Miljøpåvirkning av reservoarer - Environmental impact of reservoirs
Den miljømessige konsekvensene av reservoarene kommer under stadig økende granskning som den globale etterspørselen etter vann og energi øker og antallet og størrelsen på reservoarer øker.
Demninger og reservoarer kan brukes til å forsyne drikkevann , generere vannkraft , øke vannforsyningen for vanning , gi rekreasjonsmuligheter og flomkontroll . I 1960 provoserte byggingen av Llyn Celyn og oversvømmelsen av Capel Celyn politisk opprør som fortsetter den dag i dag. Mer nylig har byggingen av Three Gorges Dam og andre lignende prosjekter i Asia , Afrika og Latin -Amerika skapt betydelig miljømessig og politisk debatt. For tiden er 48 prosent av elvene og deres hydroøkologiske systemer påvirket av magasiner og demninger.
Effekter oppstrøms
Fragmentering av elveøkosystemer
En demning fungerer som en barriere mellom oppstrøms og nedstrøms bevegelse av vandrende elvedyr, for eksempel laks og ørret .
Noen lokalsamfunn har også begynt å transportere trekkfisk oppstrøms for å gyte via en lekter.
Sedimentering av reservoar
Elver bærer sediment nedover elveleiene, noe som muliggjør dannelse av avsetningsfunksjoner som elvedeltaer , alluvialvifter , flettede elver , oksebuesjøer , elver og kyststrender . Konstruksjonen av en demning blokkerer strømmen av sediment nedstrøms, noe som fører til erosjon nedstrøms av disse sedimentære avsetningsmiljøene og økt sedimentoppbygging i reservoaret. Selv om sedimenteringshastigheten varierer for hver demning og hver elv, utvikler til slutt alle reservoarene redusert vannlagringskapasitet på grunn av utveksling av "levende lagringsplass" for sediment. Redusert lagringskapasitet resulterer i redusert evne til å produsere vannkraft, redusert tilgjengelighet av vann for vanning, og hvis den ikke blir adressert, kan det til slutt resultere i utløpet av demningen og elven.
Oppfanging av sediment i reservoarer redusere sediment levering nedstrøms, noe som negativt påvirker kanal morfologi, det akvatiske miljø og land heving vedlikehold av delta . Bortsett fra fjerning av demninger , er det andre strategier for å dempe sedimentering av reservoar.
Flushing flow metode
Spylestrømnings metoden innebærer delvis eller fullstendig tømming av reservoaret bak en demning for å erodere den sediment som er lagret på bunnen og transportere den nedstrøms. Skyllestrømmer tar sikte på å gjenopprette naturlige vann- og sedimentflukser i elven nedstrøms dammen, men metoden for spyling av strømning er mindre kostbar sammenlignet med fjerning av demninger eller konstruksjon av bypass -tunneler.
Skyllestrømmer har blitt implementert i Ebro -elven to ganger i året høst og vår siden 2003, bortsett fra to tørre år i 2004 og 2005. Byggingen av flere demninger på Ebro -elven forstyrret levering av sedimenter nedstrøms og som et resultat Ebrodeltaet står overfor et sediment underskudd . Den elva kanalen også smalere og bank erosjon økt. Under forsøk ble det funnet at suspendert sedimentkonsentrasjon under spylestrømmer er det dobbelte av naturlige flom , selv om den totale vannutslipp er lavere. Dette innebærer at spylestrømmer som har en forholdsvis høy sedimenttransport kapasitet , som igjen tyder på at spylestrømmer som positivt påvirke nedstrøms økosystemet i vassdrag , noe som maksimerer sediment levering til de laveste delene av elva. Totalt 340 000 t/år sediment kan leveres til Ebro -deltaet, noe som kan resultere i en netto tilførselshastighet på 1 mm per år.
Sediment omgår
Sediment -bypass -tunneler kan delvis gjenopprette sedimentdynamikken i elver nedstrøms dammer , og brukes hovedsakelig i Japan og Sveits . Bypass -tunneler leder en del av innkommende vann og sedimenter under flom inn i en tunnel rundt et reservoar og demning . Vannet og sedimentet kommer dermed aldri inn i reservoaret, men slutter seg til elven igjen under demningen. Omgåelsestunneler reduserer erosjon i elvebunnen og øker den morfologiske variasjonen under demningen.
