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江河鱼类产卵场功能研究 版权信息
- ISBN：9787030679765
- 条形码：9787030679765 ; 978-7-03-067976-5
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
江河鱼类产卵场功能研究 内容简介
水是生命的摇篮，维持水生生态系统服务功能需要生物链。鱼类生物量保障需要通过产卵场的功能保障来实现。鱼类产卵场管理将成为河流生态系统管理的重要手段。本书通过观测鱼类早期资源发生过程与径流量关系，产卵场水文水动力模型分析，解剖分析了与鱼类早期资源发生相关联的产卵场功能单体、功能流量、水文水动力作用机制，建立了确定鱼类产卵场功能位点、量化评估产卵场功能受损的方法，介绍了产卵场功能修复的基本思路和方法体系。
江河鱼类产卵场功能研究 目录
目录
丛书序
前言
第1章 产卵场生态学基础 1
1.1 河流的一般概念 1
1.2 鱼类基础生物学 6
1.2.1 鱼类形态特征 6
1.2.2 鱼类结构 7
1.2.3 鱼类生活习性 9
1.2.4 鱼类繁殖 10
1.3 鱼类资源调查方法 15
1.3.1 鱼卵、仔鱼调查 15
1.3.2 产卵群体调查 22
1.3.3 水声学探测调查 27
1.4 鱼类区域性分布 28
第2章 鱼类产卵场 33
2.1 产卵场基本环境条件 34
2.1.1 中华鲟产卵场 34
2.1.2 四大家鱼产卵场 37
2.1.3 其他鱼类的产卵场 41
2.2 产卵场水文水动力 47
2.2.1 长江中华鲟产卵场 47
2.2.2 四大家鱼产卵场 48
2.2.3 黄石爬 产卵场 50
2.2.4 斑重唇鱼和新疆裸重唇鱼产卵场 51
2.2.5 鲤产卵场 51
2.2.6 澜沧江特有鱼类产卵场 51
2.2.7 大麻哈鱼产卵场 51
2.3 珠江鱼类早期资源与径流量 51
第3章 产卵场功能 55
3.1 产卵场功能属性 56
3.1.1 产卵场功能指标 56
3.1.2 产卵场功能概念 56
3.1.3 产卵场功能时空差异 57
3.1.4 产卵场功能周期性 60
3.2 广东鲂产卵场功能研究 61
3.2.1 广东鲂 61
3.2.2 产卵江段地形地貌 63
3.2.3 产卵场江段水文环境 66
3.2.4 水文水动力模型 68
3.2.5 水文水动力因子分析 86
3.3 仔鱼出现与未知功能位点的水文水动力关系 107
3.3.1 获得仔鱼监测数据 107
3.3.2 各位点水文水动力方程建立 109
3.3.3 仔鱼多度与各位点水文水动力关系分析 111
3.4 产卵场功能位点确定 112
3.4.1 方法建立 112
3.4.2 产卵场功能位点相关关系赋值判断方法 113
3.4.3 广东鲂产卵场功能位点判定示例 113
第4章 产卵场功能受损评价 117
4.1 产卵场功能定性评价 118
4.1.1 鱼类物种水平评价 118
4.1.2 鱼类资源量水平评价 118
4.1.3 江河物理形态变化评价 119
4.1.4 水文情势变化评价 120
4.1.5 水文水动力因子水平评价 121
4.2 产卵场功能受损定量评价 147
4.2.1 功能流量受损定量评价 148
4.2.2 水文水动力因子受损定量评价 154
4.2.3 早期资源量损失定量评价 156
4.3 功能流量-水动力-仔鱼量关系 160
4.3.1 流量因子与水动力因子关系 161
4.3.2 流量因子与仔鱼量因子关系 162
4.3.3 水动力因子与仔鱼量因子关系 164
4.3.4 流量与水动力、仔鱼量两自变量关系 166
4.3.5 水动力与流量、仔鱼量两自变量关系 166
4.3.6 仔鱼量与流量、水动力两自变量关系 167
4.3.7 三种评估方法讨论 167
4.3.8 产卵场受损形式 170
4.4 基于鱼类早期资源量的产卵场功能评价体系 171
4.4.1 珠江中下游鱼类产卵场功能评价 172
