Баланс между восстановлением популяции лосося и нуждами других водопользователей

В западных штатах США дефицит воды — острая проблема. Сложно найти баланс между обеспечением необходимого стока для поддержки мест обитания мигрирующих рыб, таких как лосось и стальноголовый лосось, и одновременным удовлетворением потребностей оросителей и производителей гидроэлектроэнергии.

Даже при наличии достаточных запасов воды в водохранилищах сложно скоординировать сбросы, которые удовлетворили бы все запросы. По мере потепления и иссушения климата поиск решений, одновременно учитывающих нужды рыб, энергетики и других водопользователей, станет ещё сложнее.

Учёные из Национальной лаборатории Ок-Ридж исследовали оптимальное планирование сбросов воды из водохранилища в Калифорнии, чтобы одновременно поддержать популяции лосося и максимизировать выработку электроэнергии. Результаты опубликованы в журнале Water Security and Biology.

«Конфликты между конкурирующими водопользователями в Центральной долине Калифорнии очень остры, — пояснила соавтор исследования Анриетт Ягер. — Водохранилища служат многим целям, включая поддержку популяций мигрирующих рыб. Число возвращающихся на нерест диких особей осенней кеты в реки Центральной долины снижается в среднем на 1947 взрослых особей в год с 1950 года, с существенными межгодовыми колебаниями».

Учёные разработали модели, чтобы понять, как можно планировать сбросы для пользы лосося при максимизации стоимости выработки электроэнергии. Экономист в области энергетики доктор Росио Уриа-Мартинес смоделировала сезонные изменения стоимости энергии, а доктор Ягер — реакцию лосося на изменение стока.

Совместная оптимизация моделей дала Парето-оптимальную границу сезонных режимов стока. Рассматриваемые режимы включали два импульсных сброса с вариациями величины, времени и продолжительности. Режимы также ограничивались условием сохранения общего годового стока, близкого к исторической медиане.

Результаты показывают, могут ли режимы стока, благоприятные для выращивания молоди лосося, также позволять вырабатывать гидроэнергию в периоды высокого спроса и цен на электроэнергию. Анализ выявил периоды, когда экономические цели и цели по сохранению лосося совпадают, а также периоды их расхождения.

Оптимальные режимы, удовлетворяющие обеим целям, предусматривали импульсные сбросы в начале лета. Однако только решения, делающие акцент на стоимости гидроэнергии, включали высокие сбросы в середине зимы.

«Экономика энергосистемы Калифорнии сложна, но нас в основном интересовали сезонные климатические сигналы. Например, спрос на электроэнергию должен быть выше, когда включаются кондиционеры и отопление», — отметила доктор Уриа-Мартинес. Результаты исследования дают ценное понимание того, как можно управлять водохранилищами для одновременного удовлетворения потребностей популяций лосося и потребителей электроэнергии.