Environment

Modificación del índice (BEHI) Protocolo de riesgo de erosión Banco de Evaluación Rápida de Streambank Erosión en el noreste de Ohio

Published: February 13, 2015 doi: 10.3791/52330

¹Natural Resources, Cleveland Metroparks, ²Department of Biology, Case Western Reserve University

Introduction

Erosión Streambank es un proceso natural; Sin embargo erosión excesiva puede contribuir con una cantidad significativa de la contaminación de fuentes no puntuales en forma de sedimentos en suspensión ^2. El aumento de sedimentos en suspensión afecta a la calidad del agua, físicas y funciones biológicas de una corriente ^3. Las influencias humanas pueden afectar en gran medida la erosión streambank, y aumentar significativamente la carga de sedimentos ^4, particularmente en los sistemas urbanos donde hay un aumento de la escorrentía de aguas pluviales y las superficies impermeables ^5. Mayores cargas de sedimentos pueden afectar negativamente a la calidad del agua y los ecosistemas de los arroyos ^6. Las prácticas de manejo de cuencas en todo el Metroparks Cleveland intentan localizar e inventariar la fuente y evaluar el riesgo de erosión potencial streambank para ayudar en las estrategias de gestión eficaces, así como en la corriente, de ribera, y la restauración del hábitat.

David Rosgen, con Forestales Hidrología, desarrolló la erosión de las orillasÍndice de Peligro (BEHI), que evalúa la susceptibilidad de erosión streambank en una corriente alcance basa en una combinación de varias variables erosionabilidad ^7. BEHI usa una variedad de indicadores para clasificar la gravedad y la probabilidad de erosión streambank, incluyendo el material de banco, la estratificación, la profundidad de las raíces y la densidad, ángulo de inclinación, la altura de cauce lleno relación altura banco, y la cantidad de protección de la superficie actual. La evaluación BEHI asigna un valor numérico que corresponde a una calificación BEHI global (muy bajo, bajo, moderado, alto, muy alto o extremo), para un streambank particular. Este protocolo ha sido eficaz en la evaluación de la erosión potencial streambank ^10/08 y se puede utilizar en conjunción con otras evaluaciones de la calidad del agua y hábitat. Prados que exhiben una alta calificación BEHI se ha demostrado que corresponden a menos diversos y menos estables comunidades de macroinvertebrados, que consiste principalmente de especies oportunistas ^11. Aunque el método i originales BEHIEs útil, puede ser extremadamente lento, difícil para los no profesionales, y se limita a las regiones geomorfológicas específicas, específicamente adaptada a las condiciones del flujo aluviales ^12.

Las modificaciones de este protocolo eran necesarias para hacer frente a estas limitaciones. A "Pre-Screening Cuestionario" (Figura 1) fue desarrollado para identificar y eliminar de los arroyos que pueden clasificar bajo o muy bajo, centrándose así la evaluación de áreas de erosión más altos, y la disminución de la cantidad de tiempo y los recursos necesarios para llevar a cabo una BEHI evaluación en un flujo entero. El cuestionario también se ocupa de las diferencias geológicas entre las condiciones del flujo aluviales y no aluviales visto en el noreste de Ohio, como el lecho de roca de esquisto muy erosionable ^13, que no se evaluó como un material erosionable basado en el protocolo BEHI originales. Eliminación de la métrica Ratio Estudio del Banco de altura incluyendo el nivel de cauce lleno, que puede sermuy difícil de determinar, hizo posible una evaluación streambank más rápido y para los no profesionales para completar la evaluación con la formación introductoria. Esta eliminación de la Relación de Banco-Altura del estudio se basa en un procedimiento BEHI modificado desarrollado por Joe Rathbun en el Departamento de Calidad Ambiental de ^{14 de} Michigan. Para eliminar la necesidad de cálculos adicionales en el campo, todos los demás indicadores se expresan como porcentajes excepción de ángulo de inclinación y la estratificación y ajustes significativos bancarias. Densidad de las raíces se expresó inicialmente como el porcentaje de suelo compuesto de raíces que se extendían las raíces. Esto se multiplica por la profundidad de la raíz para dar cuenta de toda la altura de banco; Sin embargo hemos reemplazado esto con una simple estimación de la densidad de raíces en todo el banco. Se hicieron ajustes para anotar el sistema de puntuación BEHI original para dar cuenta de la eliminación de la métrica Ratio Estudio del Banco en altura y porcentajes estimados. Como se describe en la BEHI originalesprotocolo de las métricas medidas se convirtieron en una calificación de riesgo de 1 a 10 (siendo el 10 el más alto nivel de riesgo). Las calificaciones de riesgo del 1 al 10 corresponden a arriesgar calificaciones de muy bajo, bajo, moderado, alto, muy alto, y la extrema erosión potencial. Estas relaciones se establecieron sobre la base de un catálogo de las observaciones de campo ^10. En el protocolo BEHI modificado, las puntuaciones para el Estudio del Banco en altura Ratio métrica se restaron de el sistema de puntuación BEHI originales para reflejar los nuevos puntajes totales y las calificaciones de riesgo (Figura 2). Estas modificaciones frente a las limitaciones del protocolo BEHI original, en el noreste de Ohio y asistencia para poder mantener la consistencia y reducir el sesgo de usuario.