4.4.2 基于鱼类早期资源量的产卵场功能评价体系的建立 174
4.4.3 基于鱼类早期资源量的产卵场功能评价体系应用示例 177
第5章 产卵场功能修复 179
5.1 草型产卵场 180
5.1.1 人工鱼巢概念 180
5.1.2 人工鱼巢材料 180
5.1.3 时间与位置选择 181
5.1.4 建造方法 181
5.1.5 管理与维护 182
5.1.6 效果评估 183
5.2 水动力型产卵场 184
5.2.1 功能物理环境修复 185
5.2.2 功能流量修复 190
5.2.3 水文水动力修复 194
5.2.4 广东鲂产卵场修复示例 194
5.3 产卵场管理 213
5.3.1 河流鱼类需求 214
5.3.2 产卵场功能管理 214
参考文献 216
丛书序
前言
第1章 产卵场生态学基础 1
1.1 河流的一般概念 1
1.2 鱼类基础生物学 6
1.2.1 鱼类形态特征 6
1.2.2 鱼类结构 7
1.2.3 鱼类生活习性 9
1.2.4 鱼类繁殖 10
1.3 鱼类资源调查方法 15
1.3.1 鱼卵、仔鱼调查 15
1.3.2 产卵群体调查 22
1.3.3 水声学探测调查 27
1.4 鱼类区域性分布 28
第2章 鱼类产卵场 33
2.1 产卵场基本环境条件 34
2.1.1 中华鲟产卵场 34
2.1.2 四大家鱼产卵场 37
2.1.3 其他鱼类的产卵场 41
2.2 产卵场水文水动力 47
2.2.1 长江中华鲟产卵场 47
2.2.2 四大家鱼产卵场 48
2.2.3 黄石爬 产卵场 50
2.2.4 斑重唇鱼和新疆裸重唇鱼产卵场 51
2.2.5 鲤产卵场 51
2.2.6 澜沧江特有鱼类产卵场 51
2.2.7 大麻哈鱼产卵场 51
2.3 珠江鱼类早期资源与径流量 51
第3章 产卵场功能 55
3.1 产卵场功能属性 56
3.1.1 产卵场功能指标 56
3.1.2 产卵场功能概念 56
3.1.3 产卵场功能时空差异 57
3.1.4 产卵场功能周期性 60
3.2 广东鲂产卵场功能研究 61
3.2.1 广东鲂 61
3.2.2 产卵江段地形地貌 63
3.2.3 产卵场江段水文环境 66
3.2.4 水文水动力模型 68
3.2.5 水文水动力因子分析 86
3.3 仔鱼出现与未知功能位点的水文水动力关系 107
3.3.1 获得仔鱼监测数据 107
3.3.2 各位点水文水动力方程建立 109
3.3.3 仔鱼多度与各位点水文水动力关系分析 111
3.4 产卵场功能位点确定 112
3.4.1 方法建立 112
3.4.2 产卵场功能位点相关关系赋值判断方法 113
3.4.3 广东鲂产卵场功能位点判定示例 113
第4章 产卵场功能受损评价 117
4.1 产卵场功能定性评价 118
4.1.1 鱼类物种水平评价 118
4.1.2 鱼类资源量水平评价 118
4.1.3 江河物理形态变化评价 119
4.1.4 水文情势变化评价 120
4.1.5 水文水动力因子水平评价 121
4.2 产卵场功能受损定量评价 147
4.2.1 功能流量受损定量评价 148
4.2.2 水文水动力因子受损定量评价 154
4.2.3 早期资源量损失定量评价 156
4.3 功能流量-水动力-仔鱼量关系 160
4.3.1 流量因子与水动力因子关系 161
4.3.2 流量因子与仔鱼量因子关系 162
4.3.3 水动力因子与仔鱼量因子关系 164
4.3.4 流量与水动力、仔鱼量两自变量关系 166
4.3.5 水动力与流量、仔鱼量两自变量关系 166
4.3.6 仔鱼量与流量、水动力两自变量关系 167
4.3.7 三种评估方法讨论 167
4.3.8 产卵场受损形式 170
4.4 基于鱼类早期资源量的产卵场功能评价体系 171
4.4.1 珠江中下游鱼类产卵场功能评价 172
4.4.2 基于鱼类早期资源量的产卵场功能评价体系的建立 174
4.4.3 基于鱼类早期资源量的产卵场功能评价体系应用示例 177
第5章 产卵场功能修复 179
5.1 草型产卵场 180
