從永續發展的角度審視大壩拆除及其技術的影響

水壩的設計目標是安裝在能夠長期造福周圍人口的位置，同時將不利的環境影響降至最低。在現代，水壩的用途多種多樣，包括水力發電、內河航運、防洪、娛樂、供水和灌溉。然而，由於河流自然水流的阻礙、魚類種群和其他水生物種的影響以及有助於維持平衡的濕地等自然生態系統的破壞，水壩也可能被拆除。四種常見的壩拆除方法包括缺口釋放法、快速釋放法、挖掘和脫水法、滯留沉積物法。本文僅考慮缺口式和快速式洩壩方法，從定量和定性的角度來檢視這兩種洩壩技術實施的近期影響和長期影響。在埃爾瓦河修復計畫(ERRP) 中，採用了用於拆除埃爾瓦大壩和格林斯峽谷大壩的缺口釋放方法，在康迪特水力發電計畫(CHP) 中，採用了用於拆除康迪特大壩的快速釋放方法。作為所實踐技術的說明和比較的基礎。基於ERRP 中的建議行動和CHP 的投降替代方案，進行了風險評估分析和簡化的成本效益分析，重點關注每個大壩拆除項目的可比可持續性變量，包括水質、魚類種群、野生動物影響、植被和濕地。這些分析以及作者自以為是的排名表和項目的實際結果都支持這樣的觀點，即相對於其對可比項目的直接和長期影響，等級釋放方法在可持續性方面是一種更有利的方法。可持續變量，然後是快速釋放大壩拆除方法。

方法

定性和定量方法都被用作比較用於拆除格林斯峽谷大壩的缺口釋放方法和用於拆除康迪特大壩的快速釋放方法的基礎。定性方法包括對每種方法的學術論文和文件進行廣泛的文獻綜述。定量方法包括基於每種技術的估計成本的成本效益分析以及相對於大壩拆除後對環境和公眾影響的風險評估。

艾爾瓦河生態系恢復

艾爾瓦水壩和格林斯峽谷水壩位於華盛頓州克拉勒姆縣奧林匹克國家公園的艾爾瓦河上，成為艾爾瓦河生態系統復育計畫的一部分。該計畫的目的是拆除兩座嚴重影響河流及其山谷棲息地的水壩。拆除水壩的目的和需求包括（NPS，未註明）：

• 整個埃爾瓦河及其支流的本地溯河產卵魚類的遷移受到影響
• 溯河產卵魚類棲息地和其他生態系發展和維持所需的截留沉積物和其他顆粒
• 許多水生和陸生物種的食物來源所需的營養素有限
• 水溫升高導致不同物種的棲息地發生變化
• 被淹沒的河流和陸地棲息地以及具有文化和宗教意義的土地
• 與奧林匹克國家公園恢復漁業和水生棲息地的政策相衝突
• 與聯邦對該地區不同部落的責任不一致
• 導致公園不同地點的海灘侵蝕

拆除這些水壩將有助於實現美國內政部 (DOI) 的目標，其中包括（NPS，未註明）：

• 全面恢復河道原生溯河魚類的所有路線
• 隨時間恢復河川生態系統

為了實現該專案的目標，提出了四個主要替代方案：

根據這些提議的替代方案和最終環境影響報告書 (FEIS)，我們決定 DOI 提議的關閉 Elwha 和 Glines Canyon 大壩並拆除所有必要結構以實現其目標的行動將是實施的最佳解決方案（ NPS，未註明）。在拆除埃爾瓦和格林斯峽谷大壩之前，建造了兩個水處理設施，以保護市政和工業供水，特別是防止沉積物和其他可能影響水質的顆粒（NPS，2019）。

艾爾瓦大壩拆除

拆除埃爾瓦大壩採取了以下步驟（NPS，2019）：

1. 利用水壩現有的取水口和溢洪道，水庫的水位降低了約 15 英尺。挖了一條引水渠，讓湖水排到可行的水位。
2. 圍堰是充當水壩的臨時結構，其安裝有助於將水庫的水流引導至導流渠道。透過這樣做，緊鄰大壩後面的水可以被獲取並抽出。壩後剩餘的水被抽出後，壩後的填充材料被清除。
3. 大壩被拆除，所有剩餘的建築物被拆除，導流渠道被重新填充。此時，人們正在努力使該地區恢復活力，使其恢復到大壩安裝前的狀況。