El protocolo BEHI modificado se utilizó para evaluar varios flujos de alta prioridad dentro de los Metroparks de Cleveland. La evaluación original BEHI se realizó por personal capacitado Cleveland Metropark, en una longitud de flujo para confirmar la eficacia de las modificaciones en identificar de prados con mayores tasas de erosión. El protocolo BEHI modificado es utilizado por profesionales, voluntarios, personal y estudiantes para evaluar la erosión a lo largo de las márgenes del arroyo Metroparks de Cleveland.

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Protocol

1. Identificación Streambank

Identificar una sección uniforme de banco en un lado de la corriente. Diferenciar esta sección por una pendiente drásticamente diferente del banco, diferente material de banco, o una ruptura en la vegetación. Esta sección de streambank deberá presentar una apariencia diferente de las secciones de cada lado. No hay una longitud máxima de banco o mínimo. La separación de secciones muy largas en segmentos más pequeños simplificará la evaluación.

2. Pre-Screening BEHI Questionnaire (Figura 1)

Conteste las siguientes preguntas sobre la sección streambank uniforme con respuestas sí / no de la figura 1.
1. Responde a la pregunta "¿la sección uniforme de exhibición banco inferior o igual a 50% de protección en la punta del banco?" El dedo se encuentra en la base del banco donde se encuentra con el agua durante condiciones de flujo de base; en promedio la parte inferior de seis a ocho pulgadas de la orilla. Protexión incluye rocas incrustadas, embebido grandes escombros de madera y vegetación enraizada. Roca de fondo cuenta como protección para los dedos; sin embargo, fácilmente rompible lecho de roca no es protección para los dedos.
2. Responde a la pregunta "¿50% o más de la exposición bancaria una muesca de 0,5 metros o más?" Un banco es un corte sesgado streambank que ha sufrido la erosión debajo de la superficie del suelo.
3. Responde a la pregunta "¿50% o más de la estratificación de exposiciones banco?" La estratificación es una rotura horizontal claramente definido en geología. Una capa de la estratificación debe estar compuesto de un material erosionable (arena, grava, o matriz).
4. Responde a la pregunta "qué el 50% o más de la orilla tiene una altura de banco de diez pies o más con 50% o más la exposición del suelo?"
5. Responde a la pregunta "¿50% o más de las raíces de exhibición bancarios que carecen de material de banco (de suelo)?"
6. Respuesta a la pregunta "es 50% o más del vacío banco de vegetación enraizada? & #8221;
Si hay dos o más respuestas "sí" en el cuestionario la Figura 1, lleve a cabo una evaluación BEHI del banco ya que hay una posibilidad significativa de que la erosión streambank está ocurriendo u ocurrirá.
Si hay menos de dos respuestas "sí" en el cuestionario la Figura 1, no proceda con la evaluación BEHI porque el banco está experimentando poco a ninguna erosión (es decir, muy baja a baja calificación BEHI).

