Влијание на акумулациите врз животната средина

Влијанието на акумулациите врз животната средина е под сè поголема лупа бидејќи се зголемува глобалната побарувачка за вода и енергија и се зголемува бројот и големината на акумулациите.

Браните и акумулациите може да се користат за снабдување со вода за пиење, производство на хидроелектрична енергија, зголемување на снабдувањето со вода за наводнување, обезбедување можности за рекреација и контрола на поплави. Во 1960 година, изградбата на Лин Селин и поплавата на Капел Селин предизвикале политички метеж што продолжува до ден-денес. Во поново време, изградбата на браната Три клисури и други слични проекти низ Азија, Африка и Латинска Америка предизвикале значителна еколошка и политичка дебата. Во моментов, 48 проценти од реките и нивните хидроеколошки системи се под влијание на акумулации и брани.

 Влијанија 

 Фрагментација на речните екосистеми 
Браната делува како бариера помеѓу возводното и низводното движење на речните животни преселници, како што се лососот и пастрмката.  

Некои заедници, исто така, ја започнале практиката на пренос на преселните риби горе за да се мрестат.

 Седиментација 
Реките носат седимент по нивните речни корита, овозможувајќи формирање на таложечки одлики како што се делти на реките, алувијални вентилатори, плетени реки, езера од окло, насипи и крајбрежни брегови. Изградбата на брана го блокира протокот на талог низводно, што доведува до ерозија низводно на овие седиментни таложечки средини и зголемено насобирање на седимент во акумулацијата. Додека стапката на седиментација варира за секоја брана и секоја река, на крајот сите акумулации развиваат намален капацитет за складирање на вода поради размената на просторот за „живо складирање“ за седимент.Silenced Rivers: The Ecology and Politics of Large Dams, by Patrick McCully, Zed Books, London, 1996.  Намалениот капацитет за складирање резултира со намалена способност за производство на хидроелектрична енергија, намалена достапност на вода за наводнување и ако не се реши, на крајот може да резултира со истекување на браната и реката.Reservoir Sedimentation Handbook; Morris, Gregory & Fan, Jiahua; McGraw-Hill Publishers; 1998.

Заробувањето на седиментот во акумулации ја намалува испораката на седимент низводно, што негативно влијае на морфологијата на каналот, водните живеалишта и одржувањето на надморска височина на делтите Освен отстранувањето на браната, постојат и други стратегии за ублажување на седиментацијата на акумулацијата.

 Метод на проток на испирање 
Методот на проток на испирање вклучува делумно или целосно празнење на резервоарот зад браната за да се еродира седиментот складиран на дното и да се транспортира низводно. Протоците за испирање имаат за цел да ги обноват природните текови на вода и седименти во реката низводно од браната, но методот на проток на испирање е поевтин во споредба со отстранувањето на браните или изградбата на обиколни тунели.

Протоците за испирање се спроведуваат во реката Ебро двапати годишно во есен и пролет од 2003 година, освен две сушни години во 2004 и 2005 година. Изградбата на повеќе брани на реката Ебро ја нарушило испораката на седименти низводно и како резултат на тоа, делтата Ебро се соочила со дефицит на седимент. Речниот канал исто така се стеснил, а ерозијата на брегот се зголемила. За време на експериментите, било откриено дека концентрацијата на суспендиран талог за време на испирање е двојно поголема од природните поплави, иако вкупното испуштање вода било помало. Ова значело дека протокот на испирање има релативно висок капацитет за транспорт на седимент, што пак сугерира дека протокот на испирање позитивно влијае на низводните речни екосистеми, максимизирајќи ја испораката на седимент до најниските текови на реката. Вкупно 340.000 t/годишно седимент би можело да се испорача до делтата Ебро, што може да резултира со нето стапка на собирање од 1мм годишно.

 Заобиколување 
Тунелите за заобиколување на седимент може делумно да ја обноват динамиката на седиментот во реките низводно од браните, и првенствено се користат во Јапонија и Швајцарија. Обиколните тунели пренасочуваат дел од влезната вода и седиментите за време на поплави во тунел околу резервоар и брана. Така, водата и седиментот никогаш не влегуваат во акумулацијата, туку повторно се приклучуваат на реката под браната. Обиколните тунели ја намалуваат ерозијата на речното корито и ја зголемуваат морфолошката варијабилност под браната.