5.1.1 人工鱼巢概念 180
5.1.2 人工鱼巢材料 180
5.1.3 时间与位置选择 181
5.1.4 建造方法 181
5.1.5 管理与维护 182
5.1.6 效果评估 183
5.2 水动力型产卵场 184
5.2.1 功能物理环境修复 185
5.2.2 功能流量修复 190
5.2.3 水文水动力修复 194
5.2.4 广东鲂产卵场修复示例 194
5.3 产卵场管理 213
5.3.1 河流鱼类需求 214
5.3.2 产卵场功能管理 214
参考文献 216
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江河鱼类产卵场功能研究 节选
第1章 产卵场生态学基础 地球在大约30亿～40亿年前出现水，河流是水与陆地表面相互作用的复合体，在地势和水源供给作用下，形成河床和水流。河床包括河底与河岸两部分。河底是指河床的底部，河岸是指河床的两边。河底与河岸以枯水位为界划分，枯水位以上为河岸，以下为河底。天然河流的河床，其组成与抗冲击性差别很大。山区河床多为石质边界，抗冲击性很强，不易发生变化，这类河床近于刚性边界。冲积平原河床是冲积河床，一般为沙质组成，在水流作用下易发生变化，属可动河床。河流源头一般在地势高的地方，然后沿地势向下流至类似湖泊或海洋的终点。河流是地球上水循环的重要途径，是泥沙和化学物质等进入湖泊、海洋的通道。水为生命的诞生提供了条件，水是生命体的结构成分，也是机体生命过程化学反应的基础物质和介质。水维系着地球生物圈的物种多样性和食物链系统。河流在地球水、生命、生态平衡中起着重要作用，为鱼类等水生生物提供了赖以生存的栖息地，构成了支持河流生命体的基础系统，是河流生态系统的重要组成部分。河流生境组成不仅包括河床的礁石形态、底质构成、河床附着生物、水体与水体物质，也包括河流中湿地、沼泽、深槽、浅滩、急流、缓流、回流等物理环境。鱼类大致出现在4.05亿年前，在与地球环境相互作用的演化过程中，河流成为鱼类在淡水与海洋之间洄游的通道，河流中形成了鱼类的产卵场、索饵场和越冬场等。了解河流和鱼类相关的知识，有助于对产卵场的认识。 1.1 河流的一般概念 1. 水 水以固态、液态、气态三种形态存在于自然界，其中固态包括冰、雪、霜、冰雹；液态包括云、雨、雾、露；气态主要是水蒸气。水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈四大圈层中通过各个环节循环运动。地球上的总水量为13.86亿km3，分为淡水和海水（咸水）两大类。其中96.5%为海洋，陆地水约占3.5%，大气水占很少量。淡水存在于冰川、地表河湖、地下含水层中。人类可利用的淡水资源主要是河流水、淡水湖泊水以及浅层地下水，这些淡水只占总淡水量的0.3%。水是河流的关键要素。 2. 径流 径流是指降雨过程中，雨水满足蓄渗后形成的流动水。流域各处的蓄渗量及蓄渗过程的发展是不均匀的，因此，地面径流产生的时间、地方有先有后，满足蓄渗以后才形成径流。 降雨初期，除一小部分（一般不超过5%）降落在河槽水面上的雨水直接形成径流外，其余雨水均降落在地表。地表径流的形成与植被类型和郁闭程度有关。茂密的森林，全年*大截留量可达年降雨量的20%～30%，而被截留的雨水*终消耗于蒸发。下渗发生在降雨期间及雨停后地面尚有积水的地方，下渗强度的时空变化很大。在降雨过程中，当降雨强度小于下渗强度时，雨水将全部渗入土壤中。渗入土中的水，首先满足土壤吸收的需要，一部分滞蓄于土壤中，在雨停后消耗于蒸发，超出土壤持水力的水将继续向下渗透；当降雨强度大于下渗强度时，超出下渗强度的降雨（也称为超渗雨），形成地面积水，蓄积于地面洼地，称为填洼。地面洼地通常都有一定的面积和蓄水容量，填洼的雨水在雨停后也消耗于蒸发和下渗。在平原和坡地流域的地面洼地较多，填洼水量可高达100 mm，一般流域的填洼水量约10 mm。随着降雨继续进行，满足填洼后的水开始产生地面径流。 流域内不断降雨，渗水使土壤含水量不断增加，当土壤层含水量达到饱和后，在一定条件下，部分水沿坡地上层侧向流动，形成壤中径流，也称表层径流。