Vattenkraftsdammar ger tillförlitlig förnybar energi, men de har också en direkt påverkan på miljön, särskilt fisk. Att justera mängden vatten som rinner över en damm kan hjälpa fisken att framgångsrikt navigera i dammar. Men att spilla mer vatten betyder att mindre vatten är tillgängligt för att producera kraft.
Att bestämma när och hur mycket vatten som ska spillas för att hjälpa fiskar att passera säkert genom dammar samtidigt som nättillförlitlighetsbehoven tillgodoses är kritiska frågor.
Forskning vid Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) belyser den komplexa dynamiken kring spill och fiskpassage genom dammar, och finner att spill inte alltid är den största faktorn för framgångsrik fiskpassage. Forskningen är publicerad i Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences .
"Vi fann att fiskens aktivitet, simförmåga och tid på dygnet alla spelar en roll för fiskens passage, ofta mer än enbart spillnivåer", förklarade PNNL Earth-forskaren Ryan Harnish.
"Våra data visar att när ung lax och steelhead är mindre aktiva på våren - som på natten eller i svalare vattentemperaturer - kan spill av mer vatten göra stor skillnad för att hjälpa fler fiskar att undvika att passera genom kraftverket. Men under andra förhållanden, högre spillnivåer har liten effekt."
Detta är värdefull information för beslutsfattare som har i uppdrag att balansera vattenbehov för miljöhälsa och energibehov. Att veta när höga utsläppsnivåer bäst stöder fiskens passage – och när de inte gör det – ger alternativ för att balansera kompromisserna i samband med vattenkraftproduktion och miljöpåverkan.
Att spilla vatten kan hjälpa fiskar att simma framgångsrikt över en damm istället för direkt genom kraftverket - den del av dammen som inkluderar turbinen. Men tidpunkten och mängden vatten som spills påverkar både fiskpassage och elproduktion. För att ta en närmare titt på hur spillnivån påverkar fiskens passage behövde forskarna detaljerad spårningsinformation som visar när och hur fisk passerade genom en damm.
Den vanliga spårningsmetoden i Columbia River Basin är att märka individuella fiskar med passiva integrerade transponder (PIT)-taggar ovanför dammen, som upptäcks när fisk passerar genom en specifik del av dammen som kallas juvenile bypass-systemet.
Även om det är mycket tillförlitligt, ger detta tillvägagångssätt inte information om de olika andra vägarna fisk kan färdas genom en damm – information som behövs för att avgöra hur spillnivån påverkar fiskpassagen. För att få denna information genomfördes ett flertal studier mellan 2008 och 2018 med en annan metod:akustisk telemetri.
PNNL-teamet analyserade 10 år av akustisk telemetridata, inklusive 3D-information om fiskbeteende, från flera dammar längs floderna Snake och Columbia. Detta gjorde det möjligt för dem att identifiera vägen fisken tog genom dammen och den exakta tiden för deras dammpassage. I kombination med information om fiskens beteende och överlevnad tillsammans med dammdrift utvärderade de vilka faktorer som mest sannolikt skulle påverka fiskens passage genom olika rutter och förhållanden.
De tittade specifikt på vårlax och steelheadsmolt – ung fisk som vandrar mot havet – för att se hur spillnivåerna påverkade antalet smolt som passerade direkt genom kraftverket. Antalet smolt som passerade genom kraftverket visade sig vara relaterat till deras aktivitetsnivå och simförmåga, inte bara spill.
"Höga spillnivåer som är avsedda att minska antalet fiskar som passerar genom kraftverket på våren är sannolikt mest effektiva när fiskarna är mindre aktiva eller har nedsatt simförmåga, som på natten, under höga flodflöden eller i svalare tider. vattentemperaturer," förklarade Harnish. "Höga spillnivåer var inte den enskilt viktigaste faktorn för smoltpassage över hela linjen."
Dessa fynd pekar på behovet av fler studier som denna som kan ge omfattande information om exakt när och hur fiskar passerar genom dammar. Den informationen kan hjälpa beslutsfattare att avgöra hur man bäst stödjer fiskens passage och tillgodoser energibehovet i framtiden.
I ett uttalande till PNNL sa Bonneville Power Administration (BPA) – som marknadsför kraft från 31 federala dammar över Pacific Northwest –:"Denna publikation är ytterligare en bit till pusslet med att förstå fiskens passage genom det federala hydrosystemet. Den borde ge regionens forskare och chefer med ytterligare information att ta hänsyn till när de utvärderar operationer som uppfyller de många syftena med Columbia River System."
Vattenkraft genererar över hälften av elen i Oregon och Washington och är en viktig del av ett tillförlitligt elnät. Fiskpassage är nödvändigt för att stödja regionala fiskpopulationer, särskilt lax, som har betydande miljömässig, ekonomisk och kulturell betydelse. Att veta när och hur mycket man ska spilla – eller inte – är avgörande för att balansera dessa behov.
Till exempel, när vattennivåerna i floden är låga, är de maximala spillnivåerna relativt höga. Denna höga utsläppsnivå leder till en stor minskning av elproduktionen – motsvarande att driva en halv miljon färre hem.
Denna studie förutspår att under dessa flodförhållanden skulle maximala utsläppsnivåer hjälpa fisk att passera genom kraftverket på natten, men skulle göra liten skillnad under dagen när energibehovet vanligtvis är högre. Denna detaljerade information ger kritisk insikt för beslutsfattare och dammoperatörer som letar efter sätt att uppfylla både energi- och miljöprioriteringar.
"Att utvärdera energi- och miljöavvägningar är en utmaning som kräver bästa tillgängliga data för att informera beslut", säger Alison Colotelo, PNNL Hydropower Program Lead. "Bättre förståelse för vad som påverkar fiskens passage genom dammar och utsläppets roll är avgörande för att stödja fiskpopulationer och kraftgenerering."
Mer information: Ryan A. Harnish et al, Faktorer som påverkar kraftpaketets passage av vårvandrande smolt vid federalt drivna vattenkraftsdammar i floderna Snake och Columbia, Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences (2023). DOI:10.1139/cjfas-2022-0217
Tillhandahålls av Pacific Northwest National Laboratory
