Смягчение экологических воздействий

Наиболее важный вывод, который можно сделать, обобщив все сказанное на тему гидроэкологии, состоит в следующем: экологически здоровые речные системы — это очень сложные ландшафты, которые зависят от непрерывного изменения для поддержания их меняющейся мозаики и взаимосвязанности сред обитания, и, таким образом, их природных сообществ. Непрерывные изменения производятся геоморфологическими факторами, связанными с возмущающими воздействиями в ходе наводнений.

Однако в той сфере деятельности, которую обычно называют экологическим менеджментом рек, в центре внимания находятся не эти фундаментальные научные концепции и то, как они могут быть использованы для эффективного сохранения или восстановления рек. Вместо этого в фокусе неизменно находятся два технических аспекта, которые с учетом сложности речных систем не имеют относительно большого значения, а именно восстановление физической среды обитания путем размещения разных структур в реках, а также определение минимального стока.

Большинство из этих подходов исключили некоторые из основных принципов поведения реки. Восстановление среды обитания за счет размещения стационарных структур в русле направлено против естественного стремления реки к изменению. Среда обитания по сути динамическая — изменяющаяся, нефиксированная.

Река изменяется и тем самым изменяет среду обитания. Кроме того, этот способ расширения среды обитания, как правило, ориентирован исключительно на рыбу. Конечно, такие знания могут быть полезны при восстановлении экологии рек, которые не должны смещаться в стороны, например в городских условиях. Примеры и дальнейшие замечания по этому подходу можно найти у Коукса и Велкома (Cowx and Welcomme, 1998).

Минимальный русловой сток (см. раздел 4.6.2.3.5), который во многих странах называют экологическим стоком, в целом подразумевает больше, чем следует из названия: минимальный круглогодичный постоянный сток для поддержания водной экосистемы. Однако методология позволяет рассмотреть лишь некоторые аспекты, которые были описаны ранее как основополагающие для речной системы в целях поддержания или восстановления до высокого уровня экологического здоровья или целостности.

В самом деле, методология минимального руслового стока определяет величины стока, которые считаются нормальными для различных целей, устанавливая рациональные цели и используя модели, основанные на теории или полевых данных, для отображения связей со стоком, что позволяет получить хорошие результаты.

Одной из основных проблем является то, что большинство моделей экологического стока были основаны на итоговых результатах причинно-следственной цепи, а не процессов, которые, в первую очередь, сформировали среду обитания. До конца 1990-х годов существовали различные методики.

Гидрологические методики устанавливали простые процентные отношения или более сложные функции имеющегося стока. Гидравлические методы пытались сохранить соотношение имеющихся сред обитания на основе концепции маргинальности.

Модели сред обитания определяли доступные среды обитания на определенном этапе жизни данного вида на основе критериев пригодности среды обитания. Гидравлическое моделирование рек при изменении стока — это еще один метод. Джоветт (Jowett, 1997сравнивает эти методы и предлагает ссылки на соответствующую литературу.

Методология блочного строения (Tharme and King, 1998) была первой из новой серии моделей руслового стока, которые были отмечены целостной методологией из-за того, что они обращаются к требованиям к стоку всей речной экосистемы и основаны на определенных связях между изменениями водного режима и последствиями для биофизической окружающей среды.

Этот подход использует результаты биологических исследований, для того чтобы установить необходимые величины стока с целью соответствия различным экологическим критериям в течение года, таким как, например, связность нерестилищ в рукавах русла и путей миграции рыбы. Различные величины стока, требуемые в течение определенных месяцев или сезонов года, затем используются в качестве блоков для формирования общего русла гидрографа руслового стока.

Можно также учесть межгодовую изменчивость, определяя гидрографы стока для засушливых, средних по водности и многоводных лет. Тарм (Tharme, 2003) представил глобальную оценку методологий определения руслового стока, сопоставив целостные подходы с тремя предыдущими типами и предложив исчерпывающий список со ссылками, состоящий из 207 отдельных методов, разработанных в то время.

Представляется совершенно очевидным, что целостные методологии основаны на переходе «от общего к частному» в отличие от моделей среды обитания, в которых по определению используется подход «от частного к общему» или упрощение. Если гидрологические и гидравлические модели и модели среды обитания, можно утверждать, уделяют особое внимание самым низким уровням экологической цепи или симптомам, то целостные методологии, как можно видеть, сфокусированы на промежуточных уровнях причинности.

Здесь следует соблюдать осторожность просто потому, что сток не объясняет все экологические изменения в реке. Как отмечалось ранее, взаимодействие между режимами стока, наносов и циклом развития леса, наряду с русловыми отложениями и растительностью, определяет морфологический тип реки и, таким образом, изменение мозаики сред обитания.

Температурный режим также имеет значение, т. к. водные организмы в основном хладнокровные. Таким образом, любое применение целостного подхода к оценке экологического стока в пострадавших реках должно учитывать восстановление естественного режима наносов, цикла развития лесов и температурные условия.

Так как характерным признаком речной экосистемы является изменение мозаики сред обитания, которая зависит от геоморфологических особенностей данного типа реки, то будет возможно использовать методику руслового стока, чтобы сосредоточить внимание на этих причинных механизмах, а не искать дальше по причинно-следственной цепи.

Хотя следует признать, что тип реки и последующее изменение мозаики сред обитания в основном могут быть определены стоком выше определенного порога, а организмам в реке необходимо выживать там круглый год, в этом направлении фактически были предприняты некоторые исследования.

Например, Лоранг и др. (Lorang and others, 2005) использовали дистанционные проекции для оценки геоморфологической работы в распределенном режиме — пиксель за пикселем — через пойменный участок реки с гравийным ложем. Они сделали это в определенном диапазоне стока, выполняя на основе данных моделирование энергии потока в каждом пикселе как функцию стока.

Объединив этот вид исследований с моделями переноса наносов и гидравлическими моделями, можно прийти к гидроэкологическим методам, которые будут оценивать величину и продолжительность стока, необходимого для того, чтобы поддерживать тип реки и изменение мозаики сред обитания в реке.

Это направление исследований открывает широкие возможности в будущем, потому что геоморфологические работы требуют интеграции переменных, например путем объединения различными способами величины и продолжительности, обеспечивая тем самым желанную гибкость.

Кроме того, такого рода результаты могут быть легко добавлены в качестве дополнительного блока в целостную методику руслового стока, обеспечивая сохранение основных факторов, определяющих экологическое здоровье и целостность рек.