Hydromorfologiske endringer i elver - forslag til klassifiseringssystem

Transkript

1 Hydromorfologiske endringer i elver - forslag til klassifiseringssystem Atle Harby, Håkon Sundt og Bendik Hansen SINTEF Energi Børre Dervo og Jon Museth (NINA) Markus Lindholm og Maia Røst Kile (NIVA) Tor Haakon Bakken og Peggy Zinke (NTNU) Marie-Pierre Gosselin og Ulrich Pulg (NORCE)

2 Målsettinger Prosjektet skal kartlegge, teste ut og evaluere ulike forvaltningsverktøy for forbedret karakterisering av vannforekomster og hydromorfologisk klassifisering av tilstand i vannforekomster med hovedfokus på elver i henhold til EUs Vanndirektivs prinsipper Videre skal vi teste ut om hydromorfologisk klassifisering etter ny metode gir relevant informasjon som kan kobles til data for økologisk tilstand i utvalgte vannforekomster

3 Water management from Lindström

4 Arbeidsform Internasjonal litteratur Utprøving av metoder i felt MQI, Svensk metode, Miljødesign River Habitat Survey, Natur i Norge ECOSTAT og relevant arbeid i EU Deltakelse på flere workshops Workshops og diskusjoner i forskergruppa Workshops og møter Miljødirektoratet, NVE, Hav & Vatten Utprøving av metoder Endelige anbefalinger

5 Arbeidsform Internasjonal litteratur Utprøving av metoder i felt MQI, Svensk metode, Miljødesign River Habitat Survey, Natur i Norge ECOSTAT og relevant arbeid i EU Deltakelse på flere workshops Workshops og diskusjoner i forskergruppa Workshops og møter Miljødirektoratet, NVE, Hav & Vatten Utprøving av metoder Endelige anbefalinger

6 REFORM Hydromorphology: Measured on a different spatial scale than the biota Static rather than dynamic measurements; often very limited number of consistent HYMO variables available across data sets Hydrology Few hydrological stations compared with biological monitoring stations and often not at the same place Recommendation: Use the HyMo method together with chemistry and BQEs to assess all five status classes in WFD

7 Spatial scales and physical habitat Geomorphic units and smaller scales most appropriate to assess the presence and diversity of physical habitat Region Catchment Landscape unit Segment Reach Geomorphic unit Hydraulic unit River element from Bussettini, ISPRA

8 Belletti et al 2014: Review of HyMo Metoder fokuserer på: Fysisk habitat Kantsonehabitat Morfologi Endringer i hydrologisk regime Konklusjoner: Utilstrekkelig beskrivelse av fysiske prosesser Integrering av hydrologiske og morfologiske komponenter for en bedre hydromorfologisk analyse Analyse av habitatforhold i elveleiet og kantsonen styrker koblinger til økologiske forhold

9 ATG HyMo CIS ECOSTAT spørreundersøkelse Konklusjoner: Metodene bør kunne klassifisere HyMo over hele skalaen fra svært god til svært dårlig status. Dette gir mulighet til å forstå responser og bedre overvåke effekten av tiltak Hydromorfologisk klassifisering kan brukes som en tilnærming til samlet økologisk klassifisering En nøyaktig inndeling av vannforekomster er meget viktig for korrekt klassifisering av hydromorfologi

10 Inngrep på langs av elva - påvirker erosjon og flomsletter Inngrep i elveleiet - påvirker leveområder og aktiviteter 900,00 800,00 700,00 600,00 Orkla discharge 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 Inngrep på tvers av elva - påvirker prosesser og fiskevandring Endringer i vannføring - påvirker alt

11 Lateral connectivity and embankment Along the river Access to floodplain, side arms and oxbow lakes Possibility to move laterally Erosion and sediment balance impacts Riparian zone Channelization Incision Indicators: % of river length with levees (above land surface) % of river length with embankment % of river length without trees along bank (only below tree-line) Incision need to measure in field

