绪论
1.1 引言
洄游是许多鱼类基本行为的一部分，这些鱼类会在其生命周期过程中进行不同程度的洄游以保证种群的延续。而河流水利水电工程的修建阻隔了鱼类的洄游通道，鱼类生境的片段化和破碎化使鱼类形成了大小不同的异质种群，种群间基因不能交流，各个种群的遗传多样性降低，种群灭绝的概率增加。
目前，我国在水利水电工程建设及运行过程中日益重视对具洄游性、珍稀、特有水生生物的保护，以期通过科学、合理地设计过鱼设施维护鱼类及其他水生生物的洄游通道，以实现人与自然的和谐共处，达到水利水电工程建设与生态环境保护协调发展的目标。
本章内容涵盖鱼类洄游和过鱼设施两个方面，重点介绍过鱼设施的原理、建设目的和必要性、由来和历史、种类和特点、国内外建设进展，旨在厘清鱼类洄游和过鱼设施的概念及两者的关系。
1.2 鱼类洄游概述
1.2.1 洄游性鱼类定义
某些鱼类、海兽等水生动物，由于环境影响和生理习性要求，会出现一种周期性、定向性和集群性的规律性移动，称为洄游（migration）。并非所有的鱼类都会进行洄游，根据进行洄游与否，鱼类可分为洄游性鱼类和定居性鱼类两大类（何大仁和蔡厚才，1998）。洄游性鱼类通过洄游变换栖息场所，扩大对空间环境的利用，*大限度地提高种群存活、摄食、繁殖和避开不良环境条件（包括敌害）的能力。因此，洄游是鱼类种群获得延续、扩散和增长的重要行为特性。
1.2.2 鱼类洄游类型
洄游性鱼类主要分为以下两种。
（1）河湖间洄游（potamodromous ）鱼类，其整个生命周期在淡水中完成。这种季节周期性洄游形式对它们生命周期的成功完成是重要的，洄游通常由生殖洄游（spawning migration）、索饵洄游（feeding migration ）和越冬洄游（winter migration） 三个环节组成。例如，青鱼（Mylopharyngodon piceus）、草鱼（Ctenopharyngodon idellus）、鲢（Hypophthalmichthys molitrix）、鳙（Aristichthys nobilis ）等淡水鱼类在繁殖季节集群逆水洄游到干流中上游产卵场产卵；产卵后亲鱼又洄游至原来食饵生物丰盛的干流下游、支流及附属湖泊索饵。冬季来临时，这些鱼类也会从较浅的湖泊或支流游到干流河床深处越冬；但这种越冬洄游不太稳定，如果湖泊中也存在适合越冬的深潭，它们就可能会在当地越冬。它们在干流中上游产的卵，通常1 天左右就孵出仔稚鱼，顺流被带到下游。在这些仔稚鱼获得主动游泳能力后，常沿河逆流进行索饵洄游，进入支流和附属湖泊肥育，待性成熟后，再集群到江河上游产卵。它们平时在湖泊主体水域生活，到了生殖季节常集群游近湖岸或进入沿湖的河流产卵。例如，太湖的花（Hemibarbus maculatus） 每年春季游近沿岸水草茂盛处产卵，形成渔汛。又如，青海湖裸鲤（Gymnocypris przewalskii ）平时栖息于湖内，3～7 月进入沿湖的河流产卵。这些鱼类冬季一般都在湖心深处越冬（殷名称，1995）。
（2）淡海水间洄游（diadromous ）鱼类，在它们的生命周期过程中必须改变生活环境，部分发生在淡水中，部分发生在海水中，生殖区和索饵区之间的距离可达数千千米。淡海水间洄游鱼类又可分为以下两个类群。
溯河洄游（anadromous）种类，如大麻哈鱼（Oncorhynchus keta）和大西洋鲟（Acipenser sturio ）等，在海水中生长，由海入河，逆流而上，到产卵场生殖，称为溯河生殖洄游。溯河洄游种类可以准确地识别并回到它们出生的河流集水区域，误差率非常低。因此，各江河流域都有属于它们自己*特的种群群落。
