前言

動(dòng)物界很多動(dòng)物非常擅長(zhǎng)遷徙，比如鳥(niǎo)類，大雁會(huì)根據(jù)季節(jié)和氣候從南極飛向北極，長(zhǎng)途跋涉飛躍一萬(wàn)多英里，一些洄游魚(yú)類也會(huì)從長(zhǎng)江黃河的上游回溯到下游。

天空賦予鳥(niǎo)類翱翔的場(chǎng)地，水底誕生各種游泳健將。這些長(zhǎng)途跋涉的動(dòng)物們，為了生存繁衍，它們不得不跨越長(zhǎng)長(zhǎng)的道路，把遷徙和旅行當(dāng)做一生中最重要的事情。

但是對(duì)于魚(yú)類來(lái)說(shuō)，在一生當(dāng)中只有兩次是真正意義上的旅行。第一次是在出生之后，魚(yú)兒們會(huì)離開(kāi)它出生的地方，第二次是返回出生的地方進(jìn)行產(chǎn)卵，然后靜靜等待死亡。

魚(yú)類

而當(dāng)人類成為地球大陸上的“掌控者”之后，為了抵抗洪水，修建起了高高的攔截水壩，預(yù)防洪水的同時(shí)也給魚(yú)兒的遷徙造成了巨大的障礙。如果魚(yú)類不能及時(shí)回到產(chǎn)卵地，那么魚(yú)類物種將會(huì)急劇減少，直到瀕臨種族滅亡。

但是人類的智慧是無(wú)限的，為了在攔截洪水的同時(shí)又保護(hù)魚(yú)類回溯繁殖，人們開(kāi)動(dòng)腦筋想出了一個(gè)兩全其美的辦法，專門(mén)為魚(yú)類開(kāi)辟一條迂回的水線，這樣魚(yú)類就可以繞過(guò)大壩來(lái)也能到達(dá)產(chǎn)卵地了。這個(gè)“水線”便是魚(yú)梯。

魚(yú)梯

那么魚(yú)梯到底是什么東西呢？它的原理和構(gòu)造又是怎樣的呢？

神奇的魚(yú)梯

其實(shí)魚(yú)梯就是幫助魚(yú)兒逆流回游的一種建筑裝置，可以是利用自然條件天然建設(shè)，也可以是人工建設(shè)而成。

由于魚(yú)兒在水底不是聚集在一處的，它是具有遷徙性的，所以每當(dāng)繁殖季節(jié)，處在下游的魚(yú)兒們就會(huì)游回到上游進(jìn)行產(chǎn)卵。但是人們?yōu)榱藬r截洪水在流域中建設(shè)了各種水壩和水庫(kù)，這就導(dǎo)致了魚(yú)類沒(méi)有辦法回到上游產(chǎn)卵。

所以為了不讓魚(yú)類滅絕，人們就在流域中建造出一種類似于臺(tái)階一樣的水槽，這樣就可以讓魚(yú)游動(dòng)到上游進(jìn)行產(chǎn)卵。

魚(yú)梯原理

最早的魚(yú)梯建設(shè)始于17世紀(jì)，根據(jù)法國(guó)相關(guān)文獻(xiàn)記載，由于河道過(guò)于陡峭，對(duì)于魚(yú)類來(lái)說(shuō)，是非常難以游動(dòng)的大上坡，于是人們就把樹(shù)枝捆起來(lái)，在河道上制作出階梯的形狀讓魚(yú)們跨越過(guò)去，達(dá)到回溯產(chǎn)卵的效果，這就是魚(yú)梯最早的雛形了。

到了十八世紀(jì)，一位名叫理查·麥法蘭的加拿大人對(duì)自己家里的水壩設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，呈現(xiàn)階梯形狀。

在1852年-1854年間，愛(ài)爾蘭地區(qū)為了煥發(fā)當(dāng)?shù)氐臐O業(yè)經(jīng)濟(jì)，政府專門(mén)在江水里建設(shè)了魚(yú)梯，引導(dǎo)鮭魚(yú)從大海向當(dāng)?shù)亟杏蝿?dòng)產(chǎn)卵。

