從永續發展的角度審視大壩拆除及其技術的影響

水坝的设计目标是安装在能够长期造福周围人口的位置，同时将不利的环境影响降至最低。在现代，水坝的用途多种多样，包括水力发电、内河航运、防洪、娱乐、供水和灌溉。然而，由于河流自然水流的阻碍、鱼类种群和其他水生物种的影响以及有助于维持平衡的湿地等自然生态系统的破坏，水坝也可能被拆除。四种常见的坝拆除方法包括缺口释放法、快速释放法、挖掘和脱水法、滞留沉积物法。本文仅考虑缺口式和快速式泄坝方法，从定量和定性的角度来检视这两种泄坝技术实施的近期影响和长期影响。在埃尔瓦河修复计划(ERRP) 中，采用了用于拆除埃尔瓦大坝和格林斯峡谷大坝的缺口释放方法，在康迪特水力发电计划(CHP) 中，采用了用于拆除康迪特大坝的快速释放方法。作为所实践技术的说明和比较的基础。基于ERRP 中的建议行动和CHP 的投降替代方案，进行了风险评估分析和简化的成本效益分析，重点关注每个大坝拆除项目的可比可持续性变量，包括水质、鱼类种群、野生动物影响、植被和湿地。这些分析以及作者自以为是的排名表和项目的实际结果都支持这样的观点，即相对于其对可比项目的直接和长期影响，等级释放方法在可持续性方面是一种更有利的方法。可持续变量，然后是快速释放大坝拆除方法。

方法

定性和定量方法都被用作比较用于拆除格林斯峡谷大坝的缺口释放方法和用于拆除康迪特大坝的快速释放方法的基础。定性方法包括对每种方法的学术论文和文件进行广泛的文献综述。定量方法包括基于每种技术的估计成本的成本效益分析以及相对于大坝拆除后对环境和公众影响的风险评估。

艾尔瓦河生态系恢复

艾尔瓦水坝和格林斯峡谷水坝位于华盛顿州克拉勒姆县奥林匹克国家公园的艾尔瓦河上，成为艾尔瓦河生态系统复育计划的一部分。该计划的目的是拆除两座严重影响河流及其山谷栖息地的水坝。拆除水坝的目的和需求包括（NPS，未注明）：

• 整个埃尔瓦河及其支流的本地溯河产卵鱼类的迁移受到影响
• 溯河产卵鱼类栖息地和其他生态系发展和维持所需的截留沉积物和其他颗粒
• 许多水生和陆生物种的食物来源所需的营养素有限
• 水温升高导致不同物种的栖息地发生变化
• 被淹没的河流和陆地栖息地以及具有文化和宗教意义的土地
• 与奥林匹克国家公园恢复渔业和水生栖息地的政策相冲突
• 与联邦对该地区不同部落的责任不一致
• 导致公园不同地点的海滩侵蚀

拆除这些水坝将有助于实现美国内政部 (DOI) 的目标，其中包括（NPS，未注明）：

• 全面恢复河道原生溯河鱼类的所有路线
• 随时间恢复河川生态系统

为了实现该专案的目标，提出了四个主要替代方案：

根据这些提议的替代方案和最终环境影响报告书 (FEIS)，我们决定 DOI 提议的关闭 Elwha 和 Glines Canyon 大坝并拆除所有必要结构以实现其目标的行动将是实施的最佳解决方案（ NPS，未注明）。在拆除埃尔瓦和格林斯峡谷大坝之前，建造了两个水处理设施，以保护市政和工业供水，特别是防止沉积物和其他可能影响水质的颗粒（NPS，2019）。

艾尔瓦大坝拆除

拆除埃尔瓦大坝采取了以下步骤（NPS，2019）：

1. 利用水坝现有的取水口和溢洪道，水库的水位降低了约 15 英尺。挖了一条引水渠，让湖水排到可行的水位。
2. 围堰是充当水坝的临时结构，其安装有助于将水库的水流引导至导流渠道。透过这样做，紧邻大坝后面的水可以被获取并抽出。坝后剩余的水被抽出后，坝后的填充材料被清除。
3. 大坝被拆除，所有剩余的建筑物被拆除，导流渠道被重新填充。此时，人们正在努力使该地区恢复活力，使其恢复到大坝安装前的状况。

