Экологический поток
Экологические потоки описывают количество, время и качество водных потоков, необходимых для поддержания пресноводных и устьевых экосистем , а также средств к существованию и благополучия человека, которые зависят от этих экосистем. В индийском контексте речные потоки, необходимые для культурных и духовных нужд, приобретают важное значение. [1] Посредством реализации экологических потоков водные менеджеры стремятся достичь такого режима или структуры стока, который обеспечивает использование человеком и поддерживает основные процессы, необходимые для поддержания здоровых речных экосистем . Экологические потоки не обязательно требуют восстановления естественных, нетронутых моделей стока, которые возникли бы без человеческого развития, использования и отвода, но вместо этого предназначены для получения более широкого набора ценностей и выгод от рек, чем от управления, сосредоточенного исключительно на водоснабжении. энергетика, отдых или борьба с наводнениями .
Реки являются частью интегрированных систем, включающих поймы и прибрежные коридоры . В совокупности эти системы предоставляют большой набор преимуществ. Однако реки мира все чаще изменяются в результате строительства плотин, водозаборов и дамб . Более половины крупных рек мира перекрыты плотинами. [2] цифра, которая продолжает расти. В Южной Америке запланировано или строится почти 1000 плотин, а только на китайской реке Янцзы планируется построить 50 новых плотин. [3] Плотины и другие речные сооружения изменяют характер стока вниз по течению и, следовательно, влияют на качество воды, температуру, движение и отложение наносов, рыбу и дикую природу, а также на средства к существованию людей, которые зависят от здоровых речных экосистем. [4] Экологические потоки стремятся сохранить эти речные функции, в то же время обеспечивая традиционные выгоды от реки.
Эволюция концепций экологических потоков и их признание
[ редактировать ]С начала 20-го века до 1960-х годов управление водными ресурсами в развитых странах было сосредоточено в основном на максимальной защите от наводнений , водоснабжении и выработке гидроэлектроэнергии . В 1970-х годах экологические и экономические последствия этих проектов побудили ученых искать способы изменить работу плотин для поддержания определенных видов рыб. Первоначальное внимание было сосредоточено на определении минимального стока, необходимого для сохранения отдельных видов, таких как форель в реке . Экологические потоки произошли от этой концепции «минимальных потоков», а затем и «речных потоков», которые подчеркивали необходимость удерживать воду в пределах водных путей.
К 1990-м годам ученые пришли к выводу, что биологические и социальные системы, поддерживаемые реками, слишком сложны, чтобы их можно было суммировать с помощью единого минимального требования к стоку. [5] [6] С 1990-х годов восстановление и поддержание более комплексных экологических потоков получает все большую поддержку, равно как и способность ученых и инженеров определять эти потоки для поддержания полного спектра речных видов, процессов и услуг. Кроме того, реализация возникла в результате повторной эксплуатации плотины. [7] к интеграции всех аспектов управления водными ресурсами, [8] включая отвод подземных и поверхностных вод и возвратные потоки, а также землепользование и управление ливневыми водами. Наука, поддерживающая определение и управление экологическими потоками в региональном масштабе, также продвинулась вперед. [9]
В глобальном опросе специалистов по водным ресурсам, проведенном в 2003 году для оценки восприятия экологических потоков, 88% из 272 респондентов согласились, что эта концепция важна для устойчивого управления водными ресурсами и удовлетворения долгосрочных потребностей людей. [10] В 2007 году Брисбенская декларация по экологическим потокам была одобрена более чем 750 специалистами-практиками из более чем 50 стран. [11] В декларации объявлено официальное обещание работать вместе над защитой и восстановлением рек и озер мира. К 2010 году многие страны мира приняли политику экологических потоков, хотя ее реализация остается проблемой. [12]
Примеры
[ редактировать ]Одной из усилий, предпринимаемых в настоящее время по восстановлению экологических стоков, является проект «Устойчивые реки» , совместный проект The Nature Conservancy (TNC) и Инженерного корпуса армии США (USACE), который является крупнейшим управляющим водными ресурсами в Соединенных Штатах. С 2002 года TNC и USACE работают над определением и внедрением экологических потоков, изменяя работу плотин USACE на 8 реках в 12 штатах. Повторная эксплуатация плотин для высвобождения экологических стоков в сочетании с восстановлением пойм в некоторых случаях позволила увеличить количество воды, доступной для производства гидроэлектроэнергии , одновременно снизив риск наводнений.