以上都是魚(yú)梯的演變過(guò)程，而世界上第一個(gè)建設(shè)魚(yú)梯的國(guó)家，其實(shí)是美國(guó)。

美國(guó)哥倫比亞河約翰戴水壩魚(yú)梯

那么魚(yú)梯的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)又是怎樣的呢？

魚(yú)梯中經(jīng)常會(huì)設(shè)置一個(gè)隔板，把流域的上下游水位分成幾個(gè)級(jí)別，這樣可以控制水流的速度和流量，以及縮短魚(yú)兒們游泳的河道距離，來(lái)創(chuàng)造出最適合魚(yú)類游泳回到出生地的狀態(tài)。

魚(yú)梯可以按照結(jié)構(gòu)主要分為三種形式，分別是池式魚(yú)梯、丹尼爾魚(yú)梯以及組合式魚(yú)梯。

池式魚(yú)梯通常從水庫(kù)下游開(kāi)始建設(shè)，設(shè)計(jì)原理是通過(guò)一節(jié)一節(jié)的水槽來(lái)克服水庫(kù)的水位差，直到建設(shè)到水庫(kù)的上游。

池式魚(yú)梯的設(shè)計(jì)要根據(jù)魚(yú)類的大小和游泳能力來(lái)確定水槽的尺寸，以及水池之間互相連接的類型。

魚(yú)梯分類

池式魚(yú)梯的優(yōu)點(diǎn)是可以為魚(yú)兒們提供良好的休息地區(qū)，還可以保證水的能量充分耗散，不會(huì)讓水的能量從一個(gè)池子被帶進(jìn)到另一個(gè)池子中。池式魚(yú)梯已經(jīng)非常接近天然魚(yú)梯了，但是由于適應(yīng)性不是很強(qiáng)，所以實(shí)用性也受到了一定限制。

隔板型魚(yú)梯是目前全世界應(yīng)用得最廣泛的魚(yú)梯類型。它是由比利時(shí)的工程師丹尼爾設(shè)計(jì)的，所以隔板型魚(yú)梯又叫丹尼爾魚(yú)梯。

丹尼爾魚(yú)梯不會(huì)設(shè)置魚(yú)類的休息室，所以魚(yú)類必須不停地游動(dòng)。而且隔板型魚(yú)梯的流速快，所以對(duì)適用的魚(yú)類范圍也比較窄，這種魚(yú)梯更適合體長(zhǎng)大過(guò)三十厘米的大魚(yú)，它們能耐受住魚(yú)梯湍急的水流，更好的增加繁殖能力。

丹尼爾魚(yú)梯

丹尼爾魚(yú)梯能夠比較好的發(fā)揮各種型號(hào)孔口的水利特點(diǎn)，來(lái)創(chuàng)造出適合魚(yú)兒游泳的水流速度和條件，比如英國(guó)1954年修建的匹特羅基里魚(yú)梯，以及江蘇團(tuán)結(jié)河魚(yú)梯都是典型的丹尼爾魚(yú)梯。

第三種就是自然類魚(yú)梯。自然類魚(yú)梯具有多功能特性，極大程度上模擬自然河流的狀態(tài)，非常的原生態(tài)。這種魚(yú)梯類似于天然的河道，無(wú)論是水流、坡度還是形態(tài)，都是由一些列的水池和淺灘形成的。

二十世紀(jì)八十年代，法國(guó)和瑞典便將自然類魚(yú)梯用于實(shí)踐。這種魚(yú)梯可以為下行產(chǎn)卵的魚(yú)類提供專門(mén)的通道，但是它的主要缺點(diǎn)也很明顯，就是它處于障礙物附近時(shí)需要很大的空間，如果沒(méi)有水閘一類的設(shè)施，面對(duì)上游水位的上升就不能很好的適應(yīng)。

自然類魚(yú)梯

修建魚(yú)梯的意義

水力發(fā)電站、水庫(kù)、以及蓄洪大壩的修建為人類帶來(lái)了巨大的利益。

水力發(fā)電作為我國(guó)非常重要的清潔能源之一，能幫助國(guó)民實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，同時(shí)有效緩解對(duì)電力的大量需求。與此同時(shí)，水電站的建設(shè)還可以防止洪水、進(jìn)行航運(yùn)等等功能，可見(jiàn)水電站在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)占據(jù)了相當(dāng)重要的地位。

