人类发明并修建了鱼梯，有何作用？鱼梯的构造和原理又是什么？

前言

动物界很多动物非常擅长迁徙，比如鸟类，大雁会根据季节和气候从南极飞向北极，长途跋涉飞跃一万多英里，一些洄游鱼类也会从长江黄河的上游回溯到下游。

天空赋予鸟类翱翔的场地，水底诞生各种游泳健将。这些长途跋涉的动物们，为了生存繁衍，它们不得不跨越长长的道路，把迁徙和旅行当做一生中最重要的事情。

但是对于鱼类来说，在一生当中只有两次是真正意义上的旅行。第一次是在出生之后，鱼儿们会离开它出生的地方，第二次是返回出生的地方进行产卵，然后静静等待死亡。

鱼类

而当人类成为地球大陆上的“掌控者”之后，为了抵抗洪水，修建起了高高的拦截水坝，预防洪水的同时也给鱼儿的迁徙造成了巨大的障碍。如果鱼类不能及时回到产卵地，那么鱼类物种将会急剧减少，直到濒临种族灭亡。

但是人类的智慧是无限的，为了在拦截洪水的同时又保护鱼类回溯繁殖，人们开动脑筋想出了一个两全其美的办法，专门为鱼类开辟一条迂回的水线，这样鱼类就可以绕过大坝来也能到达产卵地了。这个“水线”便是鱼梯。

鱼梯

那么鱼梯到底是什么东西呢？它的原理和构造又是怎样的呢？

神奇的鱼梯

其实鱼梯就是帮助鱼儿逆流回游的一种建筑装置，可以是利用自然条件天然建设，也可以是人工建设而成。

由于鱼儿在水底不是聚集在一处的，它是具有迁徙性的，所以每当繁殖季节，处在下游的鱼儿们就会游回到上游进行产卵。但是人们为了拦截洪水在流域中建设了各种水坝和水库，这就导致了鱼类没有办法回到上游产卵。

所以为了不让鱼类灭绝，人们就在流域中建造出一种类似于台阶一样的水槽，这样就可以让鱼游动到上游进行产卵。

鱼梯原理

最早的鱼梯建设始于17世纪，根据法国相关文献记载，由于河道过于陡峭，对于鱼类来说，是非常难以游动的大上坡，于是人们就把树枝捆起来，在河道上制作出阶梯的形状让鱼们跨越过去，达到回溯产卵的效果，这就是鱼梯最早的雏形了。

到了十八世纪，一位名叫理查·麦法兰的加拿大人对自己家里的水坝设计进行了改进，呈现阶梯形状。

在1852年-1854年间，爱尔兰地区为了焕发当地的渔业经济，政府专门在江水里建设了鱼梯，引导鲑鱼从大海向当地江水中游动产卵。

以上都是鱼梯的演变过程，而世界上第一个建设鱼梯的国家，其实是美国。

美国哥伦比亚河约翰戴水坝鱼梯

那么鱼梯的设计结构又是怎样的呢？

鱼梯中经常会设置一个隔板，把流域的上下游水位分成几个级别，这样可以控制水流的速度和流量，以及缩短鱼儿们游泳的河道距离，来创造出最适合鱼类游泳回到出生地的状态。

鱼梯可以按照结构主要分为三种形式，分别是池式鱼梯、丹尼尔鱼梯以及组合式鱼梯。

池式鱼梯通常从水库下游开始建设，设计原理是通过一节一节的水槽来克服水库的水位差，直到建设到水库的上游。

池式鱼梯的设计要根据鱼类的大小和游泳能力来确定水槽的尺寸，以及水池之间互相连接的类型。

鱼梯分类

池式鱼梯的优点是可以为鱼儿们提供良好的休息地区，还可以保证水的能量充分耗散，不会让水的能量从一个池子被带进到另一个池子中。池式鱼梯已经非常接近天然鱼梯了，但是由于适应性不是很强，所以实用性也受到了一定限制。

隔板型鱼梯是目前全世界应用得最广泛的鱼梯类型。它是由比利时的工程师丹尼尔设计的，所以隔板型鱼梯又叫丹尼尔鱼梯。

丹尼尔鱼梯不会设置鱼类的休息室，所以鱼类必须不停地游动。而且隔板型鱼梯的流速快，所以对适用的鱼类范围也比较窄，这种鱼梯更适合体长大过三十厘米的大鱼，它们能耐受住鱼梯湍急的水流，更好的增加繁殖能力。

丹尼尔鱼梯

丹尼尔鱼梯能够比较好的发挥各种型号孔口的水利特点，来创造出适合鱼儿游泳的水流速度和条件，比如英国1954年修建的匹特罗基里鱼梯，以及江苏团结河鱼梯都是典型的丹尼尔鱼梯。

第三种就是自然类鱼梯。自然类鱼梯具有多功能特性，极大程度上模拟自然河流的状态，非常的原生态。这种鱼梯类似于天然的河道，无论是水流、坡度还是形态，都是由一些列的水池和浅滩形成的。

二十世纪八十年代，法国和瑞典便将自然类鱼梯用于实践。这种鱼梯可以为下行产卵的鱼类提供专门的通道，但是它的主要缺点也很明显，就是它处于障碍物附近时需要很大的空间，如果没有水闸一类的设施，面对上游水位的上升就不能很好的适应。

自然类鱼梯

修建鱼梯的意义

水力发电站、水库、以及蓄洪大坝的修建为人类带来了巨大的利益。

水力发电作为我国非常重要的清洁能源之一，能帮助国民实现节能减排，同时有效缓解对电力的大量需求。与此同时，水电站的建设还可以防止洪水、进行航运等等功能，可见水电站在我国经济社会占据了相当重要的地位。

