Beslut om att bygga, ta bort eller ändra dammar innebär komplexa avvägningar som ofta åtföljs av social och politisk konflikt. En grupp forskare från natur- och samhällsvetenskap, teknik, konst och humaniora har gått samman för att visa hur, var och när det kan vara möjligt att uppnå en mer effektiv balans mellan dessa avvägningar. Deras arbete presenteras i ett papper publicerat i Förfaranden från National Academy of Sciences ( PNAS ).

Vad är dammproblemet?

I vissa delar av världen, det finns förslag om att bygga tusentals massiva nya dammar för vattenkraft, översvämningskontroll och bevattning. I andra regioner, som USA, det finns en växande rörelse för att återställa floder genom att ta bort dammar som är föråldrade, utgör säkerhetsrisker eller har stora negativa effekter på ekosystemen. I båda fallen, svåra avvägningar och olika intressentpreferenser kan i hög grad komplicera beslutsprocesser.

Till exempel, bevarandegrupper och resursorgan som försöker återställa havsdriven fisk gynnar ofta avlägsnande av dammar som hindrar dessa arter från att nå sina lekplatser. Men andra intressenter kan uppskatta de olika tjänster som dammar kan erbjuda, inklusive vattenförsörjning, vattenkraft och reservoarrelaterad rekreation.

"Det här är precis den typen av problem där du behöver ett tvärvetenskapligt team med rätt mix av expertis för att kvantifiera avvägningar och identifiera lovande lösningar ur flera perspektiv, "säger Sam Roy, huvudförfattare från University of Maine.

Maximera ekonomiska och ekologiska fördelar

Forskargruppen samlade in en databas med över 7, 500 dammar i New England som ett "modellsystem" för att söka efter beslut som ger effektiva resultat för flera kriterier värderade av intressenter. Dessa kriterier inkluderar livsmiljö tillgänglighet för flyttfiskar, vattenkraftproduktion, vattenlagring, dricksvattenförsörjning, vattenkvalitet, fritidsbruk, risker för dammbrott, fastighetspåverkan vid vattnet och beslutskostnader.

Med hjälp av ett ekonomiskt koncept som kallas produktionsmöjlighetsgränsen, kombinerat med en scenariorankningsteknik, forskarna identifierade potentiella dammbeslut som maximerar de kombinerade ekologiska och ekonomiska fördelarna, för enskilda vattendrag såväl som hela New England -regionen. Med tanke på databasens stora storlek (den största i sitt slag i världen), tillsammans med det enorma antalet potentiella lösningar, en metod för maskininlärning användes för att simulera de många avvägningarna och hitta lösningar som maximerade totala fördelar.

Teamets tillvägagångssätt kan användas för att identifiera många olika typer av beslut som resulterar i effektiva resultat med tanke på resurser och tekniska begränsningar, inklusive sådana som tar bort eller modifierar specifika dammar för att ge den största ökningen av fiskens livsmiljö för en liten minskning av vattenkraften, eller den största förbättringen av dammbrottssäkerheten för en liten minskning av dricksvattentillförseln.

"Vi finner också att det är möjligt att förbättra avvägningarna mellan vissa kriterier genom att samordna flera dammbeslut på större rumsliga skalor, "säger Roy." Det betyder att det finns många möjligheter att hitta win-win-lösningar som samtidigt kan förbättra damminfrastrukturen, sötvattenekosystem och beslutskostnader genom att selektivt ta bort, modifiera eller till och med bygga specifika dammar i ett avrinningsområde. "

Tvärvetenskaplig forskning som förbinder prickarna

Roy, en postdoktor vid UMaines senator George J. Mitchell Center for Sustainability Solutions, arbetat med kollegor från University of New Hampshire, University of Rhode Island och Rhode Island School of Design.

"En av styrkorna i vårt tvärvetenskapliga tillvägagångssätt är att vi kan undersöka många olika avvägningar med hjälp av en integrerad, kvantitativ ram, "säger medförfattaren Emi Uchida, miljöekonom vid University of Rhode Island. Teamet samarbetar också med olika intressenter (t.ex. stamgemenskaper, statliga myndigheter, bevarandeorganisationer) för att stärka den vetenskapliga grunden för beslutsfattandet.

Författarna nämner Penobscot River Restoration Project med flera intressenter som ett mycket framgångsrikt exempel där koordinering av dammavlägsnande och ändring genom ett brett intressentengagemang dramatiskt minskade konflikter, effektivt fördelade resurser, och anpassas till redan befintliga begränsningar av dammägande och regler.

Säger Roy, "Vår modell kan hjälpa till att identifiera specifika beslut som får stöd från en bredare intressentgrupp genom att tillhandahålla önskvärd infrastruktur och avvägningar från ekosystem. Detta kan uppmuntra finansiärer och praktiker att göra dessa beslut till verklighet. Baserat på vår forskning, det kan finnas många fler framtida beslut som upprepar framgången för Penobscot River Restoration Project. "