格林斯峽谷大壩拆除

拆除格林斯峽谷大壩採取了以下步驟（NPS，2019）：

1. 利用現有的溢洪道，將水庫水位降低至溢洪道閘門的底部。安裝在駁船上的液壓錘被用來拆除 17 英尺的大壩，以與水線對齊。
2. 剩餘的 173 英尺是使用凹口釋放去除過程去除的。這項技術涉及慢慢地在大壩兩側開槽，從而形成臨時溢洪道，幫助進一步排乾水庫。這樣做可以讓水以可控的速度逐漸下降。
3. 在開槽期間，與大壩相關的結構被拆除，使得下游的沉積物負荷減少。
4. 凹口的尺寸會根據維持或降低水庫水位所需的流量而變化。每個新的缺口都允許拆除大壩的額外層。水和沈積物的沖切和釋放持續進行，直到上游三角洲的沉積物靠在大壩的牆壁上。
5. 一旦這種情況達到可接受的水平，大壩的其餘部分就被拆除。人們努力將河道恢復到建壩前的狀況。

康迪特水力發電項目

康迪特大壩位於華盛頓州克里克塔特縣和斯卡馬尼亞縣的白鮭魚河上，並成為熱電聯產計畫的一部分。該項目的目的是為當地工業提供電力。由於大壩對河流和周圍生態系統中的幾種魚類產生了不利影響，最終考慮停止該項目。拆除大壩的目的和需求包括（Oey，2015；Wallace，2014；Wellner，2007）：

• 白鮭魚河中受影響的族群和不同魚類的洄遊
• 水壩後方截留的沉積物是河流生態係自然維持所必需的
• 河流中可用的營養物質數量有限
• 水生和陸地棲息地的環境條件有顯著變化

大壩的改造將有助於實現 PacifiCorp 的目標，PacifiCorp 是一家電力公司，為整個俄勒岡州以及加利福尼亞州和華盛頓州的部分地區提供公用事業，其中包括（Wellner，2007）：

• 使白鮭魚河和流域恢復到自由流動河流的自然狀態
• 恢復與魚類棲息地的連結性並增加魚類生產潛力
• 恢復河流中的自然生態系和泥沙運動過程

為了實現該專案的目標，提出了以下替代方案：

根據這些擬議的替代方案和最終環境影響報告(FEIS)，在FERC 於2010 年接受PacifiCorp 放棄其運營大壩許可證的申請後，康迪特大壩的拆除工作於2011 年10 月開始（Wallace，2014年；Wellner，2007 年）。

康迪特大壩拆除

拆除康迪特大壩採取了以下步驟（PacifiCorp，2021）：

1. 在大壩拆除開始之前，聯邦能源監管委員會 (FERC) 和太平洋公司 (PacifiCorp) 就大壩後面的沉積物清除提出了兩項退役計劃。FERC 建議疏浚或繞過沉積物，而 PacifiCorp 的替代方案是快速沖走沉積物，以盡量減少沉積物羽流對大壩下游水生生物的影響。
2. 最終決定採用快速釋放大壩拆除方法來拆除大壩，以支持太平洋公司的退役計畫。在大壩底部挖了一條長 30 公尺 (m) 的大型隧道（12 英尺 x 18 英尺 x 100 英尺）。這使得大壩的底部能夠連接到水庫的底部。
3. 隧道最後 15 英尺（4.6 m）已被鑽探並填充炸藥。任何沉積物都將使用挖泥機清除。
4. 大壩後面的整個水體在大約 30 分鐘內被排幹，而不是預計的 6 小時。
5. 大壩的其餘部分被切成塊並拆除以進行處置或回收。

分析和結果

以下分析和結果分別基於 ERRP 的 FEIS 和最終州環境政策法案 (SEPA) 最終補充環境影響報告書 (FSEIS)。

Elwha 恢復計畫建議行動評估

康迪特水力發電計畫交出替代評估

成本效益分析

分類表

實際影響和成果

討論

對拆除 Elwha 和 Glines Canyon 大壩（表 1）和拆除 Condit 大壩（表 2）所採取的擬議行動的風險評估，分別介紹了缺口釋放和快速釋放方法造成的影響，關於ERRP 和CHP 項目之間的可比較變量，關於短期和長期的可持續性。由於這些拆除水壩的方法，泥沙輸送和沈積、水質、魚類種群以及野生動物和植被都受到影響。缺口釋放和快速釋放方法之間的主要區別在於它們對水生生物和魚類種群的影響，因為更具破壞性的影響可歸因於快速釋放方法和康迪特大壩的拆除。

成本效益分析（表3）使用了兩個關鍵因素，包括拆除大壩的成本和拆除大壩所需的總時間。快速釋放方法是拆除康迪特大壩的一種更便宜、更省時的方法，並且還為周圍環境帶來了足夠的效益，包括熱電聯產項目的主要目標，恢復與魚類棲息地的連通性並增加魚類產量潛力並恢復河流中的自然生態系統和沈積物運動過程。

