Быстрое восстановление и развитие лососевой реки и её эстуария после наикрупнейшего в мире проекта по сносу плотины

Jan 15, 2019 | 0 comments

Э.К. Ритчи, Д.А. Уоррик, А.Э. Ист, К.С. Магирл, А.В. Стивенс, Д.А. Баунтри, Т.Д. Рандл, К.А. Курран, Р.С. Хиллдэйл, Д.Д. Дуда, Г.Р. Гелфенбаум, И.М. Миллер, Д.Р. Песс, М.М. Фоли, Р. МакКой и А.С. Огстон. 2018. Морфодинамическая эволюция как следствие высвобождения осадочных пород после наикрупнейшего в мире проекта по сносу плотины. Nature Scientific Reports – Научные доклады о природе 8:13279; DOI:10.1038/s41598-018-30817-8

Скачать статью

Вкратце

  • Демонтаж двух плотин в основном русле реки Элва штата Вашингтон стал самым крупным проектом по восстановлению русла реки в мире, также как и уникальным экспериментом
  • Поэтапное вскрытие плотин высвободило более 30 миллионов метрических тонн осадочных отложений, которые перераспределились в пойменной зоне и эстуарии
  • Река Элва оперативно выносила отложения вниз по течению, о чём свидетельствует падение расхода наносов и мутности воды после первичного 1-2-годового импульса
  • Восстановление течения верхних участков реки привнесло брёвна и заломы в среднее и нижнее русло, содействуя морфологическому развитию речного русла и созданию среды обитания для лососей
  • Осадочные наносы в устье реки образовали эстуарий размером примерно 60 га и превратили каменистый крутой берег в большой песчаный эстуарий, который обеспечивает рыб и моллюсковых новой средой обитания
  • Уже в первый сезон нереста после сноса плотины, в верховьях реки были обнаружены лососи, что иллюстрирует способность лососей к колонизации новых или новоприсоединённых биотопов
  • Первичное восстановление как биологических признаков, так и физических характеристик этой реки произошло поразительно быстро и чётко демонстрирует эффективность демонтажа плотин как рекультивационной концепции

Изъятие плотины из реки Элва: уникальный шанс научного исследования
Демонтаж плотины в реке Элва в штате Вашингтон, проведённый в 2011-2014 годах, стал самым крупным рекультивационным проектом на памяти многих поколений и уникальным шансом для изучения последствий массивного высвобождения наносов вследствие работ по восстановлению водного русла в речной экосистеме. Исследователи обнаружили не только неожиданно быстрый выход наносов, накопленных за двумя плотинами, но и изменение геоморфологии нижнего русла реки, а также восстановление общей динамики реки, способствующей созданию и поддержанию лососевой среды обитания.

Методы
В целях отслеживания изменений в водной среде, команда учёных пользовалась традиционными гидрологическими инструментами, такими как измерители скорости течения и водомерные рейки Геологической службы США. Использовались также лидар и воздушная съёмка, создающая трёхмерные карты с высоким разрешением и позволяющая отслеживать геоморфологические изменения реки. Ведущий автор, геоморфолог Эндрю Ритчи из Тихоокеанского научного центра морских и прибрежных исследований, замечает, что благодаря предсказуемости произошедшего, команда смогла собрать большое количество данных ещё до высвобождения наносов.

«Одним из уникальных аспектов этого события является то, что мы знали о нём заранее, – комментирует он. – Учёные смогли сделать исчерпывающие замеры (некоторых параметров) до вмешательства. Именно поэтому мы отлично оснащены данными и можем показать, насколько быстро прошёл вызванный вмешательством пик».

