Bulan ini, Empangan Bloede akan dibuang dari Sungai Patapsco Rendah berhampiran Ilchester, Maryland.
Pemulihan adalah satu percubaan semulajadi yang akan membantu menguji bagaimana dron yang agak murah dapat membantu saintis seperti saya memahami integriti sungai dan sungai.
Kerjasama saya termasuk pelajar dan penyelidik dari University of Maryland Baltimore County, Maryland Geological Survey, Jabatan Sumber Asli Maryland, Pentadbiran Oseanika dan Atmosfera Negara dan Ukur Geologi AS.
Sekiranya pendekatan kami berfungsi, ia akan membolehkan kami mengesan pergerakan sedimen lebih lengkap dan tepat berbanding sebelumnya, di sebahagian kecil daripada perbelanjaan.
Apa yang akan berubah
Selesai pada tahun 1907 dan beroperasi selama 30 tahun, Empangan Bloede mengandungi loji hidroelektrik tenggelam pertama di Amerika Syarikat Pada ketinggian 26.5 kaki, ia merupakan salah satu daripada penarikan balik empangan terbesar di Seaboard Timur.
Mengapa mengeluarkan empangan? Kerajaan negeri, agensi persekutuan dan negara-negara bukan keuntungan American Rivers berharap untuk menghapuskan bahaya keselamatan awam yang tidak dapat dipisahkan.
Mengambil empangan juga akan melengkapkan pemulihan dari penghapusan empangan terdahulu dan mengembangkan habitat yang berkaitan dengan ikan dan makhluk akuatik lain. Patapsco sekali menjadi tuan rumah aliran air tawar utama shad, alewife dan belut Amerika, yang disekat oleh empangan. Tangga ikan telah terbukti tidak berkesan di menghubungkan bahagian hulu sungai dengan muara hilir dan Chesapeake Bay.
Empangan Bloede pada Mac. Tangga ikan usang berada di latar depan. (Matthew Baker / UMBC) Walaupun terdapat peranan yang penting dalam pembuatan awal AS, Lembah Patapsco telah mengalami sebahagian daripada cabaran alam sekitar. Penghantaran kolonial terpaksa berpindah ke Baltimore selepas pelabuhan asal di Elkridge Landing telah tercekik oleh sedimen dari balast perkapalan, perlombongan tebing sungai dan penjelasan hutan hulu. Sebaik sahaja saluran 10 kaki dikelilingi oleh paya air masin, hari ini tapaknya segar dan saluran kurang dari dua kaki dalam.
Banjir berkala juga menimbulkan kekacauan di jurang sempit, kadang-kadang dengan hasil bencana. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, banjir kilat hanya hulu di Ellicott City telah merosakkan utama pembetung yang berjalan di sepanjang bahagian bawah lembah dan menyusun semula jumlah besar pasir, kayu dan batu di saluran hiliran.
Hari ini, empangan menyimpan kira-kira 2.6 juta kaki kubik lumpur berstrata dan pasir kurang dari lapan batu dari Air Terjun Chesapeake Bay. Apabila empangan itu dikeluarkan, kita ingin tahu bagaimana sedimen ini akan bergerak dan berapa cepatnya.
Mengapa pergerakan sedimen?
Memahami pergerakan sedimen adalah penting untuk pengurusan sungai di setiap bidang kuasa DAS Chesapeake Bay.
Sedimen membantu mengimbangi aliran air untuk mengekalkan bentuk saluran dan habitat yang stabil untuk tumbuh-tumbuhan akuatik, invertebrata dan ikan. Sedimen sungai adalah perlu untuk membantu pesisir estuarine memerangi paras laut. Walau bagaimanapun, sedimen halus juga boleh menjadi bahan pencemar dalam, atau membawa nutrien dan logam berat ke, muara sungai bawah tanah.
Imej udara Saluran Sungai Patapsco menunjukkan kerikil, cobble dan deposit pasir. (Matthew Baker / UMBC) Walaupun mudah untuk melihat bukti hakisan sedimen dari tebing sungai atau bukit-bukit, ia sering tidak jelas di mana dan berapa banyak sedimen itu dipindahkan dan disimpan. Pengurusan penyimpanan sedimen, terutama di belakang empangan, boleh agak kontroversi.