Påvirkning under demningen
Elvelinje og kyst erosjon
Ettersom alle demninger resulterer i redusert sedimentbelastning nedstrøms, er en oppdemmet elv sterkt krevende for sediment siden den ikke vil ha nok sediment. Dette er fordi avsetningshastigheten for sediment er sterkt redusert siden det er mindre å deponere, men erosjonshastigheten forblir nesten konstant, vannstrømmen tærer på elvebredden og elvebunnen, truer økosystemene ved kysten, utdyper elvebunnen og innsnevrer elven tid. Dette fører til et kompromittert vannspeil, redusert vannstand, homogenisering av elveføringen og dermed redusert økosystemvariabilitet, redusert støtte for dyreliv og redusert mengde sediment som når kystslett og deltaer. Dette forårsaker kystens erosjon , ettersom strender ikke klarer å fylle opp bølgene som eroderer uten sedimentavsetning av støttende elvesystemer. Nedbrytning av erosjon av oppdemmede elver er relatert til elvebunnenes morfologi, som er forskjellig fra å direkte studere mengden sedimentering fordi den er underlagt spesifikke langsiktige forhold for hvert elvesystem. For eksempel kan den eroderte kanalen skape et lavere vannstandsnivå i det berørte området, noe som påvirker avlinger av bunn som alfalfa eller mais , og kan føre til en mindre tilførsel. Når det gjelder Three Gorges Dam i Kina, ser det ut til at endringene beskrevet ovenfor nå har kommet til en ny balanse mellom erosjon og sedimentering over en 10-års periode i elvens nedre rekkevidde. Virkningen på tidevannsregionen har også vært knyttet til oppstrømseffektene av demningen.
Innhold av næringsstoffer
Når en demning er på plass, representerer den en hindring for strømmen av næringsstoffer som karbon (C), nitrogen (N), fosfor (P) og silisium (Si) på nedstrøms elv, flommarker og delta. Den økte oppholdstiden for disse elementene i det lentiske systemet i et reservoar, sammenlignet med det lotiske systemet i en elv, fremmer deres sedimentering eller eliminering som kan være opptil 40%, 50%og 60%for nitrogen, fosfor og silika og dette endrer til slutt næringsstoffer støkiometri i det akvatiske økosystemet nedstrøms en demning. Den stokiometriske ubalansen mellom nitrogen, fosfor og silisium i utstrømningen kan ha innvirkning på nedstrøms økosystemer ved å flytte fytoplanktonsamfunnet ved foten av matveien med konsekvenser for hele vannbestanden. Et eksempel er effekten av konstruksjonen av Aswan High -demningen i Egypt, der nedgangen i næringsstoffkonsentrasjon til Nildeltaet hindret diatoméblomstringen og forårsaket en betydelig nedgang i fiskebestanden i Sardinella aurita og Sardinella eba , mens redusert mengde gjørme og silt påvirket den mikrobentiske faunaen som førte til nedgang i rekebestanden. Endringen i næringsstoffer støkiometri og silisiumutarming ved et elvedelta kan også forårsake skadelige alge- og bakterieoppblomstringer til skade for kiselalgernes vekst, for hvem silisontilgjengelighet representerer en milepæl for skjelldannelse.
Siden oppdemmede elver lagrer næringsstoffer i løpet av deres levetid, kan det forventes at når en demning fjernes, blir disse eldre næringsstoffene remobilisert og forårsaker eutrofiering i nedstrøms økosystem og sannsynlig tap av biologisk mangfold, og derved oppnås den motsatte effekten ønsket av restaurering av elver ved oppsigelse av dammen .
Vanntemperatur
Vannet i et dypt reservoar i tempererte klimaer stratifiserer vanligvis med et stort volum kaldt, oksygenfattig vann i hypolimnion. Analyse av temperaturprofiler fra 11 store demninger i Murray Darling Basin (Australia) indikerte forskjeller mellom overflatevann og bunnvannstemperaturer opp til 16,7 grader Celsius. Hvis dette vannet slippes ut for å opprettholde elvegjennomstrømningen, kan det forårsake negative konsekvenser for økosystemet nedstrøms, inkludert fiskebestander. I verre tilfeller (for eksempel når reservoaret er fullt eller nesten fullt), lagres vannet sterkt lagdelt og store mengder vann slippes ut til nedstrøms elvekanal via bunnnivåutløp, nedtrykte temperaturer kan detekteres 250 - 350 kilometer nedstrøms. Operatørene av Burrendong Dam ved Macquarie River (østlige Australia) prøver å løse termisk undertrykkelse ved å henge et geotekstilgardin rundt det eksisterende utløpstårnet for å tvinge den selektive frigjøringen av overflatevann.
