Изменение индекса (Behi) Протокол эрозия берегов опасности для быстрой оценки состояния Streambank эрозии в Северо-Восточной Огайо

Парки округа Кливленд с гордостью представляют модифицированный протокол индекса опасности размыва берегов для экспресс-оценки эрозии берегов ручьев в северо-восточной части Огайо. Раздел один: введение. Эрозия берегов ручьев является естественным процессом, однако избыточная эрозия может стать причиной значительного диффузного загрязнения взвешенными наносами. Известный гидролог, доктор Дэвид Роскин из компании Wildland Hydrology в Колорадо, разработал BHI, или индекс опасности размыва берегов, в котором используется ряд показателей для ранжирования степени тяжести и подверженности берегов ручьев эрозии. Оригинальный метод BHI, несмотря на свою полезность, может быть трудоемким, сложным для непрофессионалов и ограничен специфическими аллювиальными средами южного Колорадо.

Система парков Кливленд Метро Паркс, охватывающая 23 000 акров на северо-востоке Огайо, стремится определить источники и скорость эрозии берегов ручьев для помощи в управлении земельными ресурсами и мероприятиях по восстановлению. Модификации протокола Роскинса адаптируют процедуры «улья» к геоморфологическим особенностям водных путей северо-восточного Огайо. Были внесены дальнейшие изменения, чтобы волонтеры по гражданской науке могли выполнять протокол «улья».

В рамках вводного обучения мы оцениваем только те берега, которые предоставляют дополнительную информацию об исходной процедуре BEHI. Обратитесь к книге «Watershed Assessment of River Stability and Sediment Supply». Второй раздел посвящен модификациям Raskin для протокола BEHI, которые начинаются с предварительного анкетирования для выявления и исключения берегов ручьев, которые, скорее всего, получат очень низкий или низкий балл.

Это позволяет сосредоточить внимание на участках с более интенсивной эрозией и сократить количество времени и ресурсов, необходимых для проведения оценки behi на всем протяжении ручья. В анкете учитываются геологические различия между северо-восточной частью Огайо и южной частью Колорадо путем рассмотрения неаллювиальных граничных условий, таких как подверженные эрозии сланцы Огайо, которые не были бы определены как эродируемый материал согласно оригинальному протоколу beehive. Исключение метрики отношения высоты берега к ширине русла, включая стадию полного заполнения русла, которую бывает очень сложно определить, позволило ускорить оценку берегов ручья и дало возможность непрофессионалам точно проводить оценку, исключив необходимость в дополнительных вычислениях в полевых условиях.

Все остальные показатели были изменены и выражены в процентах, за исключением стратификации угла наклона берега и корректировок материала берега. Баллы были скорректированы с учетом внесенных изменений. В третьем разделе представлена модифицированная анкета предварительного обследования BHI, аналогичная оригинальному протоколу Роскинса; модифицированный BHI начинается с определения однородного участка берега.

Этот участок может быть выделен по изменению уклона, разрыву в растительном покрове или иному составу материала берега. Минимальная или максимальная длина берегового участка не установлена. Чрезвычайно длинные участки можно разделить на более короткие сегменты.

Однако в этом нет необходимости. Для завершения модифицированного протокола behi участок потока должен соответствовать двум или более следующим критериям предварительного отбора. Если берег не соответствует двум или более критериям, не следует приступать к протоколу behi, так как эрозия происходит незначительно или отсутствует вовсе.

Демонстрирует ли однородный участок берега защиту подошвы на уровне 50% или менее? Подошва расположена у основания берега в месте его соприкосновения с водой. В среднем нижние 15–20 см береговых защитных сооружений включают в себя вкрапленные валуны, вкрапленные крупные обломки древесины и корневую систему растительности.

Коренная порода считается защитой подошвы. Однако, если фрагменты коренной породы легко ломаются, это не считается защитой подошвы. Имеет ли подмыв глубиной от 0,5 фута и более более 50% берега?