降河洄游（catadromous ）种类，如鳗鲡（Anguilla anguilla），具有相反的生命周期过程，由河入海，到产卵场生殖，而洄游返回到淡水是为了索饵。另外，依照洄游方向与水流方向的关系，还可以将洄游分为逆流洄游和顺流洄游两大类别。鳗鲡依靠海流从出生地顺流漂向沿岸，然后逆流洄游到淡水中进行索饵肥育，此过程便包括了逆流和顺流两种洄游（何大仁和蔡厚才，1998）。
1.3 过鱼设施概述
1.3.1 过鱼设施的原理
过鱼设施的目标是吸引障碍物下游的洄游性鱼类至河流的某一指定点，引导它们到
达上游。过鱼的方式可以是开辟水路（严格意义上的鱼道），或是用一个水箱诱捕洄游性鱼类，然后将它们提升到上游（升鱼机或集运鱼系统）。
有效的鱼道指的是，鱼能够顺利发现入口，并且在没有延迟、压力或受伤的情况下顺利地通过。在设计鱼道时，应考虑洄游性鱼类的行为特点。鱼道中水的流速必须与洄游性鱼类的游泳能力相符合。一些鱼类对各水池间水位差、流速、流量和流态等水文条件很敏感，应充分考虑这些水文条件。除水力因素外，鱼对溶氧、水温、噪声等其他环境因子也很敏感，这些环境因子可能对鱼类洄游行为产生抑制作用。若鱼道中与坝前的水质有较大差异，会加强抑制作用。因此，鱼道应满足洄游性鱼类的生物学特性和洄游行为，才能发挥较好的作用。
1.3.2 建立过鱼设施的目的
大坝的修建破坏了河流的连续性和生态的连续性，会对水域水生生物产生明显的影响，主要表现在以下几个方面：①改变流域的水位、流域形态等水文学特性，从而使鱼类等水生生物原有的生境不复存在；②水体中的建筑物阻断了河流中洄游性鱼类向上游或向下游迁移的通道，使其不能到达适宜的生长和繁殖生境；③水体中铺设的管路系统使水流不均匀，影响了鱼类的游泳能力；④新的生态环境难以满足鱼类等水生生物的生长与繁殖要求，即对水温、流速、水深及营养物质等的要求。单一水利工程的建设对环境的影响相对有限，而一旦实施河流梯级开发后，其累积效应将会严重改变河流生态系统的水域环境，当环境因素的改变超出了生物的适应范围，就会引起种群数量下降甚至是物种的灭绝，从而造成鱼类资源的巨大损失。例如，红大麻哈鱼（Oncorhynchus nerka） 的两种习性鱼，一种为洄游性鲑，另一种为陆封性鲑，这两种鱼在历史上曾经分布于美国俄勒冈州（Oregon State ）的两大流域，即斯内克河（Snake River ）流域的格兰德河（Grande River ）和哥伦比亚河（Columbia River ）流域的德舒特河（Deschutes River），但受德舒特河上游佩尔顿-朗德比尤特（Pelton-Round Butte ）水电工程及在格兰德河瓦洛厄湖（Wallowa Lake ）出口建造的水库等水利设施的影响，洄游性鲑如红大麻哈鱼已在格兰德河中绝迹，在德舒特河中也只有少量分布，陆封性鲑在两大流域中仅有少量分布。
瑞典的苏诺瓦（Suorva ）大坝和水库建成前，天然湖泊河流里盛产北极红点鲑（Salvelinus alpinus）、鳟（Salmon trutta ）和白鲑（Coregonus lavaretus），当地的土著居民以捕鱼为生。大坝建成之后，浅湖区在干旱的冬季经常干枯，作为鱼类食物的营养性微生物减少，
造成各种鱼类数量急剧下降，给当地渔业造成了很大的损失。
此外，兴建大型水利工程还会改变河流流速、水道深度和宽度、河道的运输能力、动植物区系组成、河流水质、流域土质、自然景观等，这些都是在水利工程建设时不容忽视的问题。
鉴于修建大坝水库可能会带来一系列环境问题，20 世纪后期以来，世界各国尤其是
一些发达国家反对筑坝、拆除废旧大坝的呼声日益高涨，对筑坝等大型水利工程的建设采取极其慎重的态度，尤其是当河流中存在有重要保护价值的水生生物时，对该流域水电资源的开发就更加慎重。
为了降低或减轻拦河设施对鱼类等水生生物的不利影响，一些国家制定了有关物种保护的法律法规，实施了相应的保护政策，制订了一系列物种保护计划，并采取了一些保护措施，例如：通过立法确定保护区域，禁止开发可能造成严重环境问题的水电建设
