Новый метод проливает свет на реакцию ручья на нарушение земель
Ученый из Университета Джона Хопкинса разработал простой метод оценки того, как быстро избыточные речные наносы, образовавшиеся в результате естественных или искусственных нарушений рельефа, будут течь вниз по течению. Техника Питера Р. Уилкока, представленная в номере журнала Science от 17 апреля, может помочь предотвратить или исправить экологические проблемы, возникающие, когда большое количество мелкозернистых материалов смывается в реку.
Лесные пожары, лесозаготовки, строительство дорог, городское развитие и эксплуатация плотин могут привести к выбросу наносов в реки с гравийным дном, вызывая серьезные последствия, говорит Уилкок, профессор кафедры географии и инженерной защиты окружающей среды. Например, избыток песка может ухудшить среду обитания рыб и других водных животных и повысить вероятность затопления рек.
По этой причине, говорит Уилкок, речные управляющие должны знать, как быстро этот песок будет сметен вниз по течению, возвращая гравийное ложе в более здоровое состояние. «Мы хотим иметь возможность предсказать, сколько времени потребуется, чтобы дополнительные отложения переместились через реку», - говорит он.
Но предсказать, как будут двигаться отложения, было сложно, потому что частицы бывают разных размеров, каждая из которых движется с разной скоростью. «Выборка, необходимая для анализа всех этих размеров, была бы настолько обширной, что это было бы невозможно», - говорит Уилкок. «Нам нужна была теория, которую можно было бы подтвердить практическими полевыми наблюдениями».
Ученый Хопкинса решил эту проблему, разделив отложения всего на две категории: песок с зернами менее 2 миллиметров; и гравий с зернами крупнее 2 миллиметров. По словам Уилкока, процентное соотношение этих двух размеров можно определить, пройдя реку вброд, что намного проще и быстрее, чем другие методы отбора проб.
«Вам нужно знать скорость, с которой наносы будут переноситься потоком, - говорит он, - и вы хотите знать, будет ли мелкий материал - песок - двигаться вниз по течению быстрее, чем гравий».
Метод Уилкока показывает, с какой скоростью должна двигаться вода, чтобы сначала вытеснить песок и гравий из русла реки, а затем начать движение материала.
«Оценки скорости транспортировки необходимы для прогнозирования степени и продолжительности воздействия рек, вызванного нарушением земель», - говорит Уилкок. «Эта информация также необходима для руководства усилиями по восстановлению рек, подвергшихся чрезмерному загрязнению наносами».
Интересным следствием этого нового взгляда на движение наносов по рекам является то, что он демонстрирует, что увеличение доли песка в русле может увеличить скорость переноса как песка, так и гравия.«Это обнадеживает, потому что предполагает, что реки имеют естественную способность увеличивать скорость переноса наносов в ответ на увеличение запасов наносов», - говорит Уилкок. «Это не устраняет негативное воздействие мелкозернистых отложений, но может уменьшить и укоротить его».
Исследование Уилкока поддерживается Технологическим центром Stream Systems в США. Лесная служба.
Связанный веб-сайт: Департамент географии и инженерной защиты окружающей среды Джона Хопкинса -