Удаление плотины — это процесс сноса плотины , возвращающий поток воды в реку [1] . Аргументы в пользу удаления плотины рассматривают, перевешивают ли их негативные последствия их преимущества. Преимущества плотин включают производство гидроэлектроэнергии , борьбу с наводнениями , орошение и навигацию . Отрицательные последствия плотин включают ухудшение состояния окружающей среды , такое как снижение первичной продуктивности , потеря биоразнообразия и сокращение местных видов ; некоторые отрицательные последствия ухудшаются по мере старения плотин, такие как структурная слабость, снижение безопасности, накопление осадка и высокие расходы на техническое обслуживание. Скорость удаления плотин в Соединенных Штатах со временем увеличилась [1] [2] , отчасти из-за повреждений. По состоянию на 1996 год 5000 крупных плотин по всему миру были старше 50 лет. В 2020 году 85% процентов плотин в Соединенных Штатах имеют возраст более 50 лет. [3] В Соединенных Штатах было снесено около 900 плотин в период с 1990 по 2015 год, а к 2015 году этот показатель составлял 50–60 в год. [2] Франция и Канада также завершили значительные проекты по сносу. [4] Первое снос плотины Арасе на реке Кума в Японии начался в 2012 году и был завершен в 2017 году. [5] Ряд крупных проектов по сносу плотин были мотивированы экологическими целями, в частности, восстановлением среды обитания реки, местных рыб и уникальных геоморфологических особенностей. Например, восстановление рыб послужило мотивом для восстановления экосистемы Элва и сноса плотины на реке Алье , [6] в то время как восстановление как местных рыб, так и травертиновых отложений послужило мотивом для восстановления ручья Фоссил-Крик . [7]
Многие плотины на востоке США были построены для отвода воды , сельского хозяйства , заводских водяных мельниц и других целей, которые больше не считаются полезными. Из-за возраста этих плотин со временем увеличивается риск катастрофического отказа. Кроме того, многие из этих плотин блокируют пути анадромных рыб, таких как атлантический лосось и американская сельдь , и не позволяют важным отложениям достигать эстуариев .
Многие плотины на западе США были построены для отвода воды в сельскохозяйственные нужды в засушливой стране, при этом выработка гидроэлектроэнергии была весьма существенным побочным эффектом. Среди крупнейших проектов по отводу воды — проект Columbia Basin , который отводит воду в плотину Гранд-Кули . Бюро мелиорации управляет многими из этих проектов по отводу воды.
Некоторые плотины на северо-западе Тихого океана и в Калифорнии блокируют проход для анадромных видов рыб, таких как тихоокеанский лосось и стальноголовый лосось . Рыбопропускные сооружения и другие сооружения для прохода оказались неэффективными в смягчении негативных последствий для популяции лосося. [8]
Администрация энергетики Бонневиля управляет электроснабжением 11 плотин на реке Колумбия и 4 плотин на реке Снейк , которые были построены Инженерным корпусом армии .
В пустынном юго-западе плотины могут изменить природу речной экосистемы. В конкретном случае плотины Глен-Каньон изначально теплая, наполненная осадками, мутная вода вместо этого течет холодной и чистой через Гранд-Каньон , что оказывает значительное воздействие на экосистемы ниже по течению. Три местных вида рыб вымерли в Гранд-Каньоне, а другие находятся под угрозой исчезновения с тех пор, как была достроена плотина, включая горбатого голавля и острохвостого чукучана .
Некоторые проекты плотин, такие как проект Солт-Ривер в Аризоне , исключают сток реки вниз по течению, направляя поток в систему каналов Аризоны для использования в сельском хозяйстве и городских целях, так что через пустыню выходит только сухое русло или арройо .
Из реки Колорадо забирается так много воды для нужд сельского хозяйства, городов и испарения за плотинами, что река больше не впадает в Калифорнийский залив .
Существует несколько способов удаления плотин, и выбранный метод будет зависеть от многих факторов. Размер и тип плотины, количество осадка за плотиной, водная среда под плотиной, кто владеет плотиной и каковы их приоритеты, а также временные рамки удаления плотины — все это факторы, которые влияют на то, как будет удалена плотина. [9] Удаление является дорогостоящим в любом случае, и расходы обычно возрастают, когда больше внимания уделяется экологическим проблемам. К счастью, стоимость удаления плотины обычно делится между несколькими заинтересованными сторонами, такими как владелец плотины и либо федеральное, либо государственное, либо местное правительство. Четыре из наиболее распространенных методов удаления плотины описаны ниже.
Управление осадками является движущей силой во всех них. Распространенной проблемой для плотин является то, как осадки, переносимые рекой естественным образом, откладываются в водохранилище и в конечном итоге заполняют его илом. Этот избыточный осадок снижает гидроэнергетическую мощность водохранилища, изменяет русло реки ниже по течению, задерживает богатые питательными веществами осадки за плотиной и может оказывать опасное давление на саму плотину. Часто осадки, хранящиеся в водохранилище, полезны для прибрежного коридора под плотиной, могут восстановить среду обитания рыб, обеспечить питательными веществами и добавить на пляж или эстуарий. В других случаях осадки могут увеличить мутность реки, нанося вред рыбе, размывая ландшафт и закапывая инфраструктуру.
