Die neue Formel der Rice University wird dazu beitragen, Überschwemmungen des Gelben Flusses zu verhindern

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Zwei Geologen der Rice University, Hongbo Ma und Jeffrey Nittrouer, haben entwickelte ein formelhaftes System um die häufigen Überschwemmungen des Gelben Flusses oder Huanghe auf Chinesisch vorherzusagen und abzuschwächen.

Ma ist eine Postdoktorandin aus China, die an der Rice University in 2014 studiert hat.

Der Huanghe ist der drittlängste Fluss in Asien und einer der zerstörerischsten Flüsse der Welt.

Es ist bekannt für seine Fähigkeit, eine große Menge Schlick zu tragen. Jährlich trägt der Fluss herum 1.52 Milliarden Tonnen Schlick pro Jahr, was ungefähr 57 Pfund Schlamm pro Kubikmeter Wasser entspricht.

Der Fluss hat die weltweit höchste Sedimentkonzentration im Vergleich zu Flüssen. Faktoren, die zu diesem großen Transport von Sedimentfrachten beitragen, sind steile Hänge, fehlende Waldflächen und schnelle Strömungen.

Die Huanghe waren die Hauptursache für einige der tödlichsten Naturkatastrophen der Welt, bei denen Hunderttausende bis Millionen Menschen infolge tödlicher Überschwemmungen ums Leben kamen. Über 80 Millionen Menschen leben in der Au und sind von den Überschwemmungen der Huanghe bedroht.

Jetzt haben Ma und Nittrouer ein neues Tool entwickelt, mit dem chinesische Beamte die häufigen Überschwemmungen der Huanghe besser vorhersagen und verhindern können.

Mithilfe der 3D-Kartierung des Flussbodens und der Probenahme von Sedimenten haben Ma und Nittrouer eine Sedimenttransportformulierung erstellt, die universell angewendet werden kann, um die Küsten weltweit zu verstehen. Diese Formel ist das erste Modell, das genau beschreibt, wie der Huanghe Sedimente transportiert.

Ma und Nittrouer besuchten die Huanghe in 2015, um ihre vierjährige Studie zu beginnen, die von der National Science Foundation (NSF) finanziert wurde. Das Ziel ihrer Forschung war es, das derzeitige System zu untersuchen, das den Fluss kontrolliert und das Wachstum des Deltas in das Bohai-Meer lenkt.

Die Forscher hoffen, die Auswirkungen von Überschwemmungen zu verringern und eine Formel aufzustellen, die weltweit auf Flusssysteme anwendbar ist.

„Bei schlechtem Management kann das Sediment über dem Flusskanal zurückbleiben, den Fluss verstopfen und schwere Überschwemmungen verursachen, die die umliegende Gesellschaft schädigen. Unsere neuen Erkenntnisse können den Flussleitungsbeamten dabei helfen, den Wasserfluss besser zu kontrollieren, um das Sediment ordnungsgemäß zu transportieren und Hochwasserereignisse zu verhindern “, sagte Ma.

Die Forscher vergleichen die Huanghe mit dem Mississippi.

„Was wir fanden, ist, dass für das feinkörnige Flusssystem (sehr feiner Sand zu Schlick) wie Huanghe, China, das Kanalbett im Gegensatz zum sandigen Flusssystem (Mississippi River), dessen Bett von Dünen bedeckt ist, flach ist Wie die Sanddünen in der Wüste “, sagte Ma.

„Das mit Dünen bedeckte Bett ist wie eine holprige Straße: Kein Auto kann schnell fahren. Die Sedimenttransportrate ist daher gering, aber das Flachbett des feinkörnigen Flusses ist wie eine gute Autobahn: Autos können schnell fahren! Die Sedimenttransportrate ist somit 10 bis 100-mal höher als die über holprigem Sandbett. “

Nach dem tödlichen Erdbeben in 2008 Sichuan in China entschloss sich Ma, Sedimentologe zu werden. Sein Ziel ist es, Technologien zu entwickeln, um Überschwemmungen zu verhindern.

Während die Implementierung dieses Systems schwierig klingt, kann es ein schneller und kosteneffizienter Prozess sein, sagte Ma.

Unsere neue Erkenntnis ist wie ein physikalisches Gesetz: Sie wurde nicht erfunden, sondern entdeckt und ist überall. Die Implementierung ist sehr schnell und kostet nichts. Unser physikalisches Gesetz sagt aus, wie viel Sediment der Flusswasserfluss (oder ein anderer Flussstrom) aufnehmen kann. Angesichts des Wasserflusses und der Bedingungen der Sedimentkorngröße, wie Wassertiefe, Strömungsgeschwindigkeit usw., können wir die Sedimentmenge im Fluss sofort genauer berechnen, was weder Zeit noch Geld kostet.

Für die Wirksamkeit der Formel ist es wichtig, den Sediment- und Wasserfluss entlang der Küste zu betrachten.

"Um wirklich eine aussagekräftige Vorhersage für die menschliche Gesellschaft zu treffen, müssen wir diese Erkenntnis in einen Rahmen oder Hintergrund stellen", sagte Ma.

„Zum Beispiel ist Sediment in den Flüssen das Hauptmaterial für die Entstehung der Delta-Küste. Wenn wir also genau berechnen können, wie viel der Fluss zum Delta und zur Küste transportiert, können wir die Zukunft der Küste vorhersagen und den Anstieg des Meeresspiegels verstehen erodieren unsere Küste genauer. "

Ma glaubt, dass die Formel für die Zukunft der Bewohner der Huanghe-Au von unschätzbarem Wert sein wird.

„Für die lokale Bevölkerung und die leitenden Angestellten bedeutet dies, dass sie unsere Erkenntnisse nutzen können, um zu verstehen, dass feine Körner manchmal nicht schlecht sind, was die Sedimenttransportrate stark erhöht und verhindert, dass der sich erhebende Flusskanal Überschwemmungen auslöst und Wasser und Sediment besser kontrolliert einen unversperrten Flusskanal zu erhalten “, sagte er.

"Die Vermeidung potenzieller Überschwemmungsgefahren kann den 88-Millionen-Menschen zugute kommen, die entlang der Uferlinien des unteren Gelben Flusses in China leben."

Neben Nittrouer und Ma gehörten Andrew Moodie von der Rice University, Kensuke Naito und Gary Parker von der University of Illinois in Urbana-Champaign, Xudong Fu und Baosheng Wu von der Tsinghua University sowie Yuanfeng Zhang und Yuanjian Wang von der Yellow University zum Forschungsteam Flussinstitut für Hydraulikforschung.

Die Forschung wird von der National Science Foundation und der National Natural Science Foundation of China unterstützt.

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