格吕耶尔湖:成也水坝,败也水坝

大科技 2017-11-11 11:12:16 阅读:

瑞士的弗里堡是一个风景如画的旅游胜地,穿城而过的萨林河悠闲地蜿蜒在瑞士西部的土地上。萨林河上建起的罗桑大坝,围截形成了瑞士第二大的人工湖——格吕耶尔湖。2016年9月的一天,一声巨响突然打破了湖面的宁静,激流从坝底部突然冲出。人们一开始误以为这是一场灾难性的工程事故,但实际上,这是一次专家刻意策划的洪水。

自从建立了这座大坝,半个世纪以来,此段萨林河就再也没有自由地流淌过,曾经汹涌澎湃的河水变成了涓涓细流。这是一个在世界各地都会上演的故事,地球上将近一半的主要河流系统都会被大坝拦腰截断。水坝的发明造福了人类,既减少了洪涝灾害又能生产可再生能源,但却也伴随着极其昂贵的生态环境成本。那些被筑坝的河流仿佛受到魔咒一般,每当大坝的大门一关上,原本盎然的生机就会渐渐流失。

在那些令人惊叹的伟大水利工程面前,越来越多的人也开始渐渐意识到水坝应该为其引发的环境失衡担负相应的责任。那么,萨林河人工释放洪水的背后,专家们在试图解决什么样的问题?

格吕耶尔湖:成也水坝,败也水坝

水坝带来的魔咒

我们建造了数量惊人的大坝,全球范围内的大坝总数高达80万座。目前还有数千座的水电站大坝正在建造或正在规划中,拉丁美洲和亚洲地区正在掀起兴筑坝的热潮。

水坝可以提供清洁能源,这对依赖于化石燃料的我们来说是一大福音,此外它还给我们提供了饮用水和灌溉水。例如,美国的胡佛水坝每年大约产生40亿千瓦时的电力——足够服务130万人——并且蓄水量高达到348.5万立方米。但这些好处没有一项对河流或者周围的生态系统有利。

水坝的建造让河流的生态系统变得脆弱,许多物种要么种群数量减少,要么直接灭绝。鱼类首当其冲,栖息地的减少和被破坏、洄游通道受阻、产卵的水文条件改变等都导致大马哈鱼和鲟鱼等鱼类正在以惊人的速度消失,大约39%的北美淡水鱼正处于危难之中。

当然,这并不全是水坝的责任,但它们难辞其咎。每一条河流都有自己的个性,主要由其流动节奏界定——从源头奔流入海的过程中,每天、每季和每年循环变换着流量,时而奔腾轰隆时而细水长流。而它们各自的节奏会形成相应的栖息地,反过来供周围的动植物生存。而水坝破坏了河流的这种自然节奏。它们不仅把河水拦在高坝之内,还困住泥沙。水势和含沙量的变化会迫使水流做出调整,影响下游河段中河床和河岸的沉积物,改变河道的形状和起伏,使得试图在河床上产卵鱼类愈加举步维艰。这一围截也会大大减少有机物和营养物质的输送,进而影响河流的食物网。

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拆或不拆,建或不建

那么,除了眼睁睁看着洄游的鱼儿在混凝土高墙面前徒劳地划水,我们还能做些什么?人们开始想到拆除水坝,让河流再次自由流淌。仅在美国,在过去70年里就有超过1000座水坝被拆毁,其中有一半是在过去10年里被拆掉的。2014年,埃尔瓦河上的两个大型水坝被拆除——位于华盛顿州的埃尔瓦水坝和格莱斯恩山谷水坝。之后,在埃尔瓦河中消失了将近一个世纪的大马哈鱼重新归来,其他鱼类和海洋生物也在蓬勃发展。水体变清,鱼虾繁殖,也带动了周围栖息地的其他物种的繁衍生息。

水坝拆除后生态环境的恢复确实效果惊人,但这却并非上上之策。问题之一在于这会是一笔非常昂贵的开支。拆除埃尔瓦水坝花费了269万美元,而整体的恢复工程的预算超过3.2亿美元。美国政府打算为此买单,因为这次情况特殊:这条河流的绝大部分流经国家公园,且这个大坝在安全检查中发现存在很大的安全隐患,很可能会对下游的居民造成伤害。所以这座重要水坝的退役并不仅仅是因为我们想要看到更多的鱼类,想要恢复河流的生态环境而已。发生事故可能造成的灾害程度和是否还具有经济价值也是政府面对拆坝所考虑的因素。