12 Changes across the river Across the river Barriers for fish migration Barriers for sediments, ditrius and nutrients Fragmentation of habitats Have to include barrier in upstream water body Indicators: Degree of fragmentation Barrier effect How much of the water body is backed up by weirs? Degree of regulation in catchment

13 Changes inside the river Inside the river Wetted area, surface pattern, water velocity, depth (mesohabitats/geomorphic units, i.e. river type in handbook) Substrate and shelter Structures in the river Removal of sand and gravel Indicators: % of river length impacted by structures (aerial photos, maps, etc) % of river length of removed gravel/sand (recorded by local authorities) Substrate and shelter: Measure in situ Changes in river types: only possible if pre-impact studies exist

14 Changes in hydrology 900,00 800,00 Total amount of flow 700,00 600,00 Orkla discharge Lowest weekly flow 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0, Hydrology Floods of 2,33 and 10 years return period Peaking: Ratio, ramping rate and dewatered area Ice cover Water temperature Calculate changes based on 30 years of flow data, with and without pressure

15 Comparing to reference Absence of levees, embankments, incision, impacting lateral connectivity Absence of dams, weirs and constructions across the river Hydrological analysis before after by models 900,00 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 Orkla discharge

16 På tvers av elva På langs av elva Påvirkning Naturlig Litt endret Moderat endret Mye endret Svært mye endret Klassegrenser Tema Indikator for endring Lateral konnektivitet Erosjonssikring, forbygning Kantsonevegetasjon Innskjæring Barriere-effekt innen vannforekomsten Fragmenteringsgrad innen vannforekomsten Oppstuvingseffekt innen vannforekomsten Fragmentering og barrierer oppstrøms Løpemeter elv påvirket <5% 5-30% 30-65% 65-80% Løpemeter elv påvirket <5% 5-33% 33-50% 50-80% Løpemeter elv med høyere vegetasjon <10% 10-33% 33-50% 50- Gjennomsnittlig senkning av elveløpet [m] 75% < 0,5m 0,5-1m >1,5m >80% >80% >75% Barriereeffekt etter Sandlund et al <0,2 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 >0,8 Fragmenteringsgrad etter Sandlund et al <0,2 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 >0,8 Påvirket av oppstuving fra barrierer <10% 10-30% 30-50% 50-80% 100% >80% Reguleringsgrad # barrierer oppstrøms <20% 20-50% Ny inndeling % >200%

17 Vannføring I elveleiet Påvirkning Naturlig Litt endret Moderat endret Mye endret Svært mye endret Klassegrenser Tema Indikator for endring Tilførsler og fjerning av masser Strukturer i elveleiet Elveklasser fra miljødesign Substrat og hulrom Total vannføring Lavvannføring sommer Lavvannføring vinter Flomstørrelse årsflom Flomstørrelse 10-års flom Korttids vannføringsendring Hastighet på korttids endring i vannstand Tørrlagt areal ved korttids endring i vannstand Løpemeter elv påvirket <5% 5-33% 33-50% 50-80% Løpemeter elv påvirket <5% 5-33% 33-50% 50-80% Endring i forhold til forventning Endring i skjulklasse Ingen klasser mangler Ingen endring 1 klasse mangler En klasse Endring i total vannføring <15% 15-30% 30-50% 50-95% Minste ukemiddel vannføring jun-sep <10% 10-20% 60-40% 40-60% Minste ukemiddel vannføring nov-mar <5% 5-10% 10-30% 30- Endring av årsflommens gjentaksintervall Endring i frekvens på ti-års flom uregulert Forholdstall mellom høy og lav vannføring Ingen endring Ikke sjeldnere enn 15 år 3-10 år år >80% >80% Mer enn en klasse mangler To klasser ned 50% >95% >60% >50% Sjeldnere enn 10 år Sjeldnere enn 30 år <1,5 1, >10 Senkningshastighet målt i cm/time < >30 Endring i vanndekket areal <5% 5-10% 10-20% 20-30% >30%

18 Weighing and combining Lateral connectivity In-channel processes and habitats Combine to overall index for status Breakdown for each indicator Longitudinal connectivity Hydrological indices Mitigation measures

