שינוי פרוטוקול מדד סיכוני שחיקת בנק (BEHI) לראפיד הערכה של שחיקת Streambank בצפון מזרח אוהיו

Cleveland Metro Parks מציגה בגאווה את הפרוטוקול לשינוי מדד הסיכון לסחיפת גדות (bank erosion hazard index) לצורך הערכה מהירה של סחיפת גדות נחלים בצפון-מזרח אוהיו. חלק ראשון, מבוא: סחיפת גדות נחלים היא תהליך טבעי, עם זאת, סחיפה מופרזת עלולה להיות גורם לזיהום משמעותי ממקורות מפוזרים הנובע ממשקעים תלויים. ההידרולוג המהולל, ד"ר David Roskin מ-wildland hydrology בקולורדו, פיתח את ה-BHI, או מדד הסיכון לסחיפת גדות, המשתמש במגוון מחוונים כדי לדרג את החומרה והפגיעות של סחיפת גדות נחלים. שיטת ה-BHI המקורית, על אף היותה שימושית, עלולה להיות גוזלת זמן, קשה לביצוע עבור מי שאינם אנשי מקצוע ומוגבלת לסביבות אלוביאליות ספציפיות בדרום קולורדו.

מערכת הפארקים Cleveland Metro Parks, המשתרעת על פני 23,000 אקרים בצפון-מזרח אוהיו, מנסה לקבוע את מקור הנפח ואת קצב השחיקה של גדות הנחלים כדי לסייע במאמצי ניהול ושיקום קרקעות. התאמות לפרוטוקול של roskins התאימו את נהלי ה-beehive למסגרות הגאומורפולוגיות של נתיבי המים בצפון-מזרח אוהיו. שינויים נוספים בוצעו כדי לאפשר למתנדבים ממדע אזרחי להשלים את פרוטוקול ה-behi.

עם הכשרה מקדימה, אנו מעריכים רק את הגדות שנועדו לקבלת מידע נוסף על הליך ה-behi המקורי. עיין בספר Watershed Assessment of River Stability and Sediment Supply. סעיף שני העוסק בשינויים של raskin ל-behi, התאמות לפרוטוקול ה-behi, מתחיל בשאלון סינון מוקדם כדי לזהות ולהסיר גדות נחל שסביר להן שידורגו בדירוג נמוך מאוד או נמוך. בסדר.

דבר זה ממקד את תשומת הלב באזורי שחיקה גבוהים ומפחית את כמות הזמן והמשאבים הדרושים לביצוע הערכת behi לנחל שלם. השאלון לוקח בחשבון את ההבדלים הגאולוגיים בין צפון-מזרח אוהיו לדרום קולורדו על ידי התייחסות לתנאי שפה שאינם אלוביאליים, כגון ה-Shale השחיק של אוהיו, אשר לא היה מוערך כחומר שחיק על בסיס פרוטוקול ה-beehive המקורי. ביטול מדד יחס גובה הגדה של המחקר, כולל שלב מלאות הגדה (bank full stage), שקביעתם עלולה להיות קשה מאוד, אפשר ביצוע הערכה מהירה יותר של גדת הנחל ואיפשר לאנשים שאינם אנשי מקצוע להשלים את ההערכה באופן מדויק, תוך ביטול חישובים נוספים בשטח.

כל שאר המדדים שונו כך שיובעו כאחוזים, למעט סטרטיפיקציה של זווית הגדה והתאמות של חומר הגדה. הציונים שונו כדי לשקף את ההתאמות. סעיף שלוש, שאלון סינון מוקדם של BHI ששונה בהתאם לפרוטוקול המקורי של Roskin, כולל BHI ששונה המתחיל בזיהוי של מקטע אחיד של הגדה.

ניתן להבחין במקטע זה באמצעות שינוי בשיפוע, הפסקה בצמחייה או חומר גדה שונה. אין אורך מינימלי או מקסימלי לגדה. ניתן לחלק מקטעים ארוכים במיוחד לסגמנטים קטנים יותר.

עם זאת, הדבר אינו נחוץ. כדי להשלים את פרוטוקול ה-behi המותאם, קטע נחל חייב להפגין שניים או יותר מקריטריוני הסינון המוקדם הבאים. אם הגדה אינה מפגינה שניים או יותר, אין להמשיך בפרוטוקול ה-behi כיוון שסחף מועט או שאינו מתרחש כלל.

האם החלק האחיד של הגדה מראה הגנה של 50% או פחות בבסיס הגדה (toe)? בסיס הגדה נמצא בתחתית הגדה בנקודת המפגש שלה עם המים. בממוצע, ששת עד שמונת האינצ'ים התחתונים של הגנות הגדה כוללים סלעים שקועים, פסולת עץ גדולה שקועה וצמחייה שורשית.

סלע בסיס נחשב כהגנה לבסיס הגדה. עם זאת, אם ניתן לשבור בקלות את חלקי סלע הבסיס, הדבר אינו נחשב כהגנה לבסיס הגדה. האם 50% או יותר מהגדה מראים שחוק תחתון (undercut) של חצי רגל או יותר?

