Ändern der Ufererosion Hazard Index (behi) Protokoll für Rapid Assessment von stream Erosion in Northeastern Ohio

Die Cleveland Metro Parks präsentieren stolz die Modifizierung des Bank Erosion Hazard Index-Protokolls zur schnellen Beurteilung der Böschenerosion in Fließgewässern im nordöstlichen Ohio. Abschnitt eins, Einleitung: Die Böschenerosion an Fließgewässern ist ein natürlicher Prozess; übermäßige Erosion kann jedoch eine wesentliche Quelle für punktuelle und nicht punktuelle Verschmutzung durch suspendierte Sedimente darstellen. Der renommierte Hydrologe Dr. David Roskin von Wildland Hydrology in Colorado entwickelte den BHI (Bank Erosion Hazard Index), der eine Vielzahl von Indikatoren nutzt, um die Schwere und Anfälligkeit der Böschenerosion an Fließgewässern einzustufen. Die ursprüngliche BEHI-Methode ist zwar nützlich, kann aber zeitaufwändig sein, für Laien schwierig zu handhaben und ist auf bestimmte alluviale Umgebungen im südlichen Colorado beschränkt.

Der Cleveland Metro Parks, ein 23.000 Hektar großes Parksysten im Nordosten von Ohio, versucht, die Volumenquelle und Rate der Ufererosion zu bestimmen, um die Flächenbewirtschaftung und Renaturierungsbemühungen zu unterstützen. Modifikationen des Roskins-Protokolls passen die Beehive-Verfahren an die geomorphologischen Gegebenheiten der Gewässer im Nordosten von Ohio an. Weitere Anpassungen wurden vorgenommen, um es ehrenamtlichen Bürgerwissenschaftlern zu ermöglichen, das Behi-Protokoll durchzuführen.

Mit einer Einführungsschulung bewerten wir nur die Böschungen, für die weitere Informationen zur ursprünglichen BEHI-Methode vorliegen. Verweisen Sie auf das Buch „Watershed Assessment of River Stability and Sediment Supply“. Abschnitt zwei enthält Raskins Modifikationen des BEHI-Protokolls, die mit einem Vorscreening-Fragebogen beginnen, um Böschungen zu identifizieren und auszuschließen, die voraussichtlich sehr niedrig oder niedrig eingestuft werden. In Ordnung.

Dies lenkt den Fokus auf Bereiche mit stärkerer Erosion und verringert den Zeitaufwand und die Ressourcen, die für eine BEHI-Bewertung eines gesamten Fließgewässers erforderlich sind. Der Fragebogen berücksichtigt die geologischen Unterschiede zwischen Nordost-Ohio und Süd-Colorado, indem er nicht-alluviale Randbedingungen anspricht, wie beispielsweise den erodierbaren Schiefer in Ohio, der auf Grundlage des ursprünglichen BEHIVE-Protokolls nicht als erodierbares Material eingestuft worden wäre. Die Streichung des Metriken „Höhenverhältnis des Untersuchungsuferbereichs“, einschließlich des Hochwasserstadiums, dessen Bestimmung oft sehr schwierig ist, ermöglichte eine schnellere Uferbewertung und erlaubt es Laien, die Beurteilung korrekt durchzuführen, wodurch zusätzliche Berechnungen im Feld entfallen.

Alle anderen Metriken wurden so angepasst, dass sie in Prozent angegeben werden, mit Ausnahme der Uferneigungs-Klassifizierung und der Anpassungen des Ufermaterials. Die Bewertungsskala wurde entsprechend der Modifikationen angepasst. Abschnitt drei, ein modifizierter BHI-Vorscreening-Fragebogen, der dem ursprünglichen Protokoll von Roskin ähnelt, beginnt mit der Identifizierung eines einheitlichen Uferabschnitts.

Dieser Abschnitt kann sich durch eine Neigungsänderung, einen Bruch in der Vegetation oder ein anderes Ufermaterial unterscheiden. Es gibt keine Mindest- oder Höchstlänge für das Ufer. Sehr lange Abschnitte können in kleinere Segmente unterteilt werden.

