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從源頭到河口 | 大壩拆除、過(guò)魚設(shè)施修建及其效果監(jiān)測(cè)評(píng)估
從源頭到河口 #4
© Gustavo Andres Acosta Alvarado /TNC Photo Contest 2019
2022年5月21日是第5個(gè)世界魚類洄游日，大自然保護(hù)協(xié)會(huì)（TNC）推出“從源頭到河口”系列文章，分別介紹河流健康的重要性以及洄游魚類的價(jià)值、河流生態(tài)系統(tǒng)和洄游魚類的流域管理、有關(guān)魚類洄游狀況的監(jiān)測(cè)與評(píng)估等內(nèi)容，與大家共同了解河流和洄游魚類。
此為系列文章第四篇。
大壩拆除的動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)力
大壩拆除后帶來(lái)的休閑機(jī)會(huì)可以為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)提供機(jī)會(huì)。© Jurgen Karvak
魚類洄游通道的連通性可以通過(guò)許多不同的解決方案得以改善。其中最有效但經(jīng)常也是最具爭(zhēng)議的方案是拆除河道內(nèi)的堰壩等障礙物。對(duì)河流魚類、野生動(dòng)物、水體流動(dòng)過(guò)程及周邊自然和人類生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，堤壩移除對(duì)恢復(fù)魚類洄游通道和河流連通性具有許多積極長(zhǎng)期的可持續(xù)效益（King等，2017；Poff和Hart，2002；Garcia de Leaniz，2008）。
雖然大壩在防洪、發(fā)電、航運(yùn)和灌溉等方面做出了諸多貢獻(xiàn)，但也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等一些負(fù)面問(wèn)題（Wei 等，2008；Tilt等，2009；Cai，2015）。拆壩決策常受到政治、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等因素的影響。拆壩的原因通常包括：
建造新的替代大壩，以減輕上游洪水對(duì)私有土地的破壞或紓緩魚類洄游受阻；
恢復(fù)水域使用權(quán)，消除大壩安全隱患，降低維護(hù)成本；
該壩已不再發(fā)揮其最初的作用或經(jīng)濟(jì)上已不再可行（Wildman，2013；Bellmore等，2016）。
如在美國(guó)，雖然有許多項(xiàng)目是為了恢復(fù)魚類通道和連通性而啟動(dòng)的，但最后是否要拆除大壩往往是由大壩安全和經(jīng)濟(jì)因素所決定的（Graber和McClain，2012）。自20世紀(jì)90年代初期，為改善河流連通性和生態(tài)功能而進(jìn)行的修復(fù)成為大壩拆除的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力（連同大壩安全和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題）（Foley等，2017；Lejon等，2009）。在歐洲和澳大利亞，河流恢復(fù)似乎是近年來(lái)大壩拆除的主要原因。也正是這一因素推動(dòng)世界各地?cái)?shù)以千計(jì)的大壩被拆除。通過(guò)這些已完成項(xiàng)目，能夠更加了解大壩拆除相關(guān)過(guò)程及其對(duì)河流和生態(tài)系統(tǒng)連通性的成效。
上圖：2012年，位于熊本縣的荒瀨大壩開始被拆除。這是日本第一座大壩拆除案例。下圖：2018年，荒瀨大壩拆除工作完成。© 樹庫(kù)藤（Shoko Tsuru），球磨川復(fù)興協(xié)會(huì)
同時(shí)，與大壩拆除相關(guān)的不利影響也尤為需要重視。這些長(zhǎng)期和短期的影響（Downs和Gregory，2004），包括水質(zhì)、水文、生態(tài)和沉積物等問(wèn)題（Doyle等（2013）、Hart等（2012）、Bednarek（2001）和美國(guó)環(huán)保署（2016））。從更大的流域管理尺度來(lái)看，由于人類對(duì)大壩的灌溉、水電、防洪和供水等功能具有高度依賴性，并不是所有河流內(nèi)堤壩都可以被拆除。大壩管理者必須通過(guò)更好的堤壩流域規(guī)劃，為魚類洄游通道做出更為明智的決定。
茲爾馬尼亞河上的皮劃艇（巴爾干河旅游運(yùn)動(dòng)）。© Jan Pirnat
魚類洄游設(shè)施修建
魚類溯河、降河以及進(jìn)出洪泛區(qū)的自由洄游，對(duì)于其完成生命周期、維持種群健康并處于最佳狀態(tài)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。除了鮭魚、大顎小脂鯉和鰻魚等長(zhǎng)距離洄游魚類外，大多數(shù)魚類都會(huì)在其生命周期的某些階段進(jìn)行洄游。為多種魚類物種提供上溯過(guò)壩方案的挑戰(zhàn)已是眾所周知的，但魚類降河洄游所面臨同樣嚴(yán)峻的考驗(yàn)卻鮮有人知，也相對(duì)未被認(rèn)識(shí)（Williams等，2011）。