Импульс высвобождения наносов и речной поток
В течение второго года ведения работ по сносу плотины уровень содержания взвешенных частиц достиг пика, превысив оценку среднего уровня, характерного для этой реки, более чем в 70 раз. Несмотря на это, а также вопреки низкому объёму сезонного стока в сравнении со средними показателями, река быстро и эффективно переносила высвободившиеся отложения вниз по течению и выносила их в море. Хотя за 5-летний период наблюдений (гидрологические года 2012–2016) некоторое процент частиц задержался в речной системе (~10%) и эстуарии (~26%), большая часть была вынесена в море. Разгрузка отложений и возврат реки к естественному потоку привели к изменению ландшафта, преображая русло нижнего участка реки повышением количества изгибов и излучин. Когда пик мутности прошёл, началась эрозия речного ложа и формирование более устойчивого русла. Результатом, как описывает Ритчи, стало улучшение качества нерестового гравия в нижнем и среднем течении реки, а речное дно стало состоять не только из крупного булыжника.

Восстановление – данные о рыбе в цифрах
Из-за отсутствия в период строительства требований по проходу рыбы на нерест, дамбы перекрывали доступ к более чем 90% нерестилищ на протяжении почти сотни лет. По причине недосягаемости 70% реки, популяции анадромных рыб в ней снизились в численности на 98%.

По всей видимости, рыба просто ждала прохода.

В первый же нерестовый сезон после изъятия плотин, газета «Время Сиэтла» доложила, что выше участка бывшей плотины Элва (демонтированной в марте 2012) было найдено 4000 экземпляров чавычи, и что чавыча преодолела участок верхней плотины у каньона Гляйнс всего после трёх дней с даты её сноса в сентябре 2014 года. Количество мальков кижуча в среднем течении реки в 2014 увеличилось от нуля до 32000, а стальноголового лосося в период между 2013 и 2015 годами – до 300%. Количество нерестовых гнёзд чавычи увеличилось до 350%.

В 2016 (по истечение пяти лет после сноса плотин), популяция рыбы достигла наивысшей численности за 30-летний период, а выходящие в море виды снова появились в среднем течении реки.

Выброс отложений сопровождался также значительным расширением эстуария. Ритчи замечает, что стадо морских котиков стало задерживаться здесь после сноса дамбы гораздо дольше, а белоголовые орланы летают десятками. Семьи приходят на песчаный берег в солнечные выходные дни чаще, тогда как раньше сюда заглядывали только ярые приверженцы серфинга.

Равновесие?
Несмотря на то, что для ответа на вопрос, достигла ли река нового экологического равновесия, потребуется намного более продолжительный период наблюдений, первые результаты указывают на то, что условия в реке Элва возвращаются к характеристикам естественно-текущей реки этого региона.

Однако, стремительность ответа реки на снос плотины стала неожиданностью. Джордж Песс, соавтор и менеджер проектов по речным бассейнам в NOAA Fisheries*, прокомментировал это тем, что результаты показывают более скорое восстановление, чем предсказывали гипотезы.

«Данные такого крупномасштабного рекультивационного проекта позволяют нам понять, что восстановление среды обитания такого масштаба может принести более оперативные улучшения, чем предполагалось. Это означает, что и нерестилища, и мальковая среда обитания способны к восстановлению уже вскоре после первичного вмешательства, а площадь и качество биотопов увеличиваются в долгосрочной перспективе».

Возвращение реки в состояние непрерывного потока привнесло вниз по течению из верхних участков крупные коряги. Новые заломы и отложение наносов создали для рыбы «недвижимость» высшего класса.

Значение исследования
Делая вывод о значении этого исследования, Песс высказал предположение о том, что результаты указывают, насколько быстро сложные речные и прибрежные экосистемы могут реагировать на кардинальные изменения.

«Полученные сведения, также как и дизайн проекта (дающий возможность реке самой избавиться от наносов вместо вычерпывания и вывоза их грузовым транспортом) должны сподвигнуть людей к поиску творческих путей использования природных механизмов в целях решения проблем, возникших в результате нашей недооценки их многогранности. Природа может быть или нашим мощным союзником, или непобедимым противником, в зависимости от наших взаимоотношений с ней».

Продемонстрировав способность к гораздо более оперативному восстановлению, чем предполагалось, результаты наикрупнейшего в мире проекта по сносу плотины на Элве могут стать стимулом к будущим подобным рекультивационным проектам.

* Государственная администрация по океанографическим и атмосферным исследованиям в США, Отдел рыбного хозяйства

0 Comments

Submit a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *