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從源頭到河口 | 大壩拆除、過魚設施修建及其效果監(jiān)測評估
從源頭到河口 #4
© Gustavo Andres Acosta Alvarado /TNC Photo Contest 2019
2022年5月21日是第5個世界魚類洄游日，大自然保護協會（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值、河流生態(tài)系統(tǒng)和洄游魚類的流域管理、有關魚類洄游狀況的監(jiān)測與評估等內容，與大家共同了解河流和洄游魚類。
此為系列文章第四篇。
大壩拆除的動機和驅動力
大壩拆除后帶來的休閑機會可以為當地經濟提供機會。© Jurgen Karvak
魚類洄游通道的連通性可以通過許多不同的解決方案得以改善。其中最有效但經常也是最具爭議的方案是拆除河道內的堰壩等障礙物。對河流魚類、野生動物、水體流動過程及周邊自然和人類生態(tài)系統(tǒng)來說，堤壩移除對恢復魚類洄游通道和河流連通性具有許多積極長期的可持續(xù)效益（King等，2017；Poff和Hart，2002；Garcia de Leaniz，2008）。
雖然大壩在防洪、發(fā)電、航運和灌溉等方面做出了諸多貢獻，但也會帶來嚴重的生態(tài)、社會、經濟等一些負面問題（Wei 等，2008；Tilt等，2009；Cai，2015）。拆壩決策常受到政治、社會、經濟和環(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，以減輕上游洪水對私有土地的破壞或紓緩魚類洄游受阻；
恢復水域使用權，消除大壩安全隱患，降低維護成本；
該壩已不再發(fā)揮其最初的作用或經濟上已不再可行（Wildman，2013；Bellmore等，2016）。
如在美國，雖然有許多項目是為了恢復魚類通道和連通性而啟動的，但最后是否要拆除大壩往往是由大壩安全和經濟因素所決定的（Graber和McClain，2012）。自20世紀90年代初期，為改善河流連通性和生態(tài)功能而進行的修復成為大壩拆除的關鍵驅動力（連同大壩安全和經濟問題）（Foley等，2017；Lejon等，2009）。在歐洲和澳大利亞，河流恢復似乎是近年來大壩拆除的主要原因。也正是這一因素推動世界各地數以千計的大壩被拆除。通過這些已完成項目，能夠更加了解大壩拆除相關過程及其對河流和生態(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。© 樹庫藤（Shoko Tsuru），球磨川復興協會
同時，與大壩拆除相關的不利影響也尤為需要重視。這些長期和短期的影響（Downs和Gregory，2004），包括水質、水文、生態(tài)和沉積物等問題（Doyle等（2013）、Hart等（2012）、Bednarek（2001）和美國環(huán)保署（2016））。從更大的流域管理尺度來看，由于人類對大壩的灌溉、水電、防洪和供水等功能具有高度依賴性，并不是所有河流內堤壩都可以被拆除。大壩管理者必須通過更好的堤壩流域規(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（巴爾干河旅游運動）。© Jan Pirnat
魚類洄游設施修建
魚類溯河、降河以及進出洪泛區(qū)的自由洄游，對于其完成生命周期、維持種群健康并處于最佳狀態(tài)來說至關重要。除了鮭魚、大顎小脂鯉和鰻魚等長距離洄游魚類外，大多數魚類都會在其生命周期的某些階段進行洄游。為多種魚類物種提供上溯過壩方案的挑戰(zhàn)已是眾所周知的，但魚類降河洄游所面臨同樣嚴峻的考驗卻鮮有人知，也相對未被認識（Williams等，2011）。
通常情況下，建造上行過魚設施的最大問題是資金約束。水壩拆除幾乎總是比技術性魚道解決方案更便宜，但往往受到社會問題的阻礙。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有效地開展工作？是否可以長期不斷維護設施、監(jiān)測效果？是否能根據需要來調整運行方式或結構以滿足魚類通道的目標等。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魚類洄游的成本會高得令人望而卻步，技術型和半自然型魚道的價格十分昂貴。在多數情況下，每年可能只能建造少量的過魚設施。例如，在英國的英格蘭和威爾士，過去五年里建造了大約100個魚道，相對其河流上已建設的25000個大壩等構筑物而言，進展十分緩慢。
法國阿爾代什河的圣馬丁魚道。© Marq Redeker
德國魯爾河Harkortsee仿自然魚道。© Ruhrverband
與上行洄游設施相比，有效的降河洄游魚類保護設施往往更難實現，也更為復雜。降河洄游的問題主要發(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題與上行洄游有所不同，因為魚類向下游洄游時可以相對輕松地通過許多障礙物。然而事實仍有例外。首先，一些魚類天生不愿意越過障礙物，或它們無法輕易找到安全的下行洄游路線。更常見的情況則是抽水設施很容易把洄游魚類夾帶進去。這兩者都是魚類面臨的重大問題，需要做更多的努力來了解如何有效解決這些問題。