格林斯峡谷大坝拆除

拆除格林斯峡谷大坝采取了以下步骤（NPS，2019）：

1. 利用现有的溢洪道，将水库水位降低至溢洪道闸门的底部。安装在驳船上的液压锤被用来拆除 17 英尺的大坝，以与水线对齐。
2. 剩余的 173 英尺是使用凹口释放去除过程去除的。这项技术涉及慢慢地在大坝两侧开槽，从而形成临时溢洪道，帮助进一步排干水库。这样做可以让水以可控的速度逐渐下降。
3. 在开槽期间，与大坝相关的结构被拆除，使得下游的沉积物负荷减少。
4. 凹口的尺寸会根据维持或降低水库水位所需的流量而变化。每个新的缺口都允许拆除大坝的额外层。水和沉积物的冲切和释放持续进行，直到上游三角洲的沉积物靠在大坝的墙壁上。
5. 一旦这种情况达到可接受的水平，大坝的其余部分就被拆除。人们努力将河道恢复到建坝前的状况。

康迪特水力发电项目

康迪特大坝位于华盛顿州克里克塔特县和斯卡马尼亚县的白鲑鱼河上，并成为热电联产计划的一部分。该项目的目的是为当地工业提供电力。由于大坝对河流和周围生态系统中的几种鱼类产生了不利影响，最终考虑停止该项目。拆除大坝的目的和需求包括（Oey，2015；Wallace，2014；Wellner，2007）：

• 白鲑鱼河中受影响的族群和不同鱼类的洄游
• 水坝后方截留的沉积物是河流生态系自然维持所必需的
• 河流中可用的营养物质数量有限
• 水生和陆地栖息地的环境条件有显著变化

大坝的改造将有助于实现 PacifiCorp 的目标，PacifiCorp 是一家电力公司，为整个俄勒冈州以及加利福尼亚州和华盛顿州的部分地区提供公用事业，其中包括（Wellner，2007）：

• 使白鲑鱼河和流域恢复到自由流动河流的自然状态
• 恢复与鱼类栖息地的连结性并增加鱼类生产潜力
• 恢复河流中的自然生态系和泥沙运动过程

为了实现该专案的目标，提出了以下替代方案：

根据这些拟议的替代方案和最终环境影响报告(FEIS)，在FERC 于2010 年接受PacifiCorp 放弃其运营大坝许可证的申请后，康迪特大坝的拆除工作于2011 年10 月开始（Wallace，2014年；Wellner，2007 年）。

康迪特大坝拆除

拆除康迪特大坝采取了以下步骤（PacifiCorp，2021）：

1. 在大坝拆除开始之前，联邦能源监管委员会 (FERC) 和太平洋公司 (PacifiCorp) 就大坝后面的沉积物清除提出了两项退役计划。FERC 建议疏浚或绕过沉积物，而 PacifiCorp 的替代方案是快速冲走沉积物，以尽量减少沉积物羽流对大坝下游水生生物的影响。
2. 最终决定采用快速释放大坝拆除方法来拆除大坝，以支持太平洋公司的退役计划。在大坝底部挖了一条长 30 米 (m) 的大型隧道（12 英尺 x 18 英尺 x 100 英尺）。这使得大坝的底部能够连接到水库的底部。
3. 隧道最后 15 英尺（4.6 m）已被钻探并填充炸药。任何沉积物都将使用挖泥机清除。
4. 大坝后面的整个水体在大约 30 分钟内被排干，而不是预计的 6 小时。
5. 大坝的其余部分被切成块并拆除以进行处置或回收。

分析和结果

以下分析和结果分别基于 ERRP 的 FEIS 和最终州环境政策法案 (SEPA) 最终补充环境影响报告书 (FSEIS)。

Elwha 恢复计划建议行动评估

康迪特水力发电计划交出替代评估

成本效益分析

分类表

实际影响和成果

讨论

对拆除 Elwha 和 Glines Canyon 大坝（表 1）和拆除 Condit 大坝（表 2）所采取的拟议行动的风险评估，分别介绍了缺口释放和快速释放方法造成的影响，关于ERRP 和CHP 项目之间的可比较变量，关于短期和长期的可持续性。由于这些拆除水坝的方法，泥沙输送和沉积、水质、鱼类种群以及野生动物和植被都受到影响。缺口释放和快速释放方法之间的主要区别在于它们对水生生物和鱼类种群的影响，因为更具破坏性的影响可归因于快速释放方法和康迪特大坝的拆除。

成本效益分析（表3）使用了两个关键因素，包括拆除大坝的成本和拆除大坝所需的总时间。快速释放方法是拆除康迪特大坝的一种更便宜、更省时的方法，并且还为周围环境带来了足够的效益，包括热电联产项目的主要目标，恢复与鱼类栖息地的连通性并增加鱼类产量潜力并恢复河流中的自然生态系统和沉积物运动过程。