但是人為的水電大壩建設(shè)會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，比如改變河流的天然流向規(guī)律，或者改變河流流速流量等等，這些進(jìn)一步干擾了水底生態(tài)系統(tǒng)的正常循環(huán)。

三峽大壩

而大壩的泄洪，可能讓下游流域溶解的氧氣不足，從而導(dǎo)致魚(yú)類因?yàn)槿毖醵∷劳?；又或者水?kù)的蓄水導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，有外來(lái)物種入侵。

這個(gè)時(shí)候人們就做出了各種努力，盡力改善大壩對(duì)流域生態(tài)環(huán)境的影響，通過(guò)設(shè)置魚(yú)梯來(lái)盡量減少大壩對(duì)魚(yú)類的影響。

舉個(gè)例子，比如1996年在加拿大重新建設(shè)的維安尼魚(yú)梯，它的主要目的就是保護(hù)五種魚(yú)類，分別是湖豚、紅馬河、銅紅馬、美國(guó)海藻和美國(guó)鰻魚(yú)。

銅紅馬

1988年，根據(jù)大瀕危野生動(dòng)物委員會(huì)的鑒定，認(rèn)為銅紅馬已經(jīng)瀕危，直到1999年，它正式被指定為國(guó)家保護(hù)動(dòng)物。銅紅馬目前是魁北克省中唯一存活的稀有脊椎動(dòng)物物種，所以為了保護(hù)它們，修建圣烏爾斯魚(yú)梯刻不容緩。

這個(gè)項(xiàng)目由加拿大公園進(jìn)行招募和啟動(dòng)，很快，就有九個(gè)合作伙伴提供了項(xiàng)目資金。

項(xiàng)目于2000年9月19日開(kāi)始啟動(dòng)，由生物學(xué)家和土木工程師組成了技術(shù)委員會(huì)。面對(duì)圣烏爾斯大壩影響生態(tài)環(huán)境的問(wèn)題，分析了各種不同的解決方法。這里面包括修改航行船閘，實(shí)施新的運(yùn)輸系統(tǒng)以及修建魚(yú)梯。

大壩建設(shè)

對(duì)比了種種方案，技術(shù)委員會(huì)發(fā)現(xiàn)還是最后一種方案，修建魚(yú)梯的效果更勝一籌。于是技術(shù)委員會(huì)就根據(jù)圣烏爾斯的大壩特性確定了什么類型的魚(yú)梯更合適，能夠使瀕臨滅絕的魚(yú)類游過(guò)的同時(shí)，又能夠保證原有的攔截大壩高效工作。

最后考慮到五個(gè)魚(yú)種每一類的特點(diǎn)各不相同，選用了復(fù)合型產(chǎn)品，就是在單垂直縫隙魚(yú)梯旁邊加一個(gè)鰻魚(yú)魚(yú)梯，復(fù)合起來(lái)簡(jiǎn)稱多品種魚(yú)梯。

多品種魚(yú)梯由入口盆地、連續(xù)16個(gè)帶有垂直縫隙的盆地以及一個(gè)出口盆地組成，可以滿足每一種魚(yú)的游泳需求。而且還在魚(yú)梯里安裝了浸入式攝像頭，用來(lái)跟蹤魚(yú)類和評(píng)估魚(yú)梯的運(yùn)作效果。

目前，這座魚(yú)梯已經(jīng)不僅僅是讓魚(yú)兒們由此到達(dá)上游的助力器了，更成為加拿大國(guó)家公園歷史遺址上的重要觀光景點(diǎn)。

觀賞性魚(yú)梯

魚(yú)梯的實(shí)用性和美學(xué)設(shè)計(jì)

盡管現(xiàn)在保護(hù)生態(tài)概念深入人心，各種保護(hù)生態(tài)設(shè)施也蔚然成風(fēng)。然而，在全世界范圍內(nèi)，依然存在數(shù)量不少的魚(yú)梯設(shè)計(jì)缺乏美感，實(shí)用性不高。

比如有的魚(yú)梯設(shè)計(jì)力求改善人工建筑對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，卻由于缺乏對(duì)魚(yú)類的身體條件和生活習(xí)性的最基本了解，導(dǎo)致魚(yú)群無(wú)法使用，魚(yú)梯也形同虛設(shè)。