下渗水流达到地下水面后，以地下水的形式沿坡地上层汇入河槽，形成地下径流。因此，流域内的降雨，经过蓄渗过程产生了地面径流、壤中径流和地下径流三种。 在流域蓄渗过程中，无论是植被截留、下渗、填洼、蒸发还是土壤水的运动，均受制于垂向运行机制，水的垂向运行使降雨在流域空间上再分配，从而形成了流域的不同产流机制，形成不同主流成分的产流过程。 3. 水系 水流依据地势从高向低沿狭长凹地水道汇合成连通网络结构，依据不同的地势高度形成众多的河源区，地势低处是河口，通常河口水出口为一个或数个。河流水系通常具有各种形状，表现出复杂的几何特征。*终流入海洋的水流称作外流水系，如太平洋水系、北冰洋水系；*终流入内陆湖泊或消失于荒漠之中的水流，称作内流水系。给一条河流水系提供水源的区域称为流域。流域内所有河流、湖泊等各种水体组成水网系统。流域范围以一条河流水系涉及的地形分水线所包围的面积确定。 4. 干流 两条以上大小不等的河流以不同形式汇合，构成一个河道体系。河流一般可分为河源、上游、中游、下游和河口五段。 河源是河流的发源地，干流从河口一直向上延伸到河源。一般按“河源唯长”的原则来确定干流，即在全流域中将*长、四季有水的源头确定为干流河源，它可能是溪涧、泉水、冰川、湖泊或沼泽地等。对于大江大河，支流众多，河源的认定往往较为困难。 上游是紧接河源的河流上段，多位于深山峡谷，河槽窄深，流量小，落差大，水位涨落幅度大，河谷下切强烈，多急流险滩和瀑布。 中游是河流的中段，两岸多丘陵岗地，或部分处平原地带，河谷较开阔，两岸见滩，河床纵比降较平缓，流量较大，水位涨落幅度较小，河床易冲易淤。 下游是河流的下段，位于冲积平原，河槽宽浅，流量大，比降小，水位涨落幅度小，洲滩众多，河床易冲易淤，河势易发生变化。 河口是河流的终点，终点或是海洋、湖泊、水库或其他河流的地方。入海河流的河口，又称感潮河口，受径流、潮流和盐度三重影响。一般将潮汐影响所及之地作为河口区。河口区可分为河流近口段、河口段和口外海滨三段。 5. 支流 流域内的水系汇入主流的各级水流，通常把直接汇入干流的支流，叫一级支流，汇入一级支流的支流叫二级支流，以此类推到各级支流。还有一种是分级法，从源头*小支流开始，称为一级河流，二条一级河流汇合后的河段称为二级河流，以此类推到更高级别的河流，这种分级法确定的各级河流有相近的客观特征。大江大河在入海处都会分多条入海，形成河口三角洲河网。 6. 河道 河道通常是指河流的某一段，有上迄、下止的具体位置属性。河谷是指河流在长期的流水作用下，所形成的狭长形凹地。天然河道的河床称为河槽，是河谷中过水的部分。水面与河床边界的区域称为过水断面，相应的面积为过水断面积，它随水位的涨落而变化。 7. 河网汇流构成 各种径流成分经过坡地汇流注入河网，称为河网汇流过程。这一过程自坡地汇流注入河网开始，直至将*后汇入河网的降水输送到出口断面为止。坡地汇流注入河网后，使河网水量增加、水位上涨、流量增大，成为流量过程线的涨洪段。此时，由于河网水位上升速度大于其两岸地下水位的上升速度，当河水与两岸地下水之间有水力联系时，一部分河水补给地下水，增加两岸的地下蓄水量，称为河岸容蓄；同时，涨洪阶段，出口断面以上坡地汇入河网的总水量必然大于出口断面的水量，这是因为，河网本身可以滞蓄一部分水量，称为河网容蓄。当降水和坡地汇流停止时，河岸和河网容蓄的水量达*大值，而河网汇流过程仍在继续进行。当上游补给量小于出口排泄量时，就进入一次洪水过程的退水段。此时，河网蓄水开始消退，流量逐渐减小，水位相应降低，涨洪时容蓄于两岸土层的水量又补充回河网，直到降水*后排到出口断面为止。此时，河槽泄水量与地下水补给量相等，河槽水流趋向稳定，上述河岸调节及河槽调节现象，统称为河网调节作用。河网调蓄是对净雨量在时程上的再分配，故出口断面的流量过程线比降雨过程线平缓得多。 河网汇流的水运行过程，是河槽中不稳定水流运动过程，是河道洪水波的形成和运动过程，而河流断面上的水位、流量的变化过程是洪水波通过该断面的直接反映，当洪水波全部通过出口断面时，河槽水位及流量恢复到原有的稳定状态，一次降雨的径流形成过程即告结束。 