湄公河水電開發(fā)與漁業(yè)發(fā)展——從哥倫比亞河獲得的經(jīng)驗啟示

［美國］ J.W.弗格森

江河生態(tài)系統(tǒng)為人類提供各種服務功能，如生物產(chǎn)品、商貿航運、城市及工業(yè)用水等等，其中水產(chǎn)品供給和水力發(fā)電是兩個非常重要的功能。然而，由于水資源開發(fā)利用會對河流生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能產(chǎn)生顯著影響，從而導致水電開發(fā)與漁業(yè)生產(chǎn)之間的矛盾凸顯。事實上，近年來越來越多的研究關注于20世紀人類發(fā)展對河流生態(tài)環(huán)境的影響以及隨之出現(xiàn)的河流屬性變化對社會產(chǎn)生的效應。

湄公河多變的自然生境、獨特的熱帶氣候以及高生產(chǎn)力孕育了豐富多樣的魚類群落，擁有的物種多樣性僅次于亞馬遜河居世界第二。最新資料表明，包括近海和海洋物種在內，大約有1100種魚類棲息于湄公河流域，其中135種魚類具有大規(guī)模繁殖洄游或完成生命周期所需求的遷徙行為。如體長超過3 m、體重可達0.3 t的湄公河巨鲇，在生殖季節(jié)需要經(jīng)歷長距離洄游，到達位于泰國北部和老撾的產(chǎn)卵場進行繁殖。

湄公河的生產(chǎn)力維持著世界上最大的內陸漁業(yè)資源，年均捕撈量260萬t、天然和養(yǎng)殖漁業(yè)總產(chǎn)值3.6～6.5億美元。湄公河的漁業(yè)價值還體現(xiàn)在:為下游6000萬居民提供食物保障，維持數(shù)以萬計的漁民的生計，并作為動物蛋白等營養(yǎng)物質的主要來源。

湄公河流域位于水文變動非常活躍的區(qū)域，流域快速發(fā)展改變著區(qū)域經(jīng)濟、自然景觀以及河流水系。區(qū)域發(fā)展促進了電力需求的激增，湄公河及其支流已建、在建或規(guī)劃中的水電大壩已達200座。在湄公河下游，擬建的干流大壩有11座，壩高6～40 m。

湄公河水力資源開發(fā)已是不爭的事實，必將對湄公河魚類及漁業(yè)產(chǎn)生重要的影響。攔河大壩成為那些需要遷徙完成生命周期的魚類物種無可逾越的障礙，其結果將導致短距離和長距離洄游魚類種群數(shù)量下降、種類多樣性以及單位捕漁量減少。

2008年，湄公河流域委員會(MRC)召開專題研討會，討論為減輕湄公河下游流域水電開發(fā)不利影響的魚道發(fā)展計劃。參會人員包括歐洲、北美、南美、亞洲、東南亞、澳洲等不同地區(qū)和國家的漁業(yè)科學專家、魚道設計工程師等。會議指出了未來協(xié)調、可持續(xù)水電開發(fā)所面臨的挑戰(zhàn)。概況為，河流的開發(fā)有賴于其生物多樣性的維持，以及食物產(chǎn)出與水電生產(chǎn)之間的平衡，然而有關魚類種群豐度、洄游時間和行為、生命周期類型等基礎資料的缺乏，以及魚道系統(tǒng)設計及有效性評估等研究工作的空白，成為阻礙湄公河可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素。

江河漁業(yè)是國民經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要支柱，吸取其他大型江河水系的成功案例，有利于探索出一條發(fā)展的路子。對此作者結合自己過去30 a的工作經(jīng)歷，綜述了美國哥倫比亞河魚道研究的重要經(jīng)驗。

1 哥倫比亞河魚種保護經(jīng)驗

哥倫比亞河跨越美國西部7個洲和加拿大1個省，全長2000 km、流域面積56.7萬km2，流量居美國第4位。魚類群落由7種太平洋大馬哈魚和鮭鱒魚類組成，其中5種僅生活于海洋中，包括紅大馬哈魚(Oncorhynchus nerka)、駝背大馬哈魚(Oncorhynchus gorbuscha)、大馬哈魚(Oncorhynchus keta)、銀大馬哈魚(Oncorhynchus kisutch)和大鱗大馬哈魚(Oncorhynchus tshawytscha);2種主產(chǎn)于淡水休閑漁業(yè)，包括虹鱒(Oncorhynchus mykiss)和山鱒(Oncorhynchus clarkii)。其他關鍵物種，如太平洋七鰓鰻(Lampetra tridentata)、太平洋鱘(Acipenser medirostris)、太平洋細齒鮭(Thaleichthys pacificus)和美洲西鯡(Alosa sapidissima)等，為棲息于河流的非土著種。這些種類都屬于溯河產(chǎn)卵類型，即成魚在海洋中達到性成熟，洄游到淡水中產(chǎn)卵，孵出的幼魚在淡水中肥育，直至生長為成魚時再進入海洋。