 Влијание под браната 

 Речна линија и крајбрежна ерозија 
Со оглед на тоа што сите брани резултираат со намалено оптоварување на седимент низводно, реката со брана има голема потреба за седимент бидејќи нема да има доволно седимент. Тоа е затоа што стапката на таложење на седимент е значително намалена бидејќи има помалку за таложење, но стапката на ерозија останува речиси константна, протокот на вода ги еродира речните брегови и речното корито, загрозувајќи ги екосистемите на крајбрежјето, продлабочувајќи го коритото и стеснување на реката над реката. време. Ова води до компромитирана водна маса, намалени водостои, хомогенизација на речниот тек и на тој начин намалена варијабилност на екосистемот, намалена поддршка за дивиот свет и намалена количина на седимент што стигнува до крајбрежните рамнини и делти. Ова предизвикува ерозија на крајбрежјето, бидејќи плажите не се во можност да го надополнат она што брановите еродираат без таложење на седименти од потпорните речни системи. Ерозијата на низводниот канал на реките со брани е поврзана со морфологијата на речното корито, што се разликува од директното проучување на количествата на седиментација бидејќи е предмет на специфични долгорочни услови за секој речен систем. На пример, еродираниот канал може да создаде пониско ниво на водостојна маса во погодената област, што ќе влијае на земјоделските култури како луцерка или пченка, и ќе резултира со помали резерви.Sedimentation Engineering; American Society of Civil Engineers Committee; American Society of Civil Engineers Headquarters; 1975. Во случајот со браната Три клисури во Кина, промените опишани погоре сега се чини дека дошле до нова рамнотежа на ерозија и седиментација во период од 10 години во долниот тек на реката. Влијанијата врз плимниот регион исто така се поврзани со ефектите на браната нагоре.

Покрај влијанијата од ерозијата на крајбрежјето, намалениот тек на реките може да ги промени и океанските струи и екосистемите.

 Nutrients sequestration 
Откако ќе се постави браната, претставува пречка за протокот на хранливи материи како што се јаглерод (C), азот (N), фосфор (P) и силициум (Si) на низводно реката, поплавните рамнини и делтата. Зголеменото време на престој на овие елементи во лентичкиот систем на резервоарот, во споредба со лотичниот систем на реката, промовира нивна седиментација или елиминација  што може да биде до 40%, 50% и 60% за азот, фосфор и силика соодветно  и ова на крајот ја менува стехиометријата на хранливите материи во водениот екосистем низводно од браната. Стохиометриската нерамнотежа на азот, фосфор и силициум од одливот може да има реперкусии врз екосистемите низводно со поместување на заедницата на фитопланктоните во основата на прехранбената мрежа со последици врз целата водна популација. Пример е ефектот од изградбата на браната Асван Висока во Египет, каде што падот на концентрацијата на хранливи материи до делтата на Нил го попречи расцутот на диатомите предизвикувајќи значително намалување на популацијата на риби на Sardinella aurita и Sardinella eba, додека намаленото оптоварување на кал и тиња влијае на микробентосната фауна што довело до намалување на популацијата на ракчиња. Промената во стехиометријата на хранливите материи и осиромашувањето на силициумот во делтата на реката, исто така, може да предизвикаат штетно цветање на алги и бактерии на штета на растот на диатомите за кои достапноста на силициумот претставува пресвртница за формирање на школки.

Бидејќи реките со брани складираат хранливи материи во текот на нивниот животен век, може да се очекува дека кога ќе се отстрани браната, овие наследни хранливи материи ќе се ремобилизираат, предизвикувајќи еутрофикација на екосистемите надолу и веројатно губење на биолошката разновидност, а со тоа ќе се постигне спротивен ефект што го посакува акцијата за обновување на реката при исфрлање на браната. .

 Температура на водата 
Водата од длабок резервоар во умерените клими обично се раслојува со голем волумен на ладна вода со слаба кислород во хиполимнионот. Анализата на температурните профили од 11 големи брани во басенот Мареј Дарлинг (Австралија) укажала на разлики помеѓу површинските и долните температури на водата до 16,7 степени целзиусови. Доколку оваа вода се ослободи за да се одржи речниот тек, може да предизвика негативни влијанија врз екосистемот низводно, вклучувајќи ги и популациите на риби. Во полоши услови (како кога резервоарот е полн или речиси полн), складираната вода е силно стратификувана и големи количини на вода се испуштаат во низводниот речен канал преку испустите на дното, може да се забележат депресивни температури на 250 - 350 километри низводно. Операторите на браната Бурендонг на реката Мекквари (источна Австралија) се обидуваат да се справат со топлинското сузбивање со закачување на геотекстил завеса околу постојната излезна кула за да го принудат селективно ослободување на површинската вода.