Аризоне в Река Билла Уильямса , текущая вниз по течению от плотины Аламо , является одной из рек, включенных в проект «Устойчивые реки». Обсудив модификацию эксплуатации плотины с начала 1990-х годов, местные заинтересованные стороны начали работать с TNC и USACE в 2005 году над определением конкретных стратегий по улучшению экологического здоровья и биоразнообразия речного бассейна ниже по течению от плотины. Ученые собрали лучшую имеющуюся информацию и вместе работали над определением экологических стоков реки Билл Уильямс . [13] Хотя не все рекомендуемые компоненты экологического стока могут быть реализованы немедленно, USACE изменило свои операции на плотине Аламо, включив в них более естественные низкие стоки и контролируемые наводнения. Постоянный мониторинг фиксирует результирующие экологические реакции, такие как омоложение естественных ивово-хлопковых лесов, подавление инвазивных и неместных тамарисков, восстановление более естественной плотности бобровых плотин и связанной с ними лотично-пушичной среды обитания, изменения в популяциях водных насекомых и улучшение состояния грунтовых вод. перезарядка . Инженеры USACE продолжают регулярно консультироваться с учеными и использовать результаты мониторинга для дальнейшего совершенствования эксплуатации плотины. [14]
Еще один случай, когда заинтересованные стороны разработали рекомендации по экологическим стокам, – это Гондурасе в гидроэнергетический проект Патука III . Река Патука, вторая по длине река в Центральной Америке, на протяжении сотен лет поддерживала популяцию рыб, питала сельскохозяйственные культуры и обеспечивала судоходство многим коренным общинам, включая индейцев тавака, печ и мискито. Чтобы защитить экологическое здоровье крупнейшего нетронутого тропического леса к северу от Амазонки и его обитателей, TNC и Empresa Nacional de Energía Eléctrica (ENEE, агентство, ответственное за проект) договорились изучить и определить потоки, необходимые для поддержания здоровья человека и природы. общины вдоль реки. Из-за очень ограниченных доступных данных были разработаны инновационные подходы для оценки потребностей в стоке, основанные на опыте и наблюдениях местного населения, которое зависит от этого почти нетронутого участка реки. [15]
Методы, инструменты и модели
[ редактировать ]Во всем мире используется более 200 методов для определения речного стока, необходимого для поддержания здоровья рек. Однако очень немногие из них являются всеобъемлющими и целостными, учитывающими сезонные и межгодовые колебания стока, необходимые для поддержки всего спектра экосистемных услуг , которые обеспечивают здоровые реки. [16] Такие комплексные подходы включают DRIFT (реакция на навязанную трансформацию потока в нисходящем направлении), [17] BBM (методология строительных блоков), [18] и «Саваннаский процесс» [19] для оценки экологического стока на конкретном участке и ELOHA (Экологические пределы гидрологических изменений) для планирования и управления водными ресурсами в региональном масштабе. [20] «Лучший» метод или, скорее, методы для конкретной ситуации зависит от количества доступных ресурсов и данных, наиболее важных проблем и требуемого уровня уверенности. USACE, разработали ряд компьютерных моделей и инструментов. Чтобы облегчить составление рецептов расхода окружающей среды, такие группы, как Гидрологический инженерный центр Архивировано 8 марта 2013 г. в Wayback Machine , чтобы фиксировать требования к расходу, определенные в условиях мастерской (например, HEC-RPT). Архивировано 18 января 2022 г. в Wayback Machine ) или для оценки последствий реализации экологического потока (например, HEC-ResSim. Архивировано 9 марта 2022 г. в Wayback Machine , HEC-RAS Архивировано 20 марта 2022 г. в Wayback Machine). и HEC-EFM. Архивировано 23 февраля 2018 г. на Wayback Machine ).Кроме того, 2D- модели турбулентности, основанной на замыкании крупных вихрей Смагоринского, разрабатывается на основе трехмерной модель для более точного моделирования крупномасштабных потоков в окружающей среде. [21] Эта модель основана на медленном многообразии турбулентного большого вихря Смагоринского вместо традиционных уравнений течения, усредняющих по глубине.
Другие проверенные методы оценки экологических стоков включают DRIFT (King et al. 2003), который недавно использовался в споре о ГЭС Кишенганга между Пакистаном и Индией в Международном арбитражном суде.
В Индии
[ редактировать ]В Индии сотен крупных плотин потребность в экологических стоках возникла из -за строительства на гималайских реках для производства гидроэлектроэнергии. Например, каскады плотин, запланированные на реках Лохит , Дибанг в Брахмапутре , Алакнанде и Бхагирати в бассейне Ганги и Тисте в Сиккиме , в конечном итоге окажутся в реках, протекающих больше через туннели и загоны, а не через реку. каналы. ) дали некоторые рекомендации Различные органы власти (суды, трибуналы, экспертно-оценочный комитет Министерства окружающей среды и лесов (Индия) по освобождению электронных потоков от плотин. Однако эти рекомендации никогда не были подкреплены четкими целями относительно того, почему необходимы определенные выпуски электронного потока. [22]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ http://awsassets.wwfindia.org/downloads/exec_summary_mail_1_28.pdf [ пустой URL PDF ]
- ^ Нильссон, К., Рейди, К.А., Динесиус, М. и Ревенга, К. 2005. Фрагментация и регулирование стока крупных речных систем мира. Наука 308:405-408.
