Tento mesiac bude Bloede Dam odstránená z rieky Lower Patapsco neďaleko Ilchesteru v Marylande.
Obnovenie je jedinečný prírodný experiment, ktorý pomôže otestovať, ako môžu relatívne lacné roboty pomôcť vedcom ako ja pochopiť integritu potokov a riek.
Medzi mojich spolupracovníkov patria študenti a vedci z University of Maryland Baltimore County, Maryland Geological Survey, Maryland Department of Natural Resources, National Oceanic and Atmospheric Administration a US Geological Survey.
Ak náš prístup funguje, umožní nám to sledovať pohyb sedimentu komplexnejšie a presnejšie ako kedykoľvek predtým, a to za zlomok nákladov.
Čo sa zmení
Bloede Dam, ktorá bola dokončená v roku 1907 a bola v prevádzke 30 rokov, obsahovala prvú ponorenú vodnú elektráreň v USA. Výška 26, 5 metra predstavuje jedno z najväčších odstraňovaní hrádzí na východnom pobreží.
Prečo priehradu odstrániť? Štát, federálne agentúry a neziskové organizácie American Rivers dúfajú, že odstránia opomenuté nebezpečenstvo pre verejnú bezpečnosť.
Vybratím priehrady sa tiež doplní obnova z predchádzajúceho odstránenia priehrady proti prúdu a rozšíri sa prepojené prostredie pre ryby a iné vodné tvory. Patapsco kedysi hostilo hlavné sladkovodné toky tieni, alela a úhora amerického, ktoré boli zablokované priehradou. Rybí rebrík sa ukázal ako neúčinný pri spájaní protiľahlých úsekov rieky s ústím po prúde a zálivom Chesapeake.
Priehrada Bloede v marci. Zastaraný rebrík na ryby je v popredí. (Matthew Baker / UMBC) Napriek významnej úlohe v počiatočnej americkej výrobe utrpelo údolie Patapsco svoj podiel environmentálnych problémov. Koloniálna doprava bola nútená presťahovať sa do Baltimoru po tom, čo bol pôvodný prístav v prístave Elkridge dusený sedimentom z lodného predradníka, ťažby na brehoch rieky a čistením lesov v protiprúdovej oblasti. Akonáhle je 10-stopový kanál obklopený močiarnou slanou vodou, je dnes stránka čerstvá a kanál hlboký menej ako dve stopy.
Pravidelné povodne tiež spôsobili katastrofu v úzkej rokline, občas s katastrofickými výsledkami. V posledných niekoľkých rokoch bleskové povodne, ktoré sa práve nachádzali pred Ellicott City, roztrhli kanalizačnú sieť, ktorá vedie pozdĺž dna údolia a reorganizovala veľké množstvo piesku, dreva a hornín v dolnom kanáli.
Dnes hrá priehrada približne 2, 6 milióna kubických stôp stratifikovaného bahna a piesku menej ako osem míľ od prílivovej vody v zálive Chesapeake. Keď je priehrada odstránená, chceme vedieť, ako sa tento veľký sediment bude pohybovať a ako rýchlo.
Prečo pohyb sedimentov?
Pochopenie pohybu sedimentov je rozhodujúce pre riadenie riek v každej jurisdikcii povodia rieky Chesapeake.
Sediment pomáha vyrovnať tok vody, aby udržal tvar kanála a stabilné biotopy pre vodné rastliny, bezstavovce a ryby. Riečne sedimenty sú potrebné na pomoc pobrežiu ústí riek v boji proti stúpaniu hladiny mora. Jemný sediment však môže byť tiež znečisťujúcou látkou v ústiach po prúde alebo môže prenášať výživné látky a ťažké kovy.
Letecký obrázok kanála rieky Patapsco, ktorý zobrazuje štrk, valoun a piesok. (Matthew Baker / UMBC) Aj keď je ľahké pozorovať dôkaz erózie sedimentov z brehov alebo svahov rieky, často nie je jasné, kde a koľko z tohto sedimentu sa redepozuje a ukladá. Riadenie ukladania sedimentov, najmä za priehradami, môže byť trochu kontroverzné.
Po preštudovaní niekoľkých odstránení priehrady očakávame, že sediment uväznený za priehradou sa rýchlo evakuuje a prerozdeľuje po prúde v priebehu niekoľkých rokov.
Stále však toho veľa nevieme. Povodne, ktoré nasledujú po intenzívnych búrokách, sa môžu pohybovať obrovským množstvom sedimentu a meniť dno údolia iba za pár hodín. Budú takéto búrky opätovne ukladať sedimenty inde v rokline alebo pobrežných nivách alebo ich dopravia do zálivu?
Nové spôsoby sledovania zmien
Je logisticky ťažké presne zmerať veľké a potenciálne rýchle zmeny kanálov.
V typickom terénnom prieskume technici merajú hĺbku vody, prietok, spodný substrát a ďalšie informácie na konkrétnych miestach. Aj keď sa toky kanálov môžu výrazne meniť v priestore aj v čase, my vedci zriedka dokážeme takúto variabilitu v našich meraniach reprezentovať. Namiesto toho zhromažďujeme izolované snímky v čase. To nám umožňuje menšie porozumenie dynamickému pohybu sedimentov, devastácii spôsobenej povodňovými vlnami alebo rozmanitosti podmienok potrebných na podporu vodného života.
Meracie stanice umiestnené pred a za priehradou merajú prietok vody a odhadujú suspendovaný materiál, ako sú jemné kaly a íly, ale nie hrubšie piesky a štrky, ktoré sa pohybujú pozdĺž dna kanála. Prieskumy 30 prierezov rozmiestnených na ôsmich míľach poskytujú informácie o tom, ako sa tvar a zloženie kanála menia, keď jeden prechádza cez kanál, ale relatívne málo o tisícoch stôp medzi každým priechodom.
Vedci musia navyše po veľkej povodni vykonať nové prierezové prieskumy, pričom v rizikových podmienkach môžu trvať až mesiac.
Náš tím sa snaží pridať k našim meraniam nasadenie malých robotov umiestnených mimo police, ktoré fotografujú celé dno údolia. Fotografie opakujte pred, počas a po odstránení nám môžu pomôcť sledovať polohu oblaku sedimentu pri jeho pohybe po prúde. Umožňujú tiež nové perspektívy rieky.
3D pohľad na mramorový bodový kanál rieky Patapsco. (Matthew Baker / UMBC) Vychádzajúc výlučne z prekrývajúcich sa fotografií získaných pred aj po odstránení priehrady, vytvoríme 3D počítačové modely dna kanála a hĺbky vody - nielen na skúmaných prierezoch, ale každých pár centimetrov pozdĺž kanála. Aj keď táto technológia funguje najlepšie v plytkej vode, naše modely by nám mali umožniť výrazne zlepšiť odhady množstva a umiestnenia zmeny kanála pri pohybe sedimentu po prúde.
Vďaka novému prístupu náš tím zhromaždí za niekoľko dní súbor fotografií všetkých osem míľ a ďalšia práca sa uskutoční v stolnom počítači. To znamená, že merania je možné kedykoľvek zopakovať alebo vykonať znova pomocou archivovaných obrázkov.
Aj keď sme určite zvedaví, ako sa toľko sedimentu pohybuje, zaujíma nás najmä to, ako dobre ho dokážeme zachytiť. Ak to bude fungovať, táto technológia pravdepodobne zmení spôsob, akým vedci zhromažďujú merania a monitorujú rieky.
Tento článok bol pôvodne publikovaný na stránke The Conversation.
Matthew E. Baker, profesor geografie a environmentálnych systémov, University of Maryland, Baltimore County