據(jù)史料記載，每年大約有750～1000萬尾性成熟的鮭魚返回到其出生的河流中。1886年首座鮭魚食品加工廠誕生，此后歐美在哥倫比亞河干流興起大規(guī)模捕撈業(yè)，由于過度捕撈、支流棲息地退化、建壩阻隔洄游路線和過壩死亡等因素，鮭魚產(chǎn)量在20世紀早期開始下降，后來通過在壩址處增設過魚設施、實施棲息地恢復、改善海洋漁業(yè)生產(chǎn)力和孵化場建設等手段，近年鮭魚資源量得到一定程度增加。

建于1930年的巖島(Rock Island)壩，是哥倫比亞河干流的第1座攔河大壩，工程設計的必要組成部分就有輔助鮭魚洄游的魚梯。其他典型工程還包括建于1938年的邦納維爾(Bonneville)壩和建于1941年的大古力(Grand Coulee)壩。目前，大古力工程下游干流有10座大壩，另有4座位于斯內克(Snake)河下游，整個流域有超過130座大壩用于發(fā)電、防洪、航運以及灌溉。

斯內克河和哥倫比亞河干流，共有13座大壩阻隔了鮭魚遷徙通往產(chǎn)卵場的路徑。這些大壩高約30 m，裝機容量為693～2480 MW。而基于20世紀60年代的研究成果，每一座大壩都建有運行良好的集魚和魚梯系統(tǒng)。

相比之下，有關誘導幼魚避開水輪機下行的問題則研究甚少。多級大壩對幼魚下行的影響顯而易見，例如，有研究結果表明，在1973～1977年的極端低水位時期，幼魚通過水電站的成活率估計不足3%。

鮭幼魚低成活率使人們認識到，如果不解決幼魚通過大壩的存活問題，哥倫比亞河地區(qū)的鮭魚種群數(shù)量終將難以維持。因此，1977年開始采取了一系列的措施，主要包括:

(1)1980年開始收集大壩上游的幼魚個體，用卡車或駁船運輸并放流到邦納維爾壩下游水域。

(2)1980年，愛達荷州、蒙大拿州、俄勒岡州、華盛頓等地區(qū)組成委員會，聯(lián)合通過“太平洋西北電力計劃和保護行動”，旨在保障地區(qū)電力供應充足有效、經(jīng)濟可靠的前提下，盡量減輕水電大壩建設和運行對哥倫比亞河魚類和野生動物的影響。

(3)1982年，確定增加河流流量的防洪水庫蓄水容量，促進鮭魚洄游活動的發(fā)生。

(4)1982年，確保適合魚類下行通過非水輪機路徑的泄水流量(數(shù)量值可變，但需達60%的工程流量。

(5)1975年，安裝用于引導幼魚避開水輪機和大壩的專門裝置。

(6)1996年，維持壓力前池的過飽和氣體水平在115%以下，尾水的過飽和氣體水平在120%以下。

(7)20世紀90年代，開發(fā)幼魚在壩址處表層通過的魚道。

(8)20世紀90年代，研發(fā)設計減少幼魚損傷的新型水輪機。

通過實施這些方法，明顯改善了鮭幼魚通過大壩的成活狀況，如最近的試驗得出，通過8座大壩的個體存活率已接近于通過4座大壩的歷史水平，而在2001年極端干旱季節(jié)，其存活狀況較1977年中等流量情況下要好。

如今通過管理計劃來指導水資源利用制度，干流大壩已實現(xiàn)春季和夏季鮭幼魚的存活率達到96%和93%。此外，只有在需要滿足生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和公共安全的情況下，電力生產(chǎn)才能取代魚類保護，但對鮭魚的影響會采取額外的補償措施。盡管做了一些工作，過去仍有約30%鮭魚種群在哥倫比亞河遭受滅絕，剩余群體的豐度自70年代以后也大幅減少。許多種類被列為國家近危或瀕危物種，成為重要的保護對象。

