Coastal Ecosystems Suffer From Upriver Hydroelectric Dams

Published on by in Academic

Coastal Ecosystems Suffer From Upriver Hydroelectric Dams

A recent study demonstrates the widespread environmental consequences of large dam reservoirs in Mexico.

Researchers at UC Riverside and Scripps Institution of Oceanography at UC San Diego have found that inland river dams can have highly destructive effects on the stability and productivity of coastline and estuarine habitats.

kZrUIXw.jpg
Accumulation of dead trees at the mouth of the Santiago River which was dammed about 20 years ago. (Image by Ezcurra lab/UC Riverside)

The researchers analyzed downstream ecosystems from four rivers, two dammed and two unobstructed, in the Mexican states of Sinaloa and Nayarit, which sit on the Pacific coast. They found dramatic coastal recession along the mouths of the obstructed rivers, including in vital ecosystems like mangrove forests, which provide protection from storms, commercial fishery habitats, and belowground carbon storage.

The rivers studied run roughly parallel to each other through similarly developed land, into large coastal lagoon systems. The Santiago and Fuerte rivers have dams that provide hydroelectric power for the region but withhold 95 percent of the flow of these rivers. Meanwhile, the San Pedro and Acaponeta rivers are relatively free-flowing and undammed, with over 75 percent of the rivers remaining unobstructed.

Over 1 million tons of sediment is trapped in the dams along the Fuerte and Santiago rivers each year, resulting in striking coastal recession at the rivers’ mouths. This sediment would normally make its way to the river mouths, where it would accumulate along the coast and allow ecosystems like mangroves to grow. Since damming, the Santiago and Fuerte rivers showed an annual loss of coastal lands of up to 21 hectares — about 40 American football fields. In contrast, the coasts around the estuaries of the San Pedro and Acaponeta rivers did not recede, but rather were stable or even showed sediment growth over the same time periods.

“Similar processes of damming rivers and controlling water flows are destroying estuaries and coasts in many parts of the world, such as the Mississippi and Nile deltas,” said Exequiel Ezcurra, the paper’s lead author and a professor of botany and plant sciences at UC Riverside. “Despite the huge implications for ecosystem conservation, the process of coastal degradation as a result of large dams has not been well-studied or quantified using a strict comparative approach.”

The coastal recession has widespread economic impacts on the region, including loss of fisheries habitats, reduced coastal protection from storm events, decreased biodiversity, loss of estuarine livelihoods, as well as the increased release of carbon previously stored in coastal sediments. The researchers tallied the economic consequences of these losses at well over $10 million annually, with $1.3 million of that coming from the region’s natural capital in fisheries services alone.

“The benefits of ephemeral jobs generated around the construction of the dam need to be weighed against the long-term costs the dam will cause to local livelihoods,” said Octavio Aburto-Oropeza, the paper’s co-author and a professor at Scripps.

Additionally, botanists Sula Vanderplank from San Diego State University and Lorena Villanueva of UC Riverside, both co-authors of the paper, found that this instability directly impacts the floral biodiversity of the coasts. The estuarine sandbars of the undammed San Pedro and Acaponeta rivers had significantly greater levels of species richness than the Fuerte and Santiago rivers, and many of the species — rare native palms, rare orchids, and Bromelia — disappearing from dammed estuaries are found nowhere else and have high conservation value.

Hydroelectric dams are championed as sources of renewable energy and low-emission alternatives to fossil fuels. However, the hydroelectric project can cause damages on the coast and lower part of tropical basins, including loss of mangrove services and estuarine productivity. These losses, which are rarely calculated, can add a significant amount to the environmental costs of a dam.

“This study sheds light on the need to take into account the environmental and economic impacts of hydroelectric dams on ecosystems along coasts and basins,” said Aburto-Oropeza. “We need to fully account for the effects that damming upriver has on the entire region.”

Ezcurra, Aburto-Oropeza, Vanderplank, and Villanueva were joined in the research by E. Barrios of World Wildlife Fund, Mexico; Paula Ezcurra of UC San Diego; A. Ezcurra of Andador Alcantarilla 5, Mexico; and O. Vidal of Bosque de Granados 141, Mexico.

