Ce mois-ci, le barrage Bloede sera retiré du cours inférieur de la rivière Patapsco près d'Ilchester, Maryland.

La restauration est une expérience naturelle unique en son genre qui aidera à tester comment des drones relativement peu coûteux peuvent aider des scientifiques comme moi à comprendre l'intégrité des ruisseaux et des rivières.

Mes collaborateurs comprennent des étudiants et des chercheurs de l'Université du Maryland Baltimore County, Commission géologique du Maryland, Département des ressources naturelles du Maryland, National Oceanic and Atmospheric Administration et U.S. Geological Survey.

Si notre approche fonctionne, cela nous permettra de suivre le mouvement des sédiments plus complètement et plus précisément que jamais auparavant, à une fraction de la dépense.

Qu'est-ce qui va changer

Achevé en 1907 et opérationnel pendant 30 ans, le barrage de Bloede contenait la première centrale hydroélectrique submergée des États-Unis à 26,5 pieds de haut, il s'agit de l'un des plus grands enlèvements de barrages sur la côte est.

Pourquoi supprimer le barrage ? L'état, les agences fédérales et American Rivers à but non lucratif espèrent éliminer un danger pour la sécurité publique abandonné.

La suppression du barrage complétera également la restauration des anciens barrages supprimés en amont et élargira l'habitat connecté pour les poissons et autres créatures aquatiques. Le Patapsco abritait autrefois d'importantes coulées d'alose d'eau douce, gaspareau et anguille d'Amérique, qui ont été bloqués par le barrage. Une échelle à poissons s'est avérée inefficace pour relier les sections en amont de la rivière à l'estuaire en aval et à la baie de Chesapeake.

Malgré un rôle de premier plan dans la fabrication des premiers États-Unis, la vallée de Patapsco a subi son lot de défis environnementaux. La navigation coloniale a été forcée de déménager à Baltimore après que le port d'origine d'Elkridge Landing a été étouffé par les sédiments du ballast d'expédition, l'exploitation minière des berges de la rivière et le défrichement des forêts en amont. Autrefois un canal de 10 pieds entouré d'un marais salé, aujourd'hui, le site est frais et le chenal a moins de deux pieds de profondeur.

Des inondations périodiques ont également fait des ravages dans la gorge étroite, parfois avec des résultats catastrophiques. Au cours des dernières années, les crues soudaines juste en amont à Ellicott City ont rompu la conduite d'égout qui longe le fond de la vallée et réorganisé de grandes quantités de sable, bois et roche dans le chenal aval.

Aujourd'hui, le barrage stocke environ 2,6 millions de pieds cubes de limon et de sable stratifiés à moins de huit milles des eaux de marée de la baie de Chesapeake. Lorsque le barrage est retiré, nous voulons savoir combien de sédiments vont se déplacer et à quelle vitesse.

Pourquoi le mouvement des sédiments ?

Comprendre le mouvement des sédiments est essentiel pour la gestion des rivières dans chaque juridiction du bassin versant de la baie de Chesapeake.

Les sédiments aident à équilibrer le débit d'eau pour maintenir la forme du canal et des habitats stables pour les plantes aquatiques, invertébrés et poissons. Les sédiments fluviaux sont nécessaires pour aider les côtes estuariennes à lutter contre l'élévation du niveau de la mer. Cependant, les sédiments fins peuvent également être un polluant dans, ou transporter des nutriments et des métaux lourds vers, estuaires en aval.

Bien qu'il soit facile d'observer des signes d'érosion des sédiments sur les berges ou les coteaux, il est souvent difficile de savoir où et combien de ces sédiments sont redéposés et stockés. Gestion du stockage des sédiments, surtout derrière les barrages, peut être quelque peu controversé.

Après avoir étudié plusieurs autres suppressions de barrages, nous nous attendons à ce que les sédiments piégés derrière le barrage s'évacuent rapidement et se redistribuent en aval sur une période de plusieurs années.

Cependant, il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas. Les inondations consécutives à des tempêtes intenses peuvent déplacer d'énormes quantités de sédiments, modifier le fond de la vallée en quelques heures seulement. De telles tempêtes redéposeront-elles des sédiments ailleurs dans la gorge ou la plaine inondable côtière, ou le livrer à la baie?

De nouvelles façons de suivre les changements

Il est logistiquement difficile de mesurer avec précision des changements de canaux importants et potentiellement rapides.

Dans une enquête type sur le terrain, les techniciens mesurent la profondeur de l'eau, couler, substrat inférieur et d'autres informations à des emplacements spécifiques. Bien que les canaux de diffusion puissent varier énormément dans l'espace et dans le temps, nous, les scientifiques, sommes rarement capables de représenter une telle variabilité dans nos mesures. Au lieu, nous collectons des instantanés isolés dans le temps. Cela nous laisse avec moins de compréhension du mouvement dynamique des sédiments, les ravages causés par les vagues de crue ou la diversité des conditions nécessaires au maintien de la vie aquatique.

Des stations de jaugeage situées en amont et en aval du barrage mesurent le débit d'eau et estiment les matières en suspension comme les limons fins et les argiles, mais pas les sables et graviers plus grossiers se déplaçant le long du fond du chenal. Des études de 30 sections transversales réparties sur huit milles fournissent des informations sur la façon dont la forme et la composition du chenal varient au fur et à mesure que l'on traverse le chenal, mais relativement peu sur les milliers de pieds entre chaque transect.

Quoi de plus, après une inondation majeure, les scientifiques doivent mener de nouvelles enquêtes transversales, jusqu'à un mois dans des conditions occasionnelles à risque.

Notre équipe tente d'ajouter à nos mesures en déployant de petits, des drones du commerce qui photographient tout le fond de la vallée. Répétez les photos avant, pendant et après l'enlèvement peut nous aider à suivre l'emplacement d'un panache de sédiments lorsqu'il se déplace vers l'aval. Ils permettent également de nouvelles perspectives sur le fleuve.

Se fondant uniquement sur des photos superposées recueillies avant et après le retrait du barrage, nous allons créer des modèles informatiques 3D du fond du canal et de la profondeur de l'eau - pas seulement au niveau des sections transversales étudiées, mais tous les quelques pouces le long du canal. Bien que cette technologie fonctionne mieux en eau peu profonde, nos modèles devraient nous permettre d'améliorer considérablement les estimations de l'ampleur et de l'emplacement des changements de chenal à mesure que les sédiments se déplacent vers l'aval.

Avec la nouvelle approche, notre équipe collecte un ensemble de photos de tous les huit miles en quelques jours, et d'autres travaux se produisent dans un ordinateur de bureau. Cela signifie que les mesures peuvent être répétées ou refaites à tout moment à l'aide d'images archivées.

Bien que nous soyons certainement curieux de voir comment cette quantité de sédiments se déplace, nous sommes particulièrement intéressés par la façon dont nous pouvons le capturer. Si ça marche, cette technologie changera probablement la façon dont les scientifiques collectent les mesures et surveillent les rivières.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.