Природни екосистеми уништени од земјоделството

Многу брани биле изградени за наводнување и иако постои постоен сув екосистем низводно, тој е намерно уништен во корист на земјоделството со наводнување. Откако Асуанската брана биле изградена во Египет, таа го заштитила Египет од сушите во 1972-73 и 1983-87 година кои ја опустошиле Источна и Западна Африка. Браната му овозможила на Египет да поврати околу 840.000 хектари во делтата на Нил и долж долината на Нил, зголемувајќи ја наводнуваната површина на земјата за една третина. Зголемувањето било постигнато и со наводнување на она што било пустинско и со обработување на 385.000 хектари кои биле природни басени за задржување на поплави. На овие нови земји се населиле околу половина милион семејства.

 Ефекти врз екологијата и земјоделството зависни од поплави 
Во многу ниските земји во развој  екологијата на саваната и шумите во непосредна близина на поплавните рамнини и делтите на реките се наводнуваат од годишните поплави во влажната сезона. Земјоделците годишно садат култури за време на рецесијата од поплави, каде што земјата се обработува откако поплавите се повлекуваат за да ја искористат предноста на влажната почва. Браните генерално го обесхрабруваат ова одгледување и спречуваат годишни поплави, создавајќи екологија за сушење низводно додека обезбедуваат постојано снабдување со вода за наводнување.


Case studies
Резервоарот на езерото Манатали формиран од браната Манантали во Мали, Западна Африка ги пресекува миграциските патишта на номадските сточари и ја задржува водата од низводното савана. Отсуството на сезонски циклус на поплави предизвикува исцрпување на пасиштата, а исто така ги суши шумите на поплавината низводно од браната.A. deGeorges and B.K. Reilly, 2006. Dams and large scale irrigation on the Senegal river: impacts on man and the environment. UNDP Human Development Report.
По изградбата на браната Каинџи во Нигерија, 50 до 70 отсто од низводното подрачје на сечење поради рецесија од поплави престаналп.C.A.Drijver and M.Marchand, 1985. Taming the floods. Environmental aspects of the floodplain developments of Africa. Centre of Environmental Studies, University of Leiden, The Netherlands.

Потенцијал за катастрофа

Браните повремено се кршат предизвикувајќи катастрофални штети на заедниците низводно. Браните се кршат поради инженерски грешки, напад или природна катастрофа. Најголемата катастрофа до сега се случила во Кина во 1975 година, при што загинале 200.000 кинески граѓани. Други големи неуспеси во текот на 20 век биле во Морби, Индија (5.000 жртви), во Вајонт, Италија (2000 мртви), додека три други дефекти на брани предизвикале по најмалку 1000 жртви.

Контрола на поплави
Контроверзната брана Три клисури во Кина може да складира 22 кубни километри надојдена вода на реката Јангце. Во поплавите на реката Јангце во 1954 година загинале 33.000 луѓе, а 18 милиони луѓе биле раселени од своите домови. Во 1998 година во поплава загинале 4000 луѓе, а 180 милиони луѓе биле погодени. Поплавувањето на акумулацијата предизвикало повеќе од милион луѓе да се преселат, а потоа поплавата во август 2009 година била целосно заробена од новиот резервоар, заштитувајќи стотици милиони луѓе низводно.

 Циклус на жива и производство на метил жива 
Создавањето резервоари може да го промени природниот биогеохемиски циклус на живата. Студиите спроведени за формирање на експериментален резервоар со поплавување на бореално мочуриште покажале 39-кратно зголемување на производството на токсична метил жива (MeHg) по поплавите. Зголемувањето на производството на MeHg траело само околу 2-3 години пред да се врати на речиси нормално ниво. Сепак, концентрацијата на MeHg кај организмите од понискиот синџир на исхрана останала висока и не покажала знаци на враќање на нивото пред поплавата. Судбината на MeHg во овој временски период е важна кога се зема предвид неговиот потенцијал да се биоакумулира кај грабливите риби.