Dies ist jedoch nicht erforderlich. Um das modifizierte BEHI-Protokoll abzuschließen, muss ein Fließgewässeabschnitt zwei oder mehr der folgenden Vorscreener-Kriterien aufweisen. Wenn das Ufer weniger als zwei dieser Kriterien erfüllt, sollte das BEHI-Protokoll nicht fortgesetzt werden, da kaum oder keine Erosion stattfindet.

Weist der gleichmäßige Abschnitt des Ufers eine Schutzbedeckung am Fuß von weniger als oder gleich 50 % auf? Der Fuß befindet sich am unteren Ende des Ufers, wo es auf das Wasser trifft. Im Durchschnitt enthalten die unteren sechs bis acht Zoll der Uferbefestigung eingebettete Felsblöcke, eingebettetes großes Totholz und verwurzelte Vegetation.

Felsuntergrund gilt als Zehenschutz. Wenn Sie die Stücke des Felsuntergrunds jedoch leicht zerbrechen können, gilt dies nicht als Zehenschutz. Zeigt mehr als 50 % des Ufers eine Unterhöhlung von einem halben Fuß oder mehr?

Unterminierte Böschungen weisen ein höheres Risiko für Böschungsbrüche aufgrund von Schwerkraft und Scherkräften auf, wenn 50 % oder mehr der Böschung eine Schichtung aufweisen. Schichtung ist eine klar definierte horizontale Schicht in der Geologie, die in Böschungen mit mehr als einer Schicht Zonen bevorzugter Erosion verursachen kann. Hat mehr als die Hälfte des Profils eine Böschungshöhe von 10 Fuß oder mehr mit einer Bodenexponierung von 50 % oder mehr?

Häufig deutet dies auf einen kanalisierten Bachlauf mit Verlust der Pufferzone entlang des Ufers hin. Zeigen 50 % oder mehr des Ufers Wurzeln, denen Ufermaterial fehlt, wobei übermäßig viele Wurzeln in den Bach hängen, kann dies auf aktive Erosion hindeuten? Fehlt auf 50 % oder mehr des Ufers vegetation mit Wurzeln?

Wurzelnde Vegetation trägt dazu bei, das Ufermaterial vor erosiven Kräften zu schützen, basierend auf den Ergebnissen aus dem Vorscreening-Fragebogen, falls eine BHI-Bewertung erforderlich ist. Notieren Sie die Fragen, die auf dem Datenerfassungsbogen mit „Ja“ beantwortet wurden. Abschnitt vier, aufgezeichnete modifizierte BHI-Datenerfassung.

Das Datum, beteiligtes Personal, Wetter- und allgemeine Gebietsinformationen. Die Banknummer ist eine willkürlich vergebene Referenznummer, die dem Uferabschnitt zugewiesen wird, der in der Nähe des Ufers bewertet wurde. Nehmen Sie GPS-Koordinaten an den ober- und unterhalb gelegenen Punkten auf.

Fotografieren Sie beide Standorte, wobei die Ufer- und Gerinneformen sichtbar sein sollen. Unter Ufer versteht man die Seiten des Bachs. Die linke und rechte Seite werden bestimmt, wenn man flussabwärts blickt.

Die Böschungshöhe ist eine Messung vom Fuß bis zur Oberkante der Böschung. Die Oberkante kann anhand des ersten erkennbaren Knickes und der Neigung bestimmt werden. Die Böschungslänge ist eine Messung zwischen den am weitesten stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Punkten, die bewertet werden.

Notieren Sie den Abstand zur nächstgelegenen Infrastruktur und die Art des Kreises. Erfassen Sie alle vorhandenen qualitativen Indikatoren hinsichtlich der Zusammensetzung der Ufermaterialien. Flussufer können aus einer Mischung von Materialien bestehen.

