Projektet søger en bæredygtig plan for vandkraftdæmninger

I det nordvestlige Stillehav, samtalen om hydroelektriske dæmninger er kompliceret:Dæmninger hæmmer laksens naturlige migration, alligevel er de en vigtig kilde til billige, vedvarende energi til regionen.

I andre dele af verden, gråzoner eksisterer stadig, men samtalen om dæmninger er meget anderledes, forårsaget af et kritisk behov for pålidelige fødevarer og energikilder. I tropiske flodsystemer som Amazonas, Congo og Mekong, flod- og søfiskeri giver fødevaresikkerhed i nogle af verdens fattigste regioner og vil blive negativt påvirket af et angreb af nye dæmninger. På samme tid, eksisterende og fremtidige dæmninger, der er planlagt på disse floder, har løftet om vedvarende energi på steder, der uden tvivl har mest brug for det.

der, debatten er over, hvornår og hvordan – ikke om – dæmninger skal bygges og drives.

I Sydøstasien, Mekong-floden og dens bifloder understøtter det, der sandsynligvis er det største indlandsfiskeri i verden, mere end 2 milliarder dollars værd årligt, som over 60 millioner mennesker er afhængige af til daglig mad og levebrød. Næsten 100 vandkraftdæmninger er planlagt til konstruktion langs bifloderne og hovedstammen af ​​flodens 2, 700 km strækning.

I en undersøgelse offentliggjort 8. december i Videnskab , forskere fra University of Washington, Arizona State University og andre institutioner har foreslået en løsning, der gør det muligt for dæmningsoperatører at generere strøm på måder, der også beskytter - og muligvis forbedrer - fødevareforsyninger og virksomheder i hele Mekong-flodbassinet. Den foreslåede løsning, den første af sin slags, kan anvendes på andre store flodsystemer rundt om i verden, der står over for lignende afvejninger.

"En af udfordringerne ved at håndtere disse systemer og miljøændringer er, at samtalen stort set er fastlåst i, 'Byg ikke dæmninger, ' eller 'ja, bygge dæmninger, " sagde Gordon Holtgrieve, en UW assisterende professor i akvatiske og fiskerividenskab. "Hvad dette siger er, lad os prøve at finde måder, vi kan arbejde sammen på. Dette løser ikke alle problemerne, men lad os arbejde på at finde løsninger."

Papiret repræsenterer et første skridt i et stort, flerårigt projekt, der involverer forskere på tværs af UW og ASU campus. Finansieret af National Science Foundation's Innovations at the Nexus of Food, Program for energi- og vandsystemer, projektet vil bruge resultaterne i Mekong-flodbassinet som et eksempel på, hvordan tre kritiske problemer – at fodre mennesker, at generere energi og vedligeholde fungerende økosystemer – kan behandles omhyggeligt og progressivt i udviklingslandene.

Hver sommer i Mekong-flodens bassin, monsunregn oversvømmer floden og deltaet, øges med seks gange det oversvømmede område af Cambodjas Tonle Sap-sø, den største sø i Sydøstasien og ofte kaldet "hjertet" af Mekong. Vandets stigning og eventuelle fald udløser migration af snesevis af fiskearter, som gyder i de øvre bifloder under lavvande. Fiskelarver vender tilbage til søen ved næste oversvømmelse for at vokse og modnes i dens meget produktive farvande. Dette årlige mønster giver en kritisk kilde til animalsk protein, og en økonomi, for befolkningen i Cambodja og andre lande langs Nedre Mekong.

Men med nye dæmninger, der snart kommer online, der er ingen indsats for at koordinere, hvordan hver dæmnings frigivelse af vand vil påvirke hydrologien af ​​bassinet eller fiskene, sagde Faisal Hossain, en UW-professor i civil- og miljøteknik og en samarbejdspartner på projektet.

Målet med projektet, involverer forskere fra fiskeriet, skovbrug, ingeniørarbejde, folkesundhed og UW's Freshwater Initiative, er at indsamle information om, hvordan dæmningens vandstrøm interagerer med fisk, risproduktion og ernæring i denne region og give de mest nyttige oplysninger til de enkelte lande, så de kan beslutte, hvordan de bedst kan drive deres vandkraftdæmninger, forklarede han.

