แม่น้ำเหลือง

เครื่องมือนี้ซึ่งเป็นสูตรคำนวณการเคลื่อนย้ายตะกอนอาจนำไปใช้ในการศึกษาความยั่งยืนของการกัดเซาะชายฝั่งทั่วโลก Judy Skog ผู้อำนวยการโครงการของ National Science Foundation's (NSF) Coastal SEES (Science, Engineering and Education for Sustainability) ซึ่งให้ทุนสนับสนุนการวิจัย Coastal SEES ได้รับการสนับสนุนอย่างมากจากคณะกรรมการธรณีศาสตร์ของ NSF พร้อมเงินทุนเพิ่มเติมจากคณะกรรมการวิทยาศาสตร์ชีวภาพ วิศวกรรมศาสตร์ และสังคม พฤติกรรมศาสตร์ & เศรษฐศาสตร์ "การศึกษานี้จะนำไปสู่การคาดการณ์ที่ดีขึ้นว่าเมื่อใดและที่ใดที่แม่น้ำขนส่งตะกอน และเพื่อทำความเข้าใจว่าการไหลของตะกอนนั้นได้รับผลกระทบจากความพยายามในการอนุรักษ์และการจัดการอย่างไร เช่น การกำจัดเขื่อน" Skog กล่าว แม่น้ำฮวงโหเป็นที่รู้จักในภาษาจีนว่าฮวงโหถือเป็นแหล่งกำเนิดของอารยธรรมจีน และมักถูกเรียกว่า "แม่ของจีน" เนื่องจากตะกอนที่อุดมด้วยสารอาหารซึ่งเป็นประโยชน์ต่อพื้นที่การเกษตรริมฝั่ง แต่น้ำท่วมซึ่งนำไปสู่ภัยพิบัติทางธรรมชาติที่ร้ายแรงที่สุดในประวัติศาสตร์ที่บันทึกไว้ ทำให้ได้รับสมญานามว่า "ความโศกเศร้าของจีน" ผู้เลี้ยงดูที่อุดมสมบูรณ์ นักฆ่าที่ป่าเถื่อน เอกลักษณ์ของแม่น้ำแต่ละสาย - ในฐานะผู้หล่อเลี้ยงที่อุดมสมบูรณ์และนักฆ่าที่ป่าเถื่อน - มาจากลักษณะเดียวกัน: ตะกอน 1 พันล้านตันที่ชะล้างลงมาในแต่ละปีจากที่ราบสูง Loess ไปจนถึงทะเล Bohai ปริมาณตะกอนจำนวนมากนี้สามารถอุดตันแม่น้ำได้ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ไม่เพียงแต่น้ำท่วมเท่านั้น แต่ยังสามารถเปลี่ยนทิศทางได้ "หวงเหอน่าจะเป็นแม่น้ำที่มีเนื้อละเอียดมากที่สุดในโลก" เจฟฟรีย์ นิตทรูเออร์ นักตะกอนวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยไรซ์ ผู้เขียนบทความหลักเกี่ยวกับแม่น้ำฮวงโหซึ่งปรากฏออนไลน์ในสัปดาห์นี้ในวารสาร Science Advancesกล่าว "ถึงกระนั้นก็ตาม สูตรและความสัมพันธ์ทั่วไปที่ใช้ในการอธิบายการไหลของตะกอนในแม่น้ำสายอื่นๆ ส่วนใหญ่ใช้ไม่ได้กับแม่น้ำหวงเหอ" Nittrouer กล่าว "พวกเขาคาดการณ์ปริมาณตะกอนในแม่น้ำต่ำกว่าปกติอย่างสม่ำเสมอโดยมีค่า 20 เท่า" Nittrouer และผู้เขียนนำกระดาษ Hongbo Ma จาก Rice University ได้เก็บตัวอย่างตะกอนและสร้างแผนที่ 3 มิติของก้นแม่น้ำเพื่อสร้างสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า "สูตรการขนส่งตะกอนสากล" สูตรนี้เป็นแบบจำลองการเคลื่อนที่ของตะกอนตามฟิสิกส์รูปแบบแรกที่สามารถอธิบายได้อย่างถูกต้องว่า แม่น้ำเหลือง อุ้มตะกอนอย่างไร Nittrouer และ Ma กล่าว “ในแง่ของการพัดพาตะกอน แม่น้ำหวงเหอเกือบจะเป็นแม่น้ำที่สมบูรณ์แบบ” หม่ากล่าว "ก้นของมันเกือบจะแบนและไม่มีรูปร่าง ซึ่งหมายความว่ามันสามารถใช้พลังงานเกือบทั้งหมดในการเคลื่อนย้ายตะกอน" Nittrouer ผู้ศึกษาแม่น้ำหลายสิบสายใน 3 ทวีปกล่าวว่าเขาไม่เคยเห็นแม่น้ำเหลืองมาก่อน “ในที่ราบลุ่ม แม่น้ำที่เป็นพื้นทราย เช่น แม่น้ำอะเมซอน แม่น้ำมิสซิสซิปปี พลังงานเพียงประมาณ 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่ใช้เพื่อขนส่งตะกอนที่ปลายน้ำ” เขากล่าว "ในแม่น้ำเหลือง