基于鱼类生境需求的水生态调度决策方法物理栖息地模型在生态流量决策中的应用班璇(中国科学院测量与地球物理研究所,湖北省环境与灾害监测评估重点实验室，武汉430077)摘要：本文以国家一级保护物种中华鲟为研究对象，探讨三峡大坝和葛洲坝水利工程在不同调度措施下对中华鲟产卵场栖息地的影响。通过考虑中华鲟生境需求特性建立了中华鲟产卵场的物理栖息地模型，根据模型得出的适宜栖息地面积来量化不同的流量调度措施对其产卵场质量的影响，然后利用实测的中华鲟产卵量和资源量数据来验证和评价物理栖息地模型的可靠性和实用性，从而进行合理的生态流量决策。结果发现年平均适宜栖息地面积的变化曲线与中华鲟的产卵量和资源量变化曲线有着相同的变化趋势，从而推断适宜栖息地面积可以反映中华鲟产卵栖息地的质量；并通过不同流量工况的计算，进行最佳生态流量决策。利用该物理栖息地模型可以有效地量化流量改变对目标物种栖息地质量的影响，为中华鲟产卵场栖息地的生态水利调度提供评估和决策方法。关键词：中华鲟；适宜栖息地面积；栖息地时间序列；物理栖息地模型；生态流量决策:X171.4文献标识码:A:水利工程建设在给人们带来福祉的同时，也造成了水生生物多样性下降等一系列问题。大坝及水闸的兴建常造成江湖的阻隔，阻碍了一些鱼类和水生生物的生态“通道”，使湖泊鱼类天然资源无法从江河中得到补充和更新，影响洄游鱼类的生殖，更重要的是这种阻隔会使湖泊的水文条件和物理状况发生变化[1]。例如，中华鲟的产卵栖息地就由于葛洲坝水利枢纽的修建阻隔了其洄游到长江上游产卵场的通道，使中华鲟产卵栖息地从长江上游800km江段减少至葛洲坝坝下游不足30km江段，而三峡水库每年10月份的蓄水将会减少葛洲坝下游的流量，进一步地影响中华鲟的产卵栖息地[2]。生态环境的恶化及生物多样性的减少为人类敲响了警钟，人们逐渐意识到生态环境保护的重要性，并开始着手研究不同的方法来评估水利工程所引起的环境变化对目标物种物理栖息地环境的影响。据Tharme[3]在2003年总结,全球有44个国家进行生态水利调度流量方面的研究,所用方法超过200种之多。这些方法可以分为4类：水文学方法(Tennant法[4]、日流量延时曲线法[5]等)、水力学方法(湿周法[6]、R2CROSS法[7]等)、以生物学为基础的栖息地法(IFIM法[8]等)以及基于河流系统整体性理论的综合法(Holistic法[9]等)。其中水文学方法和水力学方法由于其简单易行，而被广泛采纳；但遗憾的是这些方法仅从河流的水文水力特性入手，而没有考虑水生物对生境的需求特性，所以本身缺乏物理意义。而栖息地法和综合法则是从水生物对水环境的需求特性（适宜流速，适宜水深，适宜底质等）方面入手，建立河流流量与目标物种适宜栖息地面积之间的关系，通过适宜栖息地面积大小的变化来量化不同的流量调度措施对目标物种栖息地的影响。其中，栖息地法适用于微生境的模拟，综合法适用于大生境的模拟[3]。本文的研究区域为葛洲坝下游4km江段的中华鲟产卵场，属于微生境的范畴，因而采用栖息地法中的代表方法河道内流量增量法(InstreamFlowIncrementalMethod,IFIM)法对其研究。IFIM法被广泛地应用到世界各地水生态影响评价中，它将水动力学模型与水生物栖息地偏好特性相结合，通过求解目标物种的适宜栖息地面积来量化水利工程造成的流量变化给水生物栖息地带来的影响。但IFIM法的最终模型结果（适宜栖息地面积）是一个假设的变量，在河流中并不能实际地进行测量，所以如何利用实测的水生物资源量来验证该模型的结果，一直是一个具有争议性的问题[3]。本文借鉴美国野生动物署的Bovee[8]和Moir[10]教授提出的栖息地决策方法建立了中华鲟产卵场的物理栖息地决策系统，在栖息地决策中一个重要的概念是栖息地时间序列[11]，它是量化各种不同的水利控制工况对栖息地影响的基本模块。本文通过建立中华鲟产卵场的适宜栖息地时间序列曲线来求得各年的平均适宜栖息地面积，然后与实测的中华鲟产卵量和资源量情况进行对比，分析IFIM法的模型结果与实测值的关系，从而验证该模型的可靠性和实用性。利用该模型进行不同模拟工况下(不同的流量大小，不同的流量入口等)适宜栖息...