Відновлення водотоку або відновлення річки, яке також іноді називають рекультивацією річки, — це робота, що проводиться для покращення екологічного стану річки або потоку, з метою підтримки біорізноманіття, рекреації, управління повенями та/або розвитку ландшафту.

Підходи до відновлення водотоків можна розділити на дві широкі категорії: відновлення на основі форми, яке спирається на фізичні втручання в потік для покращення його стану; та відновлення на основі процесів, яке пропагує відновлення гідрологічних та геоморфологічних процесів (таких як перенесення осаду або зв'язок між руслом і заплавою) для забезпечення стійкості та екологічного здоров'я водотоку. Методи відновлення на основі форми включають дефлектори, поперечні лопаті, водозливи, ступінчасті басейни та інші конструкції для контролю рівня, штучні завали, методи стабілізації берегів та інші зусилля з реконфігурації русла. Вони викликають негайні зміни в потоці, але іноді не досягають бажаного ефекту, якщо деградація починається в ширших масштабах. Відновлення на основі процесів включає відновлення латеральної або поздовжньої зв'язності потоків води та осаду та обмеження втручань у межах коридору, визначеного на основі гідрології та геоморфології потоку. Корисний вплив проєктів відновлення, що базуються на процесах, іноді може відчуватися з певним часом, оскільки зміни в потоці відбуватимуться зі швидкістю, яка залежить від динаміки водотоку.

Незважаючи на значну кількість проєктів з відновлення водотоків у всьому світі, ефективність відновлення водотоків залишається погано кількісно визначеною, частково через недостатній моніторинг. Однак, у відповідь на зростаючу екологічну обізнаність, вимоги щодо відновлення водотоків дедалі частіше приймаються в законодавстві в різних частинах світу.

Визначення, цілі та популярність Відновлення водотоку — це комплекс заходів, спрямованих на покращення екологічного стану річки або струмка. Ці заходи спрямовані на відновлення річок та струмків до їхнього початкового стану або до референтного стану, з метою підтримки біорізноманіття, рекреації, , розвитку ландшафтів або поєднання цих явищ. Відновлення водотоків зазвичай асоціюється з відновленням навколишнього середовища. У цьому сенсі відновлення потоку відрізняється від:

річкової інженерії — фізичних змін водного об'єкта з метою, що включає судноплавство, боротьбу з повенями або відведення води, і не обов'язково пов'язаний з екологічним відновленням;  — змін каналу або річки для покращення судноплавства та пов'язаних з ними рекреаційних зручностей.

Покращення стану водотоків може бути свідченням розширення середовища існування для різноманітних видів (наприклад, риб, водних комах, інших диких тварин) та зменшення ерозії берегів, хоча ерозія берегів все частіше визнається як фактор, що сприяє екологічному здоров'ю водотоків. Покращення можуть також включати покращення якості води (тобто зниження рівня забруднюючих речовин та підвищення рівня розчиненого кисню) та досягнення самопідтримуваної, стійкої системи потоків, яка не потребує періодичного втручання людини, такого як днопоглиблення або будівництва споруд для боротьби з повенями чи ерозією. Проєкти відновлення водотоків також можуть призвести до підвищення вартості нерухомості в прилеглих районах.

Протягом останніх десятиліть відновлення водотоків стало важливою дисципліною в галузі управління водними ресурсами через деградацію багатьох водних та прибережних екосистем, пов'язану з діяльністю людини. Тільки в США, за оцінками на початку 2000-х років, щороку на відновлення річок витрачалося понад один мільярд доларів США, а в континентальній частині країни було проведено близько 40 000 проєктів з відновлення.

Підходи та методи відновлення

Заходи з відновлення водотоків можуть варіюватися від простого покращення або видалення споруди, яка перешкоджає природним функціям водотоку (наприклад, ремонт або заміна водопропускної труби, або усунення перешкод для проходу риби, таких як водозливи), до стабілізації берегів водотоків або інших втручань, таких як або встановлення споруд для управління , таких як штучні водно-болотні угіддя. Використання зворотної води для збільшення стоку річок, що виснажився в результаті діяльності людини, також можна вважати формою відновлення річок. За наявності, навігаційні шлюзи можуть експлуатуватися як вертикальні щілинні для певної міри відновлення проходу риби для широкого кола риб, включаючи тих, хто погано плаває.

Проекти з відновлення водотоків зазвичай починаються з оцінки центральної системи водотоку, включаючи кліматичні дані, геологію, гідрологію водозбору, гідравліку водотоків, схеми перенесення осаду, геометрію русла, історичну рухливість русла та записи про повені. Існує безліч систем класифікації потоків відповідно до їхньої геоморфології. Ця попередня оцінка допомагає зрозуміти динаміку потоку та визначити причину спостережуваної деградації, яку необхідно усунути; її також можна використовувати для визначення цільового стану для запланованих відновлювальних робіт, особливо враховуючи, що «природний» або непорушений стан іноді більше не є досяжним через різні обмеження.

Визначено два широкі підходи до відновлення водотоків: відновлення на основі форми та відновлення на основі процесу. У той час як перший зосереджений на відновленні структурних особливостей та/або закономірностей, які вважаються характерними для цільової водотокової системи, другий базується на відновленні гідрологічних та геоморфологічних процесів (таких як перенесення осаду або зв'язок між руслом та заплавою) для забезпечення стійкості та екологічного здоров'я потоку.

Відновлення на основі форми Відновлення водотоку на основі форми сприяє модифікації русла потоку для покращення умов течії. Цільові результати можуть включати покращення якості води, збільшення , а також підвищення стабільності берегів та каналів. Цей підхід широко використовується в усьому світі та підтримується різними урядовими установами, включаючи Агентство з охорони навколишнього середовища США (US EPA).

