Hydrologie

Het is niet verwonderlijk dat de hydrologie van zo’n machtige rivier als de Mississippi het onderwerp is geweest van intensieve studie. In de 19e eeuw beschreef Mark Twain met veel geestigheid hoe de loodsen van de Mississippi-raderbootjes zich verenigden om een gemeenschappelijke informatiedienst op te zetten over de veranderende omstandigheden langs het kanaal. Tegenwoordig is de Mississippi River Commission verantwoordelijk voor de werkzaamheden aan de rivier en vindt zij het de moeite waard om een werkend schaalmodel van de rivier te onderhouden, zodat haar ingenieurs nieuwe plannen in het klein kunnen testen voordat zij aan dure projecten op ware grootte beginnen. In de jaren twintig werd algemeen aangenomen dat er voldoende bekend was over de hydrologie van de rivier en dat er voldoende controlestructuren waren gebouwd om de rivier te temmen. Toen kwam in 1927 de meest rampzalige overstroming in de geschiedenis van de Mississippi vallei. Meer dan 59.600 vierkante kilometer land overstroomde. Communicatiemiddelen, waaronder wegen, spoor- en telefoondiensten, werden op veel plaatsen afgesneden. Boerderijen, fabrieken en hele steden liepen tijdelijk onder water. Een immense hoeveelheid eigendom werd beschadigd en minstens 250 mensen verloren het leven. De rivieringenieurs namen de hydrologie van de Mississippi nog eens onder de loep.

Sinds de uitzonderlijke omstandigheden van 1927 wordt de gemiddelde waterafvoer in de benedenloop van de Mississippi door haar belangrijkste zijrivieren nauwlettend in de gaten gehouden. De gemiddelde afvoer van de hoofdrivier bij Vicksburg, Mississippi, wordt berekend op 16.140 kubieke meter per seconde. Ongeveer 215 km stroomafwaarts van Vicksburg wordt ongeveer 25 % van de sedimenten en het water van de rivier omgeleid naar de Atchafalaya-rivier via het Old River Complex (Old River Control Structures). Achter deze statistieken gaan echter uiterst belangrijke variaties in het debiet van de rivier schuil, die verband houden met de fluctuerende toestand van de grotere zijrivieren van de Mississippi.

In het algemeen hebben de westelijke zijrivieren de meest onregelmatige debietregimes. Zij bereiken in het voorjaar of de vroege zomer een piek die tot drie of vier keer zo groot is als hun bijdrage in de winter. De bovenloop van de Mississippi en haar zijrivieren bereiken hun maximumdebiet ongeveer in dezelfde periode (maart-juni), wanneer de smeltende sneeuw wordt gevolgd door vroege zomerregens. De winterafvoer uit dit gebied is echter ook aanzienlijk. Het hoogtepunt van het debiet van de Ohio komt iets eerder. Bij Metropolis, Illinois, net boven de samenvloeiing met de Mississippi, wordt de grootste maandelijkse afvoer gewoonlijk in maart geregistreerd; op dat moment kan de Ohio meer dan drievijfde van het water aanvoeren dat voorbij Vicksburg in de benedenloop van de rivier wordt gecontroleerd.

Dus is de Ohio hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de overstromingssituaties aan de benedenloop van de Mississippi, die kunnen worden verergerd door factoren als vroege regens in de Great Plains, een plotselinge warme periode in het vroege voorjaar die de sneeuw in het noorden doet smelten, en hevige stortregens in de gehele benedenloop van de vallei. Onder dergelijke omstandigheden zal de benedenloop van de rivier buiten zijn oevers treden en druk uitoefenen op de kunstmatig aangelegde dijken. Zijrivieren stromen terug en vormen meren aan de andere kant van deze dijken. De stroming, die normaal niet meer dan 2 tot 3,5 knopen (2,5 tot 4 mijl per uur) loopt, kan dan verdubbelen op vernauwde punten langs de hoofdgeul. Zo heeft het meetstation te Vicksburg, dat in 1936 bij laag water slechts 93.800 kubieke voet (2.660 kubieke meter) per seconde registreerde, het jaar daarop bij hoog water 2.060.000 kubieke voet (58.330 kubieke meter) per seconde gemeten.

In het late voorjaar en de vroege zomer van 1993 deed zich op de Mississippi opnieuw een onvermijdelijke maar onvoorstelbaar grote overstroming voor, ditmaal beperkt tot de gedeelten van de rivier boven de samenvloeiing met de Ohio (die niet onder water stond). Tot de zwaarst getroffen rivieren behoorden de benedenloop van de Missouri, de Des Moines en de Raccoon in Iowa, en de Mississippi tussen de grens tussen Wisconsin en Illinois en Cape Girardeau in Missouri. De overstromingen werden veroorzaakt door aanhoudende regens in deze regio. Voor het eerst in de geschiedenis liepen de Mississippi en de Missouri tegelijk onder water – ondanks de 29 dammen in de Mississippi en de 36 reusachtige stuwmeren in hun zijrivieren. De Raccoon River in Des Moines bereikte een hoogte van 2,1 meter boven de vorige piek, wat neerkwam op een overstroming van 500 jaar (een overstroming die zo groot is dat ze statistisch gezien slechts eens in de 500 jaar voorkomt; of dat er een kans van één op vijfhonderd is dat ze zich in om het even welk jaar voordoet). In vele delen van Iowa werden geen gewassen geplant. In totaal overstroomde ongeveer 15 miljoen acres (6,1 miljoen hectare) en braken 40 federale dijken en 1.043 niet-federale dijken. Deze rampzalige overstroming heeft velen geleerd dat overstromingsbeheersingsconstructies zoals dijken, vloedmuren en dammen in sommige gevallen wel werken, maar niet voldoende bescherming bieden tegen overstromingen van 100 jaar (of langer). De overstromingen van 1993 hebben velen geleerd dat een strakke en totale beheersing van rivieren zo groot als de Mississippi noch mogelijk, noch economisch haalbaar is. Sindsdien is het duidelijk geworden dat “leven met de rivier” betekent dat huizen, boerderijen en zelfs hele steden uit de uiterwaarden moeten worden verplaatst en dat deze laaglandgebieden op natuurlijke wijze moeten kunnen overstromen.

In het water en de sedimenten van de Mississippi zijn verschillende verontreinigende stoffen aangetroffen, afkomstig van gemeentelijke, industriële en landbouwbronnen. Organische verbindingen en spoormetalen komen in betrekkelijk lage concentraties voor; naast de stoffen die van nature in het water aanwezig zijn, zijn zij afkomstig van industrieel en stedelijk afval en van afspoeling uit landbouw- en stedelijke gebieden. Hoge concentraties van bacteriën die in verband worden gebracht met menselijk afval zijn echter stroomafwaarts van sommige steden aangetroffen en worden toegeschreven aan inadequaat behandeld rioolwater dat in de rivier stroomt; de concentraties stroomafwaarts van New Orleans, bijvoorbeeld, bleken vele malen hoger te zijn dan de concentraties boven de stad. Verontreinigende stoffen hebben weinig wijdverbreide invloed gehad op de samenstelling van benthische ongewerveldenpopulaties, die indicatief zijn voor veranderingen in de waterkwaliteit. Watermonsters die in New Orleans zijn genomen, hebben een relatief hoog gehalte aan opgelost zuurstof en een laag biochemisch zuurstofverbruik aangetoond. Op grond van deze index kan dus worden gesteld dat de verontreiniging van de rivier gering is.