福建某核电站取水口区鱼类生物量与分布特征研究：声学与拖网法的联合应用

核电站冷却取水系统易受海洋生物堵塞影响，威胁机组安全稳定运行，其中海洋生物引发的堵塞占比超 60%。为明确核电站取水口区优势鱼类的丰度及时空分布特征，为冷源堵塞防控提供数据支撑，中国水产科学研究院东海水产研究所等机构研究团队以福建某核电站取水口区为研究对象，联合采用水声探测与底拖网调查法，开展多季节鱼类资源系统研究，验证了声学技术在鱼类资源评估中的可靠性，为核电站取水安全管理及近海渔业资源保护提供了科学依据。相关研究成果发表于《Animals》2025年第15卷。

研究方法

本研究于2021年3月、2023年2月和2023年11月，在福建某核电站取水口15公里范围内海域开展调查，分别设置4条声学测线，拖网站位为7个（2023年11月增至9个），调查路线与站位设置遵循《海洋调查规范第 6 部分：海洋生物调查》，并结合研究区水深、养殖设施分布调整。

表1 核电站取水口区渔业资源拖网调查信息

图1 研究区、声学调查路线及拖网站位分布

拖网调查与数据分析

采用网囊网目 20mm 的底拖网开展调查，运用相对重要性指数（IRI）分析优势种，IRI≥1000 为优势种，100≤IRI<1000为关键种；通过扫海面积法计算资源密度，结合不同鱼类的可捕系数修正数据

表2 调查区捕获鱼类的目标强度参数b20与渔具捕获率q

声学调查与数据分析

采用 199kHz BioSonics DT-X 科学回声探测仪结合 GPS 动态采集声学与导航数据，经现场校准后设置探测范围 0.5-40m，脉冲重复频率4 次 / 秒。利用Echoview 8.2 软件处理声学数据，剔除背景噪声后，设置体积反向散射强度和目标强度阈值，结合拖网渔获的体长、体重数据，通过回声积分法计算鱼类密度与生物量，建立目标强度（TS）与鱼类体长的关系模型：TS=20loglj+b20。

统计分析

采用单因素方差分析（ANOVA）分析不同站位鱼类资源密度与生物量密度的差异，通过 Pearson 相关性分析探究水深与鱼类资源密度的关系。

研究结果

拖网调查结果

三次调查共鉴定出游泳生物 54、43、45种，其中鱼类 26、29、27种，占比分别为 48.15%、67.44%、60.00%。2023年 2 月鱼类资源丰度密度最高（17267 尾/km2），2021 年3 月最低（6855 尾/km2）；生物量密度则以 2023 年11 月最高（198.659kg/km2），2023年 2 月最低（19.022kg/km2）单因素方差分析显示，三次调查中各站位的鱼类资源密度和生物量密度均存在显著差异。

表 3 三次调查游泳生物与鱼类种类数及鱼类资源密度、生物量密度

表 4 各调查站位资源密度与生物量密度的方差分析

图 2 调查区鱼类资源密度与生物量密度分布

优势种组成具有明显季节特征：2021 年3 月优势种为红狼牙鰕虎鱼、孔虾虎鱼、赤眼梭鲻（IRI 分别为2678.04、1534.93、1534.40）；2023年 2 月矛尾复鰕虎鱼为核心优势种（IRI=5736.54），其次为斑纹舌鰕虎鱼、孔虾虎鱼、鲻鱼；2023 年 11 月优势种为飞角鱼（IRI=2309.17）和矛尾复鰕虎鱼（IRI=2256.28）。

图3 2021年3月、2023年2月、2023年11月鱼类拖网调查主要渔获物的相对重要性指数

声学调查结果

三次调查捕获鱼类的体长、体重呈季节差异，2021 年3 月渔获个体最小（99.8% 体长＜100mm），2023年 11 月个体最大（70.07% 体长70-130mm），整体以中小型个体为主（体长 70-130mm、体重5-35g）。

图4 鱼类体长、体重及声学调查目标强度分布

鱼类目标强度与体长呈正相关，不同季节优势种的目标强度范围存在差异，如 2023 年2 月矛尾复鰕虎鱼的 TS 范围为- 53~-43dB。

表5 核电站取水口区声学调查中鱼类目标强度与体长的关系

声学评估显示，2023 年11 月鱼类平均丰度密度最高（5.48×10?尾/n mile2），2021 年3 月最低（1.23×10?尾/n mile2）；生物量密度则以 2021 年3 月最高（9.29×10?kg/n mile2）

