Ebben a hónapban a Bloede-gát eltávolításra kerül az Alsó-Patapsco folyóból, a Maryland-i Ilchester közelében.
A helyreállítás egy egyedülálló természetes kísérlet, amely megkísérli megvizsgálni, hogy a viszonylag olcsó drónok miként segíthetnek a hasonló tudósoknak megérteni a patakok és folyók integritását.
Együttműködő partnereim között vannak a Baltimore megyei Maryland Egyetem, a Marylandi Geológiai Intézet, a Marylandi Természeti Erőforrások Tanszék, a Nemzeti Óceáni és Légköri Igazgatóság, valamint az USA Geológiai Szolgálata hallgatói és kutatói.
Ha megközelítésünk működik, ez lehetővé teszi számunkra, hogy az üledék mozgását sokkal teljesebben és pontosabban nyomon követhessük, mint valaha, a költség töredékénél.
Mi fog változni
Az 1907-ben befejezett és 30 évig működő Bloede Dam az Egyesült Államokban az első víz alatti vízierőművet jelentette, 26, 5 méter magasan, ez a keleti tengerpart egyik legnagyobb gátjainak eltávolítása.
Miért távolítsa el a gátot? Az állam, a szövetségi ügynökségek és a nonprofit American Rivers remélik, hogy kiküszöbölik az elhagyott közbiztonsági veszélyeket.
A gát kihozatala kiegészíti a korábbi gát eltávolításával kapcsolatos helyreállítást is, és kiterjeszti a halak és más vízi élőlények kapcsolódó élőhelyét. A Patapsco egykor a shad, alewife és amerikai angolna főbb édesvízi partjain vett részt, amelyeket a gát blokkolt. A hallétrák nem voltak hatékonyak a folyó felsõ szakaszának összekapcsolásakor a torkolat és a Chesapeake-öböl között.
A Bloede Dam márciusban. Az elavult hallétra az előtérben van. (Matthew Baker / UMBC) Annak ellenére, hogy az USA korai gyártásában kiemelkedő szerepet játszanak, a Patapsco-völgy szenvedett saját részét a környezeti kihívásoknak. A gyarmati szállítást arra kényszerítették, hogy Baltimore-be költözzön, miután az Elkridge Landing eredeti kikötőjét a ballaszt hajózásából, a folyóparti bányászatból és az upstream erdőtisztításból származó üledék megfojtotta. Ha egyszer egy 10 méteres csatornát sósvízi mocsaras veszi körül, ma a hely friss és a csatorna kevesebb, mint két láb mély.
Az időszakos áradások szintén pusztítást okoztak a keskeny szurdokban, esetenként katasztrofális eredményekkel. Az elmúlt néhány évben az Ellicott Cityben éppen felfelé haladó gyors árvizek felszakadták a völgy fenekén haladó csatornát, és nagy mennyiségű homokot, fa és kőzet alakítottak át az alsó csatornában.
Ma a gát mintegy 2, 6 millió köbméter rétegzett iszapot és homokot tárol kevesebb, mint nyolc mérföldre a Chesapeake-öböl hullámvízétől. A gát eltávolításakor meg akarjuk tudni, hogy mennyi üledék mozog majd és milyen gyorsan.
Miért az üledékmozgás?
Az üledékmozgás megértése kritikus jelentőségű a folyókezelés szempontjából a Chesapeake-öböl vízgyűjtőjének minden területén.
Az üledék elősegíti a vízáramlás egyensúlyát a csatorna alakjának és a vízi növények, gerinctelenek és halak stabil élőhelyeinek fenntartása érdekében. A folyami üledékre szükség van a torkolatok partvonalainak a tenger szintjének emelkedése elleni küzdelemhez. A finom üledék ugyanakkor szennyező anyag is lehet a folyó torkolataiban, vagy tápanyagokat és nehézfémeket hordozhat ezekbe.
A Patapsco folyó csatornájának légi képe, amely kavics, macskaköves és homok lerakódásokat mutat. (Matthew Baker / UMBC) Noha a folyópartokból vagy domboldalokból származó üledékerózió bizonyítéka könnyen megfigyelhető, gyakran nem világos, hogy az üledék hol és mekkora részét tárolják és tárolják. Az üledéktárolás kezelése, különösen a gátak mögött, kissé ellentmondásos lehet.