3. BEHI Datos de Evaluación hoja (Figura 3)

Anote la fecha, el tiempo, y el personal en los espacios indicados en la Hoja de Datos de Evaluación BEHI.
Graba el número del banco que se está evaluando. Por ejemplo, 1 es el primer banco de ser la evaluación de ese día, el 2 es el segundo banco es evaluar, 3, 4, 5 ... y así sucesivamente.
Tome coordenadas GPS en la más corriente arriba (donde el agua está fluyendo desde) y la mayor parte de aguas abajo (donde el i aguas que fluye a) puntos de la orilla. Párese lo más cerca de la orilla como sea posible para asegurar la exactitud.
Tome fotografías al tanto de los puntos aguas arriba y aguas abajo de la orilla. Captura de las características principales del banco en las fotos. Tome fotos adicionales para capturar características en el banco o en el canal (es decir., Estratificación, grandes escombros de madera mermeladas, etc.). Anote los números de la imagen como referencia.
Registre el lado de la corriente está siendo evaluada (orilla izquierda o margen derecha). Determinar la margen izquierda y margen derecha aguas abajo cuando se enfrenta; izquierda y derecha, respectivamente.
Mida la altura del banco, en pies, desde la punta del banco de la parte superior del banco. Determine la parte superior del banco por el primer descanso definible en pendiente, generalmente situado paralelamente al flujo de agua.
Mida la longitud del banco en el dedo del pie, en pies, entre los puntos más aguas arriba y aguas abajo más en la orilla.
Escribe el número de las preguntas que fueron respondidas con un "sí" en elinicial "Pre-Screening BEHI cuestionario" en el paso 2.
Tenga en cuenta la distancia a la infraestructura y el tipo de infraestructura (es decir., Puentes, alcantarillas, carreteras, servicios públicos, casas, etc.).
Círculo cualquiera de los siguientes indicadores cualitativos que están presentes: bar / canal sin vegetación mediados de canal trenzado, raíces de árboles expuestos a ambos lados, árboles inclinados a ambos lados, de infraestructura expuesta, aguas abajo de una presa, de prados alicaídos, headcuts, afluentes encaramados, fallidos "Mejores Prácticas de Manejo" (BMP), tales como paredes Revetment, gaviones o alcantarillas.
Tenga en cuenta la composición del material de banco. Registre los materiales predominantes se encuentran a lo largo de la sección de banco que está en evaluación.
NOTA: prados pueden ser una mezcla de materiales. Por ejemplo, un banco puede tener "shale en el dedo del pie, y arena limosa con el rastro de grava por encima". "Arena limosa" indica más arena que de limo y "grava trace" indicauna pequeña cantidad de grava. "Limo Sandy" indica más limo que la arena.
Hacer ajustes significativos bancarios basados en la erosionabilidad del material.
1. Restar hasta 10 puntos por material que no tienen un alto índice de erosionabilidad (es decir., Cantos rodados). Agregue hasta 10 puntos para materiales extremadamente erosionables (es decir., Arena). Una mezcla de material (es decir., Arena con un poco de grava o arena limosa con grava rastro) es más frecuente en los sistemas de flujo por lo que una puntuación media sería más apropiado (Figura 4). Esto no es un ajuste obligatorio. Ver Figura 4 En la sección Resultados.
Determinar la proporción de la profundidad media de la raíz de las plantas a la altura del banco estudio, expresada como un porcentaje, para estimar la adherencia del material de banco por la vegetación (Figura 5).
1. Visualmente estimar la profundidad de las raíces verticalmente de arriba del banco a la punta del banco. Para example, si las raíces están creciendo en la mitad superior de la orilla, la profundidad de las raíces sería del 50%. Si hay raíces que crecen desde la parte superior del banco para el dedo del pie, la profundidad de la raíz sería 100%.
2. Tome un porcentaje promedio de la profundidad de las raíces a lo largo de toda la sección en evaluación. No considerar las raíces que son nulas de material de banco (es decir., Raíces colgando).
3. Estimar un porcentaje basado en todo el banco, a continuación, utilizar el "BEHI Score Chart" para grabar la banda sonora de ese porcentaje en la hoja de datos. Vea la Figura 5 en la sección Resultados.
Determinar la densidad de las raíces haciendo una evaluación visual de la cantidad de banco compuesta de material de raíz, expresado como un porcentaje.
1. No considerar las raíces que son nulas de material de banco. Pequeñas, raíces fibrosas pueden ser muy denso y proporcionar una mayor retención del suelo en comparación con los sistemas de raíces más grandes de árboles (Figura 6A y 6B). Estimar un porcentaje basado entodo el banco, entonces utilizar "BEHI Score Chart" para grabar la banda sonora de ese porcentaje en la hoja de datos. Vea la Figura 6 en la sección Resultados.
Mida el ángulo desde el banco inferior a la línea de flotación durante el flujo de base hasta la parte superior del banco (Figura 7). Un banco muy rebajada puede tener un ángulo de hasta 120 grados.
1. Coloque una vara de medir en un ángulo de 90 grados respecto a la línea de flotación con el fin de estimar el ángulo de inclinación lateral o utilizar un inclinómetro si está disponible. Tome un promedio del ángulo de inclinación a lo largo de toda la sección en evaluación. Por ejemplo, si la sección es principalmente 90 grados con una pequeña sección que tiene 110 grados corte sesgado, el grado registrada sería de aproximadamente 100 grados.
2. Estimar un porcentaje basado en todo el banco, a continuación, utilizar el "BEHI Score Chart" para grabar la banda sonora de ese porcentaje en la hoja de datos. Ver Figura 7 en Resultados Sexión.
Determine la protección de la superficie actual, la cantidad de streambank cubierto y protegido por restos de madera, vegetación enraizada, rocas incrustadas, revestimiento, roca u otros materiales incrustados que protegen el streambank de la erosión (Figura 8).
1. Visualmente estimar el porcentaje de streambank no expuesto a fuerzas erosivas. Estimar un porcentaje basado en todo el banco, a continuación, utilizar el "BEHI Score Chart" para grabar la banda sonora de ese porcentaje en la hoja de datos. Vea la Figura 8 en la sección Resultados.
Determinar visualmente el número de capas estratificadas. La estratificación se refiere a una rotura horizontal claramente definido en la geología, que tiene el potencial de causar y aumentar las zonas de erosión preferencial (Figura 9).
1. Registre el número de capas de estratificación están presentes. Ver Figura 9 en la sección Resultados.
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Haga los ajustes de estratificación si el aumento de la erosión se produce debido a las capas estratificadas.
1. Agregue hasta 5 puntos por una sola capa de estratificación (dos capas geológicas diferentes). Agregue hasta 10 puntos por múltiples capas de estratificación (tres capas geológicas diferentes). Sólo ajustar para la estratificación si al menos una capa de material es erosionable (arena, grava, o matriz).
2. Considerar que las capas estratificadas están en relación con el agua, es decir., Capas estratificadas que son 50 pies por encima del flujo de base no pueden tener un efecto erosivo. Una capa de estratificado cerca de la punta del banco puede tener un efecto extremadamente erosiva. Una puntuación media puede ser necesario, especialmente cuando teniendo en cuenta lo erosionable los materiales son y donde la capa estratificada está en relación con el agua. Esto no es un ajuste obligatorio.
Añadir todos los puntajes en conjunto para determinar la calificación global BEHI modificado (muy baja / baja: 4-15,5, moderada: 15.75211; 23.5, alto: 23,75 a 31,5, muy alto: 31,75 a 36,5, o extrema:> 36.5) para el streambank evaluado. Registre la puntuación total y la calificación en los espacios provistos en la hoja de datos.
Tome nota de los detalles del lecho del arroyo. Por ejemplo, streambank está en el exterior de una curva de meandro, un gran atasco de restos de madera, un fuera de lugar alcantarilla, o fuerte olor a petróleo. Tome nota de cualquier infraestructura deficiente aquí.