拆除 Elwha 和 Glines Canyon 大坝后，超过 5 英里的溪流栖息地和 70 英里的可用河流已恢复（NPS，nd）。下游气温也有所下降，使河川中的水生物种自然适应。几乎所有鱼类族群的恢复潜力预计都会增加，特别是五种太平洋鲑鱼品种，包括粉红鲑鱼、黑鲑鱼、奇努克鲑鱼、银鲑鱼和红鲑鱼。太平洋鲑和其他溯河产卵鱼类的恢复对于恢复依赖埃尔瓦河的部落的渔业和文化非常重要（Wallace，L）。Elwha 大坝的 108 年寿命和 Glines Canyon 大坝的 94 年寿命破坏了包括湿地在内的生态系统，而湿地对于水生植物和依赖湿地生存的生物至关重要。这些水坝的拆除使得这些关键的生态系统和其他植被区域能够随着时间的推移进行重建。

康迪特大坝的拆除使不同的鱼类能够迁移到大约 18 英里长的以前无法进入的栖息地。参与该计划的志工的支持工作已经开展了恢复行动，其中包括重新种植 34 种不同种类的植物和大约 3 英亩的原生植被，这对本土部落的文化和传统非常重要（Oey，2015）。这些部落也重新获得了对其文化至关重要的鱼类种群。因大坝和大坝爆炸而失去的植被区和湿地已被重新植被，以尽量减少对周围地区的长期侵蚀（Wellner，2007）。拆除大坝可以恢复湿地等生态系。

艾尔瓦河和白鲑鱼河生态系统的可持续性直接取决于关键可持续性变数之间的关系，包括水质、鱼类族群、野生动物影响、植被和湿地，如表 4所示。水质对于提供和维持多样化的植物和水生生物非常重要。河床中过多的沉积物可能会破坏鱼类赖以食物的栖息地，从而破坏自然食物变化，从而导致鱼类数量减少。鱼类数量的减少直接影响陆地动物，包括可能依赖捕鱼作为食物或收入来源的人类。河岸和水生植被在河川水貌中发挥关键作用。植物生物量透过改变水流阻力导致泥沙沉积，直接影响河流中的泥沙输送。一般来说，植物可以透过改变河流的地形和河床沉积物成分与河流结构相互作用（REFORM，2018）。湿地是重要的生态系统，因为它们可作为天然吸收屏障，以可控的速度捕获和释放地表水。湿地植被可能减缓洪水的速度，使洪氾区的分布更加平缓，从而降低洪水高度和侵蚀（USDEP，2018）。使用天然海绵作为防洪措施很有价值，因为它有助于防止对周围环境和下游开发（如农作物或人造结构）的破坏。

结论

使用易于比较的变量，风险评估的变数支持了这样的观点，即等级释放方法对环境的不利影响较小。快速释放方法对白鲑鱼河最不利的影响是康迪特大坝拆除期间释放的大量沉积物，严重影响了水生物种，很可能导致许多鱼类死亡。相反，康迪特大坝最理想的结果是退役所需的费用和时间。缺口释放方法对埃尔瓦河最不利的影响是埃尔瓦和格林斯峡谷大坝退役所需的费用和时间。利用缺口释放方法最理想的影响是工人对水和沉积物从大坝后面释放的速率的控制。此外，这可能最大限度地减少对水生物种和鱼类的影响。

实施等级释放方法和快速释放方法分别拆除埃尔瓦和格林斯峡谷大坝以及康迪特大坝的直接后果通过对这些可持续性的影响显而易见。透过缺口释放方法，埃尔瓦和格林斯峡谷大坝后面的沉积物以可控制的固定速率释放，因此，最大限度地减少了河流系统、水生物种和其他已建立生态系统的影响。尽管这是一种更耗时的方法，但它最终减少了对水质、鱼类种群、野生动物和植被的影响。透过ERRP和CHP对缺口释放方法和快速释放方法进行比较表明，缺口释放方法对河流的有害影响较小。

快速释放方法肯定会对环境和公共资源造成更多影响。虽然河流及其环境已经能够从拆除这些水坝中恢复过来，但就可持续性而言，相对于其对可比可持续变量的直接和长期影响，等级释放方法是一种更有利的水坝拆除方法。快速泄坝拆除法。

参考

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已创建	五月 12, 2021作者：DilchandNauth
修改的	2023 年10 月 23 日，透过维护脚本
引用为	迪尔坎德‧诺斯(2021–2023)。“从永续发展的角度审视大坝拆除及其技术的影响”。附录。检索日期：2024 年 3 月 29 日。
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