中华鲟产卵需要一定的水位、流量、流速、含沙量、河床质等水文条件和水力条件，产卵期这些因子的变化直接影响中华鲟的产卵数量和质量。前人对中华鲟产卵影响要素已经进行了大量研究，胡德高和余志堂等描述了葛洲坝中华鲟产卵场，有与长江上游产卵场相似的特征；常剑波认为刺激中华鲟的产卵的外界因素不是水文条件的变化，而是河床的底质状况；危起伟和杨德国等分析了中华鲟产卵期间水文条件变化情况，认为水温是中华鲟产卵必备条件。然而究竟哪些影响因子是影响中华鲟产卵的必要条件仍然存在争论。
本节首先分析了中华鲟产卵繁殖繁殖条件，进而根据中华鲟历年产卵资料分析了中华鲟与各生态水文条件之间的相关关系，为开展有利于中华鲟产卵繁殖的水库生态调度研究提供了决策。
4.5.3.1 中华鲟产卵繁殖条件分析
中华鲟产卵繁殖条件包括河床底质、河道结构、产卵面积及水文水力条件。水文水力条件包括水温、流量、水位、含沙量以及流速等。
（1）产卵繁殖日期。中华鲟一般在每年的10月中旬至11月中旬产卵，在10月中下旬尤为集中。产卵次数一般为一个繁殖季节2次，少量年份发生1次或3次。第一次产卵日期最早开始于10月13日，最晚开始于11月7日；第2次产卵日期最早开始于10月30日，最晚开始于11月18日。
（2）河道结构分析。中华鲟产卵场位于宜昌葛洲坝下游至古老背江段，分为上产卵区和下产卵区，该河段属于山区性河流向平原河流转变的过渡段，呈顺直微弯分汊状。横断面形状沿程分布多样性明显，多为复合型断面，水深平均10m左右，最深处达30多m。其平面分布为左岸（浅滩）-右岸（深槽）-右岸（浅滩）-左岸（深槽）。这种河道地形起伏较大，流态也较为复杂，水深范围较广，为鱼类提供了更适合自身栖息和觅食的地域范围。
（3）河床底质条件。宜昌河段底质多为岩石或大石块，镇江阁至烟收坝段河床多以砾石为主，偶有沙滩，烟收坝以下沙质河床区域逐渐增大，仍以卵石底质的河床区域居多。由此可知中华鲟产卵场的底质组成主要是由卵石、岩石和沙子组成。根据颗粒极配曲线发现，1～100mm的卵石大概占30%～40%，而大于100mm的大约占40%～50%，最大的粒径不超过300mm。河床底质研究可为恢复中华鲟产卵场提供参考依据。
（4）水文条件。根据前人相关研究以及相关中华鲟产卵资料，统计了葛洲坝建坝后中华鲟1982—2006年共25年中华鲟产卵日期以及产卵时的流量、水位、水温、含沙量和平均流速等水文条件，根据统计数据可知，1982—2006年共产卵42次，其中10月产卵26次，约占总产卵次数的60%，11月18次，占总产卵次数的40%；产卵次数不小于2次出现年份为15年，占统计年份的60%，产卵次数为1次年份为10年，占统计年份总数的40%。因此，可以得出结论，中华鲟在10月产卵次数居多，产卵在2次以上年份占多数。
4.5.3.2 中华鲟产卵繁殖与生态水文要素关系分析
中华鲟产卵需要一定的水位、流量、流速、含沙量、河床质等水文条件和水力条件，产卵期这些因子的变化直接影响中华鲟的产卵数量和质量。此外，洪水期的水文情势特征中华鲟的洄游也是重要的信息，其间接影响每年中华鲟亲鱼产卵洄游的尾数。本节就中华鲟产卵繁殖与生态水文情势关系进行了相关性分析。
（1）中华鲟产卵日水文特征分析。根据水文状况，分析了中华鲟产卵水文要素的均值，变化范围以及适宜范围，统计分析结果见表4-8。为了统计中华鲟产卵时各水文要素适宜范围，统计了在不同水文要素范围中华鲟产卵次数，可得各水文要素频率曲线，见图4-33～图4-37。
表4-8 中华鲟产卵日水文要素统计值
图4-33 中华鲟流量频率曲线图
图4-34 中华鲟水位频率曲线图
图4-35 中华鲟水温频率曲线图
图4-36 中华鲟含沙量频率曲线图
图4-37 中华鲟流速频率曲线图
其中，将各水文要素进行分段，其间隔一般使用Sturge规则计算最佳间隔，计算公式为
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式中 I——最佳间隔尺寸；
R——变量范围；
N——次数。
根据公式，可得流量计算间隔为2630m3/s，水位计算间隔为1.0m，水温计算间隔为0.7℃，含沙量计算间隔为0.17kg/m3，流速计算间隔为0.17m/s。为了统计方便，分别采用流量2500m3/s，水位1m，水温计算间隔为0.5℃，含沙量计算间隔为0.2kg/m3，流速计算间隔为0.2m/s。