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Representative Results

Orillas de los arroyos que no pasaron el Cuestionario Pre-Screening y no fueron evaluados con el protocolo BEHI modificado, clasifican bajo o muy bajo cuando se evaluó con el protocolo BEHI originales (Figura 10). Esto apoya el uso de la Pre-Screening cuestionario como una manera de identificar rápidamente los prados que están experimentando moderado a tasas extremas de la erosión. Vea la Figura 10 a continuación.

En general, las orillas de los arroyos evaluados fueron colocados en la misma calificación BEHI final utilizando tanto el original como el protocolo BEHI modificado. Dieciséis de los dieciocho años, o 89% de las orillas de los arroyos evaluados con ambos protocolos BEHI recibió la misma calificación final BEHI (Figura 10). Streambank 5 obtuvo un 23,0 utilizando el protocolo BEHI modificado, que es 0,5 puntos por debajo del punto de corte entre una moderada y una calificación BEHI alta (Tabla 1). Utilizando el protocolo BEHI original, el banco anotó un 31,25, una calificación alta BEHI; Sin embargo, el marcador estaba en 1,25 puntos de la corte entre un moderado y una calificación BEHI alta (Tabla 2). Esta ligera diferencia en la calificación final BEHI se puede atribuir a los márgenes de corte dentro de las clasificaciones de BEHI. Se recomienda que las calificaciones numéricas finales se consideran, al evaluar la salud general de la corriente para observar ligeras variaciones en los márgenes de las votaciones BEHI (es decir., Un alto, moderado en comparación con una baja, alta). Ver Tablas 1 y 2 a continuación.