 Ефекти надвор од резервоарот 

 Ефекти врз луѓето 
Болести
Иако резервоарите се корисни за луѓето, тие исто така можат да бидат штетни. Еден негативен ефект е тоа што акумулациите можат да станат места за размножување на носители на болести. Ова важи особено во тропските области каде што комарците (кои се вектори за маларија) и полжавите (кои се вектори за шистозомијаза) можат да го искористат овој бавен тек на водата.William R. Jobin, 1999. Dams and Disease: Ecological Design and Health Impacts of Large Dams, Canals, and Irrigation Systems, Taylor & Francis, 

Преселување
Преселување
Браните и создавањето акумулации, исто така, бараат преместување на потенцијално големите човечки популации доколку тие се изградени во близина на станбени области. Рекордот за најголема преселена популација припаѓа на браната Три клисури изградена во Кина. Нејзиниот резервоар потопил голема површина на земјиште, принудувајќи над милион луѓе да се преселат. „Преместувањето поврзано со браната влијае на општеството на три начини: економска катастрофа, човечка траума и социјална катастрофа“, напишале д-р Мајкл Цернеа од Светската банка и д-р Тајер Скадер, професор на Калифорнискиот институт за технологија. Исто така, како и преселувањето на заедниците, мора да се внимава да не се оштетат непоправливо локалитети од историска или културна вредност. Асуанската брана го принудило движењето на Храмот во Асван за да го спречи неговото уништување со поплавување на акумулацијата.

 Стакленички гасови 
Резервоарите може да придонесат за промени во климата на Земјата. Резервоарите со топла клима генерираат метан, стакленички гас кога резервоарите се стратифицирани, во кои долните слоеви се аноксични (т.е. им недостасува кислород), што доведува до деградација на биомасата преку анаеробни процеси. На брана во Бразил, каде што поплавениот слив е широк и обемот на биомаса е висок, произведениот метан резултира со потенцијал за загадување 3,5 пати повеќе отколку што би имало електрана на нафтаGraham-Rowe, Duncan (2005). "Hydroelectric Power's Dirty Secret Revealed", NewScientist.com. Теоретска анализа покажала дека хидроелектричните резервоари на глобално ниво може да испуштаат 104 милиони метрички тони гас метан годишно. Гасот метан е значаен придонесувач за глобалните климатски промени. Ова не е изолиран случај, и се смета дека особено хидроелектричните брани изградени во низинските дождовни шуми (каде што е неопходно поплавување на дел од шумата) произведуваат големи количини на метан. Брус Форсберг и Александре Кеменес покажале дека браната Балбина, на пример, испушта 39.000 тони метан секоја година и три други брани во Амазон произведуваат најмалку 3 до 4 пати повеќе CO од еквивалентна електрана на јаглен. Причината за ова е што дождовните шуми во низините се исклучително продуктивни и на тој начин складираат многу повеќе јаглерод од другите шуми. Исто така, микробите кои го варат гнилиот материјал растат подобро во топла клима, со што се произведуваат повеќе стакленички гасови. И покрај тоа, од 2020 година било планирано изградба на уште 150 хидроелектрични брани во басенот на Амазон. Постојат одредени индикации дека емисиите на стакленички гасови се намалуваат во текот на животниот век на браната. „Но, дури и вклучувајќи ги емисиите на метан, вкупните стакленички гасови (стакленички гасови) на KWh генериран од хидроенергијата сè уште е најмалку половина од оние со најмалку загадувачките термални алтернативи. Така, од перспектива на ублажување на глобалното затоплување, браните се најатрактивната алтернатива на изворите на енергија базирани на фосилни горива."Climate Change and Dams: An Analysis of the Linkages Between the UNFCCC Legal Regime and Dams.

Истражувањето спроведено во областа на Експерименталните езера покажало дека создавањето акумулации преку поплавување на бореалните мочуришта, ги претвора мочуриштата во извори на атмосферски јаглерод. Во овие екосистеми, било откриено дека варијацијата во содржината на органски јаглерод имала мало влијание врз стапката на емисија на стакленички гасови. Ова значи дека други фактори како што се лабилноста на јаглеродните соединенија и температурата на поплавената почва се важни да се земат предвид.

Следната табела ги покажува емисиите на акомулации во милиграми на метар квадратен дневно за различни водни тела.

 Место Јаглерод диоксид ТетанЕзера7009 Температурни резервоари 1500 20  Тропски акумулации 3000 100 

 Наводи 

 Надворешни врски 
Rivers No More: The Environmental Effects of Large Dams at International Rivers (an excerpt for Rivers No More: The Environmental Effects of Large Dams)
World Commission on Dams

Категорија:Еколошки контроверзии