Metoder för att kvantifiera ekologiska effekter av miljöåtgärder i reglerade vattendrag Kjell Leonardsson Peter Rivinoja, (Andreas Gyllenhammar) Sveriges Lantbruksuniversitet, Umeå
Minimitappning & ekologiskt anpassade flöden Case Klumpströmmen, Ljusnan (Bollnäs) Målsättning - Prognos av fiskmängd vid olika flödesscenarier Metodik 1. Mätning/skattning av arealer med lämpliga fiskhabitat vid olika flöden 2. Analys av flöden i relation till kritiska faser/livsstadier (reproduktion & yngel) 3. Referensdata på fisktätheter från motsvarande vattendragsstorlek 4. Beräkning av förväntade fiskmängder (harr & öring), 1x3, i relation till flödesmängder
Kritiska perioder för harr och öring Lekperiod harr Lekperiod öring +3 m 3/s vintervatten Begränsade lekområden om lågvatten Strandning av rom om vårfloden avtar före sommarvattenföringen Strandning av rom Bottenfrysning
Förväntad mängd harr (>30 cm) i Klumpströmmen Number of grayling 30 cm 1250 1000 750 500 250 0 Skattad mängd 2008 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Flow (m 3 s -1 )
Metodens generaliserbarhet Huvudfåra = under vissa förutsättningar Hindra stora spillflöden att spola bort den restaurerade miljön Sidofåra = ja
Bankfull river width (m) Behov av åtgärder i huvudfåror Undvik nolltappning Oreglerade Reglerade 80 y = 6.99x Åtgärda bredd-djup 0.61 R² = 0.69 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Mean flow (m3/s)
Maxflöde per 20-50 år (m 3 /s) Behov av åtgärder i huvudfåror Förhindra stora spill (avledning, alt. barriär) 700 600 500 QMax 15*MQ 400 300 200 100 0 Median(QMax) 6.4*MQ 0 5 10 15 20 25 30 35 Årsmedelflöde (m 3 /s) QMin = 0.00106*MQ 2 /(1+0.005*MQ)
Konnektivitet - fiskvandring I vilka situationer ger fiskvägar önskad effekt, dvs återskapande av vitala populationer av vandringsfisk? Hur påverkar antalet fiskvägar/trappor möjligheten att återskapa vitala fiskpopulationer? Baskrav: - - - - Intakta lek- och yngeluppväxtområden av tillräcklig omfattning för att uppnå vitala populationsstorlekar
Modellering för analys av förutsättningar
Effekt av fiskvägar på förväntat antal leklaxar, 8(9) passager i Ljusnan Passage-effektivitet: Smolt 0.98, Leklax 0.93, Utlekt lax 0.90 Passage-effektivitet: Smolt 0.88, Leklax 0.83, Utlekt lax 0.81
Modellförenkling för ökad användbarhet jämviktsmodell utan dynamik Rekryteringsfunktion Antal 0+ stirr, N 0+ Antal honor vid lek, N F Beverton-Holt Ricker U K K + U U e U e K K V Q 2 2 p 0 Fec e K Log[V Q/2] p 0 Fec Definitioner: U = p 0 N F Fec Q = p S p R FP, V = p 1 p 0 Fec Exempel (Beverton-Holt) för utvärdering av Baltic Sea Salmon Action Plan: Q > 4/(Fec*p 0 *p 1 )
Resultatjämförelse Jämviktsmodell dynamisk modell Totalt antal lekfiskar (lax) Passager = 8 (9) Passager = 6 (7) Total vandringseffektivitet (smolt första lek)
Litteraturdata på passage-effektiviteter (Atlantlax) Percentiler Kategori 25 th Median 75 th N Smolt, nedströms 0.94 0.96 0.97 17 Vuxna, uppströms 0.86 0.94 1.00 45 Kelt, nedströms 0.68 0.95 0.95 4
Riskanalys utifrån livscykelperspektiv (förväntad vandringsframgång, smolt lek) Percentiler Förstagångslekare Andragångslekare Antal fiskvägar 5 th 25 th 50 th 5 th 25 th 50 th 1 0.44 0.78 0.90 0.19 0.53 0.70 2 0.28 0.57 0.75 0.07 0.27 0.46 3 0.21 0.41 0.61 0.04 0.13 0.28 4 0.16 0.32 0.49 0.02 0.07 0.17 5 0.11 0.24 0.39 0.01 0.04 0.10 6 0.08 0.19 0.31 0 0.02 0.06 7 0.06 0.15 0.25 0 0.01 0.04 8 0.04 0.12 0.20 0 0.01 0.02 9 0.03 0.09 0.16 0 0 0.01 10 0.03 0.07 0.13 0 0 0.01
Uppsummering av osäkerhet mha den dynamiska modellen
Analyser av flödesdata från oreglerade och reglerade vattendrag Syfte - Försöka identifiera de viktigaste aspekterna för prioritering av åtgärder Omvänd vattenföring IHA (Indicators of Hydrological Alteration)
Oreglerade Omvänd vattenföring Norra Sverige Reglerade Södra Sverige
Effekter av omvänd vattenföring på förekomst av strömlevande bottenfauna?
