În această lună, Barajul Bloede va fi îndepărtat din râul Patapsco de jos, lângă Ilchester, Maryland.
Restaurarea este un experiment natural, care va ajuta testarea modului în care drone relativ ieftine pot ajuta oamenii de știință ca mine să înțeleagă integritatea pârâurilor și râurilor.
Colaboratorii mei includ studenți și cercetători de la Universitatea Maryland County Baltimore, Maryland Geological Survey, Departamentul de Resurse Naturale din Maryland, Administrația Națională Oceanică și Atmosferică și Studiul Geologic al SUA.
Dacă abordarea noastră funcționează, ne va permite să urmărim mișcarea sedimentelor mai complet și mai exact ca niciodată, cu o fracțiune din cheltuieli.
Ce se va schimba
Finalizată în 1907 și funcțională timp de 30 de ani, Barajul Bloede conținea prima centrală hidroelectrică scufundată din SUA, la 26, 5 metri înălțime, aceasta reprezintă una dintre cele mai mari îndepărtări de baraj de pe litoralul estic.
De ce să scoți barajul? Statul, agențiile federale și râurile americane nonprofit speră să elimine un pericol de siguranță publică abandonat.
Scoaterea barajului va completa, de asemenea, restaurarea de la îndepărtările anterioare ale barajului în amonte și va extinde habitatul conectat pentru pești și alte creaturi acvatice. Patapsco a găzduit cândva mari fluxuri de apă dulce de umbre, alewife și anghile americane, care au fost blocate de baraj. O scară de pește s-a dovedit ineficientă pentru conectarea secțiunilor din amonte ale râului cu estuarul din aval și cu Golful Chesapeake.
Barajul Bloede din martie. Scara de pește învechită este în prim plan. (Matthew Baker / UMBC) În ciuda unui rol proeminent în fabricația timpurie a SUA, Valea Patapsco a suferit cota sa de provocări de mediu. Transportul maritim colonial a fost obligat să se mute în Baltimore după ce portul inițial de la Elkridge Landing a fost sufocat de sedimente din balastul maritim, exploatarea pe malul râului și de la compensarea pădurilor din amonte. Odată un canal de 10 metri înconjurat de o mlaștină cu apă sărată, astăzi site-ul este proaspăt și canalul la mai puțin de doi metri adâncime.
Inundațiile periodice au provocat și ravagii în defileul îngust, ocazional cu rezultate catastrofale. În ultimii ani, inundațiile fulgerate chiar în amonte în Ellicott City au rupt rețeaua de canalizare care se desfășoară de-a lungul fundului văii și au reorganizat cantități mari de nisip, lemn și stâncă în canalul din aval.
Astăzi, barajul stochează aproximativ 2, 6 milioane de metri cubi de praf stratificat și nisip, la mai puțin de opt mile de apa de mare a golfului Chesapeake. Când barajul este înlăturat, vrem să știm cât de mult se va mișca acest sediment și cât de repede.
De ce mișcarea sedimentelor?
Înțelegerea mișcării sedimentelor este esențială pentru gestionarea râurilor din fiecare jurisdicție din bazinul hidrografic Chesapeake Bay.
Sedimentele ajută la echilibrarea fluxului de apă pentru a menține forma canalului și a habitatelor stabile pentru plante acvatice, nevertebrate și pești. Sedimentele de râu sunt necesare pentru a ajuta coastele estuarinei să combată creșterea nivelului mării. Cu toate acestea, sedimentele fine pot fi, de asemenea, un poluant sau pot transporta substanțe nutritive și metale grele în estuarele din aval.
Imagine aeriană a canalului râului Patapsco care prezintă depuneri de pietriș, pietriș și nisip. (Matthew Baker / UMBC) Deși este ușor de observat dovezi ale eroziunii sedimentelor de pe malurile râurilor sau de pe dealuri, de multe ori nu este clar unde și cât de mult din sedimentul este redepus și depozitat. Gestionarea depozitării sedimentelor, în special în spatele barajelor, poate fi oarecum controversată.
După ce am studiat alte câteva îndepărtări de baraj, ne așteptăm ca sedimentele prinse în spatele barajului să se evacueze rapid și să fie redistribuite în aval pe o perioadă de câțiva ani.
Totuși, încă nu știm multe. Inundațiile în urma furtunilor intense pot muta cantități uriașe de sedimente, modificând fundul văii în doar câteva ore. Astfel de furtuni vor recăpăta sedimente în altă parte a defileului sau a câmpiei inundabile de coastă sau o vor livra în golf?
Noi moduri de a urmări modificările
Este dificil din punct de vedere logistic să măsurați cu exactitate schimbările de canal mari și potențial rapide.
Într-un sondaj de teren tipic, tehnicienii măsoară adâncimea apei, debitul, substratul de jos și alte informații în anumite locații. Deși canalele de flux pot varia extrem de mult în spațiu, precum și în timp, oamenii de știință suntem foarte rar capabili să reprezentăm o astfel de variabilitate în măsurătorile noastre. În schimb, colectăm instantanee izolate în timp. Acest lucru ne lasă cu mai puțină înțelegere a mișcării dinamice a sedimentelor, a devastării provocate de valurile de inundații sau a diversității condițiilor necesare pentru susținerea vieții acvatice.
Stațiile de calibrare amplasate în amonte și în aval de baraj măsoară debitul de apă și estimează materialul suspendat precum măturile și argilele fine, dar nu nisipurile și pietrișurile mai grosiere care se deplasează de-a lungul fundului canalului. Sondajele a 30 de secțiuni distribuite pe opt mile oferă informații despre modul în care forma și compoziția canalului variază pe măsură ce se traversează canalul, dar relativ puțin despre miile de metri între fiecare transect.
Ba mai mult, după o inundație importantă, oamenii de știință trebuie să efectueze noi sondaje transversale, până la o lună, ocazional, în condiții riscante.
Echipa noastră încearcă să adauge la măsurătorile noastre prin implementarea unor drone mici, în afara raftului, care fotografiază întreg fundul văii. Repetarea fotografiilor înainte, în timpul și după îndepărtare ne poate ajuta să urmărim locația unui penaj de sediment în timp ce se deplasează în aval. Ele permit, de asemenea, noi perspective asupra râului.
Vedere 3D a unui nor de punct al canalului Patapsco River. (Matthew Baker / UMBC) Bazându-ne exclusiv pe fotografiile suprapuse colectate atât înainte cât și după îndepărtarea barajului, vom crea modele de calculator 3D ale fundului canalului și adâncimii apei - nu doar la secțiunile transversale examinate, ci la fiecare câțiva centimetri de-a lungul canalului. Deși această tehnologie funcționează cel mai bine în ape puțin adânci, modelele noastre ar trebui să ne permită îmbunătățirea considerabilă a estimărilor atât a cantității, cât și a locației schimbării canalului pe măsură ce sedimentul se deplasează în aval.
Odată cu noua abordare, echipa noastră colectează un set de fotografii de cei opt kilometri în doar câteva zile, iar lucrările ulterioare au loc pe un computer desktop. Aceasta înseamnă că măsurătorile pot fi repetate sau făcute din nou în orice moment folosind imagini arhivate.
Deși cu siguranță suntem curioși să vedem cum se mișcă atât de mult sedimentul, suntem interesați mai ales de cât de bine îl putem captura. Dacă funcționează, această tehnologie va schimba probabil modul în care oamenii de știință colectează măsurătorile și monitorizează râurile.
Acest articol a fost publicat inițial pe The Conversation.
Matthew E. Baker, profesor de geografie și sisteme de mediu, Universitatea din Maryland, județul Baltimore
