河道型水库下游河流鱼类生境修复的生态行为学机制研究

The influence of river development on fish habitat and restoration is the bottleneck for sustainable utilization in rivers, and has become the hotspot and difficulty in the field of eco-hydraulics. In this project, the experimental methodology of fish ecological behavior will be introduced to create and develop the research methodology of fish ecological behavior quantitatively, and through indoor ecological behavior experiments and real-time synchronous monitoring in the field to ensure the key hydro-environmental factors which affect fish growth and reproduction significantly, and to reveal the mechanism for the response of fish individual and groups to key factors. On the basis above, the individual-based fish dynamic model will be established, coupled with water environmental model, taking the mechanism for fish response to hydraulic factor into account, simulate individual movement process under changing flow condition. And then, the fish model will be integrated with reservoir operation, fish life history and its response to environmental factors, to simulate the stress effect upon fish habitats under different reservoir operation modes. Furthermore, Spinibarbus hollandi, the dominant species in the Lijiang River Basin, is selected as the target fish. The influence of Qingshitan reservoir to downstream fish habitat will be simulated, and with the results comparison between the habitat model and historical surveys, considering the local ecological restoration project, evolution of fish habitat distributions under different restoration schemes will be simulated to seek for the appropriate ecological restoration strategy for the development of the river basin, and support the protection of fish resources theoretically and methodologically.

河流开发对鱼类生境的影响及对应的修复保护是河流可持续利用的瓶颈，也是国际生态水力学研究的热点和难点。本项目引入生态学行为实验理论，创新和发展鱼类生态行为学的定量研究方法，通过室内生态行为学实验结合野外同步监测，确定影响鱼类生长、繁殖的关键环境因子，揭示该环境因子对鱼类生态行为学的影响机制；在此基础上，耦合水环境模型，结合鱼类对水力因子的响应机制，建立基于个体模式的鱼类动态数值模型，模拟变化水环境下鱼类个体的精确运动过程；结合水库运行工况、鱼类生活史和鱼类对水环境因子的适应机制，模拟河道型水库不同调节模式对下游鱼类种群和生境的胁迫效应。项目拟以漓江流域优势鱼种光倒刺鲃为研究对象，模拟青狮潭水库运行对下游鱼类生境的影响，对比历史栖息地调查结果，结合漓江大水系生态修复目标，模拟不同修复方案下鱼类生境分布的响应过程，寻求适合流域发展的生境修复策略，并为鱼类保护和河流可持续利用提供理论与方法支持。

河流开发对鱼类生境的影响一直是水生态领域的研究重点及难点。本研究引入生态学行为实验理论，开展行为学实验研究鱼类对关键水环境因子的生态行为学响应机制；在此基础上，耦合水环境模型，结合鱼类对水力因子的响应机制，建立基于个体模式的鱼类动态数值模型，模拟变化水环境下鱼类个体的精确运动过程；结合水库运行工况、鱼类生活史和鱼类对水环境因子的适应机制，模拟河道型水库不同调节模式对下游鱼类种群和生境的胁迫效应。.本研究选择漓江青狮潭水库下游为研究区域，以优势鱼种光倒刺鲃为研究对象，模拟了漓江青狮潭水库运行对下游鱼类生境的影响，对比历史栖息地调查结果，结合漓江大水系生态修复目标，模拟不同修复方案下鱼类生境分布情况，为鱼类保护和河流可持续利用提供理论与方法支持。.研究的取得的主要成果包括：.（1）建立了目标鱼类对水环境因子变化的响应关系。本研究从影响鱼类生态行为的主要环境因子入手，采用原位观测、水槽实验和比尺物理模型实验的方法研究了鱼类生态行为，建立了鱼类对流速、底质、溶解氧、温度等重要环境因子的适应曲线。同时，利用封闭式水槽和开放式水槽进行鱼类游泳能力的实验，测定了鱼类在胁迫运动和主动运动下的几种特征游泳速度指标，为鱼类游泳行为的研究提供了新的思路。.（2）优化了基于个体模式的鱼类动态模型。研究采用基于个体模式的模拟方法，根据鱼类生态行为实验获得的鱼类对水环境因子的响应关系，建立了优化了鱼类个体在生长过程中的运动、游动目标选择等过程。优化后的模型从运动机理方面改进了鱼类的运动模式，提高了模型的模拟精度，为实现鱼类栖息地提供基础。.（3）模拟了水库运行下的鱼类栖息地变化。将基于个体鱼类动态模型应用在漓江流域，研究青狮潭水库调节对下游河道内目标鱼类个体及生境的影响，得出鱼类生物量年际变化曲线和鱼类栖息地变化结果，定量评价了水利工程设施对鱼类生境的影响，并为鱼类生境的修复重建提供技术支持。