溪流拆除防砂壩的生態效應 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

溪流拆除防砂壩的生態效應

2012年07月03日
作者:張顥嚴、莊怡麗、林幸助(國立中興大學生命科學系)

晚秋是楓紅的季節;也是臺灣櫻花鈎吻鮭的繁殖季節。今年鮭魚族群們不只是要期待鮭魚新血的加入,同時要迎接一個更優質的棲地環境;「更優質的棲地環境」正是今年台灣鮭魚界最熱烈討論的議題,位於武陵地區的「七家灣溪一號防砂壩壩體改善工程」。這的確是一個值得討論的話題,要在櫻花鈎吻鮭的棲地進行壩體改善工程,很直接讓人聯想到「破壞生態」。讓人不禁想問為什麼需要進行壩體改善工程?以及進行這樣的改善工程後到底對於溪流生態系會有甚麼影響、或是帶來甚麼效益?

時間拉回到民國60年代,當時為了避免過多的砂石進入德基水庫造成水庫壽命縮短,而在德基水庫的上游源頭溪流建造了一些防砂壩。這些防砂壩不僅攔阻了砂石傳輸到下游;同時,也阻斷了溪流水體的連續,包含水體的物理、化學性質都隨之改變。以水溫為例,過去研究指出,櫻花鈎吻鮭適合的水溫範圍為5-17℃,七家灣溪一號防砂壩下游的水溫在夏天常常會高過最適範圍,但是由於壩體的阻隔,使得壩下的鮭魚族群被迫生活在嚴峻的棲地環境中。對於溪流生物而言,防砂壩的阻隔造成防砂壩上游與下游鮭魚族群無法交流,降低基因歧異度。

時間回到現代,七家灣溪的防砂壩已失去當初建造的功能,淤滿的壩體加上掏空的壩體基部,增加了潰壩的危機。潰壩是無法評估何時會發生以及潰壩洪水可能的破壞規模,這對於臺灣櫻花鈎吻鮭的保育來說是一個潛在的隱憂。透過人為部分壩體移除的工程,可為鮭魚提供一條暢通的生態廊道,增加壩體上游與下游的族群的交流;同時,可降低自然潰壩不可預期的隱憂,對於溪流生態系或是櫻花鈎吻鮭的干擾也降到最低。

武陵地區七家灣溪已於2011年5月下旬進行一號防砂壩壩體拆除工程,我們也在拆除前、後詳細地監測及分析了生物以及環境的變化。利用歸群(cluster)的方法,我們可以將相似生物組成的月別歸群在一起;同時,也可以將相似月別組成的生物類群歸群在一起。

調查結果發現,今年的生物類群與去年的生物類群組成很相似,顯示壩體拆除工程對於溪流生物的類群組成而言干擾不大。這說明工程開始的時機很重要,如果工程開始的時機配合生物類群的季節性變化,對於溪流中的生物而言,工程就好像經歷一場颱風洪水一樣的干擾。而群聚的分析結果也顯示,臺灣櫻花鈎吻鮭在一號防砂壩上游以及下游的月別組成越來越相似,這也說明了壩體改善工程後一條暢通的生態廊道已形成。就上述的結果來看,壩體拆除工程的結果對於鮭魚或是溪流生物來說是好的。

圖一、七家灣溪一號防砂壩壩體改善工程後,生物與非生物因子恢復時間軸

圖一、七家灣溪一號防砂壩壩體改善工程後,生物與非生物因子恢復時間軸

但是,畢竟還是以工程手段來進行保育的工作,到底壩體拆除工程對於生態系有甚麼影響?從圖1. 可以看到,工程結束後,濁度大約在1-2週內即可恢復,顯示拆除工程所帶來的濁度與颱風洪水所帶來的濁度相差不遠,但如果進一步分析工程期間水中懸浮顆粒的有機物含量可以發現,受到工程影響的下游測站,有機物含量明顯降低。古人有云:「水至清則無魚」,是說以前人們觀察自然發現,有魚棲息的水域通常水體比較混濁。但是這種混濁大部分是由懸浮細顆粒有機物或是浮游藻類所組成,對於水域食物網來說是重要的食物來源;再則,古代文明皆在大河的沿岸發源,而經常氾濫的河川所帶來肥沃的氾濫平原是農業的基礎。這是一種河川作用的自然過程,透過洪水將平時蓄積在沿岸的有機物沖刷進入水中,可為下游的氾濫平原帶來豐富的有機物質(圖2.)。

圖二、溪流流域細顆粒有機物傳輸示意圖

圖二、溪流流域細顆粒有機物傳輸示意圖

相較而言,拆除工程對於水生生物干擾的規模雖然與颱風洪水相差不遠,但是工程所導致的水體濁度升高對於水生生物是不利的。這種全是由砂石所組成的「混濁」,除了會遮蔽光線影響附生藻類行光合作用;同時,細砂的刮石作用,也會限制附生藻類生長。對於濾食者而言,平時是以濾食水中的懸浮細顆粒有機物為生;工程期間,高濃度的砂石,可能直接覆蓋水生生物造成窒息死亡,而倖存下來的生物也可能因為食物來源減少而挨餓。因此,工程持續的時間也是一個重要的因子,如果工程持續時間拉長,對於水生生物而言是百害而無益的。

整體而言,此次壩體拆除工程是一個值得作為溪流保育經營管理的典範,未來在進行相關的河川橫向結構物拆除工程時,此次結果可提供以下建議:1) 工程應選擇適宜的時機,例如春夏季節交替時,以避開各類水生生物數量最多的時期;2) 工程進行時間應儘量縮短至一個星期;(3) 具敏感性與保育類物種可事先妥善安置,可將工程可能的不利影響降到最低。