再或者設(shè)計(jì)出來(lái)的魚(yú)梯照搬國(guó)外完全不考慮我國(guó)河流的特色，做不到因地制宜，雖然讓魚(yú)梯里有魚(yú)了，但是魚(yú)梯里的魚(yú)留住就不走了，這會(huì)增加魚(yú)類遭受天敵攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，也是典型的沒(méi)有發(fā)揮出魚(yú)梯功效的產(chǎn)物。

魚(yú)梯要實(shí)用

所以由此可見(jiàn)，設(shè)計(jì)魚(yú)梯必須要對(duì)工程進(jìn)行全方位的評(píng)估和規(guī)劃，要仔細(xì)研究項(xiàng)目可行性、做好施工建設(shè)和中期運(yùn)營(yíng)的規(guī)劃，甚至后期維護(hù)方面都要進(jìn)行整體性考慮。考慮得越全面，魚(yú)梯的效果將發(fā)揮得更好。

成功的魚(yú)梯既可以有生態(tài)環(huán)保功能，也有美學(xué)意義和教育功能。在這方面做得最好的要數(shù)美國(guó)西雅圖保護(hù)鮭魚(yú)的魚(yú)梯設(shè)計(jì)。

這個(gè)設(shè)計(jì)處于西雅圖巴拉德地區(qū)的攔河堰上，運(yùn)用了很多自然環(huán)保的綠色概念，可以增加城市自然型排水系統(tǒng)，減少了城市排水困難問(wèn)題，同時(shí)也重新保護(hù)了鮭魚(yú)的故鄉(xiāng)。

與此同時(shí)，西雅圖巴拉德攔河堰的魚(yú)梯設(shè)計(jì)還難能可貴的十分美觀，為各國(guó)魚(yú)梯的建設(shè)與設(shè)計(jì)提供了參考范例。

西雅圖巴拉德攔河堰魚(yú)梯

就像天然的生態(tài)水族館，西雅圖人民可以通過(guò)透明的玻璃看見(jiàn)魚(yú)梯的內(nèi)部設(shè)計(jì)，觀察到鮭魚(yú)是怎樣回溯游動(dòng)的，可以說(shuō)是世界上第一座出來(lái)有實(shí)用功能，還有美學(xué)功能和教育意義的魚(yú)梯了。

在國(guó)內(nèi)也有類似的觀光型魚(yú)梯，比如池上圳魚(yú)梯就是成功保護(hù)了瀕臨滅絕的魚(yú)種——高身鲯魚(yú)。

池上圳魚(yú)梯從2002年開(kāi)始聚集世界各地的土木工程師和生物學(xué)專家，經(jīng)過(guò)四年的修建，終于完工落成?，F(xiàn)在池上圳魚(yú)梯可以在地下觀光室里看到高身鲯魚(yú)、日本禿頭鯊以及何氏棘鲬等魚(yú)種，由于場(chǎng)面足夠壯觀前參觀的人也絡(luò)繹不絕。

池上川魚(yú)梯

結(jié)語(yǔ)

不得不說(shuō)人類的智慧是無(wú)窮無(wú)盡的，設(shè)計(jì)水閘和大壩有效攔截了洪水，還可以用來(lái)水力發(fā)電，但是發(fā)現(xiàn)影響生態(tài)之后還能由此改良設(shè)計(jì)出魚(yú)梯。

魚(yú)梯的發(fā)明讓回溯型魚(yú)類可以得到繁衍生息，保證了生態(tài)環(huán)境和物種平衡。但是這種設(shè)計(jì)到底還存在著人為的因素，對(duì)于魚(yú)類來(lái)說(shuō)能否順利通過(guò)魚(yú)梯、縮短回家路徑以及免遭天敵攻擊等等都是需要落地的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

所以魚(yú)梯固然好，但是工程師們?cè)O(shè)計(jì)魚(yú)梯時(shí)還是需要多考慮魚(yú)兒的習(xí)性，讓魚(yú)梯真正發(fā)揮作用，也給后代留下親眼看到群魚(yú)回溯的壯觀景象。

魚(yú)的回溯