環境フロー

環境流量は、淡水および河口域の生態系と、これらの生態系に依存する人間の生活と幸福を維持するために必要な水流量、タイミング、および水質を表します。インドの文脈では、文化的および精神的なニーズに必要な河川流量が重要になります。^{[1]環境流量の実装を通じて、水管理者は、人間の使用を提供し、健全な}河川生態系を維持するために必要な重要なプロセスを維持する流量レジームまたはパターンを実現しようと努めています。環境流量は、必ずしも人間の開発、使用、および転用がなければ発生する自然で手つかずの流れパターンを復元する必要はなく、代わりに、水供給、エネルギー、レクリエーション、または洪水制御のみに焦点を当てた管理よりも、河川からより幅広い価値と利益を生み出すことを目的としています。

河川は、氾濫原や河畔地帯を含む統合システムの一部です。全体として、これらのシステムは幅広い恩恵をもたらします。しかし、世界の河川は、ダム、転水路、堤防の建設により、ますます改変されています。世界の大河川の半分以上がダム化されており、^[2]その数は増え続けています。南米では約1,000のダムが計画中または建設中であり、中国の揚子江だけでも50の新しいダムが計画されています。^[3] ダムやその他の河川構造物は、下流の流れのパターンを変え、その結果、水質、温度、堆積物の移動と堆積、魚類や野生生物、そして健全な河川生態系に依存する人々の生活に影響を与えます。^[4]環境の流れは、これらの河川機能を維持しながら、同時に従来のオフストリームの恩恵を提供しようとしています。

20 世紀初頭から 1960 年代にかけて、先進国における水管理は、洪水防止、給水、水力発電の最大化に主眼が置かれていました。1970 年代には、これらのプロジェクトの生態学的および経済的影響から、科学者は特定の魚種を維持するためにダムの運用を変更する方法を模索するようになりました。当初の焦点は、川のマスなどの個々の種を保護するために必要な最小流量を決定することでした。環境流量は、この「最小流量」の概念から発展し、後に「流域内流量」に発展しました。これは、水を水路内に留める必要性を強調したものです。

1990年代までに、科学者たちは、河川が支える生物学的および社会的システムは、単一の最小流量要件で要約するには複雑すぎることに気付きました。^{[5] [6]} 1990年代以降、より包括的な環境流量の回復と維持に対する支持が高まり、科学者や技術者がこれらの流量を定義して河川の種、プロセス、サービスの全範囲を維持できるようにするための能力も高まりました。さらに、実施はダムの再操作^[7]から、地下水と表流水の転流と戻り流量、土地利用と雨水管理を含む水管理のすべての側面の統合^[8]へと進化しました。地域規模の環境流量の決定と管理をサポートする科学も同様に進歩しました。^[9]

2003年に水の専門家を対象に環境フローの認識を測る世界規模の調査が行われたが、回答者272人のうち88%が、環境フローの概念は水資源を持続的に管理し、人々の長期的なニーズを満たすために不可欠であると同意した。^[10] 2007年には、環境フローに関するブリスベン宣言が50か国以上から750人以上の実務家によって承認された。^[11]この宣言では、世界の河川や湖沼の保護と修復に協力するという公式の誓約が発表された。2010年までに、世界中の多くの国が環境フロー政策を採用したが、その実施は依然として課題となっている。^[12]

現在進行中の環境流量の回復に向けた取り組みの 1 つに、The Nature Conservancy (TNC) と米国最大の水管理機関である米国陸軍工兵隊(USACE) の共同プロジェクトである Sustainable Rivers Project があります。2002 年以来、TNC と USACE は、12 州の 8 つの河川にある USACE ダムの運用を変更することで、環境流量の定義と実装に取り​​組んできました。ダムの再運用による環境流量の解放と氾濫原の修復を組み合わせることで、洪水リスクを軽減しながら水力発電に利用できる水量を増やすことができた例もあります。

アラモダムの下流を流れるアリゾナ州のビルウィリアムズ川は、持続可能な河川プロジェクトで取り上げられている河川の1つです。1990年代初頭からダムの運用変更について議論してきた地元の利害関係者は、2005年にTNCおよびUSACEと協力し、ダム下流の流域の生態系の健全性と生物多様性を改善するための具体的な戦略を特定し始めました。科学者たちは入手可能な最良の情報を集め、ビルウィリアムズ川の環境流量を定義するために協力しました。^[13] 推奨される環境流量要素のすべてをすぐに実施することはできませんでしたが、USACEはアラモダムの運用を変更し、より自然な低水量と制御された洪水を組み入れました。継続的なモニタリングにより、在来のヤナギハコヤナギ林の若返り、侵入種および非在来種のギョウギシバの抑制、ビーバーダムと関連する流水-静水生息地のより自然な密度の回復、水生昆虫の個体数の変化、地下水涵養の強化など、結果として生じる生態学的反応が捉えられています。 USACEのエンジニアは定期的に科学者と協議を続け、監視結果を活用してダムの運用をさらに改善しています。^[14]

利害関係者が環境流量に関する勧告を作成した別の事例として、ホンジュラスのパトゥカIII水力発電プロジェクトがある。中央アメリカで2番目に長いパトゥカ川は、何百年もの間、魚類の生息を支え、農作物を育て、タワカ、ペチ、ミスキートインディアンを含む多くの先住民コミュニティの航行を可能にしてきた。アマゾン北部最大の手つかずの熱帯雨林とその住民の生態学的健全性を保護するため、TNCとプロジェクト責任者であるEmpresa Nacional de Energía Eléctrica（ENEE）は、川沿いの人間と自然コミュニティの健全性を維持するために必要な流量を調査し、決定することに合意した。利用可能なデータが非常に限られていたため、このほぼ手つかずの川域に依存している地元の人々の経験と観察に基づいて、流量の必要性を推定するための革新的なアプローチが開発された。^[15]

健全な河川を維持するために必要な河川流量を規定するために、世界中で 200 以上の方法が使用されています。しかし、これらのうち、健全な河川が提供する生態系サービス全体を支えるために必要な季節的および年々の流量変動を考慮した包括的で総合的な方法はほとんどありません。 ^[16]このような包括的なアプローチには、DRIFT (Downstream Response to Imposed Flow Transformation) ^[17]、 BBM (Building Block Methodology) ^[18] 、およびサイト固有の環境流量評価のための「サバンナ プロセス」^[19]、および地域規模の水資源計画と管理のための ELOHA (Ecological Limits of Hydrologic Alteration) ^[20]が含まれます。 特定の状況に対する「最善の」方法、またはより可能性が高い方法は、利用可能なリソースとデータの量、最も重要な問題、および必要な確実性のレベルによって異なります。環境流れの規定を容易にするために、ワークショップの設定で定義された流れの要件を捕捉する（例：HEC-RPT Archived 2022-01-18 at the Wayback Machine）か、環境流れの実装の影響を評価する（例：HEC-ResSim Archived 2022-03-09 at the Wayback Machine、HEC-RAS Archived 2022-03-20 at the Wayback Machine、およびHEC-EFM Archived 2018-02-23 at the Wayback Machine）ためのコンピュータモデルとツールがUSACEの水文工学センターなどのグループによって開発されている。さらに、環境の大規模な流れをより適切にモデル化するために、スマゴリンスキーのラージエディクロージャに基づく3D乱流モデルから2Dモデルが開発されている。 ^[21]このモデルは、従来の水深平均流れ方程式の代わりに、乱流スマゴリンスキー大渦閉鎖の 遅い多様体に基づいています。

その他の実証済みの環境流量評価方法には、DRIFT (King et al. 2003) があり、これは最近、国際仲裁裁判所におけるパキスタンとインド間のキシェンガンガ水力発電所紛争で使用されました。

インドでは、水力発電のためにヒマラヤの河川に計画されている数百の大型ダムから、環境流量の必要性が浮上した。例えば、ブラマプトラ川のロヒット、ディバン川、ガンジス川流域のアラクナンダ川とバギーラティ川、シッキムのティースタ川に計画されている一連のダムは、河川水路よりもトンネルや堰堤を通って流れる河川になるだろう。ダムからの環境流量の放出については、さまざまな当局（裁判所、裁定所、インド環境森林省の専門家評価委員会）から勧告が出されている。しかし、これらの勧告は、特定の環境流量放出がなぜ必要なのかという明確な目的に裏付けられたものではない。^[22]

• 淡水流入
• 水不足