恢復河流生態的新嘗試

2012年10月17日，一輛挖土機緩慢駛上美國馬薩諸塞州佩勒姆鎮紫晶河(Amethyst Brook)193 a前建造的巴特利特羅德紹普(Bartlett Rod Shop)壩壩頂，在各機構和社區人員的注視下，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、恢復紫晶河生態系統工程的開工。

拆除巴特利特羅德紹普壩是馬薩諸塞州拆除過時壩、恢復溪流水生態進程的一部分。過去10 a內，馬薩諸塞州生態恢復部門(DER)已拆除約30座低水頭壩，還有超過35座壩在制定拆除計劃。DER將大壩業主及機構成員組織起來，使他們積極自愿地為恢復河流生態、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增加。

馬薩諸塞州有3000多座大壩，多建于17～19世紀，為工廠生產提供動力。這些工廠曾經生產木材、釘子、棉花和其他促進英國工業革命的材料，并早已廢棄，這些壩并不具有公共服務的作用，也不會給業主帶來經濟利益。恰恰相反，由于幾個世紀疏于管理，壩已老化，有的已對公共安全構成了威脅。

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，設置2個低泄洪孔，泄洪孔后的沉沙池長3 m。大壩安全協會辦公室將該壩列為病險壩，一旦失事將會造成生命財產損失，對商業、居民樓及基礎設施造成破壞。面臨著維修及大壩運行費用的不斷增漲，業主選擇了拆壩，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力，然后為釣竿生產廠提供動力直至1931年，而后一直閑置，2012年老化嚴重。在最近的大壩安全檢查中，該壩被列為病險壩。按照大壩安全工程師的建議，業主打開了低泄洪孔，以排泄掉11101 m3蓄水量，降低災難風險，然而按照州大壩安全法律，業主仍需對大壩進行維修或拆除。

該壩是馬薩諸塞州眾多大壩中的典型代表，在該區域內的業主都需要面對維護老化的建筑物的難題，而從中卻得不到任何經濟效益。

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主進行合作，而相關機構和投資公司才剛剛認識到大壩拆除、公共安全和河流生態恢復三者之間的關系。隨著大壩拆除的興起，DER和州、聯邦管理機構一道制定了大壩拆除計劃路線圖，為業主和咨詢公司編寫了技術指南，DER工作人員不惜花費大量時間向有關機構、社團、業主及地方決策者講解大壩拆除過程。通過10 a的不懈努力，有關機構和社區終于接受了拆除是處理老化基礎設施的合適方法。

大壩拆除為業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壩，業主面臨承擔高額維修費用的責任，新頒布的馬薩諸塞州法律規定，業主必須定期檢查大壩安全狀況，進行必要的維修，保證大壩良好運行。那些選擇保留大壩的業主要承擔不斷增長的責任和維護費用，而拆壩是一次性投入，責任則永遠免除。

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

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個月的時間，但規劃卻用了3 a。業主是一家名為HRD的小公司，2009年向DER申請援助。通過對拆壩產生的環境利益評估，DER同意拆除該壩。然后，DER將致力于恢復紫晶河生態的地方、州和聯邦政府利益相關者組織起來，建立了合作伙伴。

初期的合作伙伴包括紫晶河流域市政當局、美國魚類及野生動物管理局和美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)生態恢復中心。霍利奧克煤焦油自然資源損害受托人理事會、馬薩諸塞州環境信托公司、美國魚類基金會(NOAA合作伙伴)、凈水行動組織、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支持。上述資金支持者都積極支持拆壩以恢復河流棲息地。

3 復雜性

初始合作關系一經確立，DER和業主便開始著手工程設計。不同拆壩工程設計所需的資料收集和分析工作也不同，取決于壩址條件和復雜程度。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，需要做詳細的資料搜集與分析工作。

巴特利特羅德紹普壩屬中等復雜程度，壩址遠離道路和公共設施，庫區無沉積物，但緊鄰工業廠房，需要進行結構分析，壩拆除后必須確保建筑物穩定。

加拿大斯坦泰克(Stantec)公司負責項目設計，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)用庫區內水的深度來計算沉積物體積;

(4)沉積物試驗成果;

(5)水邊線測量成果;

(6)與壩相連的廠房建筑物擋墻結構穩定性評估。

對拆壩設計方案應進行一些分析計算，包括:①水文和水力學分析，作為施工設計的依據(尤其是拆除壩段的長度);②拆壩對基礎設施的潛在影響;③預測拆壩后河水對下游河道的沖刷或者需要機械疏浚的范圍。工程師也會提出淤積物清理計劃，將庫區淤積物清除掉。

淤積物清理通常是大壩拆除項目中的難點，由于馬薩諸塞州工業歷史悠久，河流沉積物污染較普遍。污染物主要包括重金屬、多環芳香烴和農藥。大壩攔截下受污染的淤積物，洪水定期將其排向下游，拆壩時這些淤積物必須得到適當的處理，典型的處理方法有: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至垃圾填埋場。

淤積物處理方法要根據其質量和體積合理選擇，不同的處理方法費用各異。最昂貴的處理方法是把淤積物全部清除，用卡車運至垃圾填埋場，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，設計清淤量約2673 m3，并在現場重新利用。

4 獲得許可

在馬薩諸塞州，拆壩項目需要通過州6個部門和聯邦2個機構的批準，同時還需要地方的批準。審批程序一般耗時9～18個月。巴特利特羅德紹普壩拆除項目的審批經歷了1a時間。由于DER職員和監督管理機構職員的良好溝通，已取得了大部分的許可。

所有的設計完成后，拆壩和河道恢復工作很快啟動，薩姆考生態公司在10月中旬破土動工。早在幾年前業主就將庫水排干，所以庫中的淤積物已經風干。導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，通過低排水口將水排放到壩下游的天然河道，導流明渠內鋪塑防滲。將河水與施工區隔離開后，承包商開始拆壩。由于導流明渠位于右岸，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，河水從導流明渠改由新河道排向下游，導流明渠廢棄，開始拆除右岸壩段，并清除水庫右側淤積物。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，進行播種，并用防沖織物覆蓋。

5 歷史價值

巴特利特羅德紹普壩對佩勒姆市的歷史發展具有重要意義，DER和該項目的合作伙伴與佩勒姆歷史委員會密切合作，強調了大壩的歷史作用。業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內作休閑長凳。

1個月后，壩消失了，河水自然地流過在原來庫區開挖出的河道。2014年春季，生物學家回到現場監測生態系統。殘缺的拱座將成為磨坊歷史的紀念碑，鮭魚、美國鰻魚以及八目鰻也在200 a后第一次從這里游過。