Подмытые берега имеют более высокий риск обрушения из-за гравитационных сил и напряжений сдвига; проявляет ли 50% или более площади берега стратификацию? Стратификация в геологии представляет собой четко выраженную горизонтальную полосу, которая может создавать зоны преимущественной эрозии в берегах, состоящих более чем из одного слоя. Имеет ли более половины участка высоту берега 10 feet или более с обнажением почвы на 50% или более?

Зачастую это указывает на инцизный канал с утратой прибрежной буферной зоны. Свидетельствует ли о том, что на 50% или более поверхности берега корни лишены берегового материала, или же количество свисающих в поток корней превышает его — об активной эрозии? Отсутствует ли укорененная растительность на 50% или более площади берега?

Растительность с корневой системой помогает защитить материал берега от эрозионных воздействий. На основании результатов предварительного опроса определяется необходимость проведения оценки BHI. Отметьте вопросы, на которые в листе данных был дан ответ «да». Раздел четыре, запись в модифицированном листе данных BHI.

Дата, данные о задействованном персонале, погодные условия и общая информация о районе. Номер берега — это произвольно присвоенный справочный номер, соответствующий оценке состояния берега вблизи данной точки. Снимите GPS-координаты в верхнем и нижнем бьефах.

Сделайте фотографии обоих участков, на которых видны особенности берега и русла. Под берегом подразумевается край ручья. При определении левого и правого берегов направление взгляда должно быть по течению воды.

Высота берега представляет собой расстояние от подошвы до вершины берега. Вершина определяется по первому четкому перелому и изменению уклона. Длина берега — это расстояние между самой верхней и самой нижней точками оцениваемого участка.

Отметьте расстояние до ближайшей инфраструктуры и тип круга. Если имеются какие-либо качественные показатели, запишите состав материалов берега. Берега ручьев могут состоять из смеси различных материалов.

Например, в основании берега может залегать сланец, а выше него — илистый песок с вкраплениями гравия; наличие илистого песка указывает на преобладание песка над илом. «Вкрапления» (trace) указывают на небольшое количество гравия. При классификации типов материалов следует использовать следующие критерии. Корректировки характеристик берегового материала могут быть внесены для учета различий в подверженности эрозии.

В зависимости от размываемости материалов можно добавить или вычесть до 10 баллов. В речных системах чаще встречаются смеси материалов, такие как песок с некоторым количеством гравия или пылеватый песок с примесью гравия, поэтому более подходящим будет среднее значение корректировки. Данная корректировка не является обязательной.

Глубина прибрежных корней представляет собой отношение средней глубины залегания корней растений к высоте изучаемого берега, выраженное в процентах. Визуально оцените глубину корней по вертикали от верхней части берега до его подошвы. Например, если корни растут в верхней части берега, глубина корней составит 35%. Не учитывайте свисающие корни, в которых отсутствует береговой материал.

Оцените процентное содержание на основе всего образца берега. Затем используйте таблицу баллов BHI, чтобы занести значение в лист данных. Плотность корней представляет собой визуальную оценку количества материала корней в составе берега, выраженную в процентах.

Не учитывайте свисающие корни, на которых нет материала берега. Мелкие мочковатые корни могут быть очень плотными и обеспечивать более сильное удержание почвы по сравнению с крупными стержневыми корневыми системами. Оцените процентное соотношение относительно всего берега.

Затем обратитесь к таблице показателей BHI и зафиксируйте данные. Угол наклона берега — это угол от основания до вершины берега. Предполагается, что при более крутых углах наклона берега риск массового обрушения из-за воздействия гравитационных сил выше.

Убедитесь, что при определении напряжений учитывается средний угол берега по всему оцениваемому участку. Например, если большая часть участка составляет 90 градусов, а небольшой фрагмент имеет подрез под углом 110 градусов, зафиксированное значение составит примерно 100 градусов. Оцените угол по всему берегу, используя таблицу баллов для определения итогового значения.