通常情況下，建造上行過(guò)魚設(shè)施的最大問(wèn)題是資金約束。水壩拆除幾乎總是比技術(shù)性魚道解決方案更便宜，但往往受到社會(huì)問(wèn)題的阻礙。在人口密集地區(qū)或高水頭水電站，提出有效的解決方案面臨著重大技術(shù)挑戰(zhàn)。主要制約因素包括：是否可以分配到大量的私人或公共資金來(lái)有效地開展工作？是否可以長(zhǎng)期不斷維護(hù)設(shè)施、監(jiān)測(cè)效果？是否能根據(jù)需要來(lái)調(diào)整運(yùn)行方式或結(jié)構(gòu)以滿足魚類通道的目標(biāo)等。在某些大型河流中，可能有上千座大壩，大量的障礙物意味著恢復(fù)魚類洄游的成本會(huì)高得令人望而卻步，技術(shù)型和半自然型魚道的價(jià)格十分昂貴。在多數(shù)情況下，每年可能只能建造少量的過(guò)魚設(shè)施。例如，在英國(guó)的英格蘭和威爾士，過(guò)去五年里建造了大約100個(gè)魚道，相對(duì)其河流上已建設(shè)的25000個(gè)大壩等構(gòu)筑物而言，進(jìn)展十分緩慢。
法國(guó)阿爾代什河的圣馬丁魚道。© Marq Redeker
德國(guó)魯爾河Harkortsee仿自然魚道。© Ruhrverband
與上行洄游設(shè)施相比，有效的降河洄游魚類保護(hù)設(shè)施往往更難實(shí)現(xiàn)，也更為復(fù)雜。降河洄游的問(wèn)題主要發(fā)生在某些物種的幼魚期和成魚發(fā)育期。下行洄游通道的安全問(wèn)題與上行洄游有所不同，因?yàn)轸~類向下游洄游時(shí)可以相對(duì)輕松地通過(guò)許多障礙物。然而事實(shí)仍有例外。首先，一些魚類天生不愿意越過(guò)障礙物，或它們無(wú)法輕易找到安全的下行洄游路線。更常見(jiàn)的情況則是抽水設(shè)施很容易把洄游魚類夾帶進(jìn)去。這兩者都是魚類面臨的重大問(wèn)題，需要做更多的努力來(lái)了解如何有效解決這些問(wèn)題。
過(guò)魚設(shè)施可使洄游性種群重新定居或遷徙到其他河段，并有助于更廣泛地促進(jìn)水體流動(dòng)過(guò)程的恢復(fù)。對(duì)鮭魚、灰西鯡和鰻魚等體型龐大且為人熟知的物種來(lái)說(shuō)，修建過(guò)魚設(shè)施這一觀點(diǎn)最為人所知，但對(duì)于那些鮮為人知又往往具有生態(tài)重要性的、游動(dòng)能力較弱的魚類和非目標(biāo)物種而言，連通措施同等重要，否則它們很難通過(guò)其他方式回歸。自19世紀(jì)初以來(lái)，歐洲和美國(guó)建造了許多過(guò)魚設(shè)施，主要用于鮭魚、內(nèi)河鯡魚和鱒魚的溯河洄游。巴西的第一條魚道是1911年建于帕多河上的伊加拉帕瓦魚道（Igarapava fishway）（Closs等，2016）。
在一些國(guó)家，建設(shè)過(guò)魚設(shè)施的解決方案可追溯到18世紀(jì)甚至更早。有些早期過(guò)魚設(shè)施效果不佳，主要是由于施工質(zhì)量差、對(duì)魚類游動(dòng)能力和不同流量級(jí)的水力學(xué)特點(diǎn)了解不夠充分，以及對(duì)工程設(shè)施缺乏長(zhǎng)期的定期維護(hù)。因此，保護(hù)策略通常會(huì)有所改變，從維持自然種群繁殖，到對(duì)魚類種群損失的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，或者進(jìn)行人工放流補(bǔ)償。
可供大型魚類通過(guò)的梯形魚道。© M. Mallen-Cooper
隨著專業(yè)知識(shí)、技術(shù)水準(zhǔn)的提升及魚類洄游相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)的日益豐富，魚類洄游通道的解決方案也在不斷發(fā)展。針對(duì)單一物種洄游所設(shè)計(jì)的解決方案已無(wú)法滿足當(dāng)前的需求，人們開始關(guān)注越來(lái)越多的物種，并且越來(lái)越關(guān)注河流整體生態(tài)系統(tǒng)的情況。河道修復(fù)項(xiàng)目中的過(guò)魚設(shè)施設(shè)計(jì)正在逐步向功能更為完善的河流系統(tǒng)過(guò)渡。通常情況下，過(guò)魚設(shè)施具有一定效果，但有時(shí)未必有效。因此，需要從失敗案例中吸取教訓(xùn)，做出改進(jìn)并研發(fā)更有效果和效率的過(guò)魚設(shè)施。但必須指出的是，無(wú)閘壩自由流動(dòng)的河流仍然是首選，只有在障礙物無(wú)法清除時(shí)，才會(huì)退而求其次地選擇建造過(guò)魚設(shè)施。
魚類洄游設(shè)施效果監(jiān)測(cè)與評(píng)估