พลังงานมากกว่า 95 เปอร์เซ็นต์มีไว้เพื่อเคลื่อนย้ายตะกอน" Nittouer กล่าวว่านี่หมายความว่าแม่น้ำเหลืองสร้างที่ดินใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพในแต่ละปี ทำให้เป็นสถานที่ที่ดีที่สุดในการเรียนรู้วิธีใช้ตะกอนจากแม่น้ำเพื่อเพิ่มความยั่งยืนของสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ บทเรียนเหล่านี้นำไปใช้กับระบบแม่น้ำทั่วโลก “ตัวอย่างที่ดีที่สุดในสหรัฐฯ คือแม่น้ำมิสซิสซิปปี ซึ่งมีความพยายามอย่างมากในการเติมเต็มชายฝั่งของรัฐลุยเซียนา” เขากล่าว วิธีการใหม่ ปัญหาเก่า เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่วิศวกรชาวจีนพยายามลดความเสี่ยงจากน้ำท่วมในแม่น้ำฮวงโหโดยการปล่อยน้ำในทะเลสาบปริมาณมหาศาลเป็นระยะๆ เพื่อกำจัดก้นแม่น้ำและทำให้ตะกอนเคลื่อนตัว อย่างไรก็ตาม การกำจัดสิ่งสกปรกดังกล่าวอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดน้ำท่วมในบางส่วนของแม่น้ำโดยไม่ได้ตั้งใจ ตามแบบจำลองใหม่นี้ แม้ว่ากระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกจะขจัดตะกอนออกไป แต่ก็ยังสร้างพื้นแม่น้ำที่มีพื้นผิวหยาบซึ่งช่วยลดปริมาณพลังงานที่แม่น้ำสามารถใช้ในการเคลื่อนย้ายตะกอน Nittouer กล่าวว่า "สูตรของเราบ่งชี้ว่าสิ่งนี้จะลดประสิทธิภาพการขนส่งตะกอนลงตามลำดับความสำคัญ Nittrouer และ Ma ไปเยือนแม่น้ำเหลืองครั้งแรกในฤดูร้อนปี 2015 จุดประสงค์ของพวกเขาคือดูบทเรียนทางธรณีวิทยา เศรษฐกิจสังคมและวิศวกรรมจากความพยายามของจีนในการควบคุมแม่น้ำและควบคุมการเติบโตของดินดอนสามเหลี่ยมลงสู่ทะเล Bohai ในการศึกษาก่อนหน้านี้ Nittrouer พบว่าก้นแม่น้ำมีลักษณะคล้ายคลึงกับเนินทรายในทะเลทราย อย่างไรก็ตามแม่น้ำเหลืองทำให้เขาประหลาดใจ Nittrouer กล่าวว่า "ผมมองดูค่าที่อ่านบนเรือครั้งหนึ่ง และคิดว่าเครื่องดนตรีเสีย" "ด้านล่างดูแบนเหมือนแก้ว" ตัวอย่างเช่น เมื่อเขาถ่ายภาพด้านล่างของแม่น้ำมิสซิสซิปปี้ Nittrouer มองเห็นการก่อตัวสูงถึง 10 เมตร (33 ฟุต) และเว้นระยะห่างกันประมาณ 200 ถึง 300 เมตร (656 ถึง 984 ฟุต) ในทางตรงกันข้าม ข้อมูลจากแม่น้ำเหลืองแสดงให้เห็นเนินทรายสูง 1 เมตร (3.3 ฟุต) ทุก ๆ 500 ถึง 2,000 เมตร (1,640 ถึง 6,562 ฟุต) ด้วยการใช้ข้อมูลของ Nittrouer และการวัดอื่นๆ จากแม่น้ำเหลืองตอนล่างและสามเหลี่ยมปากแม่น้ำที่แผ่กิ่งก้านสาขา Ma ได้สร้างสูตรทางฟิสิกส์ที่สามารถทำนายการไหล - ปริมาณตะกอนที่ขนส่งในช่วงเวลาที่กำหนด - ในแม่น้ำเหลืองได้อย่างแม่นยำ “จุดมุ่งหมายคือการดูความเชื่อมโยงในแง่ของการเคลื่อนที่ของตะกอนและการไหลของน้ำ ท่ามกลางแม่น้ำ ดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ และบริเวณทางทะเลใกล้ชายฝั่ง” หม่า ผู้ซึ่งงานวิจัยของเขาตีความได้ตรงกัน “ผมเกิดและเติบโตที่ไกลจากหวงเหอในมณฑลเฮยหลงเจียงทางตะวันออกเฉียงเหนือ” เขากล่าว "แต่เช่นเดียวกับชาวจีนจำนวนมาก ฉันรู้สึกเศร้าโศกอย่างสุดซึ้งต่อแม่น้ำฮวงโห ซึ่งคร่าชีวิตผู้คนนับล้านในช่วง 2,000 ปีที่ผ่านมา" Ma กล่าวว่าเขาหวังว่าสูตรใหม่นี้จะเป็นประโยชน์กับวิศวกรชาวจีนที่จัดการการไหลของน้ำและตะกอนจากเขื่อนตามแม่น้ำเหลือง