基于GIS的亚马逊西部水电站水库网箱养殖空间适宜性评估与可持续生产潜力分析

这篇研究运用地理信息系统(GIS)技术，评估了巴西西部亚马逊Jamari河流域四座水电站水库（包括1座大型水电站HPP Samuel和3座小型水电站SHDs）的网箱养殖空间适宜性。通过分析总水面面积(TWSA)季节性变化、无植被水域、水深适宜度及水质参数（Chl-a、BOD、总磷、溶解氧），排除了TWSA波动超70%的Samuel水库，确定三座SHD水库年产量潜力达466吨（以Colossoma macropomum为主），水质符合巴西CONAMA 357/2005标准，为亚马逊流域可持续水产养殖提供了技术框架。

　　

ABSTRACT
研究采用GIS方法系统评估了巴西西部亚马逊Jamari河流域四座水电站水库的网箱养殖空间适宜性。通过五阶段分析：总水面面积(TWSA)时序变化、无植被区域识别、水深评估、历史水位与水质参数（叶绿素_a、生化需氧量BOD、总磷TP、溶解氧DO）整合，最终绘制潜在养殖区(PAS)。由于HPP Samuel水库季节性TWSA波动超70%，被排除于适宜性图谱，而三座小型水电站(SHDs)因环境稳定性和法律合规性成为理想选址，年产量潜力达466吨，主要养殖本地物种巨脂鲤(Colossoma macropomum)。

1 引言
亚马逊地区传统畜牧业导致严重森林砍伐，水产养殖成为可持续动物蛋白生产的关键替代方案。巴西Rond?nia州作为亚马逊原生鱼类养殖领头区，2023年产量达56,700吨，但池塘养殖平均单产仅3.62吨/公顷。研究聚焦Jamari河流域水电站水库，通过空间与水质分析，探索网箱养殖对生物经济的贡献潜力。

2 材料与方法
2.1 研究区域
Jamari河为三级河流，流域面积29,000 km²，气候属热带雨林型(Am)，年降水2200-2800 mm。研究涵盖Samuel水电站（1980年代建）及上游三座2010年代中期建设的SHDs（SC Monte Negro、Jamari、Cana?）。

2.2-2.8 关键技术流程
• TWSA测算：采用CBERS-4A和Sentinel-2卫星影像，结合SRTM数字高程模型(DEM)
• 无植被水域识别：通过GPS实地标记与ArcGIS分类
• 水深测量：Garmin Striker 5 CV声呐沿垂直断面采样，插值生成3.5 m/2.62 m适宜区
• 水质数据：源自SEDAM/RO环境许可文件，涵盖Chl-a、BOD、TP、DO
• 生产估算：基于巴西MPA 412/2021法令，按1:10-1:20稀释比例计算LVLD（18 m³笼）与SVHD（6 m³笼）产能

3 结果
3.1 TWSA变异
Samuel水库TWSA从雨季341.66 km²骤降至旱季99.75 km²（2022年），而三座SHDs波动不足5%（如Jamari SHD旱雨季仅差0.5%）。

3.2-3.3 无植被与水深适宜区
Jamari SHD无植被水域达3.25 km²（占TWSA 20.9%），其中1.47 km²水深>3.5 m；Cana? SHD 2.12 km^{2>水深>2.62 m；SC Monte Negro因平均深度不足，仅6.64%区域达标。}

3.4-3.5 水位与水质
SC Monte Negro水位变幅最大（2.0 m），Jamari最小（0.7 m）。水质参数中，仅Jamari SHD的TP出现10.70 mg/L异常值（可能采样误差），其余均符合CONAMA标准（如DO>5 mg/L）。

3.6-3.7 PAS与产能
空间叠加显示Jamari与Cana? SHDs具备连片PAS，估算采用SVHD笼（80 kg/m³密度）时，1:20稀释比例下总产能达233吨/年。

4 讨论
小型水电站(SHDs)在巴西已有425座运行，其稳定水文条件（vs大型水库70% TWSA波动）更适养殖。未清除的淹没植被会引发温室气体排放与养殖操作风险，而SC Monte Negro案例凸显了前期清库的重要性。水质时空分析表明需建立长期监测机制，尤其防范磷积累。

5 结论
研究证实Jamari与Cana? SHDs具备发展低影响网箱养殖的物理-环境基础，建议后续开展：1) 水动力模型承载量模拟；2) 物流链评估；3) 示范单元建设，以推动亚马逊水产养殖向零毁林生物经济转型。