לגדות שחתוכות בתחתיתן יש סיכון גבוה יותר לקריסה עקב כוחות כבידה ומאמצי גזירה, כאשר 50% או יותר מהגדה מראים ריבוי שכבות (stratification). ריבוי שכבות הוא פס אופקי מוגדר בבירור בגיאולוגיה שעשוי לגרום לאזורי סחף מועדפים בתוך גדות בעלות יותר משכבה אחת. האם ליותר ממחצית מהחתך יש גובה גדה של 10 feet או יותר עם חשיפת קרקע של 50% או יותר?

לעיתים קרובות הדבר מעיד על ערוץ שחוק עם אובדן של רצועת הצמחייה הגדה (riparian buffer). האם ב-50% או יותר מהגדה נראים שורשים נטולי חומר גדה, או האם קיימים שורשים תלויים בנחל שעלולים להעיד על סחף פעיל? האם 50% או יותר מהגדה נטולת צמחייה בעלת שורשים?

צמחייה בעלת שורשים מסייעת בהגנה על חומר הגדה מפני כוחות סחף, בהתבסס על תוצאות שאלון הסינון המוקדם, במידה והערכת BHI נדרשת. יש לסמן את השאלות שקיבלו תשובת "כן" בגיליון הנתונים. חלק ארבע, רישום גיליון נתוני BHI משונה.

התאריך, אנשי הצוות המעורבים, נתוני מזג האוויר ומידע כללי על האזור. מספר הגדה הוא מספר סימוכין שהוקצה באופן שרירותי למעמדה המוערך של הגדה בקרבה לבנק. רשמו קואורדינטות GPS בנקודות במעלה הזרם ובמורד הזרם.

צלמו תמונות של שני המיקומים המראות את מאפייני הגדה והערוץ. גדה מתייחסת לצד הנחל. אתם מעריכים את הגדה השמאלית והימנית כפי שהן נקבעות כאשר פניכם פונות לכיוון זרימת המים.

גובה הגדה הוא מדידה מבסיס הגדה ועד לראשה. ניתן לקבוע את ראש הגדה על פי השבירה והשיפוע הראשונים שניתן להגדיר. אורך הגדה הוא מדידה בין הנקודה העליונה ביותר לנקודה התחתונה ביותר בזרם הנמצאות תחת הערכה.

יש לציין את המרחק לתשתית הקרובה ביותר ואת סוג המעגל. יש לתעד כל אינדיקטור איכותני קיים לגבי הרכב חומרי הגדה. גדות נחלים יכולות להיות מורכבות מתערובת של חומרים.

לדוגמה, בגדה עשוי להימצא shale בבסיס (toe), ומעליו חול סילטי עם עקבות של gravel; חול סילטי מעיד על כמות חול הגדולה מכמות הסילט, ועקבות של gravel מעידים על כמות קטנה של gravel. בעת סיווג סוגי חומרים, יש להשתמש בקריטריונים הבאים. ניתן לבצע התאמות בחומרי הגדה כדי להביא בחשבון הבדלים בשחיקה.

ניתן להוסיף או להפחית עד 10 נקודות בהתבסס על יכולת השחיקה של החומרים. תערובת של חומרים כגון חול עם מעט חצץ או חול סילטי עם עקבות של חצץ נפוצה יותר במערכות נחלים, ולכן התאמה ממוצעת תהיה מתאימה יותר. התאמה זו אינה חובה.

עומק שורשים גאיים הוא יחס בין עומק השורשים הממוצע של הצמחים לגובה הגדה הנחקרת, המבוטא באחוזים. העריך באופן חזותי את עומק השורשים בממד אנכי מקצה הגדה העליון ועד לבסיס הגדה. לדוגמה, אם שורשים גדלים בחלקו העליון של הגדה, עומק השורשים יהיה 35%. אין להתחשב בשורשים תלויים שאינם עטופים בחומר הגדה.

העריכו אחוז המבוסס על הגדה כולה. לאחר מכן, השתמשו בטבלת ניקוד BHI כדי לרשום את הניקוד בגיליון הנתונים. צפיפות שורשים היא הערכה ויזואלית של כמות הגדה המורכבת מחומר שורשים, המבוטאת כאחוז.

אין להתחשב בשורשים תלויים שאינם עטופים בחומר מהגדה. שורשים סיביים קטנים עשויים להיות דחוסים מאוד ולספק השבחה רבה יותר של קרקע בהשוואה למערכות שורש ראשי גדולות. העריכו אחוז המבוסס על הגדה כולה.

לאחר מכן, התייחסו לטבלת מדדי ה-BHI ורשמו את הנתונים. זווית הגדה היא הזווית מהבסיס ועד לראש הגדה. זוויות גדה תלולות יותר מוערכות כבעלות סיכון גבוה יותר לקריסה המונית עקב כוחות כבידה.

ודאו כי המדידות משקפות ממוצע של זווית הגדה לאורך כל המקטע הנבדק. לדוגמה, אם המקטע הוא ברובו 90 מעלות עם חלק קטן שיש בו חיתוך תחתון של 110 מעלות, המעלה שתירשם תהיה בערך 100. העריכו את הזווית על בסיס הגדה כולה תוך שימוש בטבלת הניקוד כדי לקבוע את הערך שיירשם.