This research was funded by the David and Lucile Packard Foundation, UC MEXUS, and the Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust.

Reference:

E. Ezcurra, E. Barrios, P. Ezcurra, A. Ezcurra, S. Vanderplank, O. Vidal, L. Villanueva-Almanza, O. Aburto-Oropeza, "A natural experiment reveals the impact of hydroelectric dams on the estuaries of tropical rivers", Science Advances, March 2019, DOI: 10.1126/sciadv.aau9875

Source: UC Riverside

Media

Taxonomy

1 Comment

  1. Естественный и жизненно важный путь воды на суше – это движение по пищевым и растительным путям биоты. Человечество с ускоряющимися темпами уничтожает последние природные ареалы.

    По новейшей теории об изменении климата: https://juniperpublishers.com/jojwb/pdf/JOJWB.MS.ID.555551.pdf  затопление территорий является разрушением органических и увеличением искусственных испарений, что ведет планету к стихийным бедствиям и глобальной  катастрофе.

    Если  посмотреть на реки, то мы часто слышим и видим  выход воды из берегов и разрушительные наводнения. Главной причиной таких наводнений является обмеление рек. По природе вода непрерывно смывает частички почвы с берегов и укладывает их на дно. К этому добавился человеческий фактор – мусор, отходы  производства, различные предметы в виде утиля - добавляют существенный прирост в повышение дна. Статистики не найдено, но, логически,  больше разрушаются именно прибрежные территории населенных пунктов. Мусор, сбрасываемый в реки населенных пунктов,  образует «тромбы» – подводные плотины по течению воды в руслах вдоль городов и ниже по течению. Именно здесь больше всего и выходит вода из берегов.

    Реки, с повышением дна интенсивнее меняют свои русла, расширяют поймы и выходят из берегов. Чтобы такого не было, надо содержать глубины, регулярно убирать наносы. Но не это главное, главное в том, что если мы хотим сохранить планету для наших потомков, надо незамедлительно приступать к возвращению воде ее природных функций.

    Одним из основных элементов снижения искусственных испарений, является  прекращение строительства новых ГЭС с затоплением площадей и выпуск всех построенных ранее водохранилищ. Именно к такому выводу пришли китайские эксперты Академии Наук КНР: http://www.trud.ru/article/27-11-2018/1369666_kitajskie_akademiki_prizvali_snesti_tysjachi_ges_na_reke_jantszy.html . В США, например, за полвека, вывели из эксплуатации более 250 нерентабельных ГЭС - https://glavred.info/politics/404585-ges-dneprovskogo-kaskada-ili-mina-zamedlennogo-deystviya.html.

    Имеется гениальное изобретение В.И. Бодякина - https://docviewer.yandex.ru/view/0/?*=L%2FAL7lzYSYbEaAFtue6KjdIj5t97InVybCI6InlhLWJyb3dzZXI6Ly80RFQxdVhFUFJySlJYbFVGb2V3cnVKdTNxLXQwc0trVEJlTDl4MTZvV2E3TGdaWUZfZzdXWHk1U0Z1Q2YxN2tsTHo1a3JaU19CNWZSYjZveFBWZDl3WXczdzlUTFo5UnNjMU1jQ1lTTVlKSjcyaHp5RkMtaHc2Wjd6U2s5QmtJbS0tUmczcTk4UGo3OFJBOGVVclhrMXc9PT9zaWduPWlMRzgyM0oyZGZLTVotbDZKS1JuRmJvcUdzczMtRTFZVExrRl9zNmFlbDA9IiwidGl0bGUiOiJWb2RveF9WLmRvYyIsInVpZCI6IjAiLCJ5dSI6IjEwNjM4MTcwODE1NDk3NTMzMjUiLCJub2lmcmFtZSI6ZmFsc2UsInRzIjoxNTUwMjg3NjE2NzM4fQ%3D%3D&page=2 , которое обеспечивает сохранение генерирования электроэнергии существующими генераторами этих ГЭС без плотин. Напор создает вода, движущаяся в трубах от начала водохранилища  с подъемом до бывшего верха плотины.

