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他山之石

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以奔騰的洪水挽回過往的生態—美國格倫峽谷大壩人工洩洪機制

作  者:臺灣國家公園編輯小組
照片提供:印莉敏、華宇菁

位於美國科羅拉多州,雄偉壯闊的大峽谷國家公園,其中因風化而成的高聳紅色岩壁,成了大峽谷最為眾人所知的標誌,不但名列世界七大奇景,也是重要的地質教育環境。而蜿蜒在這一片陡峭的紅色峭壁之中的科羅拉多河,也為這個看似貧瘠的地方帶來旺盛的生命力。

從格倫峽谷遊客中心看格倫峽谷大壩(圖一)
從格倫峽谷遊客中心看格倫峽谷大壩(圖一)

 

為供電儲水建壩 改變河川生態環境

然而在1956年,為了供電的需求和儲水的需要,美國人開始計畫興建格倫峽谷大壩(Glen Canyon Dam),其在1963年完工,而在1980年達到最高儲蓄水位,這樣的效益讓大壩建造者齊聲歡呼,為了達成這項偉大而又具有效益的工作而慶祝,卻沒有人注意到,科羅拉多河的生態正慢慢的改變,並朝向不能回頭的路途前進。

在格倫峽谷大壩建造以前,科羅拉多河每年帶走約5,700萬噸的泥沙,使的河水呈現與峽谷峭壁一樣的紅色。每年春天,當洛磯山上的冰雪融化,能使科羅拉多河的河水溫度低到接近0℃,而夏天河水的溫度卻能高達32℃。同時,每年春洪爆發時,大量的泥沙被沖刷而下,帶走了沈積在河底的泥沙,也更新了沙洲與河灘。

但格倫峽谷大壩建造完畢之後,90%的泥沙都淤積在大壩後的鮑威爾湖中,科羅拉多河不再有每年固定爆發的洪流,沙洲與河灘漸漸的消失,水色不再是紅色,水溫也固定維持在9℃左右。科羅拉多河變得溫馴了,原先生活在其中的生物是否能夠適應?

平靜的河川 絕跡的魚種

原本在科羅拉多河中,有8種本土魚類,但有3種目前已經絕跡;而另外一種名為弓背鮭(Humpback Chub)的珍貴魚種,數量則急遽減少,現在的數目只有大壩完成前的1/4。200萬年前,弓背鮭就在科羅拉多河生活,到現在,科羅拉多河仍是弓背鮭唯一的家園,與臺灣的櫻花鉤吻鮭一樣,牠們都只能在同一條河川生存,並且遭逢危機。

消失的洪水、沙洲與河灘,使得保護弓背鮭幼魚的低流量區域和迴水減少,降低了幼魚的存活率;同時外來種魚類的大肆繁殖,也排擠了弓背鮭的生存空間,更有外來種鯰魚以弓背鮭為食。種種因素都導致弓背鮭瀕臨絕種。

格倫峽谷大壩運作解說牌
格倫峽谷大壩運作解說牌
從格倫峽谷遊客中心看格倫峽谷大壩(圖二)
從格倫峽谷遊客中心看格倫峽谷大壩(圖二)

 

人工洪水 挽救生態的一線生機

因為這些生態的苦果,美國當局開始研究該如何挽救科羅拉多的生態,最後決定模擬以往春洪爆發的方式,以人工來創造河川的流量變化和沙洲與河灘。1996年3月底,格倫峽谷大壩開始施行第一次的人工洪水試驗,整整7天,大量的洪水沖刷著科羅拉多河的河床,帶來了久違的景觀。洪水退去之後,衛星空照顯示被侵蝕的河灘上增加許多泥沙,這樣的結果讓人大為振奮;然而幾個月之後,河灘上增加的泥沙開始消失,一年之後,那些泥沙就不見了。

失敗的結果讓許多單位非常沮喪甚至不滿,導致美國地質調查局的學者想要繼續推動人工洪水試驗時,遭遇非常多的困難。但最後,他們找到了失敗的原因,進而能夠說服各部會,繼續進行人工洪水的試驗。 據相關文獻指出,失敗的原因如下:1. 時程不對。人工洩洪應該緊接在雨季之後,以確保河床已經儲備了從各支流所運來的足夠泥沙。;2. 時間不對,第一次洩洪足足持續了7天,到最後洪水反而把剛積累的沙洲給沖走,因此人工洪水只需要約2天半,60小時的時間便足夠。

從格倫峽谷遊客中心看格倫峽谷大壩(圖三)
從格倫峽谷遊客中心看格倫峽谷大壩(圖三)
格倫峽谷遊客中心展示科羅拉多河流域頻危魚類
格倫峽谷遊客中心展示科羅拉多河流域頻危
魚類

 

2008年3月初,格倫峽谷大壩再次進行了人工洩洪的試驗,該次洪水的速度足以在20分鐘內把帝國大廈都灌滿,也能夠運送足夠的泥沙填滿100英尺深的足球場。在洪水退去後,科學家將持續監控高流量水流,對年幼弓背鮭的存活數量所造成的影響。同時,調查員將會收集沙洲在洩洪改變前後與期間的相關資料,以幫助改善現有對沉積物模型的預測能力,並決定未來測試的理想洪峰流量。

多方努力 換來生態的重生

這樣多次的人工洪水試驗,究竟能否達到原先希望挽救生態的寄望呢?2009年,美國當局公布人工洪水試驗後,科羅拉多河的生態變化。其中,備受關注的弓背鮭數量有了令人振奮的結果—2008年,弓背鮭成魚的數量大約有7,650尾,相較於2001年所預估的5,000尾,成長了50%。雖然科學家認為,弓背鮭數量增加的正確因素難以確認,但他們推測格倫峽谷大壩的人工洪水的確帶來了正面效應,不僅降低了對弓背鮭造成生存威脅的外來魚種數量,也減緩了科羅拉多河在夏天因乾旱而導致的高溫。此外,自2002年開始進行人工洩洪後,科羅拉多河水的高溫開始受到控制,尤其在2005年的夏末初秋,結果最令人滿意。

生態與利益的角逐

然而,格倫峽谷大壩的洩洪試驗並非一點反對聲浪也沒有。電力公司便抱怨如此讓他們損失了為數不少的電力;大峽谷的遊憩商家也宣稱他們受到了影響;美國開墾局更計畫要施行一項與水電利益的計畫,與美國國家公園署形成對立局面。生態與利益的角逐一直不斷上演,但最後的變遷和苦果,需要全人類一起承擔,卻是不可改變的事實。格倫峽谷大壩的洪水試驗是創舉,然而是否挽回生態?又能夠挽救多少?足以作為國內借鏡。

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