下，找到恢復方案與防洪排澇和泥沙調度協調同步實施的途徑。需要血吸蟲病防控技術，在控制血防風險的前提下，找到有利于魚類通過的沉螺、阻螺設施和方法，優化調整試點方案［11］。

3.3 需要進一步優化管理體制

生物通道恢復涉及到水位調控的問題，需要統籌調蓄、養殖、灌溉、旅游、航運等多項功能成本效益，這牽扯到多管理部門協調，迫切需要解決管理體制問題。生物通道恢復方案實施可能對當地漁業和漁民生計產生影響，應充分評估需予以生態補償的損失量、補償方式以及潛在社會風險。另外，項目實施還涉及資金渠道與實施模式問題?；謴凸こ膛c防洪、養殖等具有強制性或能在短期內見效的行為不同，故難以獲得資金支持。此外，資金使用的績效評價也缺乏通行性標準，需要探索項目包確定方法和投融資方式。

4 建議與展望

4.1 建 議

（1） 講好安徽故事，復蘇河湖生態環境。

安徽省各級政府和水利部門貫徹生態文明思想，在長江及其附屬湖泊連通和生物通道恢復方面工作積極主動，在充分考慮江湖過魚和“灌江納苗”需求的基礎上，不僅在華陽河湖群、菜子湖、升金湖、安慶西江等湖泊實施連通性及生物通道恢復工程建設，還在河湖水系連通規劃、農村水系連通及巢湖等其他長江附屬原通江湖泊連通性和生物通道恢復方面開展了大量工作，這些工作必將產生難以估計的社會和生態效益。建議立足安徽省案例，及時總結經驗，做好推廣宣傳和科普教育。

（2） 依托水利建設，恢復河湖生物通道。

河湖生物通道是一項系統工程，需要水利、農業、林業和生態環境等多部門聯合推動。由于這項工作往往面臨多頭管理和管理真空并存的現象，難以形成合力，導致經費渠道找不到出口，有關工程難以獲得批準立項。目前水利部開始啟動編制長江流域水系連通實施方案，建議地方水利部門將河湖生物通道恢復納入水系連通實施方案，復蘇河湖生態環境，促進水利高質量發展。

（3） 開展跟蹤監測，注重工程實施效果。

過魚設施的過魚效果監測評估是其設計優化、功能完善及運行管理的重要參考依據。建議加強黃湓閘、楊林退洪閘、樅陽閘等過魚設施的運行管理，跟蹤監測過魚設施建設運行情況及實施效果，科學評估其生態效益；在連續多年監測評估的基礎上，不斷提出優化完善的方案，切實提升生物通道恢復成效。鑒于黃湓閘魚道即將建成并投入運行，應盡早啟動跟蹤監測評估計劃。

4.2 結論與展望

開展江湖連通性及生物通道恢復是對生態文明建設、長江大保護、流域和區域高質量發展等國家戰略以及習總書記講話精神的響應，是履行長江保護法和水法等法定義務的遵循，是貫徹落實《長江經濟帶發展規劃綱要》、配合實施《長江十年禁漁計劃》等的具體行動，也是繼長江上游水庫針對魚類自然繁殖實施聯合生態調度取得成效后應有的舉措和實施《國家水網建設規劃綱要》必要的支撐。

“安徽案例”依托涉水工程建設開展恢復河湖生物通道的做法，為解決管理體制困擾提供了很好的解決方案，還印證了以“過魚設施建設、季節性灌江納苗、生態水網建設”等方式相結合的生物通道恢復方案的可行性。后續階段可依托“安徽樣板”進行深化研究，構建江湖復合生態系統監測與健康評價技術、江湖連通性恢復與閘壩多目標調度技術、水環境改善與修復技術和生物多樣性保護技術等，形成系統、完整的長江中下游江湖連通性恢復技術體系。相關研究成果將推動長江中下游流域尺度的生物通道恢復相關學科理論與技術的發展，為恢復江湖復合生態系統結構和功能的系統性和完整性、實現江湖兩大系統的互作互補以及保障國家水網建設規劃順利實施提供科技支撐。

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（編輯：黃文晉）

River-lake connectivity and biological corridors restoration at Changjiang River Anhui reach

LIU Honggao1，XIONG Yu2，LI Dewang1，BAO Qilin3，LIN Guoyi4，CHU Tao5

（1.Institute of Hydroecology，Ministry of Water Resources and Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430079，China； 2.Changjiang Water Resources Protection Institute，Wuhan 430051，China； 3.Bureau of Water Resources of Chizhou City，Anhui Province，Chizhou 247000，China； 4.Bureau of Water Resources of Anqing City，Anhui Province，Anqing 246000，China； 5.Department of Water Resources of Anhui Province，Hefei 230022，China）

Abstract：

The barriers between the rivers and lakes have been acknowledged as the main cause for the decline of the river-lake complex ecosystem in the lower-middle reaches of the Changjiang River.To restore the river-lake connectivity and biological corridors is surely one of the most important measures for its ecological restoration.In this study，on-site investigations were conducted at Huayang River as well as its affiliated lakes，Huayang Lakes，Caizi Lake and Shengjin Lake respectively，in order to investigate their connectivity to the main stream of Changjiang River.It was found feasible to perform the restoration engineering of the river-lake biological corridors by way of water conservancy projects，etc.，which could effectively slow down the decline of the river-lake complex ecosystem.In addition，a framework for biological corridor restoration was verified technically feasible，that is constructing fish passage facilities，building ecological drainage networks and seasonally flooding fries into lakes.Also，the research discusses the technical and managerial troubles that might exist as well as the countermeasures and suggestions.This study can provide useful reference for the restoration for connectivity of rivers and lakes and the biological corridors as well as the “State Water Grid Project” in the lower-middle reaches of Changjiang River.

Key words：

connectivity of rivers and lakes；biological corridors；ecological water grid；flooding fries into lakes；fish passage facilities；ecological restoration；lower-middle reaches of Changjiang River