近年來，邦納維爾大壩附近的成年鮭魚數(shù)量有上升趨勢，這有賴于流域內涉及351個鮭魚和虹鱒種群的178個苗種生產(chǎn)項目，以保證漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展和種群維持水平。

通過人工孵化和苗種培育補充天然漁業(yè)產(chǎn)量，最初是源于高死亡率作為鮭魚種群資源量限制因子的假設，而在人工控制的環(huán)境中鮭魚的孵化成活率將呈比例提高。人們現(xiàn)已認識到這種對鮭魚生態(tài)學的理解是片面和不正確的。已有研究表明，人工孵化個體對自然環(huán)境的適應性較差，野生個體通過人工繁殖產(chǎn)生的后代對自然繁殖適應性較低，人工孵化群體還通過競爭對野生種群產(chǎn)生影響。

2 對湄公河的啟示

哥倫比亞河水資源利用所關注的問題對于湄公河的開發(fā)具有一定啟示。

(1)水電開發(fā)對漁業(yè)的總體影響將十分顯著。大壩通過多種效應影響鮭魚的生產(chǎn)量，體現(xiàn)在阻隔產(chǎn)卵群體的上溯通道、繁殖后的親魚下行死亡、幼魚下行過壩造成大量死亡，以及在大壩下游或水電系統(tǒng)出現(xiàn)死亡等幾個方面。

在幼魚緩慢遷徙和周期性進入河口的過程中，連續(xù)壩體對通過的幼魚產(chǎn)生致命影響，并改變蓄水后庫區(qū)幼魚原有的生長模式。以往的評估也認為，建壩對湄公河漁業(yè)的影響十分巨大。此外，大壩蓄水還造成淹沒地帶營養(yǎng)物質的輸入，改變了水體的生產(chǎn)力類型。因此，為了評估河流開發(fā)對魚類的影響，尤其是需將水電開發(fā)對魚類的影響與氣候變化或漁業(yè)壓力等其他影響加以區(qū)別。開展湄公河流域基礎研究和常規(guī)監(jiān)測是一項非常必要的工作。

(2)干流和支流開發(fā)對洄游魚類的影響有所差異。干流建壩對魚類的影響一般比支流更大，因為大型江河更趨多樣的生境能夠為不同洄游性魚類提供合適的棲息場所。因此，對于物種極為豐富卻沒有一座有效魚道的湄公河來說，是一個必須關注的問題。

湄公河委員會通過實施一項考慮經(jīng)濟、環(huán)境和社會的綜合性、戰(zhàn)略性環(huán)境影響評估，指出了湄公河干流上的可行性壩址。這類評估應該考慮將部分支流納入魚類多樣性保護區(qū)禁止開發(fā)，保留河流關鍵部位的連通性，保障一些重要洄游性魚類能夠繁殖和補充。然而，在不同種類如何利用湄公河生態(tài)系統(tǒng)，及其對建壩、流量控制和過飽和氣體等不良影響的敏感程度等方面需要掌握更多的信息。

(3)采用多種適應性措施減緩對洄游魚類資源的影響。依靠各種工程措施減緩干流大壩對哥倫比亞河魚類的不利影響已有40 a的發(fā)展歷史，在一開始就得到基建部門、投資者和政府的支持。鮭鱒魚類魚道系統(tǒng)的設計不是簡單地生搬硬套，還需要在不同的環(huán)境條件下運行。每個部位的設計必須符合具體的位置和水力學條件，適合于特定的目標物種及其生命周期階段。進行的一項鮭魚梯的過魚試驗得出，太平洋七鰓鰻的通過率僅為50%，而鮭魚的通過率大于90%。說明即便安裝了過魚設施，也無法保證所有的魚類都能順利通過。這些裝置必須首先進行評估，以確保符合運行標準，建成后再結合實際情況進行修正和調試，并要確保維護得當。

湄公河物種數(shù)量是北美河流的30倍，河流生物量為北美的100倍，使得該流域的魚道系統(tǒng)建設將面臨各種挑戰(zhàn)。首先，魚道設計的原則因物種而異，對于具有高生物多樣性的河流，不同的裝置就需要運行在同一魚道系統(tǒng)中。魚道還應考慮容納湄公河魚類洄游的種群規(guī)模，有專家指出，以十余種魚類同時遷徙估算，其數(shù)量遠遠超過100萬尾/d。

