三峡大坝世界上最大的水利发电工程,坝顶高度达到了185米,里外水面落差高达110米,直接将长江拦腰截断。虽然它的存在对于国家的经济建设以及长江中下游的人民财产安全有着重要的意义,但是却也带来了一些环境问题,例如截断了长江洄游鱼类的繁衍路线。鱼类洄游是非常普遍的现象,例如海河洄游性鱼类中华鲟。中华鲟一般生活在黄海、东海以及南海北部的浅海区,等到性成熟之后它们就会洄游3000多公里,到长江上游宜宾江段产卵繁殖,之后再带着幼年中华鲟再次顺流而下,如此循环往复。
一般来说,大坝在设计之初就会考虑鱼类的洄游问题,并且会在大坝边上建立专门为鱼类洄游设计的鱼道,但三峡大坝落差太高无法修建鱼道,即使有,鱼儿也不一定可以顺利通过鱼道洄游。对此,一些网友曾表示,能否利用升船机修建升鱼机,让鱼类可以直接通过三峡大坝的双线五级船闸作为通道进行洄游。不过从船闸的工作程序和使用频率来看,这一方法也无法保证洄游鱼类的正常洄游。
为了让三峡大坝对于鱼类洄游的截断影响降低到最小,我国的专家们每一年都会对长江珍稀鱼类进行研究和繁殖保护,每年会定向朝长江中放流包括中华鲟、达氏鲟、胭脂鱼等鱼类,也会采取人工诱导的方式,人工捕捞洄游鱼类后放到长江上游。
与三峡大坝没有给洄游鱼类预留鱼道不同的是,美国人给哥伦比亚河上的以邦纳维尔水电站为例的14座大坝都修建了鱼梯,方便以鲑鱼为首的洄游鱼类产卵。鲑鱼就是一些人爱吃的三文鱼,它的习性与我国中华鲟类似,都在海里生活,在河里产卵。一对鲑鱼一生可产约8000个卵,但最终只有200尾鱼能顺利长大,繁殖率非常低。
为了不让哥伦比亚河上的大坝断了这些洄游鱼类的“生路”,美国便花了上亿元在大坝旁修建洄游鱼类的专用楼梯,也就是鱼道。光是鱼道的前期设计,他们就耗费了不少力气,还做了几十次实验。鱼梯主要是通过设置一些类似于楼梯的障碍,减小水的流速、流量,降低回溯鱼逆流而上的难度。鱼梯可以分为:池式鱼梯、丹尼尔鱼梯、自然类鱼梯三种设计结构。池式鱼梯是用水槽代替隔板调整水库的水位差,通常会使鱼的游走速度变慢;丹尼尔鱼梯最常见,也被叫做隔板型鱼梯,主要靠隔板调节水位和水速方便鱼游走,更适合体长超过30厘米且体力好的大鱼;自然类鱼梯是模拟自然河道,适用的鱼类范围广,对鱼的大小没有要求,需要依赖水闸调节水位上升,对空间要求也比较大。
另外,为了让一些天资太差的鱼可以顺利达到终点,美国人又发明了智能鱼梯,工作人员只需要在电梯附近模拟河流运动,就能把鱼吸引过来,凑够一定数量后,关上电梯门,打开升降按钮,鱼类就能被安全送到上游了。
每个国家都有不同的保护鱼类的方法,在鱼梯的修建上也会有细微差别,但整体上可分为槽式鱼梯、池式鱼梯、自然鱼梯三大类,共同点就是都需要鱼儿依靠自己的体力向前游。不过在鱼类中也有身体柔弱的群体,这些鱼儿往往会因为体力太差,没有能力翻越大坝,于是现在人们也发明了鱼梯的升级版,管道鱼梯。
管道鱼梯类似于美国的快速通道,主要目的是减少鱼类爬坡的困难,它就像一个巨大的吸管,利用虹吸效应将下游的鱼直接吸了上去,到达上方后再将鱼直接射到水面,效率很高而且极其快速。但是这一方法对于鱼的体型要求十分严格,也可能会对鱼造成一定伤害。
我国有些地方则使用了升鱼机。例如我国的罗源霍口水库项,在修建鱼道时还搭了电感拦鱼设施和升降起鱼机,保证在枯水期水位不足的情况下让鱼群用“坐电梯”的方式通过大坝。
升鱼机的原理与电梯相似,由进鱼槽、竖井、出鱼槽三大主要部分组成。工作时先让进鱼槽口放水,把下游的鱼类引入进鱼槽,之后使用移动的立式自动赶鱼栅,把鱼都赶入竖井中,然后关闭竖井进口的闸门,并往竖井内输水至与上游水位持平,同时启动竖井内水平升鱼栅,把鱼类提升到上游水位处,整个过程简单快速。不过这个方法也有弊端,一是维护费用非常大;二是修建机器成本很高,不利于大范围普及;三是每次运输鱼的数量有限,需要多次运输。