Számos további gát eltávolításának tanulmányozása után arra számítunk, hogy a gát mögött csapdába esett üledék gyorsan evakuálódik és újból eloszlik a folyó folyamán néhány év alatt.
Ennek ellenére még mindig sokat nem tudunk. Az intenzív viharokat követő árvizek óriási mennyiségű üledéket mozgathatnak el, néhány órán belül megváltoztatva a völgy fenekét. Az ilyen viharok lerakják az üledéket a szurdokban vagy a parti ártéri másutt, vagy eljuttatják az öbölbe?
Új módszerek a változások nyomon követésére
Logisztikai szempontból nehéz pontosan mérni a nagy és potenciálisan gyors csatornaváltozásokat.
Egy tipikus terepi felmérés során a technikusok megmérik a vízmélységet, az áramlást, az alsó hordozót és az egyéb információkat meghatározott helyeken. Noha az áramlási csatornák óriási mértékben változhatnak mind a térben, mind az időben, mi tudósok ritkán képesek ábrázolni ezt a variabilitást méréseinkben. Ehelyett elszigetelt pillanatképeket gyűjtünk időben. Ez kevésbé ismeri a dinamikus üledékmozgást, az árvízhullámok által okozott pusztítást vagy a vízi élet fenntartásához szükséges feltételek sokféleségét.
A gát fölé és lefelé elhelyezkedő mérőállomások megmérik a vízáramlást, és becsülik meg a felfüggesztett anyagot, mint például finom szilárd és agyag, de a csatorna alja mentén mozgó durvabb homok és kavics nem. A nyolc mérföldre elosztott 30 keresztmetszet felmérése információkat szolgáltat arról, hogy a csatorna alakja és összetétele hogyan változik, amikor az egyik keresztezi a csatornát, viszont viszonylag kevés az egyes transzektek közötti ezer lábszámról.
Sőt, egy jelentős áradás után a tudósoknak új keresztmetszeti felméréseket kell készíteniük, esetenként kockázatos körülmények között akár egy hónapig is.
Csapatunk megkísérel hozzáadni méréseinket kisméretű, polcon kívüli drónok telepítésével, amelyek a völgy egész alját lefényképezik. A fényképek ismételt eltávolítása előtt, alatt és után segíthet nekünk nyomon követni az üledék szennyeződésének helyét, amikor az áramlási irányba halad. Ezenkívül lehetővé teszik a folyó új perspektíváit.
3D-s nézet egy Patapsco folyó csatorna pont felhő. (Matthew Baker / UMBC) Kizárólag az átfedésben lévő fényképekre, amelyek mind a gát eltávolítása előtt, mind után összegyűjtésre kerülnek, 3D-s számítógépes modelleket készítünk a csatorna fenekéről és a vízmélységről - nem csak a vizsgált keresztmetszeteknél, hanem néhány hüvelykig a csatorna mentén. Noha ez a technológia a sekély vízben működik a legjobban, modelleinknek lehetővé kell tenniük, hogy nagymértékben javítsuk a csatornaváltozás mennyiségének és helyének becsléseit, amikor az üledék az áramlás folyamán mozog.
Az új megközelítés alkalmazásával csapata mindössze néhány nap alatt összegyűjti a mind a nyolc mérföldről álló fotókészletet, és további munka történik egy asztali számítógépen. Ez azt jelenti, hogy a méréseket archivált képekkel bármikor meg lehet ismételni vagy újból elvégezni.
Noha valóban kíváncsi vagyunk arra, hogy megnézze, mennyire mozog ez a sok üledék, különös figyelmet fordítunk arra, hogy mennyire tudjuk elfogni. Ha működik, ez a technológia valószínűleg megváltoztatja a tudósok által a mérések gyűjtésének és a folyók ellenőrzésének módját.
Ezt a cikket eredetileg a The Conversation kiadta.
Matthew E. Baker, a földrajzi és környezetvédelmi professzor, a Marylandi Egyetem, Baltimore megye