(4)鮭魚對上行過魚設施的適應能力優(yōu)于熱帶魚類。魚類游泳能力的強弱與魚類的體型、大小和肌肉結構有關。對于同一物種而言，其游泳能力也隨著生命周期不同階段(幼魚或成魚)以及所處的水溫、溶氧等環(huán)境條件而改變。有專家指出成年鮭魚具有很強的游泳能力，能夠跳躍落差和魚梁，其突發(fā)速度可達8 m/s。

在遷徙過程中遇到障礙物時，鮭魚會重復地尋找越過障礙物的通道入口，通過鮭魚的這一行為，哥倫比亞河設計出魚梯，隨之進行了一些完善。這種梯子能夠輔助親魚過壩完成產(chǎn)卵洄游，從而維持了種群補充，同時在解決幼魚下行的問題上也得到發(fā)展。如果大壩沒有安裝成魚的通道設施亦或是魚道的運行效果不理想，種群數(shù)量將急劇減少，其他魚類種群也將隨之消失。例如，南美巴拉那河魚類通過魚道的成功率非常低(所有種類都低于2%)，以至于無法維持種群數(shù)量。

(5)開展人工增殖項目尚存在諸多難題。苗種生產(chǎn)是哥倫比亞河及其海洋漁業(yè)維持鮭魚資源量的重要手段。幼魚人工馴養(yǎng)技術的應用可追溯到1938年干流第一座國有水電站投入使用開始，至今已有60 a的發(fā)展歷史。對于湄公河多種魚類人工培育技術的攻破，尚需要數(shù)十年的努力。除了技術因素外，發(fā)展中國家必須考慮是否有長期的財力投入和政府支持，以便能夠開發(fā)一些養(yǎng)殖項目來補償野生漁業(yè)資源的潛在損失。

(6)區(qū)域之間通力合作，促進河流服務功能協(xié)調。湄公河委員會召開過若干次專題研討會，深化了對漁業(yè)與區(qū)域水電開發(fā)制約關系、水電發(fā)展面臨的困難等問題的認識。與哥倫比亞河流域相似，湄公河委員會致力于發(fā)展環(huán)境友好的可持續(xù)水力資源，扮演著區(qū)域領導者的作用。而包括水電支持者、利益相關者、科學家以及工程設計師等在內的區(qū)域主體，共同努力為減緩工程的不利影響出謀劃策。

(7)哥倫比亞河與其他河流水系的比較。討論哥倫比亞河的經(jīng)驗教訓，對于湄公河規(guī)劃者吸取南美經(jīng)驗有很好的示范作用。南美的資源管理者和科學家正著力進行針對新熱帶區(qū)大型河流水電開發(fā)中維持魚類種群的研究。他們面臨的困難和挑戰(zhàn)表明，在生物多樣性豐富的河流水系能否設計高水平魚道，或者進行大壩翻新等問題都需要開展可行性評估。南美流域的經(jīng)驗在探討湄公河發(fā)展的問題上具有積極意義。

(8)氣候變化的潛在影響值得關注。哥倫比亞河流域的科學家試圖將全球氣候變化效應縮小到區(qū)域尺度，以評估鮭魚棲息地遭受的潛在影響。相關研究在湄公河流域已經(jīng)初步展開，但在建壩和水文變更的協(xié)同效應對魚類的影響方面，尚需要獲得更多的認識。研究表明，巴西一個水系魚類物種衰退與棲息地連通性下降、洪水持續(xù)時間減少均有關系。而氣候變化可能打亂湄公河流域水文特征，從而改變某些漁業(yè)生產(chǎn)方式，如柬埔寨洞里薩湖張網(wǎng)捕撈要依靠特定的水文情勢。必須加強湄公河魚類資源監(jiān)測，獲得詳細的基礎資料，才能采取有效的應對措施。

3 幾點思考

湄公河流域水資源開發(fā)管理的基礎是對漁業(yè)敏感度的掌握，即在這樣龐大而重要的河流生態(tài)系統(tǒng)中，其生物多樣性的關鍵影響因素及其相互作用，如氣候變化、土地利用、河流改造(建壩、堤和渠)等。結合哥倫比亞河以及南美大型河流實行水資源開發(fā)的經(jīng)驗教訓，同時關注水文情勢和景觀的潛在變化，是實施湄公河水資源發(fā)展規(guī)劃的關鍵所在。