- ^ «Реки и озера: снижение экологического воздействия плотин» . Архивировано из оригинала 18 июля 2015 г. Проверено 6 июля 2011 г.
- ^ Постел С. и Рихтер Б. 2003. Реки для жизни: управление водой для людей и природы. Island Press, Вашингтон, округ Колумбия
- ^ Банн, С.Э., и Артингтон, А.Х., 2002. Основные принципы и экологические последствия изменения режима стока для водного биоразнообразия . Экологический менеджмент 30:492-507.
- ^ Рихтер Б. и Томас Джорджия 2008. «Эксплуатация плотин - International Water Power» . Архивировано из оригинала 9 февраля 2013 г. Проверено 6 июля 2011 г. Плотина Хорошие операции. Международная гидроэнергетика и строительство плотин, июль 2008 г.: 14–17.
- ^ Рихтер Б. и Томас Джорджия 2008. «Эксплуатация плотин - International Water Power» . Архивировано из оригинала 9 февраля 2013 г. Проверено 6 июля 2011 г. Плотина Хорошие операции. Международная гидроэнергетика и строительство плотин, июль 2008 г.: 14–17.
- ^ Дайсон М., Бергкамп Г.Дж.Дж. и Скэнлон Дж., ред. 2003. Поток: основы экологических потоков. Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП), Гланд, Швейцария, и Кембридж, Великобритания.
- ^ Артингтон, А.Х., Банн, С.Э., Пофф, Н.Л., и Найман, Р.Дж., 2006. Задача обеспечения правил экологического стока для поддержания речных экосистем. Экологические приложения 16(4):1311-1318.
- ^ Мур, М. 2004. Восприятие и интерпретация экологических потоков и их последствия для будущего управления водными ресурсами: обзорное исследование. Магистерская диссертация, факультет водных и экологических исследований, Университет Линчепинга, Швеция.
- ^ Брисбенская декларация
- ^ Ле Кени Т., Кенди Э. и Уэстон Д. 2010. Задача реализации: подведение итогов государственной политики по защите и восстановлению экологических стоков. Архивировано 27 сентября 2011 г. в Wayback Machine WWF и The Nature Conservancy.
- ^ Геологическая служба США, 2006. Определение требований к экосистемному стоку для реки Билл Уильямс, Аризона. Открытый отчет за 2006-1314 гг. Под редакцией Шафрота, П.Б. и В.Б. Бошана.
- ^ Шафрот П., Уилкокс А., Литл Д., Хики Дж., Андерсен Д., Бошан В., Хаутцингер А., МакМаллен Л. и Уорнер А. 2010. Эффекты экосистемы. экологических потоков: моделирование и экспериментальные паводки в засушливой реке. Пресноводная биология 55: 68-85.
- ^ Эссельман, ПК, и Опперман, Дж. Дж. 2010. Преодоление информационных ограничений для определения режима экологического стока для реки Центральной Америки. Экология и общество 15(1):6 (онлайн).
- ^ Тарм, RE 2003. Глобальный взгляд на оценку экологического стока: новые тенденции в разработке и применении методологий экологического стока для рек. Речные исследования и приложения 19:397-441.
- ^ Кинг Дж., Браун К. и Сабет Х. 2003. Комплексный подход на основе сценариев к оценке экологического стока рек. Речные исследования и приложения 19(5-6):619-639.
- ^ Кинг Дж. и Лоу Д. 1998. Оценка стока регулируемых рек в Южной Африке с использованием методологии строительных блоков. Здоровье и управление водной экосистемой 1:109-124.
- ^ Рихтер, Б.Д., Уорнер, А.Т., Мейер, Дж.Л. и Лутц, К. 2006. Совместный и адаптивный процесс разработки рекомендаций по экологическим потокам. Речные исследования и приложения 22:297-318.
- ^ Пофф, Н.Л., Рихтер, Б.Д., Артингтон, А.Х., Банн, С.Э., Найман, Р.Дж., Кенди, Э., Акреман, М., Апсе, К., Бледсо, Б.П., Фриман, MC, Хенриксен, Дж., Джейкобсон , РБ, Кеннен, Дж.Г., Мерритт, Д.М., О'Киф, Дж.Х., Олден, Дж.Д., Роджерс, К., Тарм, Р.Э. и Уорнер, А. 2010. Экологические пределы гидрологических изменений (ELOHA): новая основа для разработки региональных экологических нормативов стока. Пресноводная биология 55:147-170.
- ^ Цао, М. и Робертс, А.Дж., 2012. Моделирование 3D-турбулентных наводнений на основе замыкания большого вихря Смагорински. Материалы 18-й Австралазийской конференции по механике жидкости, опубликованные Австралазийским обществом механики жидкости.
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 10 июля 2012 г. Проверено 7 марта 2016 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
