一、研究站简介

在“长江大保护”和“十年禁渔”背景下，长江上游航道开发与生态保护之间的矛盾日益突出，特别是梯级水库运行改变水沙过程和鱼类栖息环境，制约了航道高质量发展。研究站面向梯级水库条件下河流水沙过程、地貌演变、鱼类行为响应的耦合机理这一关键科学问题，围绕航道工程对河流生态系统结构与功能的影响机制，开展长期、连续、系统的野外观测与试验研究。依托向家坝至三峡大坝1000公里河段，构建“水-沙-鱼”多要素协同观测体系，融合原位监测、数值模拟与试验研究，揭示航道工程作用下生态系统的响应与适应机制。研究站于2023年立项建设，面向国家重大需求和国际学术前沿，开展科学研究、技术示范与数据共享，支撑长江上游航道建设与生态保护协同高质量发展。研究站拥有4名国家级人才、13名省部级人才在内的固定成员40人，其中高级职称33人。

二、组织机构

主任：杨胜发

副主任：张先炳、陈建

主要成员：杨威、王丽、杜洪波、万宇、张家豪、谭寓宁、李耕、姜蕾、陈子惟、王开丰、刘尚武

学术委员会：胡春宏、陈求稳、易雨君、徐梦珍、刘超、石小涛、潘保柱

三、建设背景与目标

长江上游是我国重要的水运通道和生态屏障，梯级水库和航道工程密集分布，使河流水沙过程及生态系统结构发生显著变化。当前，航道工程生态效应的定量评估方法和生态调控机制尚不完善，制约了生态航道的科学规划与实施，亟需依托长期野外观测平台开展系统研究。

研究站的总体目标是：建设服务长江上游生态航道建设的野外科学观测研究平台，支撑航道工程与河流生态系统协同发展。

具体目标：

（1）建立覆盖典型河段的水文、泥沙、鱼类多要素长效观测体系，形成连续稳定的数据序列。

（2）揭示梯级水库运行条件下水沙过程变化对鱼类行为、生境结构和生态功能的影响机制。

（3）形成可推广的生态航道设计与生态修复技术，在长江上游典型河段开展示范应用。

通过创新加快研究和解决长江上游航运开发与生态保护协同高质量发展的关键问题，推动水运行业与生态保护深度融合、协同发展。

四、定位与研究方向

核心定位是建成面向梯级水库条件下生态航道建设的综合性野外科学观测研究平台，使其成为水-沙-鱼三位一体的野外监测和数据共享基地、河流生态及鱼类资源保护理论创新和技术研发基地、内陆山区通航河流生态养护管理科技人才培养基地。

研究方向：

●梯级水库运行下生态航道可持续发展的基础理论

●航道工程作用下河流水沙过程与鱼类行为耦合机制

●水下多目标（流场、泥沙-生物）同步监测技术与装备

五、代表性成果

1、航道治理工程的生态效应模拟及评估技术

针对航道治理工程生态效应难以定量评估的问题，研究团队基于水动力—泥沙—鱼类行为耦合模型，构建了航道工程生态效应定量评价方法体系，解析了食物网多营养级互作机制，首次实现了航道工程作用下食物网结构短期反馈和长期稳态变化的定量模拟。研发了鱼类多鳍联合自推进运动三维数值模拟技术，定量解析了鱼体和流态对推进效率的影响，提出了基于游泳速度的河流航道与鱼类生态功能单元的划分模式。建立了航道工程生态系统服务功能的定量化评价方法，量化了航道工程的生态系统服务价值，实现了航道工程从“生物种群响应”到“生态效应量化”的转变，相关成果依托研究站水动力和生物观测数据，为模型参数化和验证提供了关键支撑。承担国家、省部级科研项目10余项，发表学术论文30余篇，授权发明专利10余件，获中国水运建设协会科技进步一等奖。

2、复杂流场鱼卵漂流过程研究与仿真模拟技术开发

依托自主研发的模型鱼卵、SDrift三维漂流模型与高分辨率PIV/PTV实验平台，揭示了复杂湍流拟序结构驱动下鱼卵的猝发和旋曳运动机理，建立了水流胁迫与鱼卵发育的量化响应模型，实现了鱼卵漂流—发育耦合过程的高精度瞬态仿真，为生态航道设计、鱼类资源保护与航道工程生态风险调控提供重要技术支撑。承担国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后基金等项目7项，发表SCI检索论文10余篇，授权/申请国家发明专利5项。

3、长江上游生态系统适应性调整机制及鱼类生境营造技术

通过长江上游“水-沙-鱼”河流生态系统的长效观测，厘清了水文节律及流场特征、鱼类空间分布特征、鱼类种群结构演变趋势、鱼类典型生境的演变过程，开发了大型表面流场的无人机识别技术、漂流性微小生物体密度自动监测设备、环境DNA被动采样系统等监测技术与装备。围绕梯级水库改变天然水动力条件对鱼类行为的影响问题，研究团队通过现场观测、物理模型试验和数值模拟相结合的方式，系统揭示了流速、紊动结构等水动力要素对鱼类游泳行为和栖息偏好的作用机制。相关成果丰富了复杂水动力环境下鱼类行为研究的理论体系，具有较好的普适性。提出了浅滩-深潭鱼类生境营造技术，并在长江上游的朝天门至涪陵航道整治生态修复工程中进行了示范应用，修复100万平方米鱼类生境，较传统弃渣抛填生境影响由破坏10%变为新增15%，实现了航道治理与生态保护协同，被央视新闻和重庆市的多家媒体专题报道。承担国家、省部级项目10余项，发表学术论文20余篇、授权发明专利9件，软件著作权3件，获生态环境十大科技进展、中国水运建设协会一等奖等多项奖励。