開展過(guò)魚設(shè)施的過(guò)魚效果監(jiān)測(cè)與評(píng)估工作非常重要。魚類洄游設(shè)施的監(jiān)測(cè)評(píng)估需要明確或解決過(guò)魚設(shè)施有效性、過(guò)魚效率和水力學(xué)條件等的定義問(wèn)題，該問(wèn)題因關(guān)注的目標(biāo)種類、過(guò)魚設(shè)施類型（上行設(shè)施、下行設(shè)施）的不同而存在一定的差異。過(guò)魚效果監(jiān)測(cè)與評(píng)估結(jié)果可用于優(yōu)化具體過(guò)魚設(shè)施運(yùn)行研究，也可為未來(lái)工程過(guò)魚設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供有價(jià)值的參考。盡管對(duì)這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的需求十分必要，但在當(dāng)前多數(shù)情況下仍缺乏良好的監(jiān)測(cè)結(jié)果（Silva等，2017）。過(guò)魚效果監(jiān)測(cè)往往需要投入大量的資金，但相關(guān)的資助者對(duì)過(guò)魚效果監(jiān)測(cè)的意義卻認(rèn)識(shí)不夠。檢驗(yàn)過(guò)魚設(shè)施的有效性與否非常重要，可以幫助衡量過(guò)魚設(shè)施給環(huán)境帶來(lái)的效益，并為后期運(yùn)行優(yōu)化提供支撐。
加強(qiáng)溝通與協(xié)作
提升公眾對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)
大人和孩子透過(guò)觀景窗觀察魚類情況，受到啟發(fā)。© Robert Bauer，美國(guó)奇蘭縣
與整合保護(hù)或恢復(fù)魚類洄游需要的各種政策、計(jì)劃和行動(dòng)措施同等重要的是，引起人們對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)注，建立并維持恢復(fù)魚類洄游的動(dòng)力。通過(guò)溝通、合作和知識(shí)交流，促進(jìn)人與河流、洄游魚類的聯(lián)系，宣傳保護(hù)生態(tài)的效益，從而對(duì)河流和人類產(chǎn)生更大的影響。
同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)共同目標(biāo)需要加強(qiáng)協(xié)作，融合不同的觀點(diǎn)，以促進(jìn)更廣泛的行動(dòng)和相互支持。為了鞏固和提升知識(shí)體系，研究人員（致力于基礎(chǔ)信息研究）、河流管理者和從業(yè)人員（依托經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行學(xué)習(xí)和應(yīng)用實(shí)踐）可以通過(guò)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的建立和有效使用，從相互關(guān)聯(lián)和協(xié)調(diào)交流中獲益。此外，參與水資源和魚類洄游通道項(xiàng)目及流域管理的專業(yè)人員都應(yīng)尋求并聽(tīng)取公眾的意見(jiàn)。以不同受眾能夠理解的形式向公眾提供信息非常重要，有助于其就優(yōu)先事項(xiàng)得出明確的結(jié)論?？梢酝ㄟ^(guò)形式豐富的活動(dòng)和平臺(tái)加強(qiáng)與公眾的互動(dòng)，比如世界魚類洄游日等國(guó)際宣傳日、過(guò)魚設(shè)施游客中心、推廣計(jì)劃、教育活動(dòng)或加入魚類洄游的標(biāo)志性象征等（如“快樂(lè)魚” 標(biāo)識(shí)）。
放流鱘魚和鰻魚，Acquario di Cattolica。© Cristiano da Rugna
太平洋七鰓鰻流放活動(dòng)，世界魚類洄游日（2016，美國(guó)）。© Ralph Lampman
世界魚類洄游日（World Fish Migration Day，WFMD）是一項(xiàng)為期一天的國(guó)際活動(dòng)，每?jī)赡辏ㄅ紨?shù)年份）舉行一次，以促進(jìn)全世界對(duì)魚類洄游的認(rèn)識(shí)及其對(duì)自由流動(dòng)河流的需求，最終實(shí)現(xiàn)保護(hù)河流的自由流動(dòng)并恢復(fù)洄游魚類的暢游無(wú)阻（WFMD， 2016）。這一方法鼓勵(lì)各類組織通過(guò)各種策略以自己的方式提高公眾意識(shí)，與公眾展開互動(dòng)。
借助2022年第5個(gè)世界魚類洄游日活動(dòng)，我們通過(guò)4篇系列文章，希望帶大家重新認(rèn)識(shí)河流生態(tài)系統(tǒng)，特別是自由流淌河流對(duì)洄游魚類生存的重要意義，進(jìn)一步了解洄游魚類及其面臨的生存危機(jī)、流域整體視角的管理方法，以及恢復(fù)連通性、修建過(guò)魚設(shè)施的全球?qū)嵺`和挑戰(zhàn)。我們希望借此加強(qiáng)人與河流、洄游魚類的聯(lián)系，促進(jìn)多方參與和協(xié)作，推動(dòng)達(dá)成盡可能地讓河流自由流動(dòng)、讓洄游魚類能夠暢游無(wú)阻的目標(biāo)。
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