Phát triển cho Sông Hoàng Hà của Trung Quốc, công thức phân tích cũng có thể tăng cường tính bền vững của việc xói mòn bờ biển trên toàn thế giới
Đây là quan điểm từ tàu nghiên cứu của các nhà khoa học trên sông Hoàng Hà ở Trung Quốc.
Nguồn: Jeffrey Nittrouer
Một nhóm các nhà khoa học quốc tế nghiên cứu sông Hoàng Hà của Trung Quốc đã tạo ra một công cụ mới giúp các quan chức có thể đoán trước và ngăn chặn được lũ lụt thường xuyên hơn, đe doạ đến 80 triệu người.
Công cụ này – một công thức để tính vận chuyển trầm tích – cũng có thể được áp dụng để nghiên cứu tính bền vững của việc xói mòn bờ biển trên toàn thế giới.
Judy Skog, giám đốc chương trình Coastal SEES (Khoa học, Kỹ thuật và Giáo dục) cho biết: “Hiểu được lưu lượng trầm tích trong các con sông là điều quan trọng đối với số lượng lớn người trên thế giới đang sống gần các tuyến đường thủy. Bền vững), tài trợ cho nghiên cứu.
SEES phần lớn được hỗ trợ bởi Ban Giám đốc Khoa học Địa chất NSF, với kinh phí bổ sung từ Ban Giám đốc Khoa học Sinh học, Kỹ thuật và Khoa học Xã hội, Hành vi và Kinh tế.
Skog cho biết: “Nghiên cứu này sẽ dẫn đến những dự đoán tốt hơn về thời gian và nơi mà các con sông vận chuyển trầm tích và để hiểu được dòng trầm tích bị ảnh hưởng như thế nào bởi các nỗ lực quản lý và bảo tồn.
Sông Hoàng Hà được coi là cái nôi của nền văn minh Trung Quốc, và thường được gọi là “mẹ của Trung Quốc” vì trầm tích giàu chất dinh dưỡng, có lợi cho đất nông nghiệp dọc theo các ngân hàng của nó. Nhưng lũ lụt của nó, dẫn đến một số thiên tai chết người nhất trong lịch sử ghi lại, cũng đã giành được nó tên “nỗi buồn của Trung Quốc.”
Con sông màu mỡ nhưng cũng là mối nguy hiểm cao
Mỗi đặc tính của con sông – như người nuôi dưỡng màu mỡ và kẻ giết người dại dột – có cùng đặc điểm: 1 tỷ tấn trầm tích được vận chuyển mỗi năm từ cao nguyên Loess tới biển Bohai. Lượng trầm tích lớn có thể làm tắc nghẽn dòng sông. Khi điều này xảy ra, nó không chỉ có lũ lụt mà còn có thể thay đổi hướng.
Nhà triết học Jeffrey Nittrouer thuộc Đại học Rice, tác giả chính của một bài báo mới về Sông Hoàng Hà đã xuất hiện trực tuyến trong tạp chí Science Advances , cho biết: “Hoàng Hải có lẽ là con sông mịn nhất trên thế giới .
Nittrouer cho biết: “Mặc dù vậy, các công thức và mối quan hệ điển hình được sử dụng để mô tả dòng trầm tích ở hầu hết các con sông khác không có tác dụng đối với Huanghe. “Họ luôn dự đoán trước mức tải trầm tích của dòng sông bằng một nhân tố là 20.”
Nittrouer và nhà nghiên cứu dẫn đầu Hongbo Ma, cũng thuộc Đại học Rice, đã lấy mẫu trầm tích và tạo ra một bản đồ 3D của đáy sông để tạo ra cái mà họ gọi là “công thức vận chuyển trầm tích phổ quát”. Công thức này là mô hình vận chuyển trầm tích dựa trên vật lý đầu tiên có khả năng mô tả chính xác cách sông Hoàng Hà mang trầm tích, Nittrouer và Ma nói.
“Về mặt vận chuyển trầm tích, Hoàng Hà gần như là dòng sông hoàn hảo”, Ma nói. “Đáy của nó gần như bằng phẳng và không có gì đặc biệt, nghĩa là nó có thể sử dụng hầu hết năng lượng để di chuyển trầm tích.”
