恢復(fù)河流生態(tài)的新嘗試

2012年10月17日，一輛挖土機(jī)緩慢駛上美國馬薩諸塞州佩勒姆鎮(zhèn)紫晶河(Amethyst Brook)193 a前建造的巴特利特羅德紹普(Bartlett Rod Shop)壩壩頂，在各機(jī)構(gòu)和社區(qū)人員的注視下，從溢洪道挖起一塊花崗巖又駛下大壩后，集聚的人群開始舉杯慶祝這一改善公共安全、恢復(fù)紫晶河生態(tài)系統(tǒng)工程的開工。

拆除巴特利特羅德紹普壩是馬薩諸塞州拆除過時(shí)壩、恢復(fù)溪流水生態(tài)進(jìn)程的一部分。過去10 a內(nèi)，馬薩諸塞州生態(tài)恢復(fù)部門(DER)已拆除約30座低水頭壩，還有超過35座壩在制定拆除計(jì)劃。DER將大壩業(yè)主及機(jī)構(gòu)成員組織起來，使他們積極自愿地為恢復(fù)河流生態(tài)、減少老化壩對公眾安全的威脅。由于壩在不斷老化，因此拆壩工程將繼續(xù)增加。

馬薩諸塞州有3000多座大壩，多建于17～19世紀(jì)，為工廠生產(chǎn)提供動(dòng)力。這些工廠曾經(jīng)生產(chǎn)木材、釘子、棉花和其他促進(jìn)英國工業(yè)革命的材料，并早已廢棄，這些壩并不具有公共服務(wù)的作用，也不會給業(yè)主帶來經(jīng)濟(jì)利益。恰恰相反，由于幾個(gè)世紀(jì)疏于管理，壩已老化，有的已對公共安全構(gòu)成了威脅。

1 拆除理由

巴特利特羅德紹普壩為徑流式壩，壩高約6.1 m，壩長 51.8 m，壩頂寬約 1.5 m，壩頂溢流。該壩由花崗巖塊石建成，設(shè)置2個(gè)低泄洪孔，泄洪孔后的沉沙池長3 m。大壩安全協(xié)會辦公室將該壩列為病險(xiǎn)壩，一旦失事將會造成生命財(cái)產(chǎn)損失，對商業(yè)、居民樓及基礎(chǔ)設(shè)施造成破壞。面臨著維修及大壩運(yùn)行費(fèi)用的不斷增漲，業(yè)主選擇了拆壩，并向DER尋求幫助。

巴特利特羅德紹普壩建于1820年，起初是為附近磨坊提供動(dòng)力，然后為釣竿生產(chǎn)廠提供動(dòng)力直至1931年，而后一直閑置，2012年老化嚴(yán)重。在最近的大壩安全檢查中，該壩被列為病險(xiǎn)壩。按照大壩安全工程師的建議，業(yè)主打開了低泄洪孔，以排泄掉11101 m3蓄水量，降低災(zāi)難風(fēng)險(xiǎn)，然而按照州大壩安全法律，業(yè)主仍需對大壩進(jìn)行維修或拆除。

該壩是馬薩諸塞州眾多大壩中的典型代表，在該區(qū)域內(nèi)的業(yè)主都需要面對維護(hù)老化的建筑物的難題，而從中卻得不到任何經(jīng)濟(jì)效益。

2 廢棄大壩

早在2000年代，馬薩諸塞州DER就和有意拆除老化大壩的業(yè)主進(jìn)行合作，而相關(guān)機(jī)構(gòu)和投資公司才剛剛認(rèn)識到大壩拆除、公共安全和河流生態(tài)恢復(fù)三者之間的關(guān)系。隨著大壩拆除的興起，DER和州、聯(lián)邦管理機(jī)構(gòu)一道制定了大壩拆除計(jì)劃路線圖，為業(yè)主和咨詢公司編寫了技術(shù)指南，DER工作人員不惜花費(fèi)大量時(shí)間向有關(guān)機(jī)構(gòu)、社團(tuán)、業(yè)主及地方?jīng)Q策者講解大壩拆除過程。通過10 a的不懈努力，有關(guān)機(jī)構(gòu)和社區(qū)終于接受了拆除是處理老化基礎(chǔ)設(shè)施的合適方法。

