Този месец язовирът Bloede ще бъде премахнат от река Долен Патапско в близост до Илчестър, Мериленд.
Възстановяването е единствен по рода си естествен експеримент, който ще помогне да се тества как сравнително евтините дронове могат да помогнат на учени като мен да разберат целостта на потоците и реките.
Моите сътрудници включват студенти и изследователи от Университета на Мериленд Окръг Балтимор, Мериленд Геологическо проучване, Департамент за природни ресурси в Мериленд, Национална администрация за океански и атмосферни влияния и Геологическо проучване на САЩ.
Ако подходът ни работи, той ще ни позволи да проследяваме движението на утайката по-пълно и точно от всякога досега, с малка част от разходите.
Какво ще се промени
Завършен през 1907 г. и действащ в продължение на 30 години, язовирът Bloede съдържа първата потопена водноелектрическа централа в САЩ с височина 26, 5 фута, представлява едно от най-големите премахвания на язовирите на Източното крайбрежие.
Защо да премахнете язовира? Държавата, федералните агенции и нестопанските американски реки се надяват да премахнат изоставената опасност за обществената безопасност.
Извеждането на язовира също ще допълни възстановяването от предишното отстраняване на язовира нагоре по течението и ще разшири свързаното местообитание за риби и други водни същества. Някога Патапско беше домакин на големи сладководни писти от сенки, алевифе и американска змиорка, които бяха блокирани от язовира. Рибната стълба се оказа неефективна при свързването на участъци от течението на реката с устието надолу по течението и залива Чесапийк.
Язовирът Bloede през март. Остарелата рибна стълба е на преден план. (Матю Бейкър / UMBC) Въпреки видна роля в ранното производство в САЩ, долината Патапско е претърпяла своя дял от предизвикателствата в областта на околната среда. Колониалното корабоплаване беше принудено да се премести в Балтимор, след като оригиналното пристанище в Елкридж Ландинг беше задушено от утайка от корабоплаването баласт, добив на речни брегове и разчистване на горите нагоре по течението. Някога 10-футов канал, заобиколен от блатен соленовод, днес сайтът е свеж, а каналът на дълбочина под два фута.
Периодичните наводнения също предизвикаха поразия в тясната клисура, от време на време с катастрофални резултати. През последните няколко години светкавичните наводнения точно нагоре по течението в град Еликот разкъсаха главната канализация, която тече по дъното на долината и реорганизираха големи количества пясък, дърво и скали в долния канал.
Днес язовирът съхранява приблизително 2, 6 милиона кубически фута от стратифицирана тиня и пясък на по-малко от осем мили от приливната вода на залива Чесапийк. Когато язовирът бъде премахнат, искаме да знаем как ще се движи толкова много утайка и колко бързо.
Защо движение на утайка?
Разбирането на движението на утайката е от решаващо значение за управлението на реките във всяка юрисдикция на водопада Чесапийк.
Утайката спомага за балансиране на водния поток за поддържане на формата на канала и стабилни местообитания за водни растения, безгръбначни и риби. Речният утайка е необходим, за да помогне на естуарните брегове да се борят с покачването на морското равнище. Въпреки това фината утайка може също да бъде замърсител в или да пренася хранителни вещества и тежки метали до устията надолу по течението.
Въздушно изображение на река Патапско, показващо отлагания от чакъл и калдъръм. (Матю Бейкър / UMBC) Въпреки че е лесно да се наблюдават доказателства за ерозия на утайката от брегове на реки или хълмове, често не е ясно къде и каква част от този утайка е депозирана и съхранявана. Управлението на съхранението на утайки, особено зад язовирите, може да бъде донякъде противоречиво.
След проучване на няколко други отстранявания на язовира, очакваме утайка зад язовира бързо да се евакуира и преразпредели надолу по течението за период от няколко години.
Все пак има още много неща, които не знаем. Наводненията след силни бури могат да преместят огромни количества утайка, променяйки дъното на долината само за часове. Дали такива бури ще преместят утайката другаде в дефилето или крайбрежната залива, или ще я доставят в залива?
Нови начини за проследяване на промените
Логистично е трудно точно да се измери големи и потенциално бързи промени в канала.
При типично теренно проучване техниците измерват дълбочината на водата, потока, долния субстрат и друга информация на конкретни места. Въпреки че поточните канали могат да варират значително в пространството, както и във времето, ние учените рядко сме в състояние да представим такава променливост в нашите измервания. Вместо това ние събираме изолирани снимки във времето. Това ни дава по-малко разбиране за динамичното движение на утайката, опустошенията, породени от наводнителните вълни или разнообразието от условия, необходими за поддържане на водния живот.
Измервателните станции, разположени нагоре и надолу по течението на язовира, измерват водния поток и оценяват суспендирания материал като фини коприни и глини, но не по-груби пясъци и чакъли, движещи се по дъното на канала. Проучванията на 30 напречни сечения, разпределени на осем мили, предоставят информация за това как формата и състава на канала варират, докато човек пресича канала, но сравнително малко за хилядите фута между всеки трансект.
Нещо повече, след голям наводнение учените трябва да провеждат нови проучвания на напречно сечение, като от време на време в рискови условия отнемат до един месец.
Нашият екип се опитва да добави към нашите измервания чрез разполагане на малки дронове, които са извън рафта, които снимат цялото дъно на долината. Повтарянето на снимки преди, по време и след отстраняването може да ни помогне да проследим местоположението на утайката, докато се движи надолу по течението. Те също позволяват нови перспективи на реката.
3D изглед на точка облак на канал на река Патапско. (Матю Бейкър / UMBC) Разчитайки единствено на припокриващи се снимки, събрани както преди, така и след отстраняване на язовира, ние ще създадем 3D компютърни модели на дъното на канала и дълбочината на водата - не само в изследваните напречни сечения, но на всеки няколко сантиметра по канала. Въпреки че тази технология работи най-добре в плитки води, нашите модели трябва да ни позволят значително да подобрим оценките както на количеството, така и на местоположението на промяната на канала, когато утайката се движи надолу по течението.
С новия подход нашият екип събира набор от снимки на всички осем мили само за няколко дни и по-нататъшната работа се извършва в рамките на настолен компютър. Това означава, че измерванията могат да бъдат повторени или извършени наново по всяко време с помощта на архивирани изображения.
Въпреки че със сигурност сме любопитни да видим как се движи толкова много утайка, особено ни е интересно колко добре можем да я уловим. Ако работи, тази технология вероятно ще промени начина, по който учените събират измервания и наблюдават реките.
Тази статия първоначално е публикувана в The Conversation.
Матю Е. Бейкър, професор по география и екологични системи, Университета на Мериленд, окръг Балтимор
