引起轰动：科罗拉多州激流公园对鱼类通行的影响

《River Research and Applications》：Making Waves: The Effects of Whitewater Parks on Fish Passage in Colorado

　　本研究通过二维水力建模、空间分析和逻辑回归，评估了科罗拉多州两个白水公园（WWPs）对鱼类迁徙的影响。结果显示，WWP建设后所有鱼类和体型（幼、均成、大成）的通过路径均减少，带边口鲈完全阻断，彩石斑鱼通过率从76%降至23%，科罗拉多鲌从80%降至15%。水力条件变化（流速增加、水深减少）是主因，建议WWP设计需集成鱼类通道，并制定本地化许可标准。

　　本研究探讨了白水公园（Whitewater Parks, WWP）对鱼类通过性的影响，重点分析了其在科罗拉多州两个不同地点的生态效应。WWP是一种新兴的河岸结构，其设计目的是通过水流的约束，形成陡峭的水道或落差，从而创造适合冲浪和划船的波浪。然而，这种人为改造的水文条件可能对鱼类的洄游和生存产生不利影响，特别是当鱼类没有适应这种新环境时。研究通过比较水流速度和水深的变化，评估了三种体型（幼鱼、平均成鱼、大型成鱼）和三种目标物种（褐鳟、科罗拉多石鲈、法兰绒口鲈）在WWP建设前后的鱼类通过性。

在研究设计上，采用了“前后对比”模式，结合二维水动力建模、空间分析和逻辑回归方法，对不同流量下的鱼类通过性进行了综合评估。研究地点包括科罗拉多河上的Pumphouse白水公园和Uncompahgre河上的Montrose白水公园。所选的鱼类物种不仅在两个地点都存在，还具有不同的游泳能力和生态价值，对于当地的娱乐渔业或物种保护具有重要意义。研究结果表明，WWP的建设显著降低了鱼类通过性，并强调了在设计WWP时应采用具体地点的鱼类通过性标准和许可要求，以确保鱼类能够安全通过。

在方法上，首先对两个研究地点进行了现场调查，使用了地形和水下地形测量设备，收集了WWP建设前后的数据。通过将地形数据和水下地形数据整合到ArcGIS中，构建了三角不规则网络（TIN），用于表示研究地点的形态。在复杂地形区域增加了断层线，以提高TIN的准确性。随后，利用River2D模型，将TIN节点导出为网格，用于构建二维水动力模型。研究还利用了不同流量下的水位数据，以支持模型校准和分析。

在分析鱼类通过性时，研究采用了“最短路径”方法，结合水动力模型输出的水下速度和水深，评估了不同流量下鱼类可能遇到的水文条件。通过Wilcoxon秩和检验（由于数据分布非正态），研究发现WWP建设后的水下速度分布更加多变，而水深变化则不显著。此外，研究还评估了不同流量下鱼类通过性与最大游动速度和最小水深的关系，以判断是否能成功通过WWP结构。通过逻辑回归模型，研究进一步分析了WWP建设对鱼类通过性的影响，模型中包括了建设前后的时间和流量变化。

在结果部分，研究发现，WWP建设后，所有鱼类的通过性均有所下降，其中褐鳟的通过路径比例最高（23%），其次是科罗拉多石鲈（15%）和法兰绒口鲈（2%）。对于某些鱼类和流量组合，WWP成为完全的上游障碍，主要由于速度和/或水深的限制。例如，在Montrose的WWP中，平均和大型成年法兰绒口鲈在所有流量下均无法通过，而幼年法兰绒口鲈在极端低流量下仍能通过。这些结果表明，WWP的建设对鱼类的通过性产生了显著影响，并突出了在设计时应考虑具体鱼类的适应性。

在讨论部分，研究指出，WWP的建设可能对河流的纵向连通性造成影响，特别是在速度和水深变化较大的情况下。鱼类通过性受阻的模式与物种和体型密切相关，科罗拉多石鲈由于体型较小，能够利用浅水和低速的路径，而法兰绒口鲈则因为体型较大和游泳能力较弱，更容易受到WWP的限制。研究还提到，鱼道的设计对于保护鱼类洄游至关重要，尤其是在需要保护本地石鲈的区域。在WWP的建设过程中，鱼道的坡度往往高于自然河流的 riffle（水 riffle），这可能导致鱼类通过性降低。

研究还强调，鱼道的设计应考虑到不同流量下的鱼类需求，以确保鱼类能够在各种条件下通过。同时，鱼道的吸引力流速（即水流速度和入口设计）对于鱼类能否找到鱼道入口具有重要意义。此外，WWP的建设可能对鱼类的洄游产生影响，因此需要在设计阶段考虑多种替代方案，以选择对生态环境影响最小的方案。

在结论部分，研究认为，尽管研究集中在科罗拉多州的两个地点，但研究结果可能适用于其他具有不同鱼类群落和游泳能力的地区。研究建议，在设计WWP时，应结合具体的鱼类通过性标准和许可要求，以确保鱼类能够安全通过。同时，强调了跨学科团队在项目设计阶段的重要性，这些团队应包括环境工程、水文、水动力学、地貌学和鱼类生物学的专业知识。此外，研究还建议，应在项目预算中考虑监测和研究的资金，以进一步优化WWP中的鱼道设计和减少对鱼类的影响。

研究最后提到，本研究得到了科罗拉多公园和野生动物局（CPW）的资助，并且由联邦援助娱乐渔业恢复计划（Project F-161-R，Stream Habitat Investigations and Assistance；Project F-237-R，Colorado River Aquatic Resource Investigations）提供资金支持。同时，研究团队感谢了多位技术支持人员和现场工作人员的帮助。研究还指出，作者声明没有利益冲突。