過魚設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水體流動過程的恢復。對鮭魚、灰西鯡和鰻魚等體型龐大且為人熟知的物種來說，修建過魚設施這一觀點最為人所知，但對于那些鮮為人知又往往具有生態(tài)重要性的、游動能力較弱的魚類和非目標物種而言，連通措施同等重要，否則它們很難通過其他方式回歸。自19世紀初以來，歐洲和美國建造了許多過魚設施，主要用于鮭魚、內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）。
在一些國家，建設過魚設施的解決方案可追溯到18世紀甚至更早。有些早期過魚設施效果不佳，主要是由于施工質量差、對魚類游動能力和不同流量級的水力學特點了解不夠充分，以及對工程設施缺乏長期的定期維護。因此，保護策略通常會有所改變，從維持自然種群繁殖，到對魚類種群損失的經濟補償，或者進行人工放流補償。
可供大型魚類通過的梯形魚道。© M. Mallen-Cooper
隨著專業(yè)知識、技術水準的提升及魚類洄游相關工作經驗的日益豐富，魚類洄游通道的解決方案也在不斷發(fā)展。針對單一物種洄游所設計的解決方案已無法滿足當前的需求，人們開始關注越來越多的物種，并且越來越關注河流整體生態(tài)系統(tǒng)的情況。河道修復項目中的過魚設施設計正在逐步向功能更為完善的河流系統(tǒng)過渡。通常情況下，過魚設施具有一定效果，但有時未必有效。因此，需要從失敗案例中吸取教訓，做出改進并研發(fā)更有效果和效率的過魚設施。但必須指出的是，無閘壩自由流動的河流仍然是首選，只有在障礙物無法清除時，才會退而求其次地選擇建造過魚設施。
魚類洄游設施效果監(jiān)測與評估
開展過魚設施的過魚效果監(jiān)測與評估工作非常重要。魚類洄游設施的監(jiān)測評估需要明確或解決過魚設施有效性、過魚效率和水力學條件等的定義問題，該問題因關注的目標種類、過魚設施類型（上行設施、下行設施）的不同而存在一定的差異。過魚效果監(jiān)測與評估結果可用于優(yōu)化具體過魚設施運行研究，也可為未來工程過魚設施設計標準提供有價值的參考。盡管對這些監(jiān)測數據的需求十分必要，但在當前多數情況下仍缺乏良好的監(jiān)測結果（Silva等，2017）。過魚效果監(jiān)測往往需要投入大量的資金，但相關的資助者對過魚效果監(jiān)測的意義卻認識不夠。檢驗過魚設施的有效性與否非常重要，可以幫助衡量過魚設施給環(huán)境帶來的效益，并為后期運行優(yōu)化提供支撐。
加強溝通與協作
提升公眾對河流生態(tài)系統(tǒng)的認識
大人和孩子透過觀景窗觀察魚類情況，受到啟發(fā)。© Robert Bauer，美國奇蘭縣
與整合保護或恢復魚類洄游需要的各種政策、計劃和行動措施同等重要的是，引起人們對河流生態(tài)系統(tǒng)的關注，建立并維持恢復魚類洄游的動力。通過溝通、合作和知識交流，促進人與河流、洄游魚類的聯系，宣傳保護生態(tài)的效益，從而對河流和人類產生更大的影響。
同時，為實現共同目標需要加強協作，融合不同的觀點，以促進更廣泛的行動和相互支持。為了鞏固和提升知識體系，研究人員（致力于基礎信息研究）、河流管理者和從業(yè)人員（依托經驗教訓進行學習和應用實踐）可以通過協作網絡的建立和有效使用，從相互關聯和協調交流中獲益。此外，參與水資源和魚類洄游通道項目及流域管理的專業(yè)人員都應尋求并聽取公眾的意見。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)先事項得出明確的結論?？梢酝ㄟ^形式豐富的活動和平臺加強與公眾的互動，比如世界魚類洄游日等國際宣傳日、過魚設施游客中心、推廣計劃、教育活動或加入魚類洄游的標志性象征等（如“快樂魚” 標識）。
放流鱘魚和鰻魚，Acquario di Cattolica。© Cristiano da Rugna
太平洋七鰓鰻流放活動，世界魚類洄游日（2016，美國）。© Ralph Lampman
世界魚類洄游日（World Fish Migration Day，WFMD）是一項為期一天的國際活動，每兩年（偶數年份）舉行一次，以促進全世界對魚類洄游的認識及其對自由流動河流的需求，最終實現保護河流的自由流動并恢復洄游魚類的暢游無阻（WFMD， 2016）。這一方法鼓勵各類組織通過各種策略以自己的方式提高公眾意識，與公眾展開互動。
借助2022年第5個世界魚類洄游日活動，我們通過4篇系列文章，希望帶大家重新認識河流生態(tài)系統(tǒng)，特別是自由流淌河流對洄游魚類生存的重要意義，進一步了解洄游魚類及其面臨的生存危機、流域整體視角的管理方法，以及恢復連通性、修建過魚設施的全球實踐和挑戰(zhàn)。我們希望借此加強人與河流、洄游魚類的聯系，促進多方參與和協作，推動達成盡可能地讓河流自由流動、讓洄游魚類能夠暢游無阻的目標。
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