在径流形成中，通常将流域蓄渗过程、地面汇流及早期的表层流形成过程，称为产流过程，坡地汇流与河网汇流合称为汇流过程。径流形成过程实质上是水在流域的再分配与运行过程。产流过程中水以垂向运行为主，降雨使流域空间上水再分配，是构成不同产流机制和形成不同径流成分的基本过程。汇流过程中水以水平侧向运动为主，是流域汇流过程的基本机制，构成降雨在流域上再分配过程。 平原河流流域下垫面地势开阔平坦，河道水流比较舒缓，流速一般在3 m/s以下，容易产生泥沙淤积，形成大面积冲积区，平原河流形态变化多样，如边滩、浅滩、沙床、江心滩等，厚度可以达到数十米以上。 8. 河流的落差与比降 河流落差指河流上游、下游两地的高程差，即河流的总落差。某一河段两端的高程差称为河段落差。河流比降有水面比降与河床比降之分，两者不尽相同，但因河床地形起伏变化较大，通常以水面比降代表河流比降。 水面比降又有纵比降与横比降之分。纵比降是指沿水流方向，任一河段上游、下游两断面水位差与其水平距离之比，即单位河长的落差，也称坡度。横比降是指河流横断面上，左岸、右岸的水位高差与河宽比。合计水面纵比降和横比降，反映的是河流沿程能量损耗率，因此也可称能量坡降，能量坡降可按如式（1-1）计算： （1-1） 式中， 为水位；x为沿水流方向的距离；y为沿河道横断面方向的距离。 9. 河流长度、宽度与深度 河流长度是指从河源至河口的河道中轴线长度。任意两断面间的轴线长度，称为河段长度。 河流宽度是指河槽两岸间的距离，它随水位变化而变化。水位常有洪水、中水、枯水之分，因而河流宽度相应有洪水河宽、中水河宽和枯水河宽。通常意义下的河宽多指中水河宽，即河道两侧河漫滩滩唇间的距离。 河流的深度在河道中不同地点不同，也随水位变化而变化。通常说的水深，一般是指中水河槽以下的平均深度。 10. 河流深泓线、主流线与中轴线 深泓线是指沿程各断面河床*深点（hmax）的平面顺连线。 主流线又称水动力轴线，即沿程各断面*大垂线平均流速（umax）处的平面顺连线。主流线两侧一定宽度内的带状水域，称为主流带。在某些河流上，主流带在洪水期往往呈现浪花翻滚、水流湍急的现象，肉眼可以看得很清楚。主流线具有“大水趋直，小水走弯”的倾向。 主流线与深泓线两者在河段中的位置通常相近，但不重合，有的河段有时也可能相差较远。 中轴线是指河道在平面上沿河各断面中点的平顺边线，一般依中水河槽的中心为据定线，它是量定河流长度的依据。 11. 河流纵剖面与横断面 河流纵剖面有河床纵剖面和水流纵剖面之分。河床纵剖面是沿河床深泓线切取高程数据绘制的河床剖面，反映的是河床高程的沿程变化；水流纵剖面代表水面高程的沿程变化。两者的沿程趋向相同，但并非平行。河流纵剖面的形态体现河流比降的变化。河流纵比降越大，流速越大，说明河流的动力作用越显著。 12. 河势与河型 河势是指河道演变过程中，水流与河床的相对态势，通常用主流线与河岸线、洲滩分布的相对位置来表示。在河道演变分析及治河工程规划中，常常在实测河道地形图上勾绘河流岸线、洲滩、深槽和深泓线位置等，从而可清晰地看出河岸、滩槽的相对位置，以及河道、主流的基本趋向，这种图称为河势图。 河型是指河流在一定来水来沙和河床边界条件下，通过长期的自动调整而形成的河道形态。天然河道是地质构造作用、水流侵蚀作用与泥沙堆积作用的产物，由水流与河床构成，水流作用于河床，河床反作用于水流，两者通过冲刷和泥沙迁移而形成河床形态。 1.2 鱼类基础生物学 鱼类属于脊索动物门中的脊椎动物亚门，是鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类五大类脊椎动物之一。世界上鱼类总共有3万余种，占脊椎动物总数的一半以上，是脊椎动物亚门中*原始*丰富的类群（Nelson et al.，2016）。我国江河湖泊有淡水鱼1300多种（Xing et al.，2016），鱼类在脊索动物门下，分为亚门、总纲、纲、亚纲、总目、目、亚
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