拆除 Elwha 和 Glines Canyon 大壩後，超過 5 英里的溪流棲息地和 70 英里的可用河流已恢復（NPS，nd）。下游氣溫也有所下降，使河川中的水生物種自然適應。幾乎所有魚類族群的恢復潛力預計都會增加，特別是五種太平洋鮭魚品種，包括粉紅鮭魚、黑鮭魚、奇努克鮭魚、銀鮭魚和紅鮭魚。太平洋鮭和其他溯河產卵魚類的恢復對於恢復依賴埃爾瓦河的部落的漁業和文化非常重要（Wallace，L）。Elwha 大壩的 108 年壽命和 Glines Canyon 大壩的 94 年壽命破壞了包括濕地在內的生態系統，而濕地對於水生植物和依賴濕地生存的生物至關重要。這些水壩的拆除使得這些關鍵的生態系統和其他植被區域能夠隨著時間的推移進行重建。

康迪特大壩的拆除使不同的魚類能夠遷移到大約 18 英里長的以前無法進入的棲息地。參與該計畫的志工的支持工作已經開展了恢復行動，其中包括重新種植 34 種不同種類的植物和大約 3 英畝的原生植被，這對本土部落的文化和傳統非常重要（Oey，2015）。這些部落也重新獲得了對其文化至關重要的魚類種群。因大壩和大壩爆炸而失去的植被區和濕地已被重新植被，以盡量減少對周圍地區的長期侵蝕（Wellner，2007）。拆除大壩可以恢復濕地等生態系。

艾爾瓦河和白鮭魚河生態系統的可持續性直接取決於關鍵可持續性變數之間的關係，包括水質、魚類族群、野生動物影響、植被和濕地，如表 4所示。水質對於提供和維持多樣化的植物和水生生物非常重要。河床中過多的沉積物可能會破壞魚類賴以食物的棲息地，從而破壞自然食物變化，從而導致魚類數量減少。魚類數量的減少直接影響陸地動物，包括可能依賴捕魚作為食物或收入來源的人類。河岸和水生植被在河川水貌中發揮關鍵作用。植物生物量透過改變水流阻力導致泥沙沉積，直接影響河流中的泥沙輸送。一般來說，植物可以透過改變河流的地形和河床沉積物成分與河流結構相互作用（REFORM，2018）。濕地是重要的生態系統，因為它們可作為天然吸收屏障，以可控的速度捕獲和釋放地表水。濕地植被可能減緩洪水的速度，使洪氾區的分佈更加平緩，從而降低洪水高度和侵蝕（USDEP，2018）。使用天然海綿作為防洪措施很有價值，因為它有助於防止對周圍環境和下游開發（如農作物或人造結構）的破壞。

結論

使用易於比較的變量，風險評估的變數支持了這樣的觀點，即等級釋放方法對環境的不利影響較小。快速釋放方法對白鮭魚河最不利的影響是康迪特大壩拆除期間釋放的大量沉積物，嚴重影響了水生物種，很可能導致許多魚類死亡。相反，康迪特大壩最理想的結果是退役所需的費用和時間。缺口釋放方法對埃爾瓦河最不利的影響是埃爾瓦和格林斯峽谷大壩退役所需的費用和時間。利用缺口釋放方法最理想的影響是工人對水和沈積物從大壩後面釋放的速率的控制。此外，這可能最大限度地減少對水生物種和魚類的影響。

實施等級釋放方法和快速釋放方法分別拆除埃爾瓦和格林斯峽谷大壩以及康迪特大壩的直接後果通過對這些可持續性的影響顯而易見。透過缺口釋放方法，埃爾瓦和格林斯峽谷大壩後面的沉積物以可控制的固定速率釋放，因此，最大限度地減少了河流系統、水生物種和其他已建立生態系統的影響。儘管這是一種更耗時的方法，但它最終減少了對水質、魚類種群、野生動物和植被的影響。透過ERRP和CHP對缺口釋放方法和快速釋放方法進行比較表明，缺口釋放方法對河流的有害影響較小。

快速釋放方法肯定會對環境和公共資源造成更多影響。雖然河流及其環境已經能夠從拆除這些水壩中恢復過來，但就可持續性而言，相對於其對可比可持續變量的直接和長期影響，等級釋放方法是一種更有利的水壩拆除方法。快速洩壩拆除法。

參考

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關鍵字	. 大壩 拆除,工程 ;
永續發展目標	SDG11 永續城市與社區
作者	迪爾昌德·諾斯
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已創建	五月 12, 2021作者：DilchandNauth
修改的	2023 年10 月 23 日，透過維護腳本
引用為	迪爾坎德‧諾斯(2021–2023)。「從永續發展的角度審視大壩拆除及其技術的影響」。附錄。檢索日期：2024 年 3 月 29 日。
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