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高坝泄洪时,下游河道中极易出现总溶解气体(TotalDissolvedGas,简称TDG)过饱和现象。水体中TDG过饱和会对下游河流生态系统产生影响,使水生生物(特别是鱼类)患气泡病,甚至使其大量死亡。此外,已有研究证实,水体中高浓度泥沙威胁着鱼类的生存,而大坝下泄水体具有总溶解气体过饱和且含沙量高的特点,总溶解气体过饱和含沙水体可能对下游鱼类造成更严重的影响。目前,国内外有关于泥沙、TDG过饱和水体单独对鱼类影响的研究,而两者共同作用对鱼类的影响,却少有相关的研究。此外,以往研究多为室内实验研究,天然河道中,TDG过饱和含沙水体对鱼类的影响,其研究成果更为匮乏。因此,探究TDG过饱和含沙水体对鱼类的影响和作用规律,对评价大坝泄洪对下游河道中鱼类的影响具有重要的参考价值。
本文以长江上游特有鱼种岩原鲤为研究对象,选取中值粒径为7μm的泥沙作为实验泥沙,通过室内TDG过饱和含沙水循环系统,对一龄岩原鲤幼鱼展开急性暴露实验。此外,在泄洪期间,将3月龄的岩原鲤幼鱼暴露在下游河道中,探究岩原鲤在天然河道中不同水深处对TDG过饱和水体的耐受性以及对TDG过饱和水体的垂向回避能力。主要研究内容和成果如下:
(1)TDG过饱和含沙水体对岩原鲤的急性效应:该实验设置0mg/L、200mg/L、400mg/L、600mg/L、800mg/L、1000mg/L6个泥沙浓度,每个泥沙浓度分别与不同饱和度(100%、125%、130%、135%、140%)的过饱和TDG组合,得到不同的实验工况。通过观察实验鱼的死亡过程和对实验数据的分析,得出以下结论:a)在TDG饱和度为100%的各含沙水体中,实验幼鱼未出现死亡现象,说明当总溶解气体没有达到过饱和状态时,在本实验设置的泥沙浓度(0~1000mg/L),在岩原鲤的安全浓度范围内。b)在含沙量相同的情况下,TDG饱和度越高,实验幼鱼的半致死时间越短;在相同TDG饱和度下,含沙量越高,实验幼鱼的半致死时间越短。说明在TDG过饱和含沙水体中,泥沙能加速实验鱼的死亡,但TDG过饱和仍然是使实验幼鱼致死的主要原因。c)在TDG饱和度较低(125%、130%)的水体中,含沙量的增加,明显加快了实验鱼死亡的速度;在高TDG饱和度(135%、140%)水体中,由于实验鱼在短时间内已大量死亡,含沙量的增加对实验鱼的死亡速度影响不明显。d)TDG过饱和与泥沙共同作用对鱼类的影响高于过饱和TDG单独对鱼类的影响,但在TDG过饱和水体中,泥沙对实验鱼的影响,需要一定的时间积累。
(2)岩原鲤在大坝泄洪期间对TDG过饱和含沙水体的耐受性:将实验鱼暴露在4种不同的水深范围处(0~0.3m、0.3~1.3m、1.3~2.3m、0~2.3m),并记录每个实验组中实验鱼的死亡率。结果表明,不同水深处实验鱼的死亡率不同,三个不同水层(0~0.3m、0.3~1.3m和1.3~2.3m)中的死亡率分别为52.5%、22.5%、12.5%,补偿水深有效减弱了TDG过饱和对实验鱼的影响,进而提高鱼类的生存能力。水深为0~2.3m时,岩原鲤的死亡率为37.5%,低于水深为0~2.3m的死亡率,但高于水深为0.3~1.3m的死亡率(25%),表明岩原鲤不具备利用补偿水深回避TDG过饱和水体的能力,容易受到河道中TDG过饱和的伤害。此外,实验还表明,TDG过饱和度达到115%会引起岩原鲤幼鱼的死亡,应尽量控制下游河道水体中TDG过饱和度不超过115%。
本文以长江上游特有鱼种岩原鲤为研究对象,选取中值粒径为7μm的泥沙作为实验泥沙,通过室内TDG过饱和含沙水循环系统,对一龄岩原鲤幼鱼展开急性暴露实验。此外,在泄洪期间,将3月龄的岩原鲤幼鱼暴露在下游河道中,探究岩原鲤在天然河道中不同水深处对TDG过饱和水体的耐受性以及对TDG过饱和水体的垂向回避能力。主要研究内容和成果如下:
(1)TDG过饱和含沙水体对岩原鲤的急性效应:该实验设置0mg/L、200mg/L、400mg/L、600mg/L、800mg/L、1000mg/L6个泥沙浓度,每个泥沙浓度分别与不同饱和度(100%、125%、130%、135%、140%)的过饱和TDG组合,得到不同的实验工况。通过观察实验鱼的死亡过程和对实验数据的分析,得出以下结论:a)在TDG饱和度为100%的各含沙水体中,实验幼鱼未出现死亡现象,说明当总溶解气体没有达到过饱和状态时,在本实验设置的泥沙浓度(0~1000mg/L),在岩原鲤的安全浓度范围内。b)在含沙量相同的情况下,TDG饱和度越高,实验幼鱼的半致死时间越短;在相同TDG饱和度下,含沙量越高,实验幼鱼的半致死时间越短。说明在TDG过饱和含沙水体中,泥沙能加速实验鱼的死亡,但TDG过饱和仍然是使实验幼鱼致死的主要原因。c)在TDG饱和度较低(125%、130%)的水体中,含沙量的增加,明显加快了实验鱼死亡的速度;在高TDG饱和度(135%、140%)水体中,由于实验鱼在短时间内已大量死亡,含沙量的增加对实验鱼的死亡速度影响不明显。d)TDG过饱和与泥沙共同作用对鱼类的影响高于过饱和TDG单独对鱼类的影响,但在TDG过饱和水体中,泥沙对实验鱼的影响,需要一定的时间积累。
(2)岩原鲤在大坝泄洪期间对TDG过饱和含沙水体的耐受性:将实验鱼暴露在4种不同的水深范围处(0~0.3m、0.3~1.3m、1.3~2.3m、0~2.3m),并记录每个实验组中实验鱼的死亡率。结果表明,不同水深处实验鱼的死亡率不同,三个不同水层(0~0.3m、0.3~1.3m和1.3~2.3m)中的死亡率分别为52.5%、22.5%、12.5%,补偿水深有效减弱了TDG过饱和对实验鱼的影响,进而提高鱼类的生存能力。水深为0~2.3m时,岩原鲤的死亡率为37.5%,低于水深为0~2.3m的死亡率,但高于水深为0.3~1.3m的死亡率(25%),表明岩原鲤不具备利用补偿水深回避TDG过饱和水体的能力,容易受到河道中TDG过饱和的伤害。此外,实验还表明,TDG过饱和度达到115%会引起岩原鲤幼鱼的死亡,应尽量控制下游河道水体中TDG过饱和度不超过115%。