Проєкти реставрації на основі форм можуть виконуватися в різних масштабах. Вони можуть включати такі заходи, як встановлення споруд у руслі річки, стабілізація берегів та більш значні зусилля з реконфігурації русла. Роботи з реконфігурації можуть зосереджуватися на формі русла (з точки зору характеристик звивистості та меандру), поперечному перерізі або профілі русла (нахил вздовж дна русла). Ці зміни впливають на розсіювання енергії через русло, що, серед інших характеристик, впливає на швидкість потоку та турбулентність, підняття поверхні води, перенесення осаду та розмивання.

Встановлення конструкцій у руслі річки

Дефлектори Дефлектори зазвичай являють собою дерев'яні або кам'яні конструкції, встановлені на підніжжі берега, що простягаються до центру річки, щоб сконцентрувати потік річки подалі від її берегів. Вони можуть обмежувати ерозію берегів та створювати різні умови течії з точки зору глибини та швидкості, що може позитивно впливати на середовище існування риб.

Поперечні лопаті та пов'язані з ними конструкції

Поперечні лопаті — це U-подібні конструкції, виготовлені з валунів або колод, що зводяться поперек русла, щоб зосередити потік річки в центрі русла і тим самим зменшити ерозію берегів. Вони не впливають на пропускну здатність каналу та забезпечують інші переваги, такі як покращене середовище існування для водних видів. Подібні конструкції, що використовуються для розсіювання енергії потоку, включають W-зливи та J-подібні гакоподібві лопаті.

Водозливи, ступінчасті басейни та споруди для контролю рівня

Ці споруди, які можна побудувати з каміння або дерева (колоди або деревні відходи), поступово знижують висоту потоку та розсіюють енергію потоку, тим самим зменшуючи швидкість течії.

Штучні завали Новим методом відновлення водотоків є встановлення . Через каналізацію, видалення гребель бобрів і деревного сміття багатьом потокам бракує гідравлічної складності, необхідної для підтримки стабільності берегів та здорових водних середовищ існування. Повторне введення у потоки — це метод, який експериментально випробовується в таких потоках, як в окрузі Марін, Каліфорнія. Затори колод урізноманітнюють потік води, створюючи перекати, калюжі та коливання температури. Великі шматки деревини, як живі, так і мертві відіграють важливу роль у довгостроковій стабільності штучних завалів. Однак окремі шматки деревини в завалі рідко бувають стабільними протягом тривалого часу та природним чином переносяться вниз за течією, де вони можуть потрапити в подальші завали, інші об'єкти річки або людську інфраструктуру, що може створювати незручності для використання людиною.

Стабілізація берегів Стабілізація берегів є поширеною метою проєктів з відновлення річок, хоча ерозія берегів загалом вважається сприятливою для сталого розвитку та різноманітності водних та прибережних середовищ існування. Цей метод може бути застосований там, де ділянка водотоку дуже обмежена або де інфраструктура знаходиться під загрозою.

Стабілізація берегів досягається шляхом встановлення , габіонів або за допомогою методів ревегетації та/або біоінженерії, які базуються на використанні живих рослин для будівництва берегостабілізуючих конструкцій. Коли нові рослини проростають з живих гілок, коріння закріплює ґрунт і запобігає ерозії. Це робить біоінженерні структури більш природними та адаптивними до умов, що змінюються, ніж «жорсткі» інженерні споруди. Біоінженерні структури включають фашини, кущові матраци, кущовий шар та рослинні георешітки.

Інші методи реконфігурації каналів Реконфігурація каналу передбачає фізичну модифікацію потоку. Залежно від масштабу проекту, поперечний переріз русла може бути змінений, а меандри можуть бути побудовані за допомогою земляних робіт для досягнення цільової морфології потоку. У США така робота часто базується на методі природного проектування каналів, розробленому в 1990-х роках. Цей метод передбачає класифікацію потоку, що підлягає відновленню, на основі таких параметрів, як схема та геометрія русла, топографія, ухил та матеріал дна. Після цієї класифікації йде етап проектування на основі методу природного проектування каналів, який включає 8 фаз та 40 кроків. Метод базується на створенні бажаної морфології та її стабілізації природними матеріалами, такими як валуни та рослинність, для обмеження ерозії та рухливості русла.

Критика реставрації на основі форми Незважаючи на свою популярність, реставрація на основі форми зазнала критики з боку наукової спільноти. Поширеною критикою є те, що масштаб, за якого відбувається відновлення на основі форми, часто набагато менший, ніж просторові та часові масштаби процесів, що спричиняють спостережувані проблеми, і що цільовий стан часто залежить від соціального уявлення про те, як має виглядати потік, і не обов'язково враховує геоморфологічний контекст потоку (наприклад, звивисті річки, як правило, розглядаються як більш «природні» та красивіші, тоді як місцеві умови іноді сприяють іншим моделям, таким як розгалужені річки). Численні зауваження щодо методу природного проектування каналів також були спрямовані на адресу флювіальних геоморфологів, які стверджують, що цей метод є «кулінарним» підходом, який іноді використовують практики, що не мають достатніх знань флювіальної геоморфології, що призводить до невдач проєктів. Ще однією критикою є важливість, яка надається стабільності русла в методі природного проектування каналів (і в деяких інших методах відновлення на основі форми), що може обмежувати алювіальну динаміку потоків та адаптивність до умов, що змінюються. Метод природного проектування каналів критикували за його неправильне застосування в районі Вашингтона, округ Колумбія, до невеликих, вкритих лісами внутрішніх районів, верхів'їв річок та водно-болотних угідь, що призводить до втрати природних лісових екосистем.

Процесне відновлення