Осадок можно проверить перед его выбросом, чтобы определить, будет ли он вреден для ландшафта ниже плотины. Удаление плотины может иметь неблагоприятные последствия, если этого не сделать. Например, когда плотина Форт-Эдвард на реке Гудзон была удалена в 1970-х годах, ПХБ в осадке были высвобождены, что повлияло на здоровье людей и диких животных ниже по течению. [3]
Метод выемки и сброса обычно используется из-за его экологических преимуществ. Это медленный метод, при котором водохранилище осушается через выемки, прорезанные в плотине. Прорезаются новые выемки, чтобы вода стекала из водохранилища с постоянным потоком. Осадок, захваченный за плотиной, течет вниз по течению с фиксированной скоростью, что позволяет экосистеме приспособиться к изменениям. [9] Этот метод может занять месяцы или даже больше года, но доказал свою эффективность в восстановлении видов рыб в реках. Проект по удалению плотин Элва и Глайнс-Каньон использовал метод выемки и сброса с большим успехом.
Метод быстрого сброса является как самым быстрым, так и наименее затратным способом удаления плотины, но имеет существенные недостатки. При этом подходе большой туннель прорывается через основание плотины, а затем соединяется с водохранилищем. Весь объем воды будет стекать через этот туннель в течение нескольких минут или часов, а массивный сброс воды и осадка может вызвать сильное наводнение и эрозию вдоль реки вниз по течению на многие мили. Это может разрушить прибрежную экосистему вдоль реки, а также опасно размыть сваи моста, закопанные трубы, дамбы и другую инфраструктуру. Однако, если водохранилище, сдерживаемое плотиной, относительно небольшое и быстро стекает в большую реку или озеро, этот подход может быть реализован с минимальным воздействием как на экосистему, так и на человеческую инфраструктуру. [9]
Метод выкапывания и осушения обычно является самым дорогим методом удаления плотины, но в некоторых случаях он необходим. Он подразумевает опорожнение всего водохранилища, высыхание осадка и его последующую транспортировку в безопасное место для утилизации. Это дорого и медленно, но если водохранилище расположено очень близко к гидроэлектростанциям, на которые могут сильно повлиять выброшенные осадки, это может быть необходимо. Другая ситуация — если осадки за плотиной содержат токсины. Их вывоз и безопасная утилизация важны для экологического здоровья реки.
Метод с удержанным осадком является последним, часто используемым подходом и подразумевает оставление осадка там, где он есть. Для этого река или ручей должны быть перенаправлены вокруг плотины, что может оказаться дорогим и сложным. Это может быть выполнено в местах, где подход с выемкой и осушением имеет смысл, но слишком удален, чтобы быть экономически эффективным.
В то время как менее 1% плотин в Соединенных Штатах рассматриваются для сноса, в последние годы наблюдается стремление устранить недостатки существующих плотин без их сноса. [3] Эти цели включают в себя максимизацию эффективности существующих плотин и минимизацию их воздействия на окружающую среду. Модернизация оборудования и признание того, что плотины имеют ограниченный срок службы, являются двумя способами достижения этих целей. В рамках этих целей план по выводу плотины из эксплуатации и восстановлению реки должен быть составлен задолго до того, как плотина превысит свой проектный срок службы.
Одна из частей восстановления реки, которая не должна ждать, пока плотина будет удалена, — это введение экологического потока . Наличие переменного количества потока воды через плотину в разные сезоны имитирует естественные сезонные колебания уровня воды от зимних и весенних штормов. Кроме того, к плотинам можно добавить рыбоходы , чтобы увеличить связность реки и позволить рыбе достичь нерестилищ. Существуют споры об эффективности рыбоходов, но, как правило, некоторая рыба проходит, в отличие от нулевого нереста рыбы в их традиционном месте.
Бороться с образованием осадка в водохранилище можно также с помощью специальных стратегий управления плотинами.
По данным Европейской комиссии , по крайней мере 150 000 барьеров на европейских реках больше не служат своему прямому назначению или больше не требуются. Удаление речных барьеров все чаще рассматривается как практичное, дешевое и желаемое решение, способствующее достижению целей Рамочной директивы ЕС по водным ресурсам , которая фокусируется на снижении и устранении загрязняющих веществ, а также гарантирует достаточное количество воды для нужд дикой природы и человека. [10] [11] [12]
Для восстановления свободного течения Стратегия ЕС по сохранению биоразнообразия направлена на ликвидацию ненужных плотин и барьеров на протяжении 25 000 миль рек к 2030 году. В 2022 году Dam Removal Europe помогла демонтировать 325 плотин и других сооружений, что на 36% больше, чем в 2021 году. [13] [14] [15] Всемирный фонд дикой природы, The Rivers Trust , The Nature Conservancy , The European Rivers Network, Rewilding Europe , Wetlands International Europe и Всемирный фонд миграции рыб сформировали коалицию для восстановления рек и ручьев Европы до их естественного состояния.
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )
