MHT Vándorgyűlés, 2013. 07.03.
Természetvédelmi törekvések az EU Duna Régió Stratégia programjában Guti Gábor MTA ÖK Duna-kutató Intézet
A globális vízhasznosítás növekedése a 20. században (km3 /year) 5000
4000
8-szoros növekedés
3000 2000 1000 0
1900
1920 Agriciultural
Gleick 1993
1940
1960
Industrial
1980 Municipial
2000
A vízkészletek és a vízigények eloszlása nem egyenletes A népesség és a vízhasznosítás kontinensek szerint
1.2 milliárd ember él vízhiányos térségekben 1,6 milliárd ember él olyan fejlődő régiókban, ahol az infrastruktúra hiánya miatt nincs víz
Globális vízproblémák A vízigények növekedése – vízkészletek korlátozottak
Globális klímaváltozás (pl. folyók vízhozama csökken: világ 925 legnagyobb folyójában összességében mintegy 6 %-kal, 50 év)
Vízhiány társadalmi-gazdasági fejlődést korlátozó tényező Társadalmi – gazdasági feszültségek fokozódása „vízháborúk” valószínűségének növekedése 1995-2003: 1831 esetben alakult ki vízzel kapcsolatos nemzetközi nézeteltérés 1228 esetben tárgyalásos úton történt a rendezés 507 esetben incidens robbant ki (Wolf et al. 2003)
A víz a társadalmi-gazdasági fejlődés feltétele A víz a gazdasági tevékenység minden ágazatában nélkülözhetetlen mezőgazdaság
lakossági vízellátás
ipar & energia
közlekedés
A folyók hasznosításának terhelés-hatás viszonya (DPSIR) HAJTÓERŐ - DRIVERS
TERHELÉS - PRESSURES
KÖRNYEZET ÁLLAPOTA - STATE
Társadalmi fejlődés • Népesség növekedés • Urbanizálódás Gazdasági tevékenység • Mezőgazdaság • Ipar • Energia termelés • Közlekedés / hajózás
Ármentesítés Folyamszabályozás Vízlépcső (vízerőmű) Szennyvíz Diffúz szennyezés Tájhasználat Vízkivétel (öntözés) Rekreáció, stb.
• Biológiai elemek és folyamatok • Hidrológiai és hidromorfológiai elemek és folyamatok • Fizikai és kémiai elemek és folyamatok
HATÁS - IMPACTS Ökológiai integritás romlása • Ártér feltöltődés, kiszáradás • Oldalirányú átjárhatóság csökk. • Hosszirányú átjárhatóság fragm • Meder beágyazódás • Talajvízszintek csökkenése • Biodiverzitás, élőhely csökken Vízminőség romlása • Eutrofizálódás • Veszélyes anyagok akkumulál. Vízmennyiség csökkenése, stb.
A halfauna változása – környezeti változások, biodiverzitás csökkenésének indikátora 522 európai édesvízi halfajból 200 fajt kipusztulás fenyegeti
Lokálisan kipusztult fajok gyakorisága
A folyami halfajok 60%-a veszélyeztetett
Veszélyeztetett fajok gyakorisága Kottelat & Freyhof 2007
Veszélyeztetett fajok gyakorisága pozitív összefüggés az emberi tevékenység indikátoraival: - GDP, - népsűrűség, - városi területek gyakorisága Kottelat & Freyhof 2007
EU DRS jelentősége Duna – „legnemzetközibb” folyó – különleges stratégiai jelentőség Lehetőségek : ● a Duna-régió gazdasági fellendülése ● a politikai stabilitás megteremtése ● a vízkészletek fenntartható hasznosításának megvalósítása ● a nemzetközi együttműködések – jószomszédi kapcsolatok megalapozása Fejlesztési célok 4 pillér köré csoportosulnak 2. pillér: A környezet védelme a Duna-régióban 4. PA.: a vizek minőségének helyreállítsa és megőrzése 5. PA.: környezeti kockázatok kezelése 6. PA.: a biodiverzitás, a táj, a levegő- és talajminőség megőrzése Milyen intézkedésekkel biztosítható a Duna ökológiai integritásának fenntartása, a társadalmi, gazdasági és környezeti igények kiegyensúlyozott érvényesítése mellett?
A folyami vízrendszerek rehabilitációjának stratégiai elemzése Status quo felmérés Vízgazdálkodás Árvízvédelem Hajózhatóság javítása Vízenergia hasznosítás, …
Ökológia Vízminőség Hidro-morfológia, élőhelyek Flóra, fauna, …
Ökológiai állapot értékelés Ökológiai rendszer hiányosságai
Elérendő célállapot Környezeti célkitűzések Korlátozó tényezők figyelembevétele
Rehabilitációs program Gyakorlati módszerek kidolgozása és alkalmazása a célállapot elérésére
Monitorozó program Rehabilitációs beavatkozások értékelése
EU VKI
Történelmi referencia viszonyok feltárása Szabályozás előtti ökoszisztéma jellemzése
Keret feltételek: társadalmi-gazdasági igények Tájhasználat Vízhasznosítás Lakott területek Jogi szempontok ● EU VKI, ● Élőhelyvédelmi Irányelv, stb.
Ökológiai állapot minősítése a VKI szerint vizsgálandó tulajdonságcsoportok:
Ökológiai állapot? Biológia elemek
Fitoplankton Fitobentosz Makrofiton Makrogerinctelenek Halak
Biológia elemeket alakító hidrológiai és morfológiai elemek Biológia elemeket alakító fizikai és kémiai elemek Hőmérsékleti viszonyok Oxigéntartalom Tápanyagtartalom Szennyezőanyagok, stb.
Vízhozam dinamika Hosszirányú folytonosság Aljzat és meder szerkezete Parti sáv szerkezete stb.
A szigetközi Duna-szakasz állapota a VKI szerint (2008) VKI tipológiája szerint erősen módosított víztest vt-VOR NAME fitobentosz minősítés víztest átlag fitobentosz minősítés szakértői vélemény fitobentosz minősítés megbízhatósága fitoplankton minősítés víztest átlag fitoplankton minősítés megbízhatósága makrogerictelen minősítés víztest átlag makrogerictelen minősítés víztest max osztálya makrogerictelen minősítés megbízhatósága hal minősítés víztest átlag hal minősítés víztest max osztálya hal minősítés megbízhatósága Integrált minősítés (súlyozott átlag)
AEP443 Rajka - Gönyü 3.9 4.0 3.0 5.0 2.2 3.6 5.0 2.0 3.2 4.0 3.0 3.9
A biológiai elemek súlyozott átlag alapján az ökológiai állapot/potenciál jó !
A természetes állapot megváltoztatása 19. sz. vége: Csatornaszerű főmeder – hajózóút Ármentesítés
20. sz. második fele: Ipari kavicskotrás Osztrák vízlépcsők építése, (görgetett hordalék hiánya)
Bősi vízlépcső építése, üzemeltetése (Duna 85% elterelése)
környezeti problémák
Biológiai minősítő elemek: jó ökológiai potenciá/állapot ?!
A VKI szerinti ökológiai állapot minősítés néhány hiányossága: -
nem értékeli a folyami élőhelyek sokféleséget nem különbözteti meg a hullámtéri akvatikus élőhelyek típusait nincs kidolgozott módszer a hullámtéri élőhelyek minősítésére …
Az értékelés nem alkalmas lényeges ökológiai problémák kimutatására (pl. hullámtéri élőhelyek degradálódása, laterális konnektivitás csökkenése, …)
Ökológiai állapotértékelés fejlesztése indokolt
A Duna ökológiai állapotértékelésének fejlesztése 1) A hullámtéri élőhelyek kvantitatív elemzése Élőhely típusok kiterjedésének és területi arányainak vizsgálata
2) Az élőhelyek kvalitatív elemzése Biológiai minősítő elemek alapján - élővilág strukturális és funkcionális elemeinek változása
A hullámtéri élőhelyek kvantitatív elemzése Jelenlegi állapotértékelés a főágra helyezi a hangsúlyt Oldalirányú kölcsönhatásokat figyelmen kívül hagyja Értékelés továbbfejlesztése: Az értékelés kiterjesztése a hullámtéri élőhelyekre
eupotamon
parapotamon
plesiopotamon
paleopotamon
Eupotamon
Parapotamon
Plesiopotamon
Paleopotamon
”functional unit” concept (Amoros et al. 1987)
Kvantitatív értékelés – történelmi referenciaviszonyok
pre-regulation situation 100%
1782 1834 1887 1901 1970 2008
80% 60% 40% 20% 0%
1782 eupotamon
1834
1887
parapotamon
1901
plesiopotamon
1970
2008
paleopotamon
A hullámtéri akvatikus élőhelyek kvantitatív minősítése Referencia viszonyok meghatározása: történelmi élőhely-elemzéssel Referencia: átfogó folyószabályozások előtti állapot (19. sz. közepe) (Az értékelés a szigetközi Duna-szakaszra vonatkozik) Területi kiterjedés változása
Élőhelyi szerkezet
Eupotamon aránya
minősítési fokozat
0 - 20 %
minden történelmi élőhelytípus előfordul
> 80 %
kitűnő
21 - 40 %
egy élőhely-típus hiányzik
61 - 80 %
jó
41 - 60 %
két élőhely-típus hiányzik
41 - 60 %
közepes
61 - 80 %
három élőhely-típus hiányzik
21 - 40 %
gyenge
> 80 %
háromnál több élőhelytípus hiányzik
0 - 20 %
rossz
A szigetközi hullámtér kvantitatív minősítése 6000
areal extent (ha)
5000 4000 3000 2000 1000 0 1834 Eupotamon A
1882-87 Eupotamon B
1901 Parapotamon A
1925
1970
Parapotamon B
Present Plesiopotamon
Akvatikus élőhelyek területi kiterjedésének változása: 4500 ha 2360 ha = 48 % csökkenés minősítés =
közepes
Élőhelyi szerkezet változása:
kavicszátonyok kivételével minden történelmi élőhelytípus megtalálható napjainkban: minősítés =
jó
Eupotamon aránya: jelenleg 78%:
jó
minősítés =
A hullámtéri akvatikus élőhelyek kvalitatív minősítése A mellékágak állapotának változása (19. sz. vízáramlása állandó) 1991
Bősi vízlépcső üzemelése előtt. -Időszakosan átfolyó -Kavicsos aljzat -Hínármentes -Reofil fajok gyakoriak
2004
Jelenleg - „rehabilitáció” után: -Tartósan átfolyó -Iszapos, homokos aljzat -Hínárfoltok, -Szárazf. növényzet terjedése -Rheofil fajok ritkák
A akvatikus élőhelyek kvalitatív minősítése – halfauna alapján Habitat-specifikus Fauna Index (HFI) alapján HFI = Σ (HP * IS) / Σ IS
HP – fajra jellemző habitat preferencia IS – faj indikátor súlya
HFI kalibrálása – referencia: történelmi halfauna Reofil (R) és limnofil (L) fajok számának változása a natív faunában Eupotamon-A fajszám változás R csökken L nő <3 0 4-8 1-2 9 - 14 3-5 15 - 21 6-7 > 21 >7
HFI < 1.70 1.70 - 1.99 2.00 - 2.44 2.45 - 3.10 > 3.10
integritás minősítése kitűnő jó közepes gyenge rossz
Eupotamon-B fajszám változás R csökken L nő <3 0 4-8 1-2 9 - 14 3-5 15 - 21 6 > 21 >6
HFI < 1.90 1.90 - 2.29 2.30 - 2.89 2.90 - 3.50 > 3.50
integritás minősítése kitűnő jó közepes gyenge rossz
HFI 1 Rheofil faj gyakori HFI 6 Limnofil faj gyakori
Eupotamon-A és -B élőhelyek kvalitatív minősítése HFI – Ökológiai állapot változása a 19. századtól
Főág
6
main arm
HFI
5 4 3 2 1
Jelenlegi állapot:
0
circ. 1850
1986-1992
1995-2008
1.60
1.79
2.06
HFI
Mellékágak (átfolyó)
6
közepes
side arms
HFI
5 4 3 2 1
Jelenlegi állapot:
0
HFI
circ. 1850
1986-1992
1995-2008
1.60
2.42
2.97
gyenge
A Duna ökológiai állapotértékelés továbbfejlesztése A VKI minősítés kevésbé alkalmas a Duna ökológiai állapotának jellemzésére: • nem terjed ki a hullámtéri élőhelyekre, ezért több környezeti problémát nem érzékel.
A biológiai minősítést két szinten célszerű elvégezni: • Élőhelyek kvantitatív elemzése • Élőhelyek minőségének értékelése biológiai minősítő elemekkel
Az élőhelyek minőségének értékelése alkalmas lehet a halakra alapozott Habitat-specifikus Fauna Index (HFI). A HFI alkalmazható: • az élőhelyek összehasonlítása, • az élőhelyen belüli eltérések kimutatása (vízáramlás sebesség,…) • élőhelyek időbeli változásának jellemzése (degradálódás, történelmi változások, …)
Szigetközi Duna-szakasz rehabilitációjának alternatívái
V2 3 gát
V3 Meander
V4 Szélesítés
V5 Szűkítés
NEM IGEN IGEN
IGEN IGEN NEM
NEM IGEN NEM
NEM IGEN NEM
IGEN IGEN NEM NEM
NEM IGEN NEM NEM
IGEN NEM IGEN NEM
NEM NEM IGEN NEM
NEM IGEN NEM NEM IGEN IGEN
IGEN IGEN NEM IGEN IGEN NEM
NEM IGEN NEM IGEN NEM NEM
NEM IGEN NEM IGEN NEM NEM
Topografiai változások Duna sodorvonal változása mellékágrendszerek változása hullámtéri növénytakaró változása
Folyómeder geometriai változása mederkotrás a Dunában mederkotrás a mellékágakban mederfeltöltés a Dunában mederfeltöltés a mellékágakban
Szabályozási műtárgyak műtárgyak átalakítása a Dunában műtárgyak átalakítása a mellékágakban műtárgyak eltávolítása a Dunában műtárgyak eltávolítása a mellékágakban új műtárgyak építése a Dunában új műtárgyak építése a mellékágakban
elérendő ökológiai célkitűzések (biodiverzitás) szempontjából melyik változat a legjobb
Szigetközi vízrendszer hidraulikai modellezése Rehabilitációs alternatívák és a vízpótlás változtatása esetén kialakuló hidraulikai viszonyok 2D vízáramlási sebesség modell
2D meder csúsztató feszültség m.