那些正在发挥巨大作用的水坝能拆吗?那些正在建设或计划建设的水坝该取消吗?很显然,拆或不拆,建或不建,都是个问题。拆除大坝确实可以解决一部分问题,但我们仍然需要其他解决方案。

尝试人工开洪

生态学家们想出了一个聪明的办法:使用水坝本身作为保护环境的工具,打算通过精准控制洪水影响淤泥在上下流的堆积情况,重新创造河流流淌的自然节奏,从而恢复河道的自然地貌特征和生态环境功能。这是个两全其美之法,虽然才刚刚起步,但为那些被筑坝的河流摆脱魔咒带来了希望。

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最引人瞩目的例子是2014年持续放水两个月的莫洛雷斯水坝,它位于美国和墨西哥间边界的科罗拉多河上。多座水坝的修建虽然很好地“控制”了科罗拉多河的洪水,但也使得其越往下游流量越少。这次释放的新鲜之水注入干涸已久的三角洲,很快就初见成效:旱期多年没发芽的棉白杨和柳树重新长出嫩枝,植物的繁盛又吸引了很多鸟类成群结队前来筑巢,三角洲恢复了生机。但这一恢复没有长期持续,一年之后,绿色植物开始退去,可见恢复本土物种还有很长一段路要走。你不能期望仅仅一次的洪水释放,就能重新创造出在流动、温度和泥沙运输等方面都可以比拟自然流淌的河流节奏。

虽然人们已经在20多个国家超过100座水坝进行了大型人工放水试验,但绝大多数的效果都只是昙花一现。为了能够真正搞清楚人工洪水是否能够恢复河流的栖息地,我们需要反复试验。首先,水库里必须储存足够多的水,像这样大规模的洪水恢复试验需要进行精心的管理,而不是将水从大坝释放以后就放任自流。其次,我们需要根据筑坝之前的河流记录或是观察与之具有相似流淌节奏的河流来设计人工洪水。最后,每次洪水释放之后都要做好相应的观察记录和研究,及时总结经验教训,以便下次释放时进行更为准确的微调。

瑞士的施珀尔河就是这样一个进行反复人工释放洪水测试的地方。这也是一条因为修建水坝而使周围生态系统受损的河流。水流的缺乏使得一些木本植物在河床上生长,河道被陡峭河岸边滚落的沉积物所堵塞,降低了本土鱼类的产卵。稳定、低流量的环境也深受甲壳类的动物的喜爱,这些外来物种基本上占领了施珀尔河,占筑坝河流动物群的90%。

截至目前为止,瑞士当局已经在施珀尔河上释放了数十次的人工洪水。每隔一段时间就会进行微调,从而以最佳的时机和流量冲刷那些甲壳类动物,但又不损失过多的沉淀物,效果喜人。每年两次的激流似乎已经足以保持甲壳类的种群数量低于本土动物的数量,浮游生物和石蝇开始茁壮成长,褐鲑鱼再次繁荣起来,它们的产卵地不再被细颗粒泥沙阻塞。

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更多的尝试

施珀尔河上的这个长期项目不仅在河流的生态恢复方面显现出成效,它还为其他有同样需求的项目做出了表率,人工洪水开始在世界各地引起轰动。比如前文提到的萨林河,为了去除堵塞的沉积物、与冲积平原重新连接和减少那些因非自然流动而进入的物种,研究人员精心设计了相应的人工洪水方案。初步结果显示,人工洪水能够使河流恢复到其最初状态。此外,施珀尔河也成为美国科罗拉多河上游格葛兰峡谷大坝的长期洪水释放、澳大利亚雪河人工洪水和日本各种水道治理的典范。

然而,受益最多的河流可能是那些尚未被筑坝的河流。虽然水坝建设的时代在发达国家中很大程度上已经结束,但堤坝工程在许多发展中国家仍在方兴未艾。尽管许多人无法抗拒通过筑坝治理河流所带来的恩惠,但现在至少有了一个可行的缓解生态成本的策略。

为了永久地恢复被筑坝河流的生态环境,我们还有很长的一段路要走。水坝在这其中充当的角色也重新被定义。功过是非任评说,但在我们仍然需要水坝的时候,至少我们应该努力消除它的消极面。

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