歐洲河流被更多的障礙支離破碎

2021-01-09 一聞道人

通過整理和糾正現有記錄並勘測2700公裡的水道,繪製了歐洲河流屏障圖集。它揭示了河流被數量眾多的障礙物支離破碎

如果您要求歐洲的一個孩子畫一條河,這張照片是什麼樣的?它會像一條自然,狂野而又風景秀麗的河,在廣闊的洪泛平原中,蜿蜒曲折的水流路徑,被河流植被所包圍嗎?還是會顯示一條現代化,管理得當的河流,沿著河岸排成一排排房屋,在狹窄的河道上經過的船隻?貝萊蒂等在「自然」中寫作。1報告對歐洲的河道屏障進行了非常詳細的調查,表明第二張圖的可能性更大。

自由流淌的河流變得越來越稀有,因為數百年來人類的活動改變了它們的通過和渠道:修建了水壩和堤壩來保護我們免受洪水的侵襲;增加了堰(圖1)以提取灌溉用水或人類用水。船閘和運河已被用來確保和擴大通航水域;從古代水車到現代水力發電廠,河水已被截留或改道用於發電。為了這些目的,已經建造了多種河流結構,例如大型混凝土壩,木閘,小堰和部分被淹沒的福特。所有這些幹預措施使河流支離破碎,並以不同方式在不同的時空尺度上擾亂河流,影響沉積物和養分的運輸和輸送。2,3,和水生生物的遷移和散布4。

想要調查這些修改的後果(無論是有益還是有害)的研究人員和水管理人員必須首先提出一些基本問題。已安裝多少道屏障,什麼類型?而且,最重要的是,它們在哪裡建造?

也許令人驚訝的是,答案基本上是未知的。在大陸範圍內,尚無全面的障礙物清單,包括高度不到10米的結構,使用一致的,明確定義的術語並且不代表某些障礙物尺寸和類型或地理區域的情況。這不僅是因為建造障礙的歷史悠久,而且普遍缺乏文件記錄。最近的研究5收集了大壩位置的全球數據,但大多僅是那些高度大於10–15 m或在太空衛星圖像中可見的大壩。

全世界河流的連通度也已量化6使用大約20,000個最大水壩的記錄。該研究不僅考慮了沿河的縱向連通性,還考慮了與洪泛區的橫向相互作用,時間流量變化以及水與大氣和地下水的垂直交換。如果河流被混凝土襯砌或被迫進入地下渠道,這種交換往往會在城市中消失。根據該研究,自由流動的河流數量和狀況下降的主要原因是與大壩相關的影響,例如河流破碎,流量調節和泥沙截留。但是,由於支撐該研究的數據並未考慮較小的障礙,因此,估計非常長的自由流河(長度超過1000公裡)的全球損失量為63%,可能只是冰山一角。

這種知識鴻溝激發了貝萊蒂等人。為36個國家/地區編寫泛歐河流屏障圖集。主要目的是量化這些國家河流之間的人工屏障(定義為可能導致縱向不連續的任何建築結構)的密度。這些結果是分析河流破碎程度的各種方法7的前提。

作者承擔了從120個本地,區域和國家資料庫中收集記錄的繁瑣而艱巨的任務。他們整理了數據,例如,刪除了重複項並確保大小類別和術語的一致性,然後繪製了歐洲河流網的障礙,該網包含165萬公裡的河流。

但是,貝萊蒂(Belletti)和他的同事們意識到,源數據中會存在固有的偏差,例如忽略了小的或異常的障礙。因此,他們為測試數據質量做出了令人印象深刻的努力:他們在低流量條件下沿著選定的河段步行,對26個國家的約2700公裡的河網進行了調查。研究人員記錄了觀察到的每個障礙物的特徵,例如其位置,大小以及是否被廢棄或仍在使用。在147條被調查的河流中,沒有發現有障礙物,這本身就是一個令人關注的觀察。這次重大的實地考察的發現被用來提高計算出的勢壘密度的精度,糾正現有記錄中的誤差和偏差。

最後,貝萊蒂及其同事對數據進行了推斷,以估計缺少數據記錄的國家和地區的屏障密度,同時考慮到人為和環境因素,例如城市化程度和農業數量。儘管研究的每個步驟都有其自身的缺點,但正如作者所討論的那樣,方法的組合可以增強結果的整體質量,並減少由於障礙物大小在多個區域和不同規模上的可用數據的可變性而導致的不確定性。

貝萊蒂等。確定了近630,000條獨特的障礙物記錄,其中大部分是關於坡道和窗臺,堰和涵洞的記錄。這是有史以來最全面的河流屏障清單。但是,它仍然遠遠不能代表現實:在實地研究中觀察到的障礙數量平均是現有清單中報告的數量的2.5倍。實際上,作者估計,有超過120萬個人為障礙阻礙了歐洲的河流和溪流,可能使其成為世界上最零散的河流網絡。

鑑於全球環境變化面臨的挑戰,尋找可持續的解決方案來保護河流生態系統及其為人類提供的服務將需要採取一系列行動,例如,測量屏障對生態的影響;開發區域水力發電裝置的模型,以找到在最大限度地提高電力生產的同時將河流系統的環境損失降至最低的方法;並研究屏障建設的過去和未來趨勢及其影響。所有這些都需要龐大的知識庫和數據,以適應要提出的問題的規模,複雜性和解決方案。例如,某些屏障類型可能會中斷沉積物的運輸,但對特定的水生生物不會造成任何問題,而其他屏障類型可能會破壞該沉積物的移動,但對該生物體卻是有害的。

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