从源头到河口 | 大坝拆除、过鱼设施修建及其效果监测评估
- 日期：2022.06.29
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- 来源：TNC
从源头到河口 #4
© Gustavo Andres Acosta Alvarado /TNC Photo Contest 2019
2022年5月21日是第5个世界鱼类洄游日，大自然保护协会（TNC）推出“从源头到河口”系列文章，分别介绍河流健康的重要性以及洄游鱼类的价值、河流生态系统和洄游鱼类的流域管理、有关鱼类洄游状况的监测与评估等内容，与大家共同了解河流和洄游鱼类。
此为系列文章第四篇。
大坝拆除的动机和驱动力
大坝拆除后带来的休闲机会可以为当地经济提供机会。© Jurgen Karvak
鱼类洄游通道的连通性可以通过许多不同的解决方案得以改善。其中最有效但经常也是最具争议的方案是拆除河道内的堰坝等障碍物。对河流鱼类、野生动物、水体流动过程及周边自然和人类生态系统来说，堤坝移除对恢复鱼类洄游通道和河流连通性具有许多积极长期的可持续效益（King等，2017；Poff和Hart，2002；Garcia de Leaniz，2008）。
虽然大坝在防洪、发电、航运和灌溉等方面做出了诸多贡献，但也会带来严重的生态、社会、经济等一些负面问题（Wei 等，2008；Tilt等，2009；Cai，2015）。拆坝决策常受到政治、社会、经济和环境等因素的影响。拆坝的原因通常包括：
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建造新的替代大坝，以减轻上游洪水对私有土地的破坏或纾缓鱼类洄游受阻；
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恢复水域使用权，消除大坝安全隐患，降低维护成本；
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该坝已不再发挥其最初的作用或经济上已不再可行（Wildman，2013；Bellmore等，2016）。
如在美国，虽然有许多项目是为了恢复鱼类通道和连通性而启动的，但最后是否要拆除大坝往往是由大坝安全和经济因素所决定的（Graber和McClain，2012）。自20世纪90年代初期，为改善河流连通性和生态功能而进行的修复成为大坝拆除的关键驱动力（连同大坝安全和经济问题）（Foley等，2017；Lejon等，2009）。在欧洲和澳大利亚，河流恢复似乎是近年来大坝拆除的主要原因。也正是这一因素推动世界各地数以千计的大坝被拆除。通过这些已完成项目，能够更加了解大坝拆除相关过程及其对河流和生态系统连通性的成效。
上图：2012年，位于熊本县的荒濑大坝开始被拆除。这是日本第一座大坝拆除案例。下图：2018年，荒濑大坝拆除工作完成。© 树库藤（Shoko Tsuru），球磨川复兴协会
同时，与大坝拆除相关的不利影响也尤为需要重视。这些长期和短期的影响（Downs和Gregory，2004），包括水质、水文、生态和沉积物等问题（Doyle等（2013）、Hart等（2012）、Bednarek（2001）和美国环保署（2016））。从更大的流域管理尺度来看，由于人类对大坝的灌溉、水电、防洪和供水等功能具有高度依赖性，并不是所有河流内堤坝都可以被拆除。大坝管理者必须通过更好的堤坝流域规划，为鱼类洄游通道做出更为明智的决定。
兹尔马尼亚河上的皮划艇（巴尔干河旅游运动）。© Jan Pirnat
鱼类洄游设施修建
鱼类溯河、降河以及进出洪泛区的自由洄游，对于其完成生命周期、维持种群健康并处于最佳状态来说至关重要。除了鲑鱼、大颚小脂鲤和鳗鱼等长距离洄游鱼类外，大多数鱼类都会在其生命周期的某些阶段进行洄游。为多种鱼类物种提供上溯过坝方案的挑战已是众所周知的，但鱼类降河洄游所面临同样严峻的考验却鲜有人知，也相对未被认识（Williams等，2011）。
通常情况下，建造上行过鱼设施的最大问题是资金约束。水坝拆除几乎总是比技术性鱼道解决方案更便宜，但往往受到社会问题的阻碍。在人口密集地区或高水头水电站，提出有效的解决方案面临着重大技术挑战。主要制约因素包括：是否可以分配到大量的私人或公共资金来有效地开展工作？是否可以长期不断维护设施、监测效果？是否能根据需要来调整运行方式或结构以满足鱼类通道的目标等。在某些大型河流中，可能有上千座大坝，大量的障碍物意味着恢复鱼类洄游的成本会高得令人望而却步，技术型和半自然型鱼道的价格十分昂贵。在多数情况下，每年可能只能建造少量的过鱼设施。例如，在英国的英格兰和威尔士，过去五年里建造了大约100个鱼道，相对其河流上已建设的25000个大坝等构筑物而言，进展十分缓慢。
法国阿尔代什河的圣马丁鱼道。© Marq Redeker
德国鲁尔河Harkortsee仿自然鱼道。© Ruhrverband