Nittrouer, người đã nghiên cứu hàng chục con sông trên ba lục địa, cho biết ông đã không nhìn thấy bất cứ điều gì giống như sông Hoàng Hà.
Ông nói: “Ở những vùng đất thấp, những con cát như Amazon, Mississippi – chỉ khoảng 40 đến 60% lượng năng lượng được sử dụng để vận chuyển trầm tích xuống hạ lưu. “Ở sông Hoàng Hà, hơn 95% lượng năng lượng có sẵn để di chuyển trầm tích.”
Nittouer cho biết điều này có nghĩa là sông Hoàng Hà tạo ra những vùng đất mới cực kỳ hiệu quả mỗi năm, làm cho nó là nơi tốt nhất để học cách sử dụng trầm tích từ sông để tăng cường tính bền vững đồng bằng. Những bài học này có ứng dụng cho các hệ thống sông trên toàn thế giới.
“Ví dụ điển hình ở Mỹ là Sông Mississippi, nơi có những nỗ lực đáng kể để bổ sung bờ biển Louisiana,” ông nói.
Phương pháp mới, vấn đề cũ
Trong nhiều thập kỷ, các kỹ sư Trung Quốc đã cố gắng làm giảm nguy cơ lũ lụt của sông Hoàng Hà bằng cách thải ra một lượng nước hồ khổng lồ để quét đáy sông và giữ trầm tích di chuyển. Việc cọ rửa như vậy có thể làm tăng nguy cơ lũ lụt ở một số nơi nhất định của dòng sông, theo mô hình mới.
Mặc dù quá trình cọ rửa sạch bùn, nó cũng tạo ra một vùng sông có cấu tạo thô làm giảm lượng năng lượng mà con sông có thể sử dụng để di chuyển trầm tích. “Công thức của chúng tôi chỉ ra rằng điều này sẽ làm giảm hiệu quả vận chuyển trầm tích theo thứ tự độ lớn”, Nittouer nói.
Nittrouer và Ma lần đầu tiên thăm sông Hoàng Hà vào mùa hè năm 2015. Mục đích của họ là xem xét các bài học địa chất, kinh tế xã hội và kỹ thuật từ những nỗ lực của Trung Quốc để kiểm soát dòng sông và chỉ đạo sự tăng trưởng đồng bằng của nó vào Biển Bột Hải.
Trong các nghiên cứu trước đây, Nittrouer nhận thấy rằng đáy sông có các đặc điểm tương tự như cồn cát sa mạc. Tuy nhiên, sông Hoàng Hà làm ông ngạc nhiên.
Nittrouer cho biết: “Tôi đã nhìn vào chiếc máy đọc trên thuyền và nghĩ dụng cụ đã hỏng. “Phía dưới trông phẳng như kính.”
Ví dụ như khi ông chụp ảnh dưới đáy sông Mississippi, Nittrouer đã nhìn thấy các thành tạo cao đến 10 mét và khoảng cách từ 200 đến 300 mét (656 đến 984 feet). Ngược lại, dữ liệu từ sông Hoàng Hà cho thấy những cồn cát cao 1 mét (3.3 feet) mỗi 500-2.000 mét (1.640 đến 6.562 feet).
Sử dụng dữ liệu của Nittrouer và các phép đo khác từ sông Hoàng Hà thấp và vùng đồng bằng ngập mặn của nó, Ma đã tạo ra một công thức dựa trên vật lý có khả năng tiên đoán chính xác lưu lượng – trầm tích vận chuyển trong một khoảng thời gian nhất định – ở sông Hoàng Hà.
“Mục đích là để xem xét sự liên kết, về phong trào trầm tích và dòng chảy của nước, giữa sông, vùng đồng bằng và vùng biển gần bờ”, Ma nói.
“Tôi sinh ra và lớn lên cách Huanghe ở tỉnh Hắc Long Giang đông bắc”, ông nói. “Nhưng, giống như nhiều người Trung Quốc, tôi cảm thấy sâu sắc nỗi buồn của sông Hoàng Hà, đã giết chết hàng triệu trong 2.000 năm qua”.
Ma cho biết ông hy vọng công thức mới này sẽ chứng minh cho các kỹ sư Trung Quốc quản lý dòng chảy của nước và trầm tích từ các con đập dọc theo sông Hoàng Hà.