19 Where to find indicators and data? From national database of flood and erosion protection Along the river From CEDREN handbook, but requires field study when data on river types and shelter are missing. Or using simple river types expected classes Inside the river From national database, aerial photos and water body designation 900,00 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 Relevant hydrological indices from CEDREN handbook. Must be based on simulated hydrology with and without pressure Orkla discharge Across the river Hydrology

20 På tvers av elva Langs elva Tema Lateral konnektivitet Indikator for endring Løpemeter elv påvirket Styrke i relasjon til påvirkning av økologiske forhold Sterk Grad av vitenskapelig dok. Høy Erosjonssikring, forbygning Løpemeter elv påvirket Sterk Høy Kantsonevegetasjon Innskjæring Løpemeter elv med høyere vegetasjon Gjennomsnittlig senkning av elveløpet [m] Høy Barriere-effekt innen vannforekomsten Fragmenteringsgrad innen vannforekomsten Barriereeffekt etter Sandlund et al Fragmenteringsgrad etter Sandlund et al Sterk Høy Oppstuvingseffekt innen vannforekomsten Påvirket av oppstuving fra barrierer Sterk Høy Fragmentering og barrierer oppstrøms Reguleringsgrad # barrierer oppstrøms Lav

21 Vannføring I elveleiet Tilførsler og fjerning av masser Løpemeter elv påvirket Svak Lav Strukturer i elveleiet Løpemeter elv påvirket Elveklasser fra miljødesign Substrat og hulrom Endring i forhold til forventning Endring i skjulklasse Sterk Lav Total vannføring Endring i total vannføring Sterk Høy Lavvannføring sommer Lavvannføring vinter Flomstørrelse årsflom Flomstørrelse 10-års flom Korttids vannføringsendring Hastighet på korttids endring i vannstand Tørrlagt areal ved korttids endring i vannstand Minste ukemiddel vannføring jun-sep Minste ukemiddel vannføring nov-mar Endring av årsflommens gjentaksintervall Endring i frekvens på ti-års flom uregulert Forholdstall mellom høy og lav vannføring Senkningshastighet målt i cm/time Endring i vanndekket areal Sterk Sterk Sterk Lav Lav Høy