Selepas mengkaji beberapa penarikan balik empangan lain, kami menjangkakan sedimen yang terperangkap di belakang empangan untuk cepat mengosongkan dan mengagihkan semula hiliran selama beberapa tahun.
Walau bagaimanapun, masih terdapat banyak yang kita tidak tahu. Banjir berikutan ribut sengit boleh memindahkan sejumlah besar sedimen, mengubah bahagian lembah dalam beberapa jam sahaja. Adakah ribut sedimen ini sedimen di mana-mana di dataran atau dataran pantai pesisir, atau menyampaikannya ke teluk?
Cara baru untuk mengesan perubahan
Secara logistik sukar untuk mengukur secara tepat perubahan saluran yang besar dan berpotensi pesat.
Dalam tinjauan medan biasa, juruteknik mengukur kedalaman air, aliran, substrat bawah dan maklumat lain di lokasi tertentu. Walaupun saluran aliran boleh berbeza-beza di luar ruang dan juga sepanjang masa, kami saintis jarang dapat mewakili variabiliti dalam pengukuran kami. Sebaliknya, kami mengumpul gambar yang terpencil tepat pada masanya. Ini menyebabkan kita kurang memahami pergerakan sedimen dinamik, kehancuran yang dilakukan oleh gelombang banjir atau kepelbagaian keadaan yang diperlukan untuk menyokong kehidupan akuatik.
Stesen-stesen Gauging yang terletak di hulu dan hilir aliran air mengukur empangan dan menganggarkan bahan yang digantung seperti silit halus dan tanah liat, tetapi tidak pasir kasar dan kerikil bergerak di sepanjang saluran bawah. Survei 30 keratan rentas yang diedarkan lebih lapan batu memberi maklumat tentang bagaimana bentuk saluran dan komposisi berbeza-beza sebagai satu melintasi saluran, tetapi relatif sedikit tentang ribuan kaki di antara setiap transek.
Lebih-lebih lagi, selepas banjir besar, para saintis mesti menjalankan tinjauan keratan rentas baru, yang mengambil masa satu bulan sekali dalam keadaan berisiko.
Pasukan kami sedang berusaha untuk menambah ukuran kami dengan menggunakan pesawat kecil, di luar rak yang memotret seluruh bahagian lembah. Ulangi gambar sebelum, semasa dan selepas penyingkiran dapat membantu kami menjejaki lokasi sedimen sedimen ketika bergerak ke hilir. Mereka juga membenarkan perspektif baru sungai.
Paparan 3D saluran titik saluran Sungai Patapsco. (Matthew Baker / UMBC) Bergantung semata-mata pada foto bertindih yang dikumpulkan sebelum dan selepas pemindahan empangan, kami akan mencipta model komputer 3D bahagian bawah saluran dan kedalaman air - bukan hanya pada bahagian silang yang dikaji, tetapi setiap beberapa inci di sepanjang saluran. Walaupun teknologi ini berfungsi paling baik dalam air cetek, model kami harus membolehkan kami untuk memperbaiki anggaran yang lebih besar dari jumlah dan lokasi perubahan saluran apabila sedimen bergerak ke hilir.
Dengan pendekatan baru, pasukan kami mengumpul set foto sepanjang lapan batu dalam hanya beberapa hari, dan kerja lebih lanjut berlaku dalam komputer desktop. Ini bermakna pengukuran boleh diulang atau dibuat semula pada bila-bila masa menggunakan imej yang diarsipkan.
Walaupun kami sememangnya ingin tahu bagaimana sedimen ini bergerak, kami amat berminat dengan sejauh mana kami dapat menangkapnya. Jika ia berfungsi, teknologi ini kemungkinan akan mengubah cara para saintis mengumpul ukuran dan memantau sungai.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
Matthew E. Baker, Profesor Geografi dan Sistem Persekitaran, University of Maryland, Baltimore County