项目；对于正在修建或已经修筑的大坝采取补偿措施，如修建鱼梯、鱼道等过鱼设施，以保证鱼类的洄游，尽可能保持河流生态的连续性，减少对鱼类等水生生物的不利影响；对保护鱼类进行人工繁殖和放流，并对捕捞和垂钓等活动加以限制，维持一定的鱼类种群大小；拆除废旧的水电大坝，实施河流的恢复行动等。
兴建拦河坝要有过鱼设施（水生生物通道的习惯称呼）在某些国家早有明文规定，我国也有类似的规定。兴建过鱼设施的目的有：①使亲鱼通过水利工程并到达产卵地点；②保证亲鱼有足够数量的产卵场；③为亲鱼的产卵、鱼卵的孵化、仔稚鱼的发育、幼鱼的索饵和成长创造必要的条件；④为幼鱼和产卵后的亲鱼的降河洄游创造有利条件。此外，还要防止鱼类落入引水物的各种设备，才有可能对鱼类资源进行有效补偿。
1.3.3 建立过鱼设施的必要性
江河上修建水利设施后，坝下水流、水温和流量受到人为调节，改变了原有的水文条件，在不同程度上影响着渔业资源，具体表现如下。
1. 阻隔鱼类的产卵和索饵通道
兴修水利设施对江湖或江海之间的阻隔作用，也影响到往返于江湖或江海之间鱼类的产卵与索饵活动。受大坝阻隔不能溯河洄游产卵和索饵的鱼类种类不少，如在美国有大麻哈鱼属（Oncorhynchus）、钢头鳟（Oncorhynchus mykiss）、美洲鳗鲡（Anguilla rostrata ）等；在俄罗斯有大麻哈鱼、小白鲑（Coregonus sardinella ）等；在我国有中华鲟（Acipenser sinensis）、白鲟（Psephurus gladius）、鲥（Tenualosa reevesii）、胭脂鱼（Myxocyprinus asiaticus ）及河蟹[中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis ）]等，它们受影响的程度不一。
2. 破坏或改变拦河工程下游的鱼类产卵场条件
大坝或水闸下游的流速和流量在发电、灌溉等调节之后，改变了原有河道的水文状况，如浙江富春江水库下游，洪峰削平，径流量减少，汛期缩短，同时受新安江水库下泄导致水温下降的影响，大大延缓了水温回升的速度，繁殖盛期水温偏低，破坏了鲥的产卵条件，导致鲥绝迹。湖北丹江口水库下游因洪峰显著削弱，水位变化幅度变小，流水产卵鱼类所需的涨水过程基本消失，使原来鱼类产卵场的规模变小或位置下移。
3. 溪流性和喜流性鱼类栖息活动范围缩小
库区的水流缓慢或静止，栖息在库区原河道的溪流性和喜流性鱼类不能适应，逐渐移向上游，致使库区鱼类数量减少或消失。例如，栖息在富春江水库库区原河道的圆吻
鲴（Distoechodon tumirostris）、大眼华鳊（Sinibrama macrops）、光唇鱼（Acrossocheilus fasciatus）、属（Zacco ），栖息在丹江口水库原河道的多鳞铲颌鱼（Varicorhinus macrolepis）、伍氏华鳊（Sinibrama wui）、马口鱼（Opsariichthys bidens ）等在库区的数量锐减或消失，其分布范围大为缩小。
4. 水文状况改变导致鱼类资源下降
水利枢纽建成后，江河径流受到人为调节，入海淡水量大为减少，而进潮量反而增加，致使河口含盐量增加，因而扩大了咸淡水区域的范围。在钱塘江河口，由于上述变化，许多近海鱼类如犁头鳐科（Rhinobatidae）、斑（Konosirus punctatus）、细鳞（Terapon jarbua）、赤鼻棱鳀（Thrissa kammalensis ）等，在河口出现的频率大为增加。我国沿海河流由于修建闸门，广盐性河口鱼类，如鲻（Mugil cephalus）、梭鱼（Liza haematocheila）、花属（Clupanodon ）等不能进入河流，
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