根据对中华鲟产卵繁殖时各水文要素对应频率分析，可知，中华鲟产卵适宜流量为10000～15000m3/s，在此流量段中华鲟产卵次数约占历年次数的50%；中华鲟产卵适宜水位为43～46m；中华鲟产卵适宜水温为18～20℃，最适宜温度为18～19℃；中华鲟产卵适宜含沙量为0.1～0.7kg/m3，其中最适宜为0.1～0.3kg/m3；中华鲟产卵适宜流速为1～1.4m/s，最适宜流速为1.0～1.2m/s。
（2）中华鲟产卵规模与相关生态水文条件关系分析。根据长江水产所提供历年中华鲟产卵繁殖雌鲟尾数以及估算产卵量，其中个别年份由于未能监测，完整年监测数据如表4-9所示。并且统计了产卵季节10月平均流量、平均水温、平均含沙量，以及产卵季节前期的汛期7～9月平均流量，以此来分析中华鲟产卵数量与生态水文因子关系。其中产卵雌鲟个数与产卵量成正比例关系，即产卵雌鲟尾数越多，年产卵量越大，因此只分析中华鲟产卵量与生态水文因子关系。由于水位、流速与流量具有一定正比关系，因此不再统计分析水位和流速与中华鲟产卵繁殖关系。各关系图见图4-38～图4-41。
表4-9 中华鲟产卵规模和生态水文要素关系分析
根据图4-38和图4-39，可知10月平均流量和平均水温与中华鲟产卵量不存在相关性，但是中华鲟产卵繁殖需要一定的流量和水温范围，这是对自然环境长期适应和进化的结果。根据统计分析，中华鲟产卵繁殖适宜流量为10000～15000m3/s，流量过大或者过小，对于中华鲟产卵都不利。同时具备适宜的水温是中华鲟产卵繁殖的先决条件，中华鲟自然产卵时的水温范围是15.8～20.8℃，适宜范围为18～19℃。相对于其他鱼类，中华鲟产卵繁殖温度范围较小。
图4-38 中华鲟产卵量与流量关系
图4-39 中华鲟产卵量与水温关系
图4-40 中华鲟产卵量与含沙量关系
根据图4-40，可知10月平均含沙量与中华鲟产卵数量具有较显著正相关性，相关系数r为0.76。可知中华鲟产卵数量与10月平均含沙量大小有直接关系，10月平均含沙量决定了中华鲟产卵数量。然而根据前面的分析，中华鲟产卵时适宜含沙量为0.1～0.7kg/m3，其中最适宜为0.1～0.3kg/m3。可见含沙量过大或者过小都对中华鲟产卵不利，过大的含沙量易使中华鲟产出的卵脱粘，不能有效地在江底粘着，也影响卵的受精和孵化。
根据洪水水文过程的生态意义可知，洪水对于河流洄游性水生生物产卵繁殖和迁徙具有特殊意义，是一种信号。因此，本研究针对中华鲟产卵数量和洪水期7～9月平均流量进行了相关性分析。根据图4-41，发现汛期7～9月平均流量与中华鲟产卵数量具有较显著正相关性，相关系数平方r为0.85，汛期7～9月平均流量大小决定该年中华鲟产卵数量。1998年长江流域发生大洪水，7～9月平均流量达到42008m3/s，中华鲟产卵量估计值也达到历年监测值最高，具体函数关系还有待于进一步研究。
图4-41 中华鲟产卵量与汛期平均流量关系
根据以上分析，可知中华鲟产卵繁殖是产卵场条件及水文水力条件共同作用的结果。就中华鲟产卵生态水文条件分析而言，中华鲟产卵具有一定的适宜的范围；而就该年产卵数量而言，经分析，与10月平均流量和平均水温没有直接关系，而与中华鲟产卵期10月份平均含沙量和汛期7～9月平均流量具有显著正相关关系。然而由于中华鲟产卵数量是根据估算得出的，且完整年份估算历史资料较短，因此，具体函数关系还有待进一步研究。
4.5.3.3 中华鲟产卵季节生态水文目标确定
为了开展有利于中华鲟产卵的三峡梯级水库生态调度研究，中华鲟产卵季节生态水文目标必须首先确定。中华鲟产卵都发生在10月和11月，因此，针对三峡水库蓄水前的10月和11月水文变化特征进行定量分析，具体时间段为1982—2002年。具体水文指标主要包括：流量、水位、水温、含沙量、流速、流量退水率以及水位退水率等。以各指标的平均值±δ （标准差）作为各个指标的生态水文目标，计算结果见表4-10。
表4-10 中华鲟产卵场10～11月生态水文目标
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