Neste mês, a represa Bloede será removida do rio Lower Patapsco, perto de Ilchester, Maryland.
A restauração é um experimento natural único que ajudará a testar como drones relativamente baratos podem ajudar cientistas como eu a entender a integridade de córregos e rios.
Meus colaboradores incluem estudantes e pesquisadores da Universidade de Maryland, Condado de Baltimore, Maryland Geological Survey, Departamento de Recursos Naturais de Maryland, Administração Nacional Oceânica e Atmosférica e US Geological Survey.
Se a nossa abordagem funcionar, ela nos permitirá rastrear o movimento de sedimentos de forma mais completa e precisa do que nunca, por uma fração da despesa.
O que vai mudar
Concluída em 1907 e operando por 30 anos, a Barragem de Bloede continha a primeira usina hidrelétrica submersa nos EUA. Com 26, 5 pés de altura, representa uma das maiores remoções de barragens na costa leste.
Por que remover a represa? O estado, as agências federais e a organização sem fins lucrativos American Rivers esperam eliminar um risco de segurança pública abandonado.
A remoção da barragem também complementará a restauração das remoções anteriores da represa e expandirá o habitat conectado para peixes e outras criaturas aquáticas. O Patapsco já hospedou grandes corredeiras de água doce, água viva e enguia americana, que foram bloqueadas pela represa. Uma escada de peixe revelou-se ineficaz para ligar as secções a montante do rio com o estuário a jusante e a baía de Chesapeake.
A barragem de Bloede em março. A escada de peixe obsoleta está em primeiro plano. (Matthew Baker / UMBC) Apesar de um papel proeminente no início da fabricação nos EUA, o Vale Patapsco sofreu sua parcela de desafios ambientais. O transporte colonial foi forçado a se mudar para Baltimore depois que o porto original em Elkridge Landing foi sufocado por sedimentos de lastro de transporte, mineração de margens de rios e desmatamento de florestas a montante. Uma vez um canal de 10 pés cercado por um pântano de água salgada, hoje o local é fresco e o canal tem menos de 60 cm de profundidade.
Inundações periódicas também causaram estragos no estreito desfiladeiro, ocasionalmente com resultados catastróficos. Nos últimos anos, as inundações logo a montante em Ellicott City romperam o cano principal de esgoto que corre ao longo do fundo do vale e reorganizaram grandes quantidades de areia, madeira e rocha no canal a jusante.
Hoje, a represa armazena aproximadamente 2, 6 milhões de pés cúbicos de areia estratificada e areia a menos de 13 quilômetros da baía de Chesapeake. Quando a represa é removida, queremos saber como esse sedimento vai se mover e com que rapidez.
Por que o movimento de sedimentos?
A compreensão do movimento de sedimentos é fundamental para o gerenciamento do rio em todas as jurisdições da bacia hidrográfica da Baía de Chesapeake.
O sedimento ajuda a equilibrar o fluxo de água para manter a forma do canal e os habitats estáveis para plantas aquáticas, invertebrados e peixes. O sedimento fluvial é necessário para ajudar as costas estuarinas a combater o aumento do nível do mar. No entanto, o sedimento fino também pode ser um poluente ou transportar nutrientes e metais pesados para os estuários a jusante.
Imagem aérea do canal do rio de Patapsco que mostra depósitos do cascalho, do godo e da areia. (Matthew Baker / UMBC) Embora seja fácil observar evidências de erosão de sedimentos de margens de rios ou encostas, muitas vezes não está claro onde e quanto desse sedimento é depositado e armazenado novamente. O manejo do armazenamento de sedimentos, particularmente atrás de barragens, pode ser um tanto controverso.
Depois de estudar várias outras remoções de barragens, esperamos que sedimentos presos atrás da barragem evacuem rapidamente e redistribuam a jusante por um período de vários anos.
No entanto, ainda há muito que não sabemos. As inundações que ocorrem após intensas tempestades podem movimentar enormes quantidades de sedimentos, alterando o fundo do vale em apenas algumas horas. Será que tais tempestades redepositarão sedimentos em outras partes do desfiladeiro ou da planície de inundação costeira, ou os entregarão à baía?
Novas formas de acompanhar as alterações
É logisticamente difícil medir com precisão grandes e potencialmente rápidas mudanças de canal.
Em uma pesquisa de campo típica, os técnicos medem a profundidade da água, o fluxo, o substrato inferior e outras informações em locais específicos. Embora os canais de fluxo possam variar tremendamente no espaço e no tempo, nós cientistas raramente somos capazes de representar essa variabilidade em nossas medições. Em vez disso, coletamos instantâneos isolados no tempo. Isso nos deixa com menos compreensão do movimento dinâmico dos sedimentos, da devastação provocada pelas ondas de inundação ou da diversidade de condições necessárias para apoiar a vida aquática.
As estações de medição situadas a montante e a jusante da barragem medem o fluxo de água e estimam material suspenso como sedimentos e argilas finas, mas não areias mais grossas e cascalhos que se movem ao longo do fundo do canal. Pesquisas com 30 seções transversais distribuídas em oito milhas fornecem informações sobre como a forma e a composição do canal variam à medida que se cruza o canal, mas relativamente pouco sobre os milhares de metros entre cada transecto.
Além do mais, após uma grande enchente, os cientistas devem conduzir novas pesquisas transversais, levando até um mês, ocasionalmente, em condições de risco.
Nossa equipe está tentando adicionar nossas medições implantando pequenos drones off-the-shelf que fotografam todo o fundo do vale. Repetir fotografias antes, durante e após a remoção pode nos ajudar a rastrear a localização de uma pluma de sedimentos à medida que ela se move para baixo. Eles também permitem novas perspectivas do rio.
Vista 3D de uma nuvem de ponto do canal de rio de Patapsco. (Matthew Baker / UMBC) Baseando-se unicamente em fotos sobrepostas coletadas antes e depois da remoção da barragem, criaremos modelos de computador 3D do fundo do canal e da profundidade da água - não apenas nas seções cruzadas da pesquisa, mas a cada poucos centímetros ao longo do canal. Embora essa tecnologia funcione melhor em águas rasas, nossos modelos devem nos permitir melhorar consideravelmente as estimativas da quantidade e da localização da mudança de canal à medida que o sedimento se move para baixo.
Com a nova abordagem, nossa equipe coleta um conjunto de fotos de todas as oito milhas em apenas alguns dias, e outros trabalhos ocorrem em um computador desktop. Isso significa que as medições podem ser repetidas ou feitas de novo a qualquer momento usando imagens arquivadas.
Embora certamente estejamos curiosos para ver como esse sedimento se move, estamos especialmente interessados em saber como podemos capturá-lo. Se funcionar, essa tecnologia provavelmente mudará a maneira como os cientistas coletam medições e monitoram rios.
Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation.
Matthew E. Baker, Professor de Geografia e Sistemas Ambientais da Universidade de Maryland, Condado de Baltimore
