Ecohydrology and water resources management: a pilot study in Trinidad

Abstract

An area of rainforest in Trinidad (10°N, 61°W) is remarkably rich in biodiversity, and receives the highest amount of rainfall in the island due to its orography and the dominant northeast trade winds. However, a year-round transfer of water from its pristine rivers is likely in the future, with ecological consequences. The results of a pilot study are presented, based on a simple, and graphical, segment-scale multi-objective methodology for the estimation of the optimal instream flow of the 13 rivers in this area. This methodology is based on a dimensionless ecohydrological factor, Δ, which enables the required hydraulic mean depth at a river cross-section to be expressed in terms of the average species length at maturity for a target group of amphibians, birds, fish, mammals and reptiles. Moreover, the methodology considers the socio-economic cost of ecological degradation brought about by streamflow abstraction, as well as the economic benefit of the same. An example illustrates the estimation of optimal instream flow for a value of Δ and, thereby, the corresponding optimal river intake operating rule, based on the hydraulic characteristics of a 0.1 km segment of one of the rivers, for the 20-year average dry (January—May) and wet (June–December) seasons. The limitations of the pilot study, and areas for further research, are also highlighted with a hope that it will ultimately evolve into a decision-making tool for water resources management.

Résumé

Une zone de forêt pluvieuse de Trinidad (10°N, 61°W) est remarquablement riche en biodiversité et reçoit le plus fort cumul de pluie de l'île en raison de son orographie et des alizés dominants de nord-est. Cependant, un transfert annuel de l'eau de ses rivières vierges est probable dans le futur, avec des conséquences hydrologiques. Cet article présente les résultats d'une étude pilote, menée avec une méthodologie simple et graphique, basée sur une échelle d'impact multi-objectifs, pour estimer le débit optimal des 13 rivières de cette zone. Cette méthodologie repose sur un facteur écohydrologique adimensionnel, Δ, qui permet d'exprimer la profondeur hydraulique moyenne requise au droit d'une section en travers en termes de longueur spécifique moyenne à maturité pour un groupe cible d'amphibiens, oiseaux, poissons, mammifères et reptiles. De plus, cette méthodologie prend en compte le coût socio-économique, ainsi que le bénéfice économique, de la dégradation biologique provoquée par la diminution du débit. Un exemple illustre l'estimation du débit optimal pour une valeur de Δ et la règle de calcul du débit optimal correspondante, basées sur les caractéristiques hydrauliques d'un segment de 0.1 km d'une des rivières, pour la saison sèche (Janvier–Mai) et la saison humide (Juin–Décembre) moyennes (sur 20 ans). Les limites de cette étude pilote, et les aspects à approfondir, sont également soulignés dans l'espoir d'une évolution à terme vers la mise en place d'un outil de décision pour la gestion des ressources en eau.

Key words:

• Caribbean
• ecology
• hydrology
• instream flow
• sustainability

Mots clefs:

• Caraïbes
• écologie
• hydrologie
• écoulement de cours d'eau
• durabilité