הגנה על פני השטח היא כמות גדת הנחל המכוסה והמוגנת על ידי שיירי עץ, צמחייה שורשית וסלע בסיס חשוף. נתון זה נמדד כאחוז גדת הנחל שאינה חשופה לכוחות שחיקה. העריכו אחוז בהתבסס על הגדה כולה.

לאחר מכן, השתמשו בטבלת הניקוד כדי לתעד את רמות השכובתיות. ניתן לבצע התאמות אם מתרחשת שחיקה מוגברת בשל השכבות השכובתיות. ניתן להוסיף עד חמש נקודות עבור שכבה אחת, או עד 10 נקודות עבור מספר שכבות של שכובתיות.

בצע התאמה לשכבות (stratification) רק אם לפחות שכבה אחת של חומר ניתנת לסחף, כגון חול או חצץ. בחן את מיקום השכבות ביחס למים. לשכבות שנמצאות גבוה משמעותית מעל פני המים עשויות שלא להיות השפעה שחוקה.

שכבות מופרדות בקרבת בסיס המדרון עשויות להפעיל השפעה שחיקתית קיצונית. התאמה זו אינה חובה. סכמו את כל הציונים כדי לקבוע את דירוג ה-B.High הכולל.

רישום נמוך מאוד, נמוך, בינוני, גבוה, גבוה מאוד או קיצוני. הניקוד הכולל והדירוג ברישומי ההערות הם ספציפיים לנחל ולגדה, כגון כאשר גדת הנחל נמצאת בצד החיצוני של עיקול המיאנדר. סתימות של פסולת עץ גדולה, נזק לתשתיות, או שכבת ברק חזקה של נפט, דלק או מים.

סעיף חמש תוצאות מייצגות. גדות הנחלים שעברו את שאלון הסינון המוקדם ולא הוערכו באמצעות ה-BHI המעודכן שלנו דורגו כנמוכות או נמוכות מאוד כאשר הוערכו באמצעות הפרוטוקול המקורי של Rogan. ל-16 מתוך 18 גדות הנחלים שהוערכו בשני הפרוטוקולים היה אותו דירוג סופי.

בנק זה קיבל ציון של 23.0 בשימוש בפרוטוקול המעודכן, נתון הנמוך ב-0.5 מסף ההפרדה בין דירוג BHI בינוני לגבוה. בשימוש בפרוטוקול המקורי, הבנק קיבל ציון של 31.25, המהווה דירוג BHI גבוה. עם זאת, הציון היה בטווח של 1.25 מסף ההפרדה בין דירוג בינוני לגבוה.

ניתן לייחס את ההבדל הקל בדירוג הסופי למרווחי הסף בתוך מערכת הניקוד. הגדה השנייה עם דירוג ה-BHI השונה הייתה קיר של שםה (shale) בלוי שלא ניתן היה להעריכו באמצעות פרוטוקול ה-BHI המקורי, כיוון שסלע בסיס מקבל באופן אוטומטי ציון BHI נמוך מאוד. עם זאת, גדת נחל זו נכשלה בשאלון הסינון המוקדם בשל היעדר הגנה על בסיס הגדה (toe protection).

נרשמה שחיקה של הגדה הגבוהה מ-10 feet עם חשיפה של יותר מ-50% מהקרקע, ויותר מ-50% מהגדה הייתה נטולת צמחייה עם שורשים. לפיכך, נדרשה הערכה באמצעות פרוטוקול BHI המותאם. הדירוג הסופי לפי הפרוטוקול המותאם היה "קיצוני" (extreme), נתון הנתמך על ידי זווית הגדה התלולה, חומר בעל פוטנציאל שחיקה קיצוני, היעדר מערכת שורשים גדהית וכמות קטנה של הגנה על פני השטח.

בעת הערכת הבריאות הכללית של הנחל, מומלץ להתבסס על הציונים המספריים הסופיים כדי להקיף בצורה המיטבית את טווח הציונים. כל דירוג מייצג. סעיף שש.

לסיכום, פרוטוקול ה-beehive המעודכן יעיל לדירוג ותיעדוף שחיקת גדות נחלים כדי לסייע בניסוח אסטרטגיות לניהול נחלים. עם זאת, בשל הסרת המדד של גובה הגדה במלואה (bank full height), לא ניתן להשתמש במודל שלנו לניבוי שיעורי שחיקה שנתיים של גדות נחלים. במידה ונדרשים שיעורי שחיקה שנתיים של גדות נחלים, יש לבצע הערכת גדה עבור מודל השפעות מקורות זיהום מפוזרים (non-point consequence of sediment model) באמצעות התאמות.

התאמנו ביעילות את הפרוטוקול המקורי של ד"ר Rogan למדד סיכון לשחיקת גדות, כדי להפיק מידע בעל ערך בתוך הנוף הגאומורפי של צפון-מזרח אוהיו.