Экологические потоки описывают количество, сроки и качество водных потоков, необходимых для поддержания пресноводных и эстуарных экосистем , а также средств к существованию и благополучия людей, которые зависят от этих экосистем. В индийском контексте речные потоки, необходимые для культурных и духовных нужд, приобретают значение. [1] Путем внедрения экологических потоков управляющие водными ресурсами стремятся достичь режима или модели потока, который обеспечивает использование человеком и поддерживает основные процессы, необходимые для поддержки здоровых речных экосистем . Экологические потоки не обязательно требуют восстановления естественных, нетронутых моделей потока, которые возникли бы при отсутствии человеческого развития, использования и отвода, но вместо этого предназначены для создания более широкого набора ценностей и выгод от рек, чем от управления, сосредоточенного исключительно на водоснабжении, энергии, отдыхе или борьбе с наводнениями .
Реки являются частями интегрированных систем, которые включают поймы и прибрежные коридоры . В совокупности эти системы обеспечивают большой набор преимуществ. Однако реки мира все больше изменяются за счет строительства плотин, отводов и дамб . Более половины крупных рек мира перекрыты плотинами, [2] эта цифра продолжает расти. Почти 1000 плотин запланированы или строятся в Южной Америке, и 50 новых плотин запланированы только на реке Янцзы в Китае. [3] Плотины и другие речные сооружения изменяют характер течения вниз по течению и, следовательно, влияют на качество воды, температуру, движение и осаждение осадка, рыбу и диких животных, а также на средства к существованию людей, которые зависят от здоровых речных экосистем. [4] Экологические потоки стремятся поддерживать эти речные функции, в то же время обеспечивая традиционные выгоды вне течения.
С начала 20-го века и до 1960-х годов управление водными ресурсами в развитых странах было сосредоточено в основном на максимизации защиты от наводнений , водоснабжения и выработки гидроэлектроэнергии . В 1970-х годах экологические и экономические последствия этих проектов побудили ученых искать способы изменения эксплуатации плотин для поддержания определенных видов рыб. Первоначально основное внимание уделялось определению минимального потока, необходимого для сохранения отдельного вида, например форели , в реке. Экологические потоки развились из этой концепции «минимальных потоков» и, позднее, «потоков в русле», которые подчеркивали необходимость удерживать воду в пределах водных путей.
К 1990-м годам ученые пришли к пониманию того, что биологические и социальные системы, поддерживаемые реками, слишком сложны, чтобы их можно было обобщить одним минимальным требованием к потоку. [5] [6] С 1990-х годов восстановление и поддержание более всеобъемлющих экологических потоков получило все большую поддержку, как и способность ученых и инженеров определять эти потоки для поддержания полного спектра речных видов, процессов и услуг. Более того, реализация эволюционировала от повторной эксплуатации плотин [7] до интеграции всех аспектов управления водными ресурсами, [8] включая отводы грунтовых 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 экологического стока, 88% из 272 респондентов согласились, что эта концепция имеет важное значение для устойчивого управления водными ресурсами и удовлетворения долгосрочных потребностей людей. [10] В 2007 году Брисбенская декларация об экологических стоках была одобрена более чем 750 специалистами из более чем 50 стран. [11] В декларации было объявлено официальное обязательство работать вместе для защиты и восстановления рек и озер мира. К 2010 году многие страны мира приняли политику экологического стока, хотя ее реализация остается сложной задачей. [12]
Одной из текущих усилий по восстановлению экологических стоков является проект Sustainable Rivers Project, совместная работа The Nature Conservancy (TNC) и Корпуса инженеров армии США (USACE), который является крупнейшим управляющим водными ресурсами в Соединенных Штатах. С 2002 года TNC и USACE работают над определением и реализацией экологических стоков путем изменения работы плотин USACE на 8 реках в 12 штатах. Повторная эксплуатация плотин для высвобождения экологических стоков в сочетании с восстановлением поймы в некоторых случаях увеличила объем воды, доступной для производства гидроэлектроэнергии , одновременно снижая риск наводнений.
