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出于安全和成本考虑 美国越来越多大型水坝被拆除

2016-05-26 10:17

  在美国华盛顿州小镇斯特布勒外面,水文学家Bengt Coffin对一条山区河流进行了调查,他正帮助这里从长达十年的低迷期中恢复回来。

  现在,鳟鱼溪清澈的河水快速、凉爽地流过河道。但就在5年前,一座8米高的混凝土墙阻断了河流。水坝和蓄水池驯服了河流,但也使得濒临灭绝的硬头鳟难以到达河流上游的产卵地。

  2009年,Coffin开始致力于移除这座水坝,而鳟鱼溪自那以后也恢复了年轻时的模样。植被覆盖了水坝和蓄水池留下的“伤疤”,硬头鳟和其他一些物种的数量也出现回升。

  而鳟鱼溪的“复活”只是美国一个发展趋势的一部分。该国约8.5万座大坝中几乎一半已经无法达成预期目标,并且越来越多的大坝正被拆除。监察团体——美国河流的数据显示,过去20年到现在,约有1150座大坝已被拆除。在许多国家纷纷修建水坝的时代,美国却反其道而行。“这曾经是一个疯狂的主意。现在,它被接受了。”美国河流通讯总监Amy Kober说。

  大部分被拆除的建筑低于5米,但在过去几年中,西北太平洋地区的项目拆除了更高的水坝。例如:国家公园管理局正在拆除64米高的兰斯峡谷大坝——华盛顿州艾尔华河上最大的水坝之一。而诸多大型水坝被移除的原因是,它们的运营者认为,让老旧建筑符合现代安全标准和环境要求的成本过高。

  电力企业的做法让致力于恢复河流濒危物种的鱼类保护者十分欣喜。大坝淘汰趋势还为科学研究带来了意料之外的机会,因为这些项目会使用不同的方法将蓄水和沉积物释放带来的损害降到最低。有些项目采用缓慢方式,在数月或数年里恢复河流。有些项目使用爆炸和其他工程学技术,在数小时里排干蓄水。

  相关数据仍处于初始阶段,但科学家表示,所有的方法都能带来快速的收益——不仅是对鱼,也对其赖以生存的栖息地有益。地质调查局(USGS)地貌学家Amy East提到:“大家已经看到许多恢复力了。”

  等待“退役”

  在鳟鱼溪,Coffin和同事决定在拆除老化的赫姆洛克水坝时采取谨慎策略。这座建于1935年的水坝为附近的3个苗圃提供了能源和灌溉用水,并于1997年停止工作。大坝建有鱼道,帮助鱼类绕开大坝,并游到上游,但按目前标准而言,鱼道建造十分拙劣,而且使用它的鱼类的数量在稳定下滑。

  一个更大的关注点则是蓄水池,它已经逐渐被淤泥填满。Coffin表示,到大坝被拆除时,水库已经变得非常浅,甚至可以涉水而行。在仲夏的烈日下,水温可能达到26摄氏度,这对硬头鳟而言温度过高了。

  就在林业局决定移除大坝时,人们对淤泥和砂卵石等尤其担忧。Coffin等人担忧,携带着沉积物的河水泛滥将危害水坝下方河水中的硬头鳟。“所有的幼鱼都在下面,大家不想伤害它们。”他说。

  解决方案是将河水转移到一个大管中,然后使用倾卸车快速将暴露的沉积物移走。在这个过程中,工作人员重新发现了鳟鱼溪穿过水库底部的原始河道,并利用木材加固了河堤,以阻止河道被侵蚀。

  所有这些努力似乎奏效了。当河水第一次流过蓄水池底部时,它开始冲刷泥土。仅7个小时后,Coffin小组就发现了首条冒险进入新河道的硬头鳟。“态势已然相当明显。”他说。

  哥伦比亚河研究实验室鱼类生物学家Patrick Connelly提到,自那时以来,鳟鱼溪及其支流里硬头鳟的数量翻了一番。但他还指出,鱼类数量足够,但将需要几年时间来了解这一趋势能否继续下去。

