01.01.2024
Type: Link Language: English Author: Lindsay Marie Capito
The movement of sediment through river networks is crucial for the health and functionality of river ecosystems, flood control, and water availability. However, the difficulty in measuring sediment transport limits our ability to accurately model network scale sediment transfer and predict changes in river morphology essential for water managers to manage flood protection, water storage, and habitat preservation. This project exploits advances in remote sensing to model sediment transport and connectivity at the network scale through flume, field, and network scale simulations and to explore the feasibility of using morphological indicators to infer path length information which allows for the estimation of sediment transport. We develop a method to extract the characteristic path length from repeat topographic surveys to estimate sediment transport in flume experiments (Chapter 2). In Chapter 3 we apply the method to the Tagliamento River, a large braided river in northeastern Italy, and compare these estimates to flow metrics and published values in literature. Finally, in Chapter 4 we then use these investigations to initialize and validate the D-CASCADE (Dynamic CAtchment Sediment Connectivity And Delivery) model to generate estimates of network scale sediment connectivity using remotely sensed and field data from the Tagliamento River in northeastern Italy. This project aims to bridge the gap between qualitative understandings of channel morphology and quantitative estimates of sediment transport and network scale sediment connectivity. Il movimento di sedimenti attraverso le reti fluviali è cruciale per la salute e la funzionalità degli ecosistemi fluviali, il controllo delle inondazioni e la disponibilità di acqua. Tuttavia, la difficoltà nel misurare il trasporto dei sedimenti nei corsi d’acqua limita la nostra capacità di predire accuratamente il trasferimento di sedimenti su scala di rete e prevedere cambiamenti nella morfologia del fiume essenziali per i gestori delle risorse idriche, al fine di gestire la protezione dalle inondazioni, lo stoccaggio dell'acqua e la conservazione dell'habitat. Questo progetto sfrutta i progressi nel telerilevamento per modellare il trasporto dei sedimenti e la connettività attraverso esperimenti e simulazioni in canaletta, in campo, e con modelli a scala di rete fluviale. Questi esperimenti creano la possibilità di esplorare la fattibilità dell'uso di indicatori morfologici per dedurre informazioni sul trasporto solido. La tesi propone un metodo per estrarre la lunghezza del percorso caratteristica compiuta dai singoli grani di sedimenti tramite l’analisi di rilevamenti topografici ripetuti nel tempo. Questa informazione sul percorso medio permette di stimare il trasporto dei sedimenti e viene applicate prima a degli esperimenti in canaletta (Capitolo 2). Nel Capitolo 3 applichiamo il metodo al fiume Tagliamento, un fiume a canali intrecciati nel nord-est dell'Italia. Le stime derivate di percorso medio dei sedimenti e di trasporto solido vengono confrontate con le metriche di flusso e i valori pubblicati in letteratura. Infine, nel Capitolo 4 utilizziamo queste indagini per inizializzare e validare il modello D-CASCADE (Dynamic CAtchment Sediment Connectivity And Delivery) per generare stime di connettività di sedimenti su scala di rete utilizzando dati acquisiti da telerilevamento e sul campo nel fiume Tagliamento. Questo progetto mira ad integrare la nostra conoscenza della morfologia fluviale e della sua dinamica con stime quantitative del trasporto dei sedimenti e della connettività dei sedimenti a scala di rete.
Keywords: sediment transport, path length