22 Vannføring I elveleiet (substrat, strømning) Barriærer Prosseser langs og på siden av elva Foreslått vekt Beregnet verdi fra kolonne T og klassegrenser Sett inn indikatorverdi her! Regneark klar til bruk Pålitelighet i tre klasser Mulighet til å fjerne indikatorer som mangler data eller som ikke er relevant F eks indikator for innskjæring i elv i fjell eller indikator for kantvegetasjon i VF over tregrensa F eks ved manglende tilgang på data for hulrom, elvetyper eller andre indikatorer som krever feltarbeid Alternative metoder for vekting bygget inn Klassegrenser slik de brukes i formel. Dette Indikatorverdi - er samme klassegrenser eksempel fra tidlig Dette er forslag til klassegrenser som kolonne F-J uttesting HYMO Svært Svært Vektet Indikator R Lågen Tema: Viktighet HyMo - økologi - begrunnelse Metrikk for indikator god God Moderat Dårlig dårlig Vekt Grenseverdier verdi verdi øvre Lateral konnektivitet (flomvern) Høy Tilgang til flomslette % løpemeter elv påvirket (max 50% hver side) < Erosjonssikring, forbygning Høy Sideveis erosjon % løpemeter elv påvirket (max 50% hver side) < Kantsonevegetasjon Link mellom terrestrisk og akvatisk miljø % løpemeter elv uten høyere vegeatsjon (under tregrensa) < Innskjæring Tilgang til flomslette, sedimentprosesser gjennomsnittlig senking av elveløpet [cm] < > Fragmentering og barrierer innen vannforekomsten Høy Fiskevandring, sedimenttransport Barriæreeffekt etter Sandlund et al < 0,2 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 > 0,8 3 0,2 0,4 0,6 0,8 4 0,3 0 Fragmentering og barrierer innen vannforekomsten Fiskevandring, sedimenttransport Fragmenteringsgrad etter Sandlund et al < 0,2 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 > 0,8 2 0,2 0,4 0,6 0,8 4 0,3 0 Fragmentering og barrierer innen vannforekomsten Lav Fiskevandring, sedimenttransport % av vannforekomst påvirket av oppstuving fra barriærer < > Fragmentering og barrierer oppstrøms Lav Fiskevandring, sedimenttransport Reguleringsgrad (magasinvolum/årlig tilsig) < > Tilførsler og fjerning av masser Lav Sedimentprosesser, bunnforhold % løpemeter elv påvirket (lokale myndigheter) < Strukturer i elveleiet Lav Hydraulisk variasjon, habitat % løpemeter elv påvirket < Elvetyper fra miljødesign Fordeling og mengde habitat Endring i forhold til forventning på typisk vannføring ingen endring -1 klasse -2 klasser Substrat og hulrom Høy Skjul og habitat for arter Endring i skjulklasse ingen endring -1 klasse -2 klasser Total vannføring Høy Total vannføring viktig for alt Endring i total vannføring i % < > ,7 Lavvannføring sommer Overlevelse fisk Minste ukemiddel vannføring juni-september i % < 10 eller ø > ,8 Lavvannføring vinter Overlevelse fisk Minste ukemiddel vannføring november-mars i % < > Flomstørrelse 1-års flom Lav Økosystemtjenester % endring av årsflom se egen fane egen se egen fane Flomstørrelse 10-års flom Høy Vedlikehold av morfologiske prosesser Endret frekvens på den flom som er ti-års flom uregulert se egen fane egen se egen fane Korttids vannføringsendring max-min Økosystemrespons Forholdstall Q høy/q lav < 1,5 1, > , Hastighet på korttids endring i vannstand Høy Økosystemrespons cm/time < > Tørrlagt areal ved korttids endring i vannstand Høy Strandingsrisiko Endring i vanndekket areal fra Q høy til Q lav < > På langs av elva Ikke Død ved Resultat: 4,10 Verdi Barrierer prioritet Sinusitet (kanalisering, utretting) % endret lengde av vannforekomst 4,44 4,51 5,00 Elveleiet Lengde av elvebredde % endret lengde av elvebredde 4,50 3,51 4,50 Vannføring Bekker med kulverte, bekkelukking 1,67 2,51 3,50 Effektkjøring Vegetasjon i elveløpet % endret vegetasjon 5,00 1,51 2,50 Substratsammensetning % D50 1,00 1,50 Alle fire klasser lik vekt: 3,68 Morfologi, konnektivitet, hydrologi lik vekt: 3,47 Hydrologi og snitt av de andre lik vekt: 3,01

23 R Glomma (Høyegga Atna) Kraftverksdam og overføring av vann (inntil 60 m3/s) til Rendalen kraftverk og Renavassdraget årsak til SMVF. Magasinene Aursunden, Savalen, Fundin og Elgsjøen i nedbørfelt, men reguleringsgraden er relativt lav 11% Fiskevandringer (fisketrappa Høyegga) overvåket i perioden 1985 dd (NB! Startet 14 år etter at dammen stod ferdig) Fiskesamfunnet på strekningen kun undersøkt på to ulike tidspunkt (1975 & 2015) Alle fire klasser lik vekt: 3,47 Morfologi, konnektivitet, hydrologi lik vekt: 3,23 Hydrologi og snitt av de andre lik vekt: 2,96 Glomma sett rett nedstrøms Høyegga Verdi Kode Indikator 4,51 5,00 Svært god 3,51 4,50 God 2,51 3,50 Moderat 1,51 2,50 Dårlig 1,00 1,50 Svært dårlig På langs av elva Barrierer Elveleiet Vannføring Effektkjøring 4,80 3,56 3,63 1,92 5,00

24 Fjellhamarelva «Fjellhamarelva/Sagelva», VF R Økologisk tilstand: - vannkjemi, bunndyr «dårlig» - begroing «moderat» - totalt: Dårlig tilstand Fisk: 11 arter Forfatternavn

25 Takk for oppmerksomheten!