Abstract

Im Jahr 1959 errichtete die Union Pacific Railroad einen mit Felsen gefüllten Damm, der den Großen Salzsee in Utah in einen Nord- und einen Südarm trennte. Der Durchfluss zwischen den beiden Armen wurde durch zwei 4,6 Meter breite Durchlässe, die während des ursprünglichen Baus installiert wurden, einen 88 Meter langen Durchbruch, der 1984 errichtet wurde, und das halbdurchlässige Material des Dammes aus Steinen und Kies begrenzt. In den Südarm fließt fast der gesamte Strom, der in den Great Salt Lake fließt, und im Laufe der Zeit entwickelte sich ein Salzgehalt-Gefälle zwischen den beiden Armen. Der Salzgehalt des Nordarms liegt oft bei oder nahe der Sättigung und beträgt seit 1966 im Durchschnitt 317 g\L, während der Salzgehalt des Südarms mit durchschnittlich 142 g\L seit 1966 deutlich geringer ist. Die ökologische und industrielle Nutzung des Sees hängt davon ab, dass der Salzgehalt innerhalb der physiologischen und wirtschaftlichen Grenzwerte bleibt. Die Union Pacific Railroad schlug vor, die veralteten Durchlässe durch eine Brücke zu ersetzen, und legte vier alternative Brückenkonzepte vor. Das schwankende Klima in Nord-Utah erschwert die Verwaltung des Dammes, da die Höhe des Sees und der Salzgehalt durch feuchte und trockene Perioden beeinflusst werden. Ein Verständnis der historischen Dauer, des Ausmaßes und der Häufigkeit von Regen- und Trockenperioden kann zukünftige Managemententscheidungen beeinflussen. Ich modelliere die Auswirkungen jedes vorgeschlagenen Brückendesigns auf den Salzgehalt und die Höhe des Great Salt Lake in beiden Armen, indem ich das Great Salt Lake Fortran Model der US Geological Survey aktualisiere und anwende. Ich verwendete gemessene historische Flussläufe und eine 400-jährige Paläostromlauf-Rekonstruktion, um die Empfindlichkeit der Seehöhe und des Salzgehalts gegenüber längerfristigen Klimaschwankungen zu verstehen. Das Modell simuliert genau die historische Höhe und den Salzgehalt des Sees und reagiert empfindlich auf die vorgeschlagenen Brückenkonstruktionen. Die Brückenalternativen variieren den Salzgehalt um 20 g\L in jedem Arm unter Verwendung historischer Bedingungen von 1966-2012. Als das Modell mit der 400-jährigen paläo-rekonstruierten Hydrologie ausgeführt wurde, stellte ich fest, dass das 20. Jahrhundert den niedrigsten durchschnittlichen Seespiegel aller Jahrhunderte seit 1600 aufwies und dass die Überschwemmungen des 20. Jahrhunderts sowohl in Bezug auf die Länge als auch auf das Ausmaß kleiner waren als in früheren Jahrhunderten. Mit dem 400-Jahres-Paläostrommodell nehmen die Unterschiede im Salzgehalt des Südarms zwischen den Brückenalternativen im Laufe der Zeit beträchtlich zu, wobei die Alternative D zu einem um bis zu 100 g/l geringeren Salzgehalt als die Alternative A führt und der derzeitige Zustand des Dammes zu einer grundlegenden Veränderung der Eigenschaften des Großen Salzsees führen würde, wobei sich der Südarm zeitweise Süßwasserbedingungen annähert. Diese Forschung zeigt, dass Massenbilanzmodelle nützlich sind, um die Auswirkungen der Bewirtschaftung auf die Ökosysteme der Endseen vorherzusagen, und bietet einen einzigartigen Ansatz zur Rekonstruktion des Paläo-Salzgehalts der Endseen.