    Необходимо принципиально  пересмотреть возможности накопления воды в реках.

    Накопление воды для ирригации и отбора для городов можно создать малыми плотинами. Рассматривая уровни рек и их поймы, мы обнаруживаем достаточно большую разницу высот уровня воды в реке и высоты берегов пойм. В сущности, узкая извилистая река на дне поймы – это ненормально. Вся площадь периодически размываемая вешними водами веками, представляет собой высыхающую каменно-песчаную отмель, зачастую зарастающую различными растениями, которые в определенные моменты меандрирования реки смываются и уносятся вниз по течению. Имеются абсолютно голые участки пойм без растений – только песок и камни. Такое состояние наводит на мысль, что поймы можно использовать для накопления воды весной и потребления летом. Для этого достаточно соорудить  в заданных местах плотины высотой, не превышающей высоту берега поймы. И заполнить ее до краев. Множество  таких плотин образует каскад озер с проточной водой. Как известные каскады на Волге и  других реках с гигантскими плотинами. Естественно, в теле таких плотин сооружаются водопропускные  сооружения для отбора воды,  нереста рыбы,  движения судов и регулирования уровней в смежных бьефах. Также возможна установка малых гидроэлектростанций, работающих на небольшом перепаде высот. Проблем сооружений плотин высотой в 5-20 метров нет. Используется обычная землеройная и дорожная техника.

    Имеются места, где пойм нет, и в этих местах вода выходит из берегов, зачастую с наводнениями. И наводнения в них происходят от тех же причин – заиливания и поднятия дна.  На таких участках рек имеются плесы и перекаты. Так вот эти естественные плесы надо углублять  до 10- 30 метров, а перекаты – мели поднимаются на уровень берегов, также с установкой водопропускных сооружений.

    Эти работы можно выполнять существующей дноуглубительной техникой. Она громоздка, энергоемка и требует достаточно объемных трудозатрат. Имеется ряд изобретений, которые позволяют с минимальными затратами выполнить любые дноуглубительные работы и решить поставленные задачи. Используют в основном силы течения самой реки. Сущность изобретений описана в статьях:  https://www.omicsonline.org/open-access/prevention-of-floods-2332-2608-1000246-94678.html

     https://www.actascientific.com/ASAG/pdf/ASAG-02-0128.pdf

    Все эти изобретения выполнены в виде патентованных технических решений и требуют проведения научно-исследовательских и конструкторских работ.

     Таким образом, можно сохранять воду тех же объемов, что и в водохранилищах с  громоздкими плотинами, но без рисков  техногенных катастроф. В предгорных и горных реках цепь озер с регулируемыми бьефами может стать препятствием для селевых потоков, а водная гладь, закрывающая узкие размытые обезображенные многометровые, по высоте, ущелья  среди елей станет украшением горного ландшафта. Река становится распределенным накопителем воды, что меняет режим малых и пересыхающих рек. Они могут стать судоходными, могут генерировать электроэнергию, а по идеям В.И. Бодякина, используя трубы, возможно сохранение генераторов существующих  ГЭС без плотин.  Там, где нет ГЭС появляется возможность создания микроГЭС,  распределенных по всей длине реки.

     Кроме этого добавляются новые, невиданные свойства – все реки и даже малые становятся   рыбоводными,  с мостами в заданных местах, возможностями организации пляжей, зон отдыха. Малые речушки становятся судоходными, и не будут пересыхать в засушливые периоды. Возможности управления водопропускными сооружениями позволят исключить движение льдов в весеннее время, а, следовательно, и наводнений из-за заторов и зажоров. В горных реках создается новая стратегия селезащиты.

    Немаловажным, если не первостепенным,  фактором снижения политических напряженностей в мире, если такая концепция будет принята, будет то, что все трансграничные реки перестанут быть проблемными по распределению вод.