Naturlige økosystemer ødelagt av jordbruk
Mange demninger er bygget for vanning, og selv om det er et eksisterende tørt økosystem nedstrøms, blir det bevisst ødelagt til fordel for vannet oppdrett. Etter at Aswan -demningen ble bygget i Egypt, beskyttet den Egypt mot tørken i 1972–73 og 1983–87 som ødela Øst- og Vest -Afrika. Demningen tillot Egypt å gjenvinne rundt 840 000 hektar i Nildeltaet og langs Nildalen, og økte landets vanningsområde med en tredjedel. Økningen ble forårsaket både ved vanning av det som tidligere var ørken og ved å dyrke 385 000 hektar som var naturlige flomretensjonskummer. Omtrent en halv million familier bosatte seg på disse nye landene.
Effekter på flomavhengig økologi og landbruk
I mange lavtliggende utviklingsland blir savannen og skogens økologi ved siden av flommarker og elvedeltaer vannet av årlige flom i våt sesong. Bønder planter årlig flomkonjunkturavlinger, der landet dyrkes etter at flommen trekker seg tilbake for å dra nytte av fuktig jord. Demninger fraråder generelt denne dyrking og forhindrer årlige flom, noe som skaper en tørketrommel nedstrøms økologi samtidig som den sørger for konstant vanntilførsel for vanning.
Casestudier
- The Lake Manatali reservoar dannet av Manantali-demningen i Mali , Vest-Afrika krysser trekkruter av nomadiske pastoralister og holder tilbake vann fra nedstrøms savannen. Fraværet av den sesongmessige flomsyklusen forårsaker uttømming av beitemark , og tørker også skogene på flommarken nedstrøms dammen.
- Etter byggingen av Kainji-demningen i Nigeria stoppet 50 til 70 prosent av nedstrøms området med flomnedgang.
Potensial for katastrofe
Demninger går noen ganger i stykker og forårsaker katastrofale skader på lokalsamfunn nedstrøms. Demninger går i stykker på grunn av ingeniørfeil, angrep eller naturkatastrofe. Den største dambruddskatastrofen hittil skjedde i Kina i 1975 og drepte 200 000 kinesiske borgere. Andre store fiaskoer i løpet av 1900 -tallet var i Morbi, India (5000 omkomne), i Vajont, Italia (2000 døde), mens tre andre dambrudd hver har forårsaket minst 1000 omkomne .
Flomkontroll
Den kontroversielle Three Gorges Dam i Kina er i stand til å lagre 22 kubikk kilometer flomvann på Yangtze -elven. Den 1954 Yangtze-elven flom drept 33.000 mennesker og ford 18 millioner mennesker fra sine hjem. I 1998 drepte 4000 mennesker og 180 millioner mennesker ble rammet av en flom . Oversvømmelsen av reservoaret fikk over en million mennesker til å flytte, så ble en flom i august 2009 fullstendig fanget av det nye reservoaret og beskyttet hundrevis av millioner mennesker nedstrøms.
Kvikksølvsykling og metylkvikksølvproduksjon
Opprettelsen av reservoarer kan endre den naturlige biogeokjemiske syklusen av kvikksølv . Studier utført på dannelsen av et eksperimentelt reservoar ved oversvømmelse av et borealt våtmark viste en 39 ganger økning i produksjonen av giftig metylkvikksølv (MeHg) etter flommen. Økningen i MeHg -produksjonen varte bare omtrent 2–3 år før den gikk tilbake til nesten normale nivåer. Imidlertid forble MeHg-konsentrasjonen i lavere matkjedeorganismer høy og viste ingen tegn til å gå tilbake til nivåene før flommen. Skjebnen til MeHg i denne tidsperioden er viktig når man vurderer potensialet for å bioakkumulere i rovfisk.
Effekter utover reservoaret
Virkninger på mennesker
Sykdommer
Selv om reservoarene er nyttige for mennesker, kan de også være skadelige. En negativ effekt er at reservoarene kan bli grobunn for sykdomsvektorer. Dette gjelder spesielt i tropiske områder hvor mygg (som er vektorer for malaria ) og snegler (som er vektorer for Schistosomiasis ) kan dra fordel av dette sakte rennende vannet.
Gjenbosettingsdammer
og opprettelse av reservoarer krever også flytting av potensielt store menneskelige befolkninger hvis de bygges nær boligområder. Rekorden for den største befolkningen som ble flyttet tilhører Three Gorges -demningen som ble bygget i Kina . Reservoaret senket et stort landområde, og tvang over en million mennesker til å flytte. "Damrelatert flytting påvirker samfunnet på tre måter: en økonomisk katastrofe, menneskelig traume og sosial katastrofe", sier Dr. Michael Cernea fra Verdensbanken og Dr. Thayer Scudder, professor ved California Institute of Technology . I tillegg til gjenbosetting av lokalsamfunn må det også tas hensyn til ikke å skade steder med historisk eller kulturell verdi uopprettelig. Aswan -demningen tvang bevegelsen av tempelet ved Aswan for å forhindre ødeleggelse av det ved oversvømmelse av reservoaret.
Drivhusgasser
Reservoarer kan bidra til endringer i jordens klima. Varmt klima reservoarer genererer metan , en klimagass når reservoarene er stratifisert, der bunnlagene er anoksiske (dvs. de mangler oksygen), noe som fører til nedbrytning av biomasse gjennom anaerobe prosesser. Ved en demning i Brasil, hvor det oversvømte bassenget er bredt og biomassemengden er høy, resulterer metanet som produseres i et forurensningspotensial 3,5 ganger mer enn et oljefyrt kraftverk ville være. En teoretisk studie har indikert at vannkraftreservoarer globalt kan slippe ut 104 millioner tonn metangass årlig. Metangass er en betydelig bidragsyter til globale klimaendringer. Dette er ikke et isolert tilfelle, og det viser seg at særlig demninger konstruert i lavlandet regnskog områder (hvor oversvømmelse av en del av skogen er nødvendig) produsere store mengder metan. Bruce Forsberg og Alexandre Kemenes har vist at Balbina -demningen for eksempel slipper ut 39000 tonn metan hvert år og tre andre demninger i Amazonas produserer minst 3 til 4 × så mye CO
2som et tilsvarende kullkraftverk. Årsakene til dette er at regnskoger på lavlandet er ekstremt produktive og dermed lagrer langt mer karbon enn andre skoger. Også mikrober som fordøyer råtnende materiale vokser bedre i varmt klima, og produserer dermed flere klimagasser. Til tross for dette, fra 2020, er det planlagt å bygge ytterligere 150 vannkraftdammer i Amazonas -bassenget. Det er noe som tyder på at klimagassutslippene synker i løpet av demningens levetid. "Men selv inkludert metanutslipp er totale drivhusgasser [Green-House Gas] per KWh generert fra vannkraft fortsatt minst halvparten av det fra de minst forurensende termiske alternativene. Således, fra perspektivet på global oppvarming, er demninger det mest attraktive alternativet til fossile drivstoffbaserte energikilder. "
Forskning utført ved Experimental Lakes Area indikerer at det å lage reservoarer gjennom oversvømmelse av boreale våtmarker, som er vasker for CO
2, omdanner våtmarkene til kilder til atmosfærisk karbon. I disse økosystemene har variasjon i innhold av organisk karbon vist seg å ha liten effekt på utslippene av klimagasser. Dette betyr at andre faktorer som karbonforbindelsers levedyktighet og temperaturen på oversvømmet jord er viktige å vurdere.
Tabellen nedenfor viser utslipp av reservoarer i milligram per kvadratmeter per dag for forskjellige vannmasser.
| plassering | Karbondioksid | Metan |
|---|---|---|
| Innsjøer | 700 | 9 |
| Tempererte reservoarer | 1500 | 20 |
| Tropiske reservoarer | 3000 | 100 |
Se også
- Akosombo Dam Impact
- Alta kontrovers
- Miljøpåvirkning av vanning
- Miljørasisme
- Fiskesperre
- Fiskestige
- Fornybar energidebatt - Vannkraft
Referanser
Eksterne linker
- Rivers No More: Miljøvirkningene av store demninger ved internasjonale elver (et utdrag for elver No More: The Environmental Effects of Large Dams )
- Verdens kommisjon for demninger