"Vi forsøger at finde et sødt sted for de mange interessenter, som ofte konkurrerer om ressourcer, som kan maksimere de samlede fordele på en måde, der ikke gør for meget skade på miljøet, fisk og levebrød i regionen, " sagde Hossain.

En lovende mulighed er at bruge hydroelektriske dæmninger til at efterligne oversvømmelsen af ​​vand fra monsunregn hvert forår, der bringer fisk til søen. Holdets algoritme, skitseret i Science papiret, anbefaler lang, perioder med lavt flow præget af hurtige oversvømmelser, hvilket ville gøre det muligt for dæmningsoperatører at styre deres elproduktionsprioriteter og samtidig beskytte fiskeriøkonomier nedstrøms.

Forskerne fandt ud af, at sæsonbestemte perioder med tørke før den årlige oversvømmelse er afgørende for at producere rigeligt fiskeri i søen og de omkringliggende vandløb. Når jorden er tør, træer og planter vokser, der produceres organisk stof, og jorden fyldes med næringsstoffer. Når oversvømmelser strømmer ind, disse næringsstoffer er suspenderet i vandet, og fisk er i stand til at udnytte dem - trækker flere fisk til festen, hvilket igen gavner fiskerne.

Holtgrieve, sammen med flere UW-kolleger, vil studere oversvømmelsernes kredsløb i forbindelse med næringsværdien af ​​fisk og ris, begge hæfteklammer i sydøstasiatiske kostvaner, at hjælpe med at prioritere bestemte arter og timing for høst af den mest nærende mad. Specifikt, han vil analysere vævsprøver fra 50 forskellige fiskearter, der dækker en række levesteder i Mekong, måling for gavnlige fedtsyrer, vitaminer og mineraler, samt for skadelige elementer som kviksølv.

"Vi som samfund ser fisk som generelt godt for dig, " sagde Holtgrieve. "Dette projekt erkender, at ikke alle fisk er ens med hensyn til deres ernæringsmæssige værdi."

Med viden om, hvilke fisk der er sundest at spise, forskerne kan arbejde baglæns ved at finde ud af, hvad de fisk kan lide at spise, og så hvilket oversvømmelses- og tørkeregime er mest sandsynligt, der producerer de planter og organismer – kontrolleret af dæmninger, der frigiver vand – der producerer flere fisk af høj næringsværdi.

Tilsvarende UW-professorerne Rebecca Neumann (civil- og miljøteknik) og Soo-Hyung Kim (miljø- og skovvidenskab) vil se på gavnlige næringsstoffer, såsom zink, og skadelige forurenende stoffer, såsom arsen, i ris for at måle, om længden af ​​den tid, rismarkerne oversvømmes, gør en forskel i tilstedeværelsen af ​​disse elementer i afgrøden. Igen, vandudledninger fra vandkraftdæmninger kunne programmeres til at optimere for ris, der er højt indhold af zink og lavt indhold af arsen.

Hossain har brugt satellitter til at omdanne planen for dæmningsoperationer på omkring 20 dæmninger i Mekong-regionen, og hans laboratorium vil anvende disse resultater på snesevis af de planlagte dæmninger for at forsøge at forudsige deres sandsynlige vandudslip og lagre, og hvordan de kan påvirke det omgivende landskab.

"Satelitter er immune over for politiske grænser på jorden, " sagde han. "Information er nøglen, og jeg synes, det burde være en grundlæggende ret for alle at vide, hvad der sker med vandet omkring dem, men det er ikke tilfældet her, desværre."

I andre aspekter af projektet, Bart Nijssen (civil- og miljøteknik) vil hjælpe med at forudsige fremtidige oversvømmelser under vandkraft og klimaforandringer, mens Adam Drewnowski (folkesundhed) vil integrere fisk og ris næringsstofdata med information om den lokale befolknings ernæringsbehov.

Projektet løber i tre år, og forskerne har tænkt sig at dele resultater undervejs.