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

Resumen

El potencial de erosión de las riberas de los arroyos se puede evaluar y clasificar utilizando el Índice de Peligro de Erosión de las Riberas (BEHI) de David Rosgen, sin embargo, este protocolo tiene limitaciones significativas. Aquí presentamos modificaciones de protocolo para abordar las limitaciones de tiempo, permitir que los no profesionales completen evaluaciones precisas y tener en cuenta las condiciones de los arroyos no aluviales en el noreste de Ohio.

Resumen

Comprender la fuente de contaminación en un arroyo es vital para preservar, restaurar y mantener la función del arroyo y el hábitat que proporciona. Los sedimentos de las riberas de los arroyos muy erosionados son una fuente importante de contaminación en un sistema fluvial y tienen el potencial de poner en peligro el hábitat, la infraestructura y la función de los arroyos. Las prácticas de manejo de cuencas hidrográficas en todos los parques metropolitanos de Cleveland intentan localizar e inventariar la fuente y calificar el riesgo de posible erosión de las riberas de los arroyos para ayudar a formular recomendaciones de manejo de arroyos, riberas y hábitats. El Índice de Peligro de Erosión de Ribera (BEHI), desarrollado por David Rosgen de Hidrología Forestal, es un procedimiento de evaluación geomórfica fluvial utilizado para evaluar la susceptibilidad de la posible erosión de las riberas de los arroyos en función de una combinación de varias variables que son sensibles a diversos procesos de erosión. Este protocolo puede llevar mucho tiempo, ser difícil para los no profesionales y limitarse a regiones geomórficas específicas. Para abordar estas limitaciones y ayudar a mantener la coherencia y reducir el sesgo del usuario, las modificaciones a este protocolo incluyen un "Cuestionario de preselección", la eliminación de la métrica de la relación entre el banco y la altura del estudio, incluida la determinación de la totalidad del banco, y un sistema de puntuación ajustado. Este protocolo modificado se utilizó para evaluar varios arroyos de alta prioridad dentro de los Metroparks de Cleveland. También se utilizó el protocolo BEHI original para confirmar los resultados del protocolo BEHI modificado. Después de utilizar la evaluación modificada en el campo y compararla con el método BEHI original, se encontró que los dos produjeron calificaciones BEHI comparables de los bancos de corrientes, al tiempo que redujeron significativamente la cantidad de tiempo y recursos necesarios para completar el protocolo modificado.

Introducción

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.

Protocolo

1. Identificación Streambank

1. 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)

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;
2. 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.
3. 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)

1. Anote la fecha, el tiempo, y el personal en los espacios indicados en la Hoja de Datos de Evaluación BEHI.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. Escribe el número de las preguntas que fueron respondidas con un "sí" en elinicial "Pre-Screening BEHI cuestionario" en el paso 2.
9. Tenga en cuenta la distancia a la infraestructura y el tipo de infraestructura (es decir., Puentes, alcantarillas, carreteras, servicios públicos, casas, etc.).
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
20. 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.

Resultados

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 d...

Discusión

Los pasos más críticos para completar con precisión el protocolo BEHI modificado son: identificar correctamente una sección uniforme de la ribera para evaluar, si la longitud de la ribera tiene demasiada variabilidad, es mejor separar y evaluar segmentos más pequeños para capturar con precisión la erosionabilidad de la ribera; completar el cuestionario de preselección para confirmar que se debe completar una evaluación BEHI en esa ribera, si hay incertidumbre sobre si un banco pasa el cuestionario de preselección, se deb...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
		de carrete de 200'	La cinta métrica se puede usar para medir la longitud y la altura
del banco Inclinómetro			El inclinómetro se puede usar para medir el ángulo del banco.
GPS			El GPS se utiliza para tomar puntos a lo largo del arroyo, asegúrese de utilizar un GPS que tome lecturas precisas.
Cámara			La cámara se utiliza para tomar fotos de los bancos que se están evaluando y de cualquier característica importante del arroyo.

Cinta métrica