  硬头鳟的回归并非成功的唯一信号。就在水坝旧址上方,Coffin穿过桤木树荫——水坝被拆除后种下了这些树,然后从布满岩石的河滩走到河岸。圆形石子的尺寸从土豆大小到长面包大小,因此很难立足。但Coffin看到它们非常激动,因为水坝刚拆除时,这里并没有这些石头。“所有这些都是被冲刷出来的。”他说。

  鹅卵石会为鳟鱼提供筑巢地点,同时也是鱼食用的昆虫的栖息地。“人们通常会关注大型动物,但是昆虫也是该系统的一个重要部分。”Coffin说。将手伸到水里,他捞上来几块石头,将石头翻过来,石头反面有6种昆虫,其中包括毛翅蝇幼虫和石蝇。

  更大挑战

  在西北太平洋其他地区,该小组选择了更极端的测量,移除俄勒冈州桑迪河上的14米高的马尔默水坝和华盛顿州怀特萨蒙河38米高的康迪特水坝。

  这些水坝都具有近1个世纪的历史,也因为过大而无法使用赫姆洛克水坝的拆除方法。在鳟鱼溪,项目组耗资100万美金运走了4.2万立方米沉积物。马尔默水坝的沉积物是赫姆洛克水坝的近20倍,而康迪特水坝沉积物又是马尔默水坝的两倍。林业局西北太平洋研究工作站水文学家Gordon Grant提到,由于挖掘和运输这些沉积物的成本过高,项目管理者选择了更激进的方式:“炸和走”,这样一来水坝能够被迅速拆除。

  结果令人印象深刻,尽管两个地点截然不同。在马尔默水坝,沉积物包含数量均等的沙子和砾石的混合物。一旦暴露于河流活动中,它将相对迅速但稳定地被侵蚀,8个月内就能消失一半。研究人员惊讶地发现,似乎鱼类所受影响非常少。

  在康迪特水坝,水库沉积物包含更多的细粒物质:35%的泥土,60%的沙子和5%的砂砾。结果虽然可预测,但没有人希望它的到来。

  当工程师在大坝的底部炸开一个洞后,一股黑色液体喷出。没有预期中的水流,涌出的更像是泥石流,随着水库里被水浸泡过的沉积物掉落到急速的滴水中,然后以泥浆的状态冲到河流下游。水库会在3个小时中丧失其蓄水和大部分沉积物。“这就好像一次火山喷发。” USGS喀斯开火山观测站地貌学家Jon Major说。

  怀特萨蒙河水坝到与哥伦比亚河交汇处5公里长的河段暂时成了一片泥泞荒地。East表示,利用这种方法,沉积物将消灭所有一切,但这条河将很快恢复生机。

  地震焦点

  将要退役的另一个“大家伙”是32米高的圣克莱门特水坝,其位于加利福尼亚州卡梅尔河。这座93岁高龄的水坝最初为提供饮用水而设计,科学家出于对其在地震中的安全性的担忧而准备将其拆除。但East表示,即使适量沉积物被释放,并升高河床,拆除也将淹没昂贵的房屋,因此水库迁移计划力争避免这一问题。相反,该耗资8400万美金的项目将在附近山脊上凿出一条峡谷,然后将水引入附近的排水系统中,再汇入原始河流的下游。“这是一大工程壮举。”她说。

  研究人员表示,过去10年中,大坝移除浪潮提供了洞察河流及其生态系统如何响应自由水流的有价值的信息。但特拉华大学河流地貌学家Jim Pizzuto提到,由于每条河和每座水坝都不相同,因此很难提取能应用到所有情况中的简单经验。

  不过,这些项目发现,鱼类极为擅长寻找“回家”的路。“如果拆了大坝,它们便会回来。”Grant说。

  无论如何,对于一个曾如此下决心驯服河流的国家而言,人们的态度正在迅速演变。在康迪特水坝,一对夫妻走出停车场,远眺河流。“我来自一个大坝建设家庭。我的父亲曾经是水坝建筑者。”他停顿了一下。

  “100年是一个伟大的事情,不是吗?现在,大家忙着雇人释放被祖先围起来的河流。”他静静地注视着条带般的河道说,“这是很棒的事。”

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