Staudammprobleme, Win-Win-Lösungen

Entscheidungen über den Bau, die Beseitigung oder die Änderung von Dämmen beinhalten komplexe Kompromisse, die oft mit sozialen und politischen Konflikten einhergehen. Eine Gruppe von Forschern aus den Natur- und Sozialwissenschaften, den Ingenieur-, Kunst- und Geisteswissenschaften hat sich zusammengeschlossen, um zu zeigen, wie, wo und wann es möglich ist, ein effizienteres Gleichgewicht zwischen diesen Kompromissen zu erreichen. Ihre Arbeit wird in einem Beitrag in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Was ist das Problem mit dem Damm?

In einigen Teilen der Welt gibt es Vorschläge zum Bau von Tausenden von riesigen neuen Dämmen für Wasserkraft, Hochwasserschutz und Bewässerung. In anderen Regionen, wie beispielsweise den USA, gibt es eine wachsende Tendenz zur Wiederherstellung von Flüssen durch den Abbau von veralteten Dämmen, die Sicherheitsrisiken bergen oder große negative Auswirkungen auf die Ökosysteme haben. In beiden Fällen können schwierige Kompromisse und unterschiedliche Stakeholderpräferenzen die Entscheidungsprozesse erheblich erschweren.

So befürworten beispielsweise Naturschutzverbände und Ressourcenschutzorganisationen, die die Wiederherstellung von Meeresfischen anstreben, oft die Beseitigung von Dämmen, die verhindern, dass diese Arten ihre Laichgründe erreichen. Aber auch andere Interessengruppen können die vielfältigen Dienstleistungen, die Staudämme erbringen können, schätzen, einschließlich Wasserversorgung, Wasserkraft und reservoirbezogene Erholung.

„Das ist genau die Art von Problem, bei der man ein interdisziplinäres Team mit dem richtigen Mix an Expertise braucht, um Kompromisse zu quantifizieren und vielversprechende Lösungen aus verschiedenen Perspektiven zu identifizieren“, sagt Sam Roy, Lead-Autor der University of Maine.

Maximierung des wirtschaftlichen und ökologischen Nutzens

Das Forschungsteam sammelte eine Datenbank mit über 7.500 Staudämmen in Neuengland als „Modellsystem“, um nach Entscheidungen zu suchen, die effiziente Ergebnisse für mehrere von Interessengruppen bewertete Kriterien liefern. Zu diesen Kriterien gehören die Verfügbarkeit von Lebensräumen für Wanderfische, die Erzeugung von Wasserkraft, die Speicherung von Wasser, die Trinkwasserversorgung, die Wasserqualität, die Erholungsnutzung, die Risiken von Staudammbrüchen, die Auswirkungen von Eigentum am Wasser und die Entscheidungskosten.

Mit Hilfe eines ökonomischen Konzepts, das als Frontier der Produktionsmöglichkeiten bekannt ist, und einer Szenario-Ranking-Technik identifizierten die Forscher potenzielle Staudammentscheidungen, die den kombinierten ökologischen und wirtschaftlichen Nutzen für einzelne Wassereinzugsgebiete sowie für die gesamte Region New England maximieren. Angesichts der großen Größe der Datenbank (der größten ihrer Art weltweit) und der enormen Anzahl potenzieller Lösungen wurde ein maschineller Lernansatz angewandt, um die vielen Kompromisse zu simulieren und Lösungen zu finden, die den Gesamtnutzen maximieren.

Der Ansatz des Teams kann verwendet werden, um viele verschiedene Arten von Entscheidungen zu identifizieren, die zu effizienten Ergebnissen aufgrund von Ressourcen- und technologischen Einschränkungen führen, einschließlich solcher, die bestimmte Dämme entfernen oder modifizieren, um die größte Zunahme des Fischlebensraums für eine kleine Reduzierung der Wasserkraft oder die größte Verbesserung der Sicherheit bei der Verletzung von Dämmen für eine kleine Reduzierung der Trinkwasserversorgung zu erzielen.

„Wir finden auch, dass es möglich ist, die Kompromisse zwischen bestimmten Kriterien zu verbessern, indem man mehrere Staudammentscheidungen auf größeren räumlichen Skalen koordiniert“, sagt Roy. „Das bedeutet, dass es viele Möglichkeiten gibt, Win-Win-Lösungen zu finden, die gleichzeitig die Stauinfrastruktur, die Süßwasserökosysteme und die Entscheidungskosten verbessern können, indem sie selektiv bestimmte Staudämme in einem Flussgebiet entfernen, modifizieren oder sogar bauen“.

Interdisziplinäre Forschung, die die Punkte verbindet

Roy, Postdoc-Stipendiat am UMaine’s Senator George J. Mitchell Center for Sustainability Solutions, arbeitete mit Kollegen der University of New Hampshire, der University of Rhode Island und der Rhode Island School of Design zusammen.

„Eine der Stärken unseres interdisziplinären Ansatzes besteht darin, dass wir viele verschiedene Trade-offs in einem integrierten, quantitativen Rahmen untersuchen können“, sagt Co-Autorin Emi Uchida, Umweltökonomin an der University of Rhode Island. Das Team arbeitet auch mit verschiedenen Interessengruppen (z.B. Stammesgemeinschaften, Regierungsbehörden, Naturschutzorganisationen) zusammen, um die wissenschaftliche Grundlage der Entscheidungsfindung zu stärken.

Die Autoren nennen das Penobscot River Restoration Project als ein sehr erfolgreiches Beispiel dafür, wie die Koordination von Staudammbau und -umbau durch breites Stakeholder-Engagement Konflikte drastisch reduziert, effizient zugewiesene Ressourcen effizient genutzt und mit den bereits bestehenden Einschränkungen des Staudammbesitzes und der Regulierung abgestimmt werden können.

Roy: „Unser Modell kann helfen, spezifische Entscheidungen zu identifizieren, die die Unterstützung eines breiteren Stakeholder-Publikums gewinnen, indem wir wünschenswerte Infrastrukturen und Kompromisse zwischen Ökosystemen bereitstellen. Dies kann Geldgeber und Praktiker ermutigen, diese Entscheidungen in die Tat umzusetzen. Basierend auf unseren Untersuchungen kann es noch viele weitere zukünftige Entscheidungen geben, die den Erfolg des Penobscot River Restoration Project wiederholen.“

Mehr Informationen:
Samuel G. Roy el al., „Ein multiskalischer Ansatz für den Ausgleich von Kompromissen zwischen Stauanlagen, Flussrestaurierung und Kosten“, PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1807437115

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