Dam problemer, win-win løsninger

Beslutninger om, hvorvidt der skal bygges, fjerne eller ændre dæmninger involverer komplekse afvejninger, der ofte er ledsaget af sociale og politiske konflikter. En gruppe forskere fra natur- og samfundsvidenskab, ingeniørarbejde, kunst og humaniora er gået sammen for at vise, hvordan hvor og hvornår det kan være muligt at opnå en mere effektiv balance mellem disse afvejninger. Deres arbejde er omtalt i et papir udgivet i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

Hvad er dæmningsproblemet?

I nogle dele af verden, der er forslag om at bygge tusindvis af massive nye dæmninger til vandkraft, oversvømmelseskontrol og kunstvanding. I andre regioner, såsom USA, der er en voksende bevægelse for at genoprette floder ved at fjerne dæmninger, der er forældede, udgøre sikkerhedsrisici eller har store negative indvirkninger på økosystemer. I begge tilfælde, vanskelige afvejninger og divergerende interessenters præferencer kan i høj grad komplicere beslutningsprocesser.

For eksempel, bevaringsgrupper og ressourceorganer, der søger at genoprette havdrevne fisk, går ofte ind for fjernelse af dæmninger, der forhindrer disse arter i at nå deres gydepladser. Men andre interessenter værdsætter måske de forskellige tjenester, som dæmninger kan levere, inklusive vandforsyning, vandkraft og reservoirrelateret rekreation.

"Det er præcis den slags problem, hvor du har brug for et tværfagligt team med den rette blanding af ekspertise til at hjælpe med at kvantificere afvejninger og identificere lovende løsninger fra flere perspektiver, " siger Sam Roy, hovedforfatter fra University of Maine.

Maksimering af økonomiske og økologiske fordele

Forskerholdet indsamlede en database med over 7, 500 dæmninger i New England som et "modelsystem" til at søge efter beslutninger, der giver effektive resultater for flere kriterier værdsat af interessenter. Disse kriterier omfatter tilgængelighed af levesteder for vandrende fisk, vandkraftproduktion, opbevaring af vand, drikkevandsforsyning, vandkvalitet, rekreativ brug, risici for dæmningsbrud, ejendomspåvirkninger ved havnefronten og beslutningsomkostninger.

Ved at bruge et økonomisk koncept kendt som produktionsmulighedsgrænsen, kombineret med en scenarie-rangeringsteknik, forskerne identificerede potentielle dæmningsbeslutninger, der maksimerer de kombinerede økologiske og økonomiske fordele, for individuelle vandskel samt hele New England-regionen. I betragtning af databasens store størrelse (den største af sin art i verden), sammen med det enorme antal potentielle løsninger, en maskinlæringstilgang blev brugt til at simulere de mange afvejninger og finde løsninger, der maksimerede de samlede fordele.

Teamets tilgang kan bruges til at identificere mange forskellige slags beslutninger, der resulterer i effektive resultater givet ressource- og teknologiske begrænsninger, herunder dem, der fjerner eller ændrer specifikke dæmninger for at producere den største stigning i fiskehabitater for en lille reduktion af vandkraft, eller den største forbedring af dæmningsgennembrudssikkerheden for en lille reduktion i drikkevandsforsyningen.

"Vi finder også, at det er muligt at forbedre afvejningen mellem visse kriterier ved at koordinere flere dæmningsbeslutninger i større rumlige skalaer, ", siger Roy. "Det betyder, at der er mange muligheder for at finde win-win løsninger, der samtidig kan forbedre dæmningsinfrastrukturen, ferskvandsøkosystemer og beslutningsomkostninger ved selektivt at fjerne, at ændre eller endda bygge specifikke dæmninger i et flodbassin."

Tværfaglig forskning, der forbinder prikkerne

Roy, en postdoc ved UMaines senator George J. Mitchell Center for Sustainability Solutions, arbejdet sammen med kolleger fra University of New Hampshire, University of Rhode Island og Rhode Island School of Design.

"En af styrkerne ved vores tværfaglige tilgang er, at vi kan undersøge mange forskellige afvejninger ved hjælp af en integreret, kvantitative rammer, " siger medforfatter Emi Uchida, en miljøøkonom ved University of Rhode Island. Teamet samarbejder også med forskellige interessenter (f.eks. stammesamfund, regerings kontorer, bevaringsorganisationer) for at styrke det videnskabelige grundlag for beslutningstagning.

Forfatterne nævner Penobscot River Restoration Project med flere interessenter som et meget vellykket eksempel, hvor koordinering af dæmningsfjernelse og -ændring gennem bredt interessentengagement dramatisk reducerede konflikter, effektivt allokerede ressourcer, og i overensstemmelse med allerede eksisterende begrænsninger for dæmningsejerskab og -regulering.

siger Roy, "Vores model kan hjælpe med at identificere specifikke beslutninger, der opnår støtte fra et bredere interessentpublikum ved at tilbyde ønskværdige infrastrukturer og økosystemer. Dette kan tilskynde finansiører og praktikere til at gøre disse beslutninger til virkelighed. Baseret på vores forskning, der kan være mange flere fremtidige beslutninger, der gentager succesen med Penobscot River Restoration Project."