Река Билл-Уильямс в Аризоне , протекающая ниже плотины Аламо , является одной из рек, представленных в проекте Sustainable Rivers Project. Обсуждая изменение эксплуатации плотины с начала 1990-х годов, местные заинтересованные стороны начали работать с TNC и USACE в 2005 году, чтобы определить конкретные стратегии для улучшения экологического здоровья и биоразнообразия речного бассейна ниже плотины. Ученые собрали наилучшую доступную информацию и работали вместе, чтобы определить экологические потоки для реки Билл-Уильямс. [13] Хотя не все рекомендуемые компоненты экологического потока могли быть реализованы немедленно, USACE изменил свои операции на плотине Аламо, чтобы включить больше естественных низких потоков и контролируемых наводнений. Текущий мониторинг фиксирует результирующие экологические реакции, такие как омоложение местных ивово-топольных лесов, подавление инвазивных и неместных тамариска, восстановление более естественной плотности бобровых плотин и связанных с ними проточно-лентических местообитаний, изменения в популяциях водных насекомых и улучшение пополнения грунтовых вод . Инженеры USACE продолжают регулярно консультироваться с учеными и использовать результаты мониторинга для дальнейшего совершенствования эксплуатации плотины. [14]
Другим случаем, когда заинтересованные стороны разработали рекомендации по экологическому стоку, является проект гидроэлектростанции Патука III в Гондурасе . Река Патука, вторая по длине река в Центральной Америке, поддерживала популяции рыб, кормила сельскохозяйственные культуры и обеспечивала навигацию для многих коренных общин, включая индейцев тавака, печ и мискито, на протяжении сотен лет. Чтобы защитить экологическое здоровье самого большого нетронутого тропического леса к северу от Амазонки и его жителей, TNC и Empresa Nacional de Energía Eléctrica (ENEE, агентство, ответственное за проект) согласились изучить и определить стоки, необходимые для поддержания здоровья человеческих и природных сообществ вдоль реки. Из-за очень ограниченных доступных данных были разработаны инновационные подходы для оценки потребностей в стоке на основе опыта и наблюдений местных жителей, которые зависят от этого почти нетронутого участка реки. [15]
Более 200 методов используются во всем мире для определения речных потоков, необходимых для поддержания здоровых рек. Однако очень немногие из них являются всеобъемлющими и целостными, учитывая сезонные и межгодовые колебания потока, необходимые для поддержки всего спектра экосистемных услуг , которые предоставляют здоровые реки. [16] Такие всеобъемлющие подходы включают DRIFT (Downstream Response to Imposed Flow Transformation), [17] BBM (Building Block Methodology), [18] и «Savannah Process» [19] для оценки экологического потока, специфичного для участка, и ELOHA (Ecological Limits of Hydrological Alteration) для планирования и управления водными ресурсами в региональном масштабе. [20] «Лучший» метод или, что более вероятно, методы для данной ситуации зависят от количества доступных ресурсов и данных, наиболее важных проблем и требуемого уровня определенности. Для облегчения предписаний по экологическому потоку был разработан ряд компьютерных моделей и инструментов такими группами, как Гидрологический инженерный центр USACE, архивировано 08.03.2013 на Wayback Machine, для сбора требований к потоку, определенных в условиях семинара (например, HEC-RPT, архивировано 18.01.2022 на Wayback Machine ), или для оценки последствий внедрения экологического потока (например, HEC-ResSim, архивировано 09.03.2022 на Wayback Machine , HEC-RAS, архивировано 20.03.2022 на Wayback Machine , и HEC-EFM, архивировано 23.02.2018 на Wayback Machine ). Кроме того, 2D- модель разработана из 3D- модели турбулентности на основе замыкания большого вихря Смагоринского для более соответствующего моделирования крупномасштабных экологических потоков. [21] Эта модель основана на медленном многообразии турбулентного замыкания большого вихря Смагоринского вместо обычных уравнений потока, усредняющих глубину.
К другим проверенным и испытанным методам оценки экологического стока относится метод DRIFT (King et al. 2003), который недавно использовался в споре по ГЭС Кишенганга между Пакистаном и Индией в Международном арбитражном суде.
В Индии потребность в экологических стоках возникла из-за сотен крупных плотин , запланированных на реках Гималаев для выработки гидроэлектроэнергии. Каскады плотин, запланированных через реки Лохит , Дибанг в реке Брахмапутра , Алакнанда и Бхагиратхи в бассейне Ганга и Тиста в Сиккиме , например, в конечном итоге окажутся в реках, текущих больше через туннели и загоны, чем через речные каналы. Были некоторые рекомендации от различных органов (суды, трибуналы, Комитет по экспертной оценке Министерства окружающей среды и лесов (Индия) ) по сбросу электронных стоков с плотин. Однако эти рекомендации никогда не были подкреплены четкими целями относительно того, почему необходимы определенные сбросы электронных стоков. [22]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )