Сколько воды осталось для природы? – Поиск подходящего экологического стока

Альпийская гидроэлектростанция на реке Блинн в кантоне Вале: когда сток воды низкий, температуры быстро колеблются, что может стать проблемой для видов, адаптированных к холоду. (Фото: Джонатан Молина)

Во многих реках, после отвода воды для производства гидроэлектроэнергии, только небольшое количество речного стока остается для природы. В свете изменения климата и потери биоразнообразия это имеет все более серьезные последствия. Исследователи из WSL, UZH и Eawag составили междисциплинарный обзор и выделили области, в которых существуют пробелы в знаниях.

• Недостаточный экологический сток из-за использования гидроэнергетики угрожает экологии рек и прилегающих к ним территорий.
• Права на воду (концессии) защищены в течение очень длительных периодов и не допускают большой гибкости.
• Необходимы независимые данные о соответствующих уровнях экологического потока и об эффективных потерях производства из-за требований экологического потока.

Ниже основные выводы работы в тезисном виде в формате pdf/

Во многих реках остается мало стока из-за антропогенного водозабора для таких целей, как производство энергии или сельскохозяйственное орошение. Минимальный сток, установленный законом, известный как экологический сток, призван обеспечить биологическую функцию рек. В статье « Restwasser. Die Suche nach der angemessenen Menge » (Экологический сток. Поиск адекватного количества, только на немецком языке) в журнале Aqua & Gas Тобиас Векслер из Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафта (WSL) описывает, почему определение адекватных экологических стоков настолько сложно. «Экологический сток означает сокращение производства гидроэлектроэнергии, но минимальный уровень прожиточного минимума для водной экологии», — объясняет гидролог.

С 1975 года конституция Швейцарии требует, чтобы после производства гидроэлектроэнергии поддерживались «адекватные экологические стоки». Однако «когда положения об экологических стоках были закреплены в Законе о защите вод в 1991 году, возобладал подход, который привел к более низким минимальным экологическим стокам, чем рекомендовано экологическими исследованиями», — пишут авторы в своем отчете.

Экологическая значимость экологического потока 

Изменение речного стока может повысить температуру воды летом и понизить ее зимой. Температура реки Зиль 19 августа 2019 г. (Графика: Mende & Sieber 2022)

Тридцать лет спустя экология наших водоемов не в лучшем состоянии. Водные организмы чрезмерно представлены в красных списках исчезающих видов Швейцарии, в них включено 65% рыб и круглоротых и 47% беспозвоночных. Эти группы предоставляют упрощенный способ оценки экологического состояния водоемов. Уменьшение объема воды может замедлить скорость течения, способствовать росту водорослей и вызвать большие колебания температуры воды — условия, которые не подходят для специализированных видов.

Однако даже организмы, живущие в сухих местообитаниях в прибрежной зоне, например, на берегах рек, страдают, например, виды стрекоз и прибрежных растений, а также птицы, такие как малый зуек. «Речные организмы могут справляться с такими нарушениями, как высокий или низкий уровень воды, но не с очень небольшими объемами экологического потока или суточным колебанием, например, вызванным производством гидроэлектроэнергии», — говорит эколог WSL Сабина Финк. Она изучает экологические последствия гидропика — быстрых колебаний расхода воды, вызванных работой гидроэлектростанций. Части рек почти пересыхают, а последующие внезапные нагоны размывают русло реки и прорезают в нем глубокие каналы. Оба фактора имеют последствия для организмов, живущих в прибрежных зонах и на островах. «В течение последних 10 лет мы наблюдали, что в альпийских реках изменился видовой состав: теперь он соответствует тому, который встречается в классических сухих местообитаниях».

Становится все более очевидным, что изменение климата также должно приниматься во внимание. Оно влияет на стоки рек и оказывает прямое воздействие на управление водными ресурсами, а также на биоразнообразие в реках. В то же время существует политическая воля к расширению производства гидроэлектроэнергии. «Эти изменения поднимают вопрос о том, что составляет адекватный объем экологического стока», — подчеркивает Векслер. Это связано с тем, что потребности природы и других видов водопользования, таких как охлаждение воды или орошение, также увеличиваются. «Экологический сток и колебания стока рек от отдельных электростанций влияют на выживание видов и среды обитания во всех водосборных бассейнах», — говорит эколог Финк, — «поэтому необходимы решения для целых речных систем».

Права на воду должны стать более гибкими 

Какими могут быть следующие шаги? Векслер видит их, в частности, в разработке концессий на право пользования водными ресурсами. Право на использование воды, общественного блага, в настоящее время предоставляется на срок до 80 лет (см. вставку) и допускает мало возможностей для корректировок в течение срока действия концессии. «Адаптивное управление может помочь лучше реагировать на такие изменения, как изменение климата или пиковый уровень воды, — без потери надежности планирования», — говорит Векслер.

Чтобы лучше согласовать различные требования, предъявляемые к рекам, необходимы прозрачные данные. В настоящее время нет независимых данных о влиянии требований экологического стока на производство гидроэлектроэнергии. Однако «В прошлом это влияние переоценивалось», пишут авторы исследования в Aqua & Gas . Как ученые, эколог Финк и гидролог Векслер стремятся выявить взаимосвязи и сообщить о них, чтобы их можно было включить в устойчивое управление водными ресурсами.

Ограниченная гибкость в концессиях на воду

Для гидроэлектростанций, получивших концессии до 1992 года, требования к экологическому стоку (ст. 31–33 GSchG) вступают в силу только после новой концессии. Это привело к длительным срокам: поскольку концессии часто предоставлялись на максимально допустимый срок в 80 лет, в некоторых местах между включением адекватных экологических стоков в конституцию (1975 г.), вступлением в силу закона о защите вод «GSchG» (1992 г.) и фактической реализацией может пройти почти столетие.

Научно-исследовательские программы

• SPEED2ZERO — это совместная инициатива ETH Zurich, WSL, EPFL, Eawag, PSI, Empa и SDSC. Она направлена ​​на устойчивое развитие Швейцарии в направлении общества с нулевым уровнем выбросов, с сокращением выбросов парниковых газов вдвое к 2030 году. Проект затрагивает области нулевых выбросов, энергетики, биоразнообразия и изменения климата, а также разрабатывает интерактивные визуализации, сценарии, наборы инструментов и планы действий для обеспечения устойчивой трансформации. speed2zero.ethz.ch 
• Гидравлическая инженерия и экология — это междисциплинарная исследовательская программа, которая обеспечивает научные основы для устойчивого управления нашими водотоками. Она поддерживается Федеральным ведомством по охране окружающей среды и исследовательскими институтами Eawag, Plateforme de Constructions Hydrauliques EPFL, VAW ETH Zurich и WSL. Ее цель — разработать научные принципы для текущих проблем в управлении водотоками и подготовить их к внедрению. rivermanagement.ch

Автор исходной статьи:

Доктор Тобиас Векслер, Научный сотрудник Горная гидрология и массовые перемещения, Гидрологические прогнозы, tobias.wechsler(at)wsl . ch

Публикация: Векслер Т., Ширмер М., Брайнер А. (2025) Рествассер. Dieuche nach der angemessenen Menge – Festlegung, Wirkung und Anforderungen. Аква Газ. 105 (3), 48–53. Институциональный репозиторий DORA