Questo mese, la diga di Bloede sarà rimossa dal fiume Patapsco inferiore vicino a Ilchester, Maryland.

Il restauro è un esperimento naturale unico nel suo genere che aiuterà a testare come i droni relativamente economici possono aiutare gli scienziati come me a comprendere l'integrità di torrenti e fiumi.

I miei collaboratori includono studenti e ricercatori della University of Maryland Baltimore County, Indagine geologica del Maryland, Dipartimento delle risorse naturali del Maryland, National Oceanic and Atmospheric Administration e US Geological Survey.

Se il nostro approccio funziona, ci consentirà di tracciare il movimento dei sedimenti in modo più completo e accurato che mai, ad una frazione della spesa.

Cosa cambierà

Completato nel 1907 e operativo da 30 anni, la diga di Bloede conteneva la prima centrale idroelettrica sommersa negli Stati Uniti. A 26,5 piedi di altezza, rappresenta una delle più grandi rimozioni di dighe sulla costa orientale.

Perché rimuovere la diga? Lo stato, le agenzie federali e l'organizzazione no-profit American Rivers sperano di eliminare un pericolo per la sicurezza pubblica abbandonato.

La rimozione della diga integrerà anche il ripristino delle precedenti rimozioni della diga a monte e amplierà l'habitat connesso per i pesci e altre creature acquatiche. Il Patapsco un tempo ospitava importanti corsi d'acqua dolce di alose, alewife e anguilla americana, che sono stati bloccati dalla diga. Una scala per pesci si è dimostrata inefficace nel collegare le sezioni a monte del fiume con l'estuario a valle e la baia di Chesapeake.

Nonostante un ruolo di primo piano nella prima produzione degli Stati Uniti, la Valle di Patapsco ha subito la sua parte di sfide ambientali. La spedizione coloniale fu costretta a trasferirsi a Baltimora dopo che il porto originale di Elkridge Landing fu soffocato dai sedimenti della zavorra di spedizione, estrazione delle sponde del fiume e disboscamento a monte. Una volta un canale di 10 piedi circondato da una palude di acqua salata, oggi il sito è fresco e il canale è profondo meno di due piedi.

Inondazioni periodiche hanno anche provocato il caos nella stretta gola, occasionalmente con risultati catastrofici. Negli ultimi anni, inondazioni improvvise appena a monte di Ellicott City hanno rotto la condotta fognaria che corre lungo il fondovalle e riorganizzato grandi quantità di sabbia, legno e roccia nel canale a valle.

Oggi, la diga immagazzina circa 2,6 milioni di piedi cubi di limo stratificato e sabbia a meno di otto miglia da Chesapeake Bay tidewater. Quando la diga viene rimossa, vogliamo sapere quanto si muoverà questo sedimento e quanto velocemente.

Perché il movimento dei sedimenti?

Comprendere il movimento dei sedimenti è fondamentale per la gestione del fiume in ogni giurisdizione dello spartiacque della baia di Chesapeake.

I sedimenti aiutano a bilanciare il flusso d'acqua per mantenere la forma del canale e habitat stabili per le piante acquatiche, invertebrati e pesci. I sedimenti fluviali sono necessari per aiutare le coste degli estuari a combattere l'innalzamento del livello del mare. Però, il sedimento fine può anche essere un inquinante in, o trasportare nutrienti e metalli pesanti a, estuari a valle.

Sebbene sia facile osservare prove di erosione dei sedimenti dalle sponde dei fiumi o dalle colline, spesso non è chiaro dove e quanto di quel sedimento venga ridepositato e immagazzinato. Gestione dello stoccaggio dei sedimenti, in particolare dietro le dighe, può essere alquanto controverso.

Dopo aver studiato diverse altre rimozioni di dighe, ci aspettiamo che i sedimenti intrappolati dietro la diga evacuino rapidamente e si ridistribuiscano a valle in un periodo di diversi anni.

Però, c'è ancora molto che non sappiamo. Le inondazioni a seguito di intense tempeste possono spostare enormi quantità di sedimenti, alterando il fondovalle in poche ore. Tali tempeste ridepositano i sedimenti altrove nella gola o nella pianura alluvionale costiera, o consegnarlo alla baia?

Nuovi modi per tenere traccia delle modifiche

È logisticamente difficile misurare con precisione cambiamenti di canale grandi e potenzialmente rapidi.

In una tipica indagine sul campo, i tecnici misurano la profondità dell'acqua, flusso, substrato inferiore e altre informazioni in posizioni specifiche. Sebbene i canali di streaming possano variare enormemente nello spazio e nel tempo, raramente noi scienziati siamo in grado di rappresentare una tale variabilità nelle nostre misurazioni. Anziché, raccogliamo istantanee isolate nel tempo. Questo ci lascia con una minore comprensione del movimento dinamico dei sedimenti, devastazione causata da onde di piena o dalla diversità delle condizioni necessarie per sostenere la vita acquatica.

Stazioni di misura situate a monte e a valle della diga misurano il flusso d'acqua e stimano il materiale sospeso come limi e argille fini, ma non sabbie e ghiaie più grossolane che si muovono lungo il fondo del canale. I rilievi di 30 sezioni trasversali distribuiti su otto miglia forniscono informazioni su come la forma e la composizione del canale variano quando si attraversa il canale, ma relativamente poco circa le migliaia di piedi tra ogni transetto.

Cosa c'è di più, dopo una grande alluvione, gli scienziati devono condurre nuove indagini trasversali, impiegando fino a un mese di tanto in tanto in condizioni rischiose.

Il nostro team sta cercando di aumentare le nostre misurazioni distribuendo piccoli, droni di serie che fotografano l'intero fondovalle. Ripeti le fotografie prima, durante e dopo la rimozione può aiutarci a tracciare la posizione di un pennacchio di sedimento mentre si sposta a valle. Consentono anche nuove prospettive del fiume.

Basandosi esclusivamente su foto sovrapposte raccolte sia prima che dopo la rimozione della diga, creeremo modelli computerizzati 3D del fondo del canale e della profondità dell'acqua, non solo nelle sezioni trasversali rilevate, ma ogni pochi centimetri lungo il canale. Sebbene questa tecnologia funzioni meglio in acque poco profonde, i nostri modelli dovrebbero consentirci di migliorare notevolmente le stime sia della quantità che della posizione del cambiamento del canale mentre il sedimento si sposta a valle.

Con il nuovo approccio, il nostro team raccoglie un set fotografico di tutte le otto miglia in pochi giorni, e ulteriore lavoro avviene all'interno di un computer desktop. Ciò significa che le misurazioni possono essere ripetute o eseguite di nuovo in qualsiasi momento utilizzando le immagini archiviate.

Anche se siamo certamente curiosi di vedere come si muove questo sedimento, siamo particolarmente interessati a come possiamo catturarlo bene. Se funziona, questa tecnologia cambierà probabilmente il modo in cui gli scienziati raccolgono misurazioni e monitorano i fiumi.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.