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评估扣押沉积物的潜在风险

艾米莉·怀特,巴德学院土地、空气和水研究中心客座研究员

大坝所有者在决定维修时有许多因素需要评估, 删除, 或者安装微型水电系统. 在做这个选择的时候, 重要的是要考虑沉积物(和相关污染物)的命运, 营养物质, 和有机物)积累在大坝后面的水库中. 通过捕获沉积物, 大坝可以剥夺下游地区所需的沉积物,以维持支持邻近地区生态系统的河道结构(i.e.,河岸带).

来源: 博德曼河大坝项目

拆除大坝对重建自然水流和泥沙流是有益的, 水的温度, 以及本地生物的栖息地. 然而, 当大坝被拆除时,大量的泥沙会暴露出来并被动员起来, 导致水的浑浊度增加,对下游生境造成不利影响. 这通常被认为是短期效应. 在长期的, 拆除大坝通常被认为在流域尺度上是有益的,因为水的连通性得到了改善. 但是,拆除大坝的风险和好处还存在许多不确定性.

泥沙释放的影响很难量化,因为变化发生在很长一段时间内,而且常常缺乏描述大坝前条件的数据. 在美国拆除的1200多座水坝中.S. (2014年之前),不到10%的人进行了科学评估(Bellmore等人., 2016). 这种知识的缺乏使得预测一条特定的河流将如何应对大坝拆除具有挑战性.

来源: Bellmore等. (2016)

已经制定了评估大坝拆除对沉积物相关影响的国家指南(USDOI), 2017). 这种方法使用非正式的风险评估(泥沙影响的可能性和后果的大小)来确定所需的泥沙调查的数量(e.g.数据收集、分析、建模和管理). 潜在的泥沙污染和水库的泥沙量是重要的影响因素. 对污染沉积物的关注首先通过筛选调查进行评估. 如果怀疑有相关污染物, 然后需要对沉积物进行取样和分析,以确定是否可以释放沉积物或是否需要缓解. 如果污染物浓度低到可以释放, 然后必须考虑泥沙体积和撞击概率. 然而, 蓄水池中沉积物很少的低水头大坝, 例如, 泥沙影响的风险很小,难道就不需要进行广泛的泥沙调查吗. 可忽略的泥沙体积被认为小于进入水库的平均年负荷的10%. 因为每年的负荷很难确定, 另一种方法可以用来比较泥沙体积与一个典型的冲积河道的大小(e.g.,沙坝或砾石坝).

来源:USDOI (2017)

在现有大坝上安装微型水电工程对下游泥沙的悬浮和运输的影响应该可以忽略不计. 水量、流量和水质(e.g.,泥沙水平)主要受上游土地利用的控制. 除非进行了影响流的更改, 泥沙运动和洪水模式不应受到影响. 然而, 水电系统安装过程中的施工过程会对淤积泥沙产生干扰, 特别是需要疏浚的时候. 在纽约州, 有关疏浚活动(以及疏浚物料在水中和河岸的管理)的指导由williamhil娱乐平台保护署(NYSDEC)提供, 2004).

对于涉及疏浚的项目,获得批准的一个重要步骤是设计一个采样和分析计划,以表征泥沙质量. 本质上, 通过这个过程,它将确定是否有与沉积物相关的污染物. 下面的沉积物采样计划流程图可以用来评估一个项目是否可以豁免提交计划给NYSDEC. 关于抽样计划的准备细节,请参阅《williamhil娱乐平台》 & 操作指南系列(TOGS.1.9 (NYSDEC, 2004).

来源: http://www.dec.ny.gov/permits/94755.html

如果沉积物取样是必需的, 样品必须分析一套污染物,以便对沉积物进行分类(为a类), B, 或C). 这些沉积物类别是基于这些污染物的浓度, 根据它们对水生生物和生态系统的已知和假定影响. 然后根据要疏浚的泥沙类别选择适当的管理方案.

来源:NYSDEC (2004)
注:用未受污染的沉积物或其他材料覆盖/覆盖,可确保疏浚物与williamhil娱乐平台隔离.

沉积物分类中需要分析的化合物:

  • 金属(砷、镉、铜、铅和汞)
  • 多环芳烃和石油相关化合物(苯、总BTEX、总多环芳烃)
  • 杀虫剂(滴滴涕+DDD+DDE,灭灵,氯丹,狄氏剂)
  • 氯化烃(多氯联苯,2,3,7,8- tcdd)
  • 其他可能限制水质的物质(特定地点)

这些分析必须由纽约州卫生部(NYSDOH)williamhil娱乐平台实验室批准计划(ELAP)认可的实验室进行。. 基于NYSDOH的分析服务协议,沉积物测试(满足TOGS 5.1.9; NYSDEC, 2004) requires a full data deliverables package (ASP Category B). 卫生署已在以下网页列出认可商业化验所名单: http://www.wadsworth.org/regulatory/elap/certified-labs. 虽然价格可能有所不同,TOGS 5的成本报价.2018年秋季,一家经认可的实验室进行的19项沉积物测试(包括上述特定化合物)的费用约为每个样本1630美元. 为了充分描述疏浚材料的特征,应收集的样本数量将取决于项目区域和预期的泥沙非均质性.

以保护水生和湿地生境以及河岸地区, NYSDEC的指导方针包括以下williamhil娱乐平台目标:

  • 通过仔细操作设备和/或使用浮动吊杆来减少再悬浮, 淤泥窗帘, 屏幕, 等.
  • 尽量减少被干扰或返回水中的物质
  • 避免破坏附近的湿地和生境
  • 避开已知的历史或考古遗址
  • 避免在鱼类迁徙和产卵期间疏浚
  • 避开沿海地带(高、低水位线之间的海岸)
  • 避免将底栖生物(生活在或生活在河流底部的生物)暴露于污染更严重的物质中

在疏浚过程中,应采用最佳管理方法以达到这些目标. 例如,应采取措施减少固体的再悬浮(e.g., 使用封闭桶), 应采用淤泥帷幕来保护敏感生境, 在鱼类迁徙和产卵期间,工作应该受到限制. 在制定管理计划时,也应考虑到williamhil娱乐平台目标和最佳管理做法,以便将疏浚的物料放入水中或河岸地带, 如果根据沉积物类别认为这种放置是适当的(i.e.,污染物存在).

想要了解更多关于泥沙运输和沉积的知识,请浏览以下网站: http://www.fondriest.com/environmental-measurements/parameters/hydrology/sediment-transport-deposition/

参考文献

Bellmore J.R.杜达,J.J.克雷格L.S.格林,年代.L.Torgersen C.E.柯林斯,米.J. 和Vittum K. 2016. 美国大坝拆除研究的现状与趋势. 电线的水. doi.org/10.1002 / wat2.1164

纽约州williamhil娱乐平台保护部. 挖沙船泥沙取样分析方案设计.

纽约州williamhil娱乐平台保护部. 2004. 技术 & 操作指南系列(TOGS.1.9:泥沙和疏浚物在水中和河岸的管理. 水评估管理局水务局. 

美国内政部,填海局,技术服务中心. 2017. 大坝拆除泥沙分析指南.



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