Streambank 18 (Figura 11), una pared pizarra resistido, tenía una clasificación BEHI diferentes entre los dos protocolos, ya que no pudo ser evaluada con el protocolo BEHI originales como piedra angular recibe automáticamente una puntuación muy baja BEHI; sin embargo, esto no streambank el Pre-Cuestionario de selección debido a la falta de protección para los dedos presente (shale erosionable no cuenta como protección para los dedos en nuestra modificación de BEHI), una altura de banco de diez pies o más con 50% o más la exposición del suelo, y más del 50% del banco estaba vacío de vegetación enraizada (Figura 11); por lo tanto, una evaluación utilizando el protocolo BEHI modificado era necesario. La calificación BEHI final, utilizando el protocolo BEHI modificado era extrema, debido al ángulo de inclinación pronunciada, el material erosionable, la falta de un sistema de raíces ribereño se extiende hasta el dedo del pie, y una pequeña cantidad de protección de la superficie actual. Vea la Figura 11 a continuación.

Figura 1. Pre-Cuestionario de selección.

Figura 2. Score Chart.

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Figura 3. BEHI Hoja de Evaluación de los datos.

Figura 4. Banco material métrico. Se pueden hacer ajustes sobre la base de la erosionabilidad del material. Una mezcla de material, como se muestra en la figura se encuentra a menudo en los sistemas de transmisión por lo que una puntuación media sería más apropiado.

Figura 5. profundidad de las raíces de ribera Metric. La relación de la profundidad media de la raíz de las plantas a la altura del banco estudio, expresado como un porcentaje. Para este banco, las raíces crecen a una profundidad de aproximadamente el 30% de todo el banco.

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Figura 6. Densidad Root Metric. Pequeño, raíces fibrosas, como se muestra en (A) puede ser muy denso y proporcionar una mayor retención del suelo en comparación con los sistemas grandes, raíz del grifo que se muestran en (B). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7. Banco ángulo métrico. El ángulo de inclinación es el ángulo desde el banco inferior a la línea de flotación durante el flujo de base hasta la parte superior del banco. Un banco muy rebajada, como se muestra en la figura puede tener un ángulo de 120 grados o más.

Figura 8.

Figura 9. La estratificación Metric. Una capa claramente definida de estratificación con glacial en el dedo del pie y una capa de arena de grava arriba.

Figura 10. Mapa de comparación. Sagamore Creek mapa de calificaciones BEHI, comparando el protocolo modificado y original. Orillas de los arroyos que no pasaron el Pre-Cuestionario de selección y no se evaluaron con la pr BEHI modificadootocol clasificados bajo o muy bajo cuando se evaluó con el protocolo BEHI original como se muestra en verde por encima. Dieciséis de los dieciocho de prados evaluados con el protocolo BEHI original tenía la misma calificación final BEHI cuando se evaluó con el protocolo BEHI modificado.

. Figura 11. esquisto pared El degradado pared de pizarra que no pudo ser evaluada con el protocolo BEHI original porque la roca madre recibe automáticamente una puntuación muy baja BEHI; Sin embargo, después de completar el protocolo BEHI modificado, este streambank clasificado extrema.

Tabla 1
Tabla 1. Modificado BEHI Protocolo conjunto de datos. Conjunto de datos de la evaluación Sagamore Creek BEHI, utilizando el protocolo modificado. Tabla 2
Tabla 2. Protocolo original BEHI conjunto de datos. Conjunto de datos de la evaluación Sagamore Creek BEHI, utilizando el protocolo original.

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Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
200' reel tape measure			Tape measure can be used to measure bank length and height
Inclinometer			Inclinometer may be used to measure bank angle.
GPS			GPS is used to take points along the stream, make sure for mapping purposes to use a GPS that takes accurate readings.
Camera			Camera is used to take photos of the banks under assessment and of any major stream features.

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References

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