Защита поверхности — это площадь берега ручья, покрытая и защищенная одревесневшими остатками, укоренившейся растительностью и коренными породами. Этот показатель измеряется как процент площади берега, не подверженной воздействию эрозионных сил. Оцените процентное соотношение исходя из всей протяженности берега.

Затем используйте таблицу баллов для регистрации стратификации значений. В случае усиления эрозии из-за стратифицированных слоев можно внести корректировки. За один слой стратификации может быть добавлено до пяти баллов, а за несколько слоев — до 10 баллов.

Вносите поправку на стратификацию только в том случае, если хотя бы один слой материала подвержен эрозии, например, песок или гравий. Учитывайте расположение стратифицированных слоев относительно уровня воды. Слои, находящиеся значительно выше уровня воды, могут не оказывать эрозионного воздействия.

Слоистые пласты вблизи подошвы могут оказывать крайне эрозийное воздействие. Данная корректировка не является обязательной. Суммируйте все баллы для определения общего рейтинга B.High.

Очень низкий, низкий, умеренный, высокий, очень высокий или экстремальный показатель. Общий балл и оценка в записях зависят от конкретного русла и берега, например, если берег находится на внешнем радиусе меандра. Завалы из крупного древесного детрита, повреждения инфраструктуры, сильный нефтяной или моторный блеск на поверхности воды.

Раздел пять: репрезентативные результаты. Берега ручьев, которые прошли предварительный опрос и не были оценены с помощью нашего модифицированного BHI, получили оценку «низкая» или «очень низкая» при применении оригинального протокола Рогана. 16 из 18 берегов ручьев, оцененных по обоим протоколам, получили одинаковую итоговую оценку.

Этот конкретный банк набрал 23,0 балла при использовании модифицированного протокола, что на 0,5 ниже порогового значения между умеренным и высоким рейтингом BHI. При использовании оригинального протокола банк набрал 31,25 балла, что соответствует высокому рейтингу BHI. Однако этот результат находился в пределах 1,25 от порогового значения между умеренным и высоким рейтингом.

Незначительная разница в итоговой оценке может быть обусловлена пороговыми значениями в системе подсчета баллов. Другой берег с отличным показателем BHI представлял собой выветрившуюся стену из сланца, которую невозможно было оценить по исходному протоколу BHI, так как коренная порода автоматически получает очень низкий балл BHI. Тем не менее, данный берег ручья не прошел предварительный опрос из-за отсутствия защиты подошвы берега.

Высота берега превышала 10 футов, при этом более 50% почвы было обнажено, а более 50% берега было лишено укорененной растительности. В связи с этим потребовалась оценка с использованием модифицированного протокола BHI. Итоговый рейтинг по модифицированному протоколу был определен как «экстремальный», что подтверждается крутым углом наклона берега, крайне эродируемым материалом, отсутствием прибрежной корневой системы и незначительным количеством имеющейся защиты поверхности.

При оценке общего состояния ручья рекомендуется опираться на итоговые числовые показатели, которые наилучшим образом отражают диапазон полученных баллов. Каждое значение представляет собой определенную оценку. Раздел шесть.

В заключение следует отметить, что модифицированный протокол «beehive» эффективен для ранжирования и определения приоритетности размыва берегов ручьев, что помогает в разработке стратегий управления водотоками. Однако из-за исключения показателя высоты полного сечения русла наша модель не может быть использована для прогнозирования ежегодных темпов размыва берегов. Если требуется определить ежегодные темпы размыва берегов, необходимо провести оценку берегов с использованием модифицированной модели последствий диффузного загрязнения осадочными породами.

Мы успешно адаптировали оригинальный протокол индекса опасности размыва берегов доктора Рогана для получения ценных данных о геоморфологическом ландшафте северо-восточной части штата Огайо.