表6 取水口区声学测线调查鱼类回声积分值与目标强度

图5 声学调查鱼类资源密度与生物量密度分布

Pearson相关性分析表明，水深与鱼类资源密度呈极显著负相关（r=-0.769，p<0.01），鱼类主要集中在 3-17m 浅水区，占总密度的 94.14%，水深超过17m 后资源密度显著下降

图6 水深与对数资源密度的箱线图及线性拟合散点图

方法一致性验证

声学调查与拖网调查所得的鱼类资源高值区分布一致，均集中在近岸及岛屿周边海域，优势种的丰度与分布特征高度契合，验证了声学技术在鱼类资源评估中的适用性与可靠性。

讨  论

研究发现，取水口区鱼类种类组成和资源密度的时空差异，受物种季节生态行为、环境因子共同驱动。冬季降水减少导致盐度升高，加之核电站温排水影响，使取水口区水温接近矛尾复鰕虎鱼适宜繁殖温度，成为其冬季高丰度的重要原因。水深是影响鱼类分布的关键环境因子，浅水区初级生产力高、食物资源丰富、水温适宜，成为鱼类聚集的核心区域，这也解释了近岸取水口区易发生鱼类堵塞的现象。

优势种的季节更替反映了物种对环境的适应性，矛尾复鰕虎鱼在2023年2月和11月均为优势种，体现了其广温、广盐的适应特性；龙头鱼在2023年11月成为优势种，与其实秋季摄食强度高、移动能力强的生态特征相关。孔虾虎鱼在春季两次调查中均为优势种，表明其在春季具有稳定的种群优势。

声学与拖网法联合应用实现了优势互补：拖网法可获取鱼类物种组成、体长体重等基础生物学数据，为声学数据校准提供依据，但存在小型鱼逃逸、效率低的问题；声学法具有覆盖范围广、效率高、可实现连续监测的优势，能精准反映鱼类垂直分布特征，但无法直接识别物种。成本分析显示，声学调查初期设备投入约 10 万元，单次调查成本显著低于拖网法（单次拖网约 8000 元），更适合长期连续监测。同时，两种方法均存在一定误差，拖网法的网目选择性、声学法的目标强度估算偏差均可通过实验校准与数据融合进一步修正。

研究结果对核电站冷源安全管理具有重要指导意义：鱼类丰度和生物量的季节峰值（2 月丰度最高、11月生物量最高）为针对性防控提供了时间节点；优势种的动态变化明确了重点防控对象；鱼类集中于浅水区的分布特征，提示需强化取水口浅水区的监测与防控，可通过安装转鼓过滤器、楔形钢丝滤网等设施减少鱼类进入。

研究结论

本研究通过声学与拖网法的联合应用，系统揭示了福建某核电站取水口区鱼类资源的时空分布特征，明确了鱼类种类组成、优势种更替与环境因子的响应关系，证实了水深与鱼类资源密度的极显著负相关，且声学调查与拖网调查结果高度一致，验证了声学技术在核电站取水口区鱼类资源评估中的可靠性。

研究表明，取水口区鱼类资源存在显著的季节和空间差异，中小型鱼类为优势类群，浅水区为鱼类核心聚集区，优势种组成随季节发生明显更替，矛尾复鰕虎鱼等物种为取水口堵塞的高风险类群。声学技术凭借覆盖广、效率高、成本低的优势，结合拖网法的生物学数据校准，可实现取水口区鱼类资源的精准、高效监测，为核电站冷源堵塞的早期预警与防控提供技术支撑。

未来研究将聚焦声学技术优化，结合无人平台开展高频次监测，整合温度、盐度等环境因子，探究环境变化对鱼类资源动态的驱动机制，构建多物种声学散射目标库，进一步提升核电站取水口区鱼类资源监测与堵塞防控的科学性和精准性。本研究不仅为核电站冷却取水系统的生态安全管理提供了数据支撑，也为近海渔业资源的可持续利用与保护提供了参考。

原  文

如您需要了解更多信息，请识别下方二维码填写登记表，我们会为您提供专业的服务，真诚期待与您的合作！