Hidraulikai paraméterek és a halfauna összetétele 35
species number
Eupotamon-A
100%
species number
Eupotamon-A
30 80% 25 60%
20 15
40%
10 20% 5 0 35
0% species number >7 Pa
rheophilic
1 Pa
eurytop
<0,2 Pa Eupotamon-B shear stress class stagnophilic
100%
>7 Pa
rheophilic
30
1 Pa
<0,2 Pa Eupotamon-B
shear stress class eurytop stagnophilic
80% 25
60%
20 15
40%
10
20% 5 0
0%
>5 Pa
1 Pa
<0,2 Pa
>5 Pa
1 Pa
shear stress
rheophilic
eurytop
stagnophilic
<0,2 Pa shear stress
rheophilic
eurytop
stagnophilic
Hidraulikai paraméterek és a HFI kapcsolata 6
Habitat-specific Fauna Index (HFI)
main arm
5 4
főmeder Eupotamon-A
3 2 1 0 HFI
6
Eu A 7Pa
Eu A 1Pa
Eu A 0,2Pa
1,72
2,29
3,34
Habitat-specific Fauna Index (HFI)
Jelen állapot
side arms
5
hullámtéri ág Eupotamon-B
4 3 2 1 0 HFI
Eu B 5Pa
Eu B 1Pa
Eu B 0,2Pa
2,68
3,33
3,56
Jelen állapot
Hidraulikai paraméterek és a várható ökológiai állapot Főmeder 200, 350, 550 és 750 m3/s vízpótlás esetében areal extent (ha)
1400
Present
Jelen állapot
Main arm, Eupotamon-A
areal extent (ha)
1400
1200
1200
1000
1000
800
800
600
600
400
400
200
200
0
3 weirs (SZITE)
3 küszöb (SZITE)
Main arm, Eupotamon-A
0 200 + 80
350 + 80
shear stress classes (Pa) areal extent (ha)
1400
< 0,2
550 + 80 0,2-7
750 + 80
>7
Narrowing (new)
Meder szűkítés
200 + 80 shear stress classes (Pa)
Main arm, Eupotamon-A
areal extent (ha)
1400
1200
1200
1000
1000
800
800
600
600
400
400
200
200
0
350 + 80 < 0,2
550 + 80 0,2-7
750 + 80
>7
Opt. filling Meder szélesítés
Main arm, Eupotamon-A
0 200 + 80 shear stress classes (Pa)
350 + 80 < 0,2
550 + 80 0,2-7
>7
750 + 80
200 + 80 shear stress classes (Pa)
350 + 80 < 0,2
550 + 80 0,2-7
>7
750 + 80
Hidraulikai paraméterek és a várható ökológiai állapot Mellékág 40, 80, és 120 m3/s vízpótlás esetében (Főágban 350 m3/s) Present
areal extent (ha)
Jelen állapot
250
Eupotamon-B
3 küszöb (SZITE)
250
200
200
150
150
100
100
50
50
0
3 weirs (SZITE)
areal extent (ha)
Eupotamon-B
0 350 + 40
350 + 80
shear stress classes (Pa) areal extent (ha)
< 0,2
0,2-5
350 + 120 >5
Narrowing
Meder szűkítés
250
350 + 40 shear stress classes (Pa)
Eupotamon-B
areal extent (ha)
200
150
150
100
100
50
50
0
< 0,2
0,2-5
350 + 120 >5
Optimal filling
Meder szélesítés
250
200
350 + 80
Eupotamon-B
0 350 + 40 shear stress classes (Pa)
350 + 80 < 0,2
0,2-5
350 + 120 >5
350 + 40 shear stress classes (Pa)
350 + 80 < 0,2
0,2-5
350 + 120 >5