Effekter av omvänd vattenföring på förekomst av strömlevande fisk?
IHA Indicators of Hydrological Alteration
Jämförelse med flödesvariationer i oktober, exempel från Ljusnan Lekperiod öring & lax LJUSNAN Naturlig, 500-års flödesökning/timme Naturlig, 500-års flödesminskning/timme Risk för strandning av fisk
Flöde m 3 s 1 Miljöanpassad flödesreglering (dygnsreglering) Flöde m 3 s 1 Extrema naturliga flödesförändringar Maximal flödesminskning utan strandning av fisk 250 200 4.3 timmar 12 timmar 7.7 timmar 250 200 6. timmar 12 timmar 6. timmar 150-20 % 150-50 % 100 100 50 50 0 0 5 10 15 20 Tid timmar 0 0 5 10 15 20 Tid timmar
Fysiska åtgärder i bottenmiljön Förändring av bottenstrukturen för att skapa ökad heterogenitet i strömförhållanden och därmed ökad möjlighet för organismerna att hitta lämpliga habitat. Experimentdesign Resultat, experiment & CFD-modellering
Sammanfattning av miljöproblem i reglerade vattendrag Brist på (eller åtkomst av) lämpliga strömvattenhabitat i tid eller rum Alla åtgärder som på något vis återskapar lämpliga strömvattenmiljöer bidrar till att förbättra miljön, men med begränsade resurser kan det vara bättre att försöka få till ett antal rejäla åtgärder än halvdana på alla ställen
Miljönytta (MN) Olika miljönytta av vatten på olika ställen Område A Område B MN A MN B Utgångsläge?? Flöde Rekommenderad åtgärd
Tack för ordet!
Effekt av fiskvägar på förväntat antal leklaxar, 6(7) passager i Ljusnan Passage-effektivitet: Smolt 0.98, Leklax 0.95, Utlekt lax 0.92 Passage-effektivitet: Smolt 0.89, Leklax 0.86, Utlekt lax 0.82
Omvänd vattenföring? Norra Sverige Södra Sverige
Scenarier: Havsöring i Emån 3 1 & 2
Antal havsöringar (ind.) Havsöring Emån 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 1 2 3 4 5 6 7 Totalt Sträcka nr
Metoder för att identifiera miljövänliga reglerings-/flödesregimer Data från oreglerade vattendrag Jämförelse nord-syd Analys av extrema men naturliga flödessituationer
Samband mellan störningsfrekvens och utslagning av populationer Enstaka störningar Frekventa störningar - Insekter kan återkolonisera (terresta & flygande adultstadier) - Fisk behöver vandringsvägar för att återkolonisera
(%) Extrema men naturliga flödessituationer - - - ca. 500-års max - - -
(%) Extrema men naturliga flödessituationer ca. 500-års max -