但是人为的水电大坝建设会对生态环境造成影响，比如改变河流的天然流向规律，或者改变河流流速流量等等，这些进一步干扰了水底生态系统的正常循环。

三峡大坝

而大坝的泄洪，可能让下游流域溶解的氧气不足，从而导致鱼类因为缺氧而生病死亡；又或者水库的蓄水导致水体富营养化，有外来物种入侵。

这个时候人们就做出了各种努力，尽力改善大坝对流域生态环境的影响，通过设置鱼梯来尽量减少大坝对鱼类的影响。

举个例子，比如1996年在加拿大重新建设的维安尼鱼梯，它的主要目的就是保护五种鱼类，分别是湖豚、红马河、铜红马、美国海藻和美国鳗鱼。

铜红马

1988年，根据大濒危野生动物委员会的鉴定，认为铜红马已经濒危，直到1999年，它正式被指定为国家保护动物。铜红马目前是魁北克省中唯一存活的稀有脊椎动物物种，所以为了保护它们，修建圣乌尔斯鱼梯刻不容缓。

这个项目由加拿大公园进行招募和启动，很快，就有九个合作伙伴提供了项目资金。

项目于2000年9月19日开始启动，由生物学家和土木工程师组成了技术委员会。面对圣乌尔斯大坝影响生态环境的问题，分析了各种不同的解决方法。这里面包括修改航行船闸，实施新的运输系统以及修建鱼梯。

大坝建设

对比了种种方案，技术委员会发现还是最后一种方案，修建鱼梯的效果更胜一筹。于是技术委员会就根据圣乌尔斯的大坝特性确定了什么类型的鱼梯更合适，能够使濒临灭绝的鱼类游过的同时，又能够保证原有的拦截大坝高效工作。

最后考虑到五个鱼种每一类的特点各不相同，选用了复合型产品，就是在单垂直缝隙鱼梯旁边加一个鳗鱼鱼梯，复合起来简称多品种鱼梯。

多品种鱼梯由入口盆地、连续16个带有垂直缝隙的盆地以及一个出口盆地组成，可以满足每一种鱼的游泳需求。而且还在鱼梯里安装了浸入式摄像头，用来跟踪鱼类和评估鱼梯的运作效果。

目前，这座鱼梯已经不仅仅是让鱼儿们由此到达上游的助力器了，更成为加拿大国家公园历史遗址上的重要观光景点。

观赏性鱼梯

鱼梯的实用性和美学设计

尽管现在保护生态概念深入人心，各种保护生态设施也蔚然成风。然而，在全世界范围内，依然存在数量不少的鱼梯设计缺乏美感，实用性不高。

比如有的鱼梯设计力求改善人工建筑对生态环境的影响，却由于缺乏对鱼类的身体条件和生活习性的最基本了解，导致鱼群无法使用，鱼梯也形同虚设。

再或者设计出来的鱼梯照搬国外完全不考虑我国河流的特色，做不到因地制宜，虽然让鱼梯里有鱼了，但是鱼梯里的鱼留住就不走了，这会增加鱼类遭受天敌攻击的风险，也是典型的没有发挥出鱼梯功效的产物。

鱼梯要实用

所以由此可见，设计鱼梯必须要对工程进行全方位的评估和规划，要仔细研究项目可行性、做好施工建设和中期运营的规划，甚至后期维护方面都要进行整体性考虑。考虑得越全面，鱼梯的效果将发挥得更好。

成功的鱼梯既可以有生态环保功能，也有美学意义和教育功能。在这方面做得最好的要数美国西雅图保护鲑鱼的鱼梯设计。

这个设计处于西雅图巴拉德地区的拦河堰上，运用了很多自然环保的绿色概念，可以增加城市自然型排水系统，减少了城市排水困难问题，同时也重新保护了鲑鱼的故乡。

与此同时，西雅图巴拉德拦河堰的鱼梯设计还难能可贵的十分美观，为各国鱼梯的建设与设计提供了参考范例。

西雅图巴拉德拦河堰鱼梯

就像天然的生态水族馆，西雅图人民可以通过透明的玻璃看见鱼梯的内部设计，观察到鲑鱼是怎样回溯游动的，可以说是世界上第一座出来有实用功能，还有美学功能和教育意义的鱼梯了。

在国内也有类似的观光型鱼梯，比如池上圳鱼梯就是成功保护了濒临灭绝的鱼种——高身鲯鱼。

池上圳鱼梯从2002年开始聚集世界各地的土木工程师和生物学专家，经过四年的修建，终于完工落成。现在池上圳鱼梯可以在地下观光室里看到高身鲯鱼、日本秃头鲨以及何氏棘鲬等鱼种，由于场面足够壮观前参观的人也络绎不绝。

池上川鱼梯

结语

不得不说人类的智慧是无穷无尽的，设计水闸和大坝有效拦截了洪水，还可以用来水力发电，但是发现影响生态之后还能由此改良设计出鱼梯。

鱼梯的发明让回溯型鱼类可以得到繁衍生息，保证了生态环境和物种平衡。但是这种设计到底还存在着人为的因素，对于鱼类来说能否顺利通过鱼梯、缩短回家路径以及免遭天敌攻击等等都是需要落地的现实问题。

所以鱼梯固然好，但是工程师们设计鱼梯时还是需要多考虑鱼儿的习性，让鱼梯真正发挥作用，也给后代留下亲眼看到群鱼回溯的壮观景象。

鱼的回溯