大壩拆除為業(yè)主遵守大壩安全法律提供了一條途徑。巴特利特羅德紹普壩為病險(xiǎn)壩，業(yè)主面臨承擔(dān)高額維修費(fèi)用的責(zé)任，新頒布的馬薩諸塞州法律規(guī)定，業(yè)主必須定期檢查大壩安全狀況，進(jìn)行必要的維修，保證大壩良好運(yùn)行。那些選擇保留大壩的業(yè)主要承擔(dān)不斷增長的責(zé)任和維護(hù)費(fèi)用，而拆壩是一次性投入，責(zé)任則永遠(yuǎn)免除。

對業(yè)主來說，拆壩可能比維修大壩花費(fèi)少，而且在過去10 a有大量的社會捐贈資金可用于拆壩。拆壩有利于恢復(fù)上游魚類和野生動(dòng)物的通道，提高水質(zhì)，并為在人工蓄水環(huán)境中無法生存的敏感水生物種提供棲息地，也能恢復(fù)富含泥沙、有機(jī)物和營養(yǎng)物的自然水流。此外，還有其他原因促使相關(guān)機(jī)構(gòu)及非政府組織大拆壩提供資金和技術(shù)支持。

巴特利特羅德紹普壩所在的紫晶河是福特河的一條支流。福特河匯入康涅狄格河，是馬薩諸塞州許多水生生物的棲息地。大壩阻斷了洄游魚類的上游通道，拆壩將使上游 14.5km棲息地和下游407km無障礙河流棲息地重新連成一體，八目鰻、美洲鰻、溪紅點(diǎn)鮭、褐鱒、粘杜父魚等物種將從拆壩中受益。

盡管拆除巴特利特羅德紹普壩只用了1個(gè)月的時(shí)間，但規(guī)劃卻用了3 a。業(yè)主是一家名為HRD的小公司，2009年向DER申請?jiān)?。通過對拆壩產(chǎn)生的環(huán)境利益評估，DER同意拆除該壩。然后，DER將致力于恢復(fù)紫晶河生態(tài)的地方、州和聯(lián)邦政府利益相關(guān)者組織起來，建立了合作伙伴。

初期的合作伙伴包括紫晶河流域市政當(dāng)局、美國魚類及野生動(dòng)物管理局和美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)生態(tài)恢復(fù)中心?；衾麏W克煤焦油自然資源損害受托人理事會、馬薩諸塞州環(huán)境信托公司、美國魚類基金會(NOAA合作伙伴)、凈水行動(dòng)組織、美國河流組織(NOAA合作伙伴)等其他合作組織提供資金和技術(shù)支持。上述資金支持者都積極支持拆壩以恢復(fù)河流棲息地。

3 復(fù)雜性

初始合作關(guān)系一經(jīng)確立，DER和業(yè)主便開始著手工程設(shè)計(jì)。不同拆壩工程設(shè)計(jì)所需的資料收集和分析工作也不同，取決于壩址條件和復(fù)雜程度。例如森林中的小型壩拆除不需要做多少資料搜集和分析，而位于城鎮(zhèn)中心的壩往往和建筑物、擋土墻相連，壩后往往沉積有污染物，需要做詳細(xì)的資料搜集與分析工作。

巴特利特羅德紹普壩屬中等復(fù)雜程度，壩址遠(yuǎn)離道路和公共設(shè)施，庫區(qū)無沉積物，但緊鄰工業(yè)廠房，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，壩拆除后必須確保建筑物穩(wěn)定。

加拿大斯坦泰克(Stantec)公司負(fù)責(zé)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，主要收集了以下資料:

(1)壩址地形圖，包括大壩、附屬建筑物、道路和施工場地;

(2)河道縱、橫斷面圖;

(3)用庫區(qū)內(nèi)水的深度來計(jì)算沉積物體積;

(4)沉積物試驗(yàn)成果;

(5)水邊線測量成果;