Beispielsweise kann ein Uferbereich am Fußbereich Schiefer aufweisen und darüber schluffigen Sand mit Spuren von Kies enthalten; schluffiger Sand weist dabei auf mehr Sand als Schluff und Spuren hin. Kies weist auf eine geringe Menge Kies hin. Bei der Klassifizierung von Materialtypen sind die folgenden Kriterien anzuwenden. Anpassungen des Ufermaterials können vorgenommen werden, um erosive Unterschiede zu berücksichtigen.

Abhängig von der Erodierbarkeit der Materialien können bis zu 10 Punkte hinzugefügt oder abgezogen werden. Eine Mischung aus Materialien wie Sand mit etwas Kies oder schluffigem Sand mit Spuren von Kies kommt in Fließgewässersystemen häufiger vor, weshalb eine durchschnittliche Anpassung angemessener wäre. Diese Anpassung ist nicht zwingend erforderlich.

Die Wurzeltiefe im Uferbereich ist das Verhältnis der durchschnittlichen Wurzeltiefe der Pflanzen zur untersuchten Böschungshöhe, ausgedrückt in Prozent. Schätzen Sie die Wurzeltiefe visuell vertikal von der Oberkante der Böschung bis zur Sohle. Wenn beispielsweise die Wurzeln im oberen Bereich der Böschung wachsen, beträgt die Wurzeltiefe 35 %. Berücksichtigen Sie keine hängenden Wurzeln, die frei von Böschungsmaterial sind.

Schätzen Sie einen Prozentsatz basierend auf der gesamten Böschung. Verwenden Sie dann die BHI-Score-Tabelle, um den Score auf dem Datenerfassungsbogen einzutragen. Die Wurzeldichte ist eine visuelle Einschätzung des Anteils der Böschung, der aus Wurzelmaterial besteht, ausgedrückt als Prozentwert.

Betrachten Sie keine hängenden Wurzeln, die frei von Böschungsmaterial sind. Kleine faserige Wurzeln können sehr dicht sein und im Vergleich zu großen Pfahlwurzelsystemen eine höhere Bodenhaltefähigkeit bieten. Schätzen Sie einen Prozentsatz basierend auf der gesamten Böschung.

Dann die BHI-Skala heranziehen und die Daten aufzeichnen. Der Böschungswinkel ist der Winkel von der Sohle bis zur Oberkante der Böschung. Steilere Böschungswinkel gelten aufgrund der Schwerkraft als risikoreicher hinsichtlich eines Massenversagens.

Stellen Sie sicher, dass die Spannungen einen Durchschnittswert des Neigungswinkels über den gesamten ausgewerteten Abschnitt darstellen. Wenn beispielsweise der Abschnitt größtenteils 90 Grad beträgt, mit einem kleinen Bereich, der einen Unterschnitt von 110 Grad aufweist, läge der aufgezeichnete Winkel bei etwa 100 Grad. Schätzen Sie einen Winkel basierend auf dem gesamten Böschungsverlauf unter Verwendung der Bewertungstabelle ab, um den aufzuzeichnenden Wert zu bestimmen.

Der Oberflächenschutz ist der Anteil des Bachufers, der durch verankertes Gehölz, Wurzelvegetation und Felsgestein bedeckt und geschützt ist. Dies wird als Prozentsatz des Ufers gemessen, der nicht erosiven Kräften ausgesetzt ist. Schätzen Sie einen Prozentsatz basierend auf dem gesamten Uferabschnitt.

Verwenden Sie dann die Bewertungstabelle, um die Wertstratifizierung zu dokumentieren. Anpassungen können vorgenommen werden, wenn eine stärkere Erosion aufgrund der geschichteten Schichten auftritt. Bis zu fünf Punkte können für eine einzelne Schicht oder bis zu 10 Punkte für mehrere Schichten der Stratifikation hinzugefügt werden.

Passt nur dann für Schichtung an, wenn mindestens eine Materialschicht erodierbar ist, beispielsweise Sanderkies. Berücksichtigt, wo sich die geschichteten Schichten in Bezug auf das Wasser befinden. Geschichtete Schichten, die deutlich oberhalb des Wassers liegen, können möglicherweise keine erosive Wirkung entfalten.

