Rivieren zijn levensaders voor veel landen. Ze creëren waardevolle ecosystemen, drinkwater voor mensen en ruw water voor landbouw en industrie. Vooral in het Globale Zuiden er is een sterke concurrentie om toegang tot zoetwaterbronnen. Door het toenemende gebruik van waterkracht is deze concurrentie recentelijk nog verscherpt.

Neem Ethiopië, bijvoorbeeld:toen het land in 2015 begon met het vullen van de megadam Gibe III in de Omo-rivier stroomafwaartse gebruikers zagen een daling van het watervolume. Natuurlijke overstromingen namen af, het verminderen van het volume vruchtbare modder dat op de uiterwaarden wordt gespoeld. Het niveau van het Turkana-meer in Kenia, waarin de Omo stroomt, viel tijdelijk met twee meter, met grote gevolgen voor mens en landbouw.

De nexus aanpakken

Het netwerk van interacties tussen water, energie, voedsel en ecosystemen - door experts aangeduid als de "water-energie-voedsel (WEF) nexus" - leidt vaak tot brede geschillen in de stroomgebieden van grensoverschrijdende rivieren. Grootschalige infrastructurele bouwprojecten zoals dammen en irrigatieprojecten hebben in het verleden op verschillende plaatsen tot politieke spanningen tussen buurlanden geleid.

Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van ETH Zürich heeft nu een strategische toolkit ontwikkeld die kan helpen dergelijke conflicten over watergebruik te bezweren, door een objectieve analyse van de belangen van belanghebbenden. In het EU Horizon 2020-project DAFNE, 14 onderzoekspartners uit Europa en Afrika werkten samen om benaderingen te vinden voor een rechtvaardiger beheer van watervoorraden.

"We wilden laten zien hoe het mogelijk is om de samenhang tussen water, energie, voedsel en ecosystemen, zelfs in grote en grensoverschrijdende stroomgebieden met een breed scala aan gebruikers, " zegt Paolo Burlando, Hoogleraar hydrologie en waterbeheer aan de ETH Zürich.

Verschillende belangen integreren en balanceren

Hoewel nu wordt erkend dat de planning van stroomgebieden een holistische benadering moet volgen die rekening houdt met de behoeften van alle belanghebbenden, multidimensionale besluitvormingsproblemen met een aanzienlijk aantal belanghebbenden maken het moeilijk om over algemeen aanvaarde oplossingen te onderhandelen.

"Conventionele planningstools worden meestal overspoeld met uitdagingen zoals deze, " legt Burlando uit, die de afgelopen vier jaar het DAFNE-consortium heeft geleid. Daarom heeft het projectteam een ​​nieuwe methode ontwikkeld om afwegingen in de WEF-nexus in kaart te brengen en te kwantificeren.

De aanpak is gebaseerd op de principes van participatieve en geïntegreerde planning en beheer van watervoorraden, waarin de rol en belangen van stakeholders centraal staan. De DAFNE-methodologie is ontworpen om belanghebbenden te betrekken en compromissen en synergieën te vinden in een gezamenlijke aanpak. "De sleutel is om oplossingen te vinden waar iedereen baat bij heeft, rekening houden met het milieu en ook economisch zinvol zijn, ", legt Burlando uit.

Dialoog inschakelen via modellen

DAFNE gebruikt state-of-the-art modelleringstechnieken en digitale oplossingen om participatieve planning mogelijk te maken. Een strategisch beslissingsinstrument stelt de sociale, economische en ecologische gevolgen van interventies die in een kwantitatieve benadering moeten worden beoordeeld, gebruikers in staat stellen levensvatbare ontwikkelingstrajecten te identificeren. Door belanghebbenden geselecteerde routes worden in detail gesimuleerd met behulp van een hydrologisch model dat wordt aangedreven door klimaatscenario's met hoge resolutie, om de impact op de respectieve watervoorraden nauwkeurig te analyseren. Aanvullende submodellen kunnen worden gebruikt om andere aspecten van de nexus te modelleren. Eindelijk, een visualisatietool helpt om onderlinge verbanden te illustreren en problemen vanuit verschillende gebruikersperspectieven te beoordelen.

"De modellen zijn bedoeld om continue onderhandelingen tussen belanghebbenden te vergemakkelijken - wat een belangrijk element is van de DAFNE-aanpak, " zegt senior wetenschapper Scott Sinclair, die de modelleringsaanpak mede heeft ontwikkeld.

Casestudy's met lokale belanghebbenden

Het DAFNE-project richtte zich op twee grote rivierbekkens in Oost, en Zuidelijk Afrika - de Omo-Turkana en Zambezi - waar de onderzoekers hun methodologie testten in twee casestudies. In beide casestudies echte belanghebbenden waren betrokken bij de ontwikkeling van de DAFNE-benaderingen, met hen samenwerken om alternatieve bedrijfsmodi voor de energiecentrales en irrigatieschema's te testen, om meer duurzame gebruiksscenario's voor hun stroomgebieden te ontwerpen. Ze wisselden hun verschillende perspectieven uit in gesimuleerde onderhandelingen om het proces te illustreren.

In het Omo-Turkana-bekken, de wetenschappers gebruikten hun methodologie ook in een retrospectieve analyse van de controversiële tweejarige vulfase van de Gibe III-megadam in Ethiopië. "We hebben vastgesteld dat de negatieve impact op benedenstroomse buren werd verergerd door een langdurige droogte, " meldt Burlando. De DAFNE-consortiumpartner van Politecnico di Milano kon aantonen in een studie gepubliceerd in Natuurcommunicatie samen met Burlando en Sinclair, dat dergelijke problemen kunnen worden verminderd door DAFNE-tools te combineren met seizoensgebonden droogtevoorspellingen en het vulregime flexibel aan te passen aan hydroklimatologische omstandigheden.

Dammen in opmars wereldwijd

De resultaten van het onderzoek zijn zeer actueel:Ethiopië bouwt momenteel nog een megadam in het stroomgebied van Omo-Turkana, en het vullen van de Grand Ethiopian Renaissance Dam op de Blauwe Nijl. Wereldwijd, ongeveer 500 stuwdamprojecten worden gepland in regio's die worden getroffen door klimaatfeedback via televerbindingen. Groeiende bevolking en toenemende welvaart zullen de vraag naar energie blijven stimuleren, eten en water. De onderzoekers hopen dat de DAFNE-methodologie ooit een referentie zal worden.

"We hebben de modelleringstools ontworpen om overdraagbaar te zijn naar andere regio's met concurrerende waterbehoeften, ", zegt Burlando. Er lopen al vervolgprojecten om de technologie in verschillende stroomgebieden wereldwijd toe te passen en verder te ontwikkelen.