(6)與壩相連的廠房建筑物擋墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評估。

對拆壩設(shè)計(jì)方案應(yīng)進(jìn)行一些分析計(jì)算，包括:①水文和水力學(xué)分析，作為施工設(shè)計(jì)的依據(jù)(尤其是拆除壩段的長度);②拆壩對基礎(chǔ)設(shè)施的潛在影響;③預(yù)測拆壩后河水對下游河道的沖刷或者需要機(jī)械疏浚的范圍。工程師也會提出淤積物清理計(jì)劃，將庫區(qū)淤積物清除掉。

淤積物清理通常是大壩拆除項(xiàng)目中的難點(diǎn)，由于馬薩諸塞州工業(yè)歷史悠久，河流沉積物污染較普遍。污染物主要包括重金屬、多環(huán)芳香烴和農(nóng)藥。大壩攔截下受污染的淤積物，洪水定期將其排向下游，拆壩時(shí)這些淤積物必須得到適當(dāng)?shù)奶幚?，典型的處理方法?①向下游自然排放;②在淤積物中開挖出新的河道，開挖出的淤積物在附近重新利用;③清淤并將清理出的淤積物運(yùn)至垃圾填埋場。

淤積物處理方法要根據(jù)其質(zhì)量和體積合理選擇，不同的處理方法費(fèi)用各異。最昂貴的處理方法是把淤積物全部清除，用卡車運(yùn)至垃圾填埋場，但這樣的處理方法融資很難，因此很少使用。

巴特利特羅德紹普大壩淤積物較清潔，但體積較大，為拆壩需要開挖壩附近的淤積物，并在淤積物中開挖出一條初始河道，設(shè)計(jì)清淤量約2673 m3，并在現(xiàn)場重新利用。

4 獲得許可

在馬薩諸塞州，拆壩項(xiàng)目需要通過州6個(gè)部門和聯(lián)邦2個(gè)機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)，同時(shí)還需要地方的批準(zhǔn)。審批程序一般耗時(shí)9～18個(gè)月。巴特利特羅德紹普壩拆除項(xiàng)目的審批經(jīng)歷了1a時(shí)間。由于DER職員和監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)職員的良好溝通，已取得了大部分的許可。

所有的設(shè)計(jì)完成后，拆壩和河道恢復(fù)工作很快啟動(dòng)，薩姆考生態(tài)公司在10月中旬破土動(dòng)工。早在幾年前業(yè)主就將庫水排干，所以庫中的淤積物已經(jīng)風(fēng)干。導(dǎo)流明渠渠首位于壩右岸，從壩上庫庫首將紫晶河水引走，繞過繁忙的施工區(qū)，通過低排水口將水排放到壩下游的天然河道，導(dǎo)流明渠內(nèi)鋪塑防滲。將河水與施工區(qū)隔離開后，承包商開始拆壩。由于導(dǎo)流明渠位于右岸，承包商先拆除左岸壩段，清除水庫左半邊淤積物，同時(shí)在淤積物中開挖出了一條新的河道。

新河道開挖完成后，河水從導(dǎo)流明渠改由新河道排向下游，導(dǎo)流明渠廢棄，開始拆除右岸壩段，并清除水庫右側(cè)淤積物。所有開挖出的淤積物都用于河道岸坡的修整，岸坡修整完成后，進(jìn)行播種，并用防沖織物覆蓋。

5 歷史價(jià)值

巴特利特羅德紹普壩對佩勒姆市的歷史發(fā)展具有重要意義，DER和該項(xiàng)目的合作伙伴與佩勒姆歷史委員會密切合作，強(qiáng)調(diào)了大壩的歷史作用。業(yè)主利用建壩花崗巖塊石建造了觀景平臺，殘缺的拱座保留在原處，歷史委員會使用壩體花崗巖塊石在社區(qū)內(nèi)作休閑長凳。

1個(gè)月后，壩消失了，河水自然地流過在原來庫區(qū)開挖出的河道。2014年春季，生物學(xué)家回到現(xiàn)場監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)。殘缺的拱座將成為磨坊歷史的紀(jì)念碑，鮭魚、美國鰻魚以及八目鰻也在200 a后第一次從這里游過。