青藏高原高海拔水电站双入口鱼道对四种特有鱼类的洄游效率优化研究

《Ecological Engineering》：Identifying the optimal flow conditions of a fishway with two entrances for endemic fishes at a high-altitude hydropower station in the Tibetan Himalaya, China

针对高海拔水电站下游水位波动导致鱼道入口效率下降的问题，研究人员通过耦合鱼类游泳行为测试（定义诱导区0.1–0.4 m/s、偏好区0.4–1.3 m/s）与7种坝体运行场景下的3D水动力模拟，提出双入口鱼道（#1入口适用于A2场景，#2入口适用于A1/B2场景）的优化运行模式，为西藏XH水电站及类似高海拔项目提供鱼类保护关键技术参考。

　　

在青藏高原的壮丽山河中，XH水电站的建成如同一把双刃剑——它带来了清洁能源，却也切断了河流的生态脉络。这座海拔4104米的高坝导致下游水位剧烈波动，使得传统单入口鱼道效率骤降，四种西藏特有鱼类（Schizothorax oconnori、S. waltoni、Ptychobarbus dipogon和Schizopygopsis younghusbandi）的洄游路线被生生截断。当全球都在呼吁可再生能源时，中国三峡大学的研究团队将目光投向了这个生态难题：如何让鱼类在涡轮机轰鸣的水电站中找到回家的路？

研究团队创新性地设计了双入口鱼道系统，通过精密的游泳行为实验划分出五大行为分区：非趋流区（0.00–0.10 m/s）、诱导区（0.1–0.4 m/s）、偏好区（0.4–1.3 m/s）、爆发区（1.14–1.27 m/s）和屏障区。结合7种坝体运行场景（A1-C）的3D水动力模拟，他们发现#1入口在A2场景（单涡轮中等流量）下能形成理想回流区，而#2入口更适合A1（双涡轮低流量）和B2（洪水期调节）场景。当遇到B1/B3/C等复杂工况时，则需要双入口协同运作。这项发表在《Ecological Engineering》的研究，首次建立了高海拔环境下鱼类行为与水动力学的定量关系模型。

关键技术包括：1）采用环形水槽测定4种鱼类临界游泳速度（U_crit
）；2）基于RANS方程的3D水动力模型模拟7种工况；3）通过粒子图像测速（PIV）验证入口流场。

【研究结果】
• 游泳行为测试：四种鱼类的诱导流速（0.07–0.12 m/s）显著低于平原物种，揭示高原鱼类对低流速敏感特性。
• 水动力模拟：A2场景下#1入口形成0.3–0.8 m/s的"偏好区"流场，与鱼类自然趋流路径高度吻合。
• 迁移路线预测：B1工况需启动双入口以覆盖水位波动±1.2米的极端范围。

【结论】该研究不仅为XH水电站提供了具体的运行方案（如#2入口在汛期保持1.2 m³
/s的诱鱼流量），更创立了"行为分区-水力响应"双维度设计框架。这种将鱼类行为学与工程水力学跨界融合的方法，对全球高海拔水电项目的生态修复具有范式意义——毕竟，在追求碳中和的路上，我们不能以切断生命之流为代价。