Geschichtete Schichten nahe der Zehenregion können eine äußerst erosive Wirkung haben. Dies ist keine zwingende Anpassung. Addieren Sie alle Punkte, um die Gesamtbewertung B.High zu bestimmen.

Sehr geringer, geringer, mäßiger, hoher, sehr hoher oder extremer Wert. Die Gesamtpunktzahl und die Bewertung in den Notizen erfassen strömungs- und uferspezifische Merkmale, beispielsweise, ob das Ufer auf der Außenseite einer Mäanderkrümmung liegt. Verklemmungen durch großes Totholz, Infrastrukturschäden, starker Benzin- oder Motorenölgeruch oder Wasserspiegelglanz.

Abschnitt fünf: repräsentative Ergebnisse. Die Uferbereiche, die den Vorab-Fragebogen bestanden hatten und nicht mit unserem modifizierten BHI bewertet wurden, erhielten bei Anwendung des ursprünglichen Protokolls nach Rogan eine niedrige oder sehr niedrige Bewertung. 16 der 18 Uferbereiche, die mit beiden Protokollen bewertet wurden, erhielten dieselbe endgültige Einstufung.

Diese bestimmte Bank erzielte mit dem modifizierten Protokoll eine Punktzahl von 23,0, was 0,5 unterhalb der Schwelle zwischen einer moderaten und hohen BHI-Bewertung liegt. Mit dem ursprünglichen Protokoll erzielte die Bank 31,25, was einer hohen BHI-Bewertung entspricht. Der Wert lag jedoch innerhalb von 1,25 Punkten unterhalb der Schwelle zwischen moderater und hoher Bewertung.

Der geringe Unterschied in der endgültigen Bewertung lässt sich auf die Grenzschwellen innerhalb des Bewertungssystems zurückführen. Die andere Böschung mit der abweichenden BHI-Bewertung war eine verwitterte Schieferröhre, die mit dem ursprünglichen BHI-Protokoll nicht beurteilt werden konnte, da Festgestein automatisch eine sehr niedrige BHI-Punktzahl erhält. Diese Böschung fiel jedoch bereits bei der Vorauswahl durch, aufgrund fehlenden Uferkantenschutzes.

Ein Böschungsanstieg von mehr als 10 Fuß mit über 50 % sichtbarem Boden und mehr als 50 % der Böschung ohne verwurzelte Vegetation. Daher war eine Bewertung mithilfe des modifizierten BHI-Protokolls erforderlich. Die endgültige Bewertung nach dem modifizierten BHI-Protokoll fiel auf „extrem“, was durch den steilen Böschungswinkel, extrem erodierbares Material, das Fehlen eines Ufergehölz-Wurzelsystems und die geringe Menge an vorhandenem Oberflächenschutz gestützt wird.

Bei der Beurteilung der Gesundheit des Fließgewässers wird empfohlen, die endgültigen numerischen Werte heranzuziehen, um die Bandbreite der Ergebnisse am besten zusammenzufassen. Jede Bewertung stellt dar. Abschnitt sechs.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das modifizierte Bienenstock-Protokoll wirksam ist, um die Erosion von Bachufern zu bewerten und zu priorisieren, was bei der Erstellung von Bachpflegestrategien hilft. Aufgrund des Wegfalls des Messwerts für die volle Böschungshöhe kann unser Modell jedoch keine jährlichen Erosionsraten von Bachufern vorhersagen. Sollten jährliche Erosionsraten von Bachufern gewünscht sein, sollte eine Uferbewertung im Hinblick auf die nicht punktuellen Folgen von Sedimentmodellen durch Modifikationen durchgeführt werden.

Wir haben den ursprünglichen Protokollansatz von Dr. Rogan zur Erosionsgefahrenbewertung von Ufern erfolgreich umgewidmet, um wertvolle Informationen im geomorphologischen Landschaftsraum von Nordost-Ohio zu gewinnen.