与上行洄游设施相比，有效的降河洄游鱼类保护设施往往更难实现，也更为复杂。降河洄游的问题主要发生在某些物种的幼鱼期和成鱼发育期。下行洄游通道的安全问题与上行洄游有所不同，因为鱼类向下游洄游时可以相对轻松地通过许多障碍物。然而事实仍有例外。首先，一些鱼类天生不愿意越过障碍物，或它们无法轻易找到安全的下行洄游路线。更常见的情况则是抽水设施很容易把洄游鱼类夹带进去。这两者都是鱼类面临的重大问题，需要做更多的努力来了解如何有效解决这些问题。
过鱼设施可使洄游性种群重新定居或迁徙到其他河段，并有助于更广泛地促进水体流动过程的恢复。对鲑鱼、灰西鲱和鳗鱼等体型庞大且为人熟知的物种来说，修建过鱼设施这一观点最为人所知，但对于那些鲜为人知又往往具有生态重要性的、游动能力较弱的鱼类和非目标物种而言，连通措施同等重要，否则它们很难通过其他方式回归。自19世纪初以来，欧洲和美国建造了许多过鱼设施，主要用于鲑鱼、内河鲱鱼和鳟鱼的溯河洄游。巴西的第一条鱼道是1911年建于帕多河上的伊加拉帕瓦鱼道（Igarapava fishway）（Closs等，2016）。
在一些国家，建设过鱼设施的解决方案可追溯到18世纪甚至更早。有些早期过鱼设施效果不佳，主要是由于施工质量差、对鱼类游动能力和不同流量级的水力学特点了解不够充分，以及对工程设施缺乏长期的定期维护。因此，保护策略通常会有所改变，从维持自然种群繁殖，到对鱼类种群损失的经济补偿，或者进行人工放流补偿。
可供大型鱼类通过的梯形鱼道。© M. Mallen-Cooper
随着专业知识、技术水准的提升及鱼类洄游相关工作经验的日益丰富，鱼类洄游通道的解决方案也在不断发展。针对单一物种洄游所设计的解决方案已无法满足当前的需求，人们开始关注越来越多的物种，并且越来越关注河流整体生态系统的情况。河道修复项目中的过鱼设施设计正在逐步向功能更为完善的河流系统过渡。通常情况下，过鱼设施具有一定效果，但有时未必有效。因此，需要从失败案例中吸取教训，做出改进并研发更有效果和效率的过鱼设施。但必须指出的是，无闸坝自由流动的河流仍然是首选，只有在障碍物无法清除时，才会退而求其次地选择建造过鱼设施。
鱼类洄游设施效果监测与评估
开展过鱼设施的过鱼效果监测与评估工作非常重要。鱼类洄游设施的监测评估需要明确或解决过鱼设施有效性、过鱼效率和水力学条件等的定义问题，该问题因关注的目标种类、过鱼设施类型（上行设施、下行设施）的不同而存在一定的差异。过鱼效果监测与评估结果可用于优化具体过鱼设施运行研究，也可为未来工程过鱼设施设计标准提供有价值的参考。尽管对这些监测数据的需求十分必要，但在当前多数情况下仍缺乏良好的监测结果（Silva等，2017）。过鱼效果监测往往需要投入大量的资金，但相关的资助者对过鱼效果监测的意义却认识不够。检验过鱼设施的有效性与否非常重要，可以帮助衡量过鱼设施给环境带来的效益，并为后期运行优化提供支撑。
加强沟通与协作
提升公众对河流生态系统的认识
大人和孩子透过观景窗观察鱼类情况，受到启发。© Robert Bauer，美国奇兰县
与整合保护或恢复鱼类洄游需要的各种政策、计划和行动措施同等重要的是，引起人们对河流生态系统的关注，建立并维持恢复鱼类洄游的动力。通过沟通、合作和知识交流，促进人与河流、洄游鱼类的联系，宣传保护生态的效益，从而对河流和人类产生更大的影响。
同时，为实现共同目标需要加强协作，融合不同的观点，以促进更广泛的行动和相互支持。为了巩固和提升知识体系，研究人员（致力于基础信息研究）、河流管理者和从业人员（依托经验教训进行学习和应用实践）可以通过协作网络的建立和有效使用，从相互关联和协调交流中获益。此外，参与水资源和鱼类洄游通道项目及流域管理的专业人员都应寻求并听取公众的意见。以不同受众能够理解的形式向公众提供信息非常重要，有助于其就优先事项得出明确的结论。可以通过形式丰富的活动和平台加强与公众的互动，比如世界鱼类洄游日等国际宣传日、过鱼设施游客中心、推广计划、教育活动或加入鱼类洄游的标志性象征等（如“快乐鱼” 标识）。
放流鲟鱼和鳗鱼，Acquario di Cattolica。© Cristiano da Rugna
太平洋七鳃鳗流放活动，世界鱼类洄游日（2016，美国）。© Ralph Lampman
世界鱼类洄游日（World Fish Migration Day，WFMD）是一项为期一天的国际活动，每两年（偶数年份）举行一次，以促进全世界对鱼类洄游的认识及其对自由流动河流的需求，最终实现保护河流的自由流动并恢复洄游鱼类的畅游无阻（WFMD， 2016）。这一方法鼓励各类组织通过各种策略以自己的方式提高公众意识，与公众展开互动。
借助2022年第5个世界鱼类洄游日活动，我们通过4篇系列文章，希望带大家重新认识河流生态系统，特别是自由流淌河流对洄游鱼类生存的重要意义，进一步了解洄游鱼类及其面临的生存危机、流域整体视角的管理方法，以及恢复连通性、修建过鱼设施的全球实践和挑战。我们希望借此加强人与河流、洄游鱼类的联系，促进多方参与和协作，推动达成尽可能地让河流自由流动、让洄游鱼类能够畅游无阻的目标。
“从源头到河口”系列文章
