Environment

北東オハイオ州のStreambank浸食を迅速に評価するための河岸侵食の危険指数（BEHI）プロトコルの変更

Published: February 13, 2015 doi: 10.3791/52330

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

Introduction

Streambank侵食が自然なプロセスです。しかし、過度の侵食が浮遊砂²の形での非点源汚染を大幅に貢献することができる。増加浮遊砂は水質、物理的、及びストリーム³の生物学的機能に影響を与えます。人間の影響が大幅にstreambank浸食に影響し、大幅堆積物の負荷^4を増やし、特に嵐の水の流出と不浸透性の表面⁵の増加があり、都市のシステムですることができます。より高い土砂負荷がマイナスの水質とストリーム⁶の生態系に影響を与えることができる。クリーブランドメトロを通じて流域管理慣行が見つけ、在庫ソースを、ストリーム、水辺、および生息地の復旧においてだけでなく、効果的な経営戦略を支援するために潜在的なstreambank侵食の危険性を評価しようとします。

デビッドRosgenは、原野水文学で、河岸侵食を開発ストリーム上streambank侵食の感受性を評価する危険度指数（BEHI）は、いくつかの侵食変数⁷の組み合わせに基づいてリーチ。 BEHIはバンク材料、層化、根の深さ及び密度を含む、streambank浸食の重症度および確率をランク付けするために様々な指標を使用して、バンク角、バンク高さ比、及び表面保護の量にbankfull高さ。 BEHIアセスメントは、特定のstreambankのために、全体的なBEHI評価（非常に、低い低い、中程度、高い、非常に高い、または極端）に対応する数値を割り当てます。このプロトコルは、潜在的なstreambank侵食^8-10を評価する際に有効であったと他の水質と生息地の評価と併せて使用することができる。高BEHIの評価を示すStreambanksは日和見種¹¹の主になる、より少ない多様かつ安定性の低い底生動物のコミュニティに対応することが示されている。オリジナルBEHI方法Iものの有用だ、それは非常に時間がかかり、非専門家のために困難であり、特定の地形領域に限定、特に沖積ストリーム状態¹²に合わせて調整することができる。

このプロトコルへの変更は、これらの制約に対処するために必要であった。「事前スクリーニングアンケート」（ 図1）は 、より高い浸食領域に評価を中心に、非常に低いか、または低いランク付けしやすいstreambanksを特定し、排除するために開発され、BEHIを実行するために必要な時間およびリソースの量を減少したストリーム全体で評価。アンケートはまた、オリジナルのBEHIプロトコルに基づいて、浸食性材料として評価されない極端に浸食シェール岩盤^13、などの北東オハイオ州で見られる沖積と非沖積ストリーム条件、間の地質の違いに対応しています。ことができますbankfull段階を含む研究銀行·高さの比率の測定基準の撤廃、決定することは非常に困難、より高速streambank評価のためにと非専門家は導入研修との評価を完了するのを許可された。研究銀行·高さの比率のこの除去は、環境品質¹⁴のミシガン州省でジョーRATHBUNによって開発された修正されたBEHI手順に基づいていた。フィールドの追加計算の必要性を排除するために、他のすべてのメトリックがバンク角を除いて、百分率、及び成層とバンク材料の調整として表現される。根密度は、最初の根が伸長している根からなる土壌のパーセントとして表した。これは、バンク全体の高さを考慮してルート深さを掛けた。しかし、我々は、バンク全体における根の密度の簡単な見積もりでこれを置き換える。スコア調整は研究銀行、高比メトリック推定パーセントの除去を考慮するために、元のBEHIスコアリングシステムに加えられた。オリジナルBEHIで説明したようにプロトコル測定されたメトリックは、1-10のリスク評価（10リスクの最高レベルである）に変換した。 1から10までのリスク評価は非常に、低い低い、中程度、高い、非常に高く、そして極端な潜在的な浸食の評価を危険に対応しています。これらの関係は、野外観察¹⁰のカタログに基づいて設立された。修正されたBEHIプロトコルでは、研究銀行·高さの比率のメトリックのスコアは、新たな合計スコアとリスク評価（ 図2）を反映するために、元のBEHIスコアリングシステムから差し引いた。これらの変更は、北東部のオハイオ州の元BEHIプロトコルの制限に対処し、一貫性を維持し、ユーザーの偏りを減らすのに支援した。

改変BEHIプロトコルはクリーブランドメトロ内の複数の高優先度のストリームを評価した。オリジナルBEHI評価は同定における修飾の有効性を確認するために、ストリームの長さに、訓練されたクリーブランドメトロパークの担当者によって行われた浸食の高いレートでstreambanksをfying。修正されたBEHIプロトコルはクリーブランドメトロを通じてstreambank浸食を評価するために、専門家、ボランティア、スタッフ、学生によって使用されます。

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Protocol

1. Streambank識別

ストリームの一方の側に土手の均一な部分を特定します。銀行、異なるバンク材料、または植生の切れ目の劇的異なる傾斜によって、このセクションを差別化。 streambankのこのセクションでは、どちらの側にも切片から目に見えて異なるべきである。銀行の最小または最大長はありません。小さなセグメントに極端に長いセクションの分離は、評価を簡素化します。

2.事前スクリーニングBEHIアンケート（図1）

図1からはい/いいえレスポンス均一なstreambankセクションについて以下の問いに答えよ。
1. 質問に答えるつま先は、それが基本フロー条件の間に水を満たしている銀行の基部に位置しています」？以下の銀行のつま先で50％の保護に等しい銀行出品物の均一なセクションを行います ";銀行の平均の一番下の6〜8インチ。 Protのectionは、埋め込まれた岩、埋め込まれた大規模な木質破片、および根ざし植生が含まれています。岩盤は、つま先の保護としてカウント。しかし、簡単に壊れやすい岩盤は、つま先の保護ではありません。
2. 質問に答える「銀行の50％以上が0.5フィート以上のアンダーカットを呈しないか」アンダーカットバンクが地面の下に浸食を受けたstreambankある。
3. 質問に答える "50％または銀行展示成層のより多くしていますか？」成層地質学で明確に定義された水平のブレークがある。成層の1つの層が侵食性材料（砂、砂利、またはマトリックス）で構成されなければならない。
4. 質問に答える「銀行の50％以上、50％以上の汚れ露光で10フィート以上の土手高さがありますか？」と
5. 質問に答える「バンク材（土壌）を欠く銀行出品物の根の50％以上していますか？」
6. 質問に答える「50％以上根ざし植生の銀行のボイドのより？＆＃です8221。
図1アンケートに2つ以上の「YES」の回答がある場合streambankエロージョンが発生している又は発生することは重要性があるように、銀行のBEHI評価を行う。
図1アンケート未満2「YES」の答えがある場合は、銀行が無浸食（低BEHI定格まですなわち 、非常に低い）にはほとんどを経験しているので、BEHI評価を開始しないでください。

3. BEHI評価データシート（図3）

日付、天気、およびBEHI評価データシート上に設けられたスペースで人員を記録します。
評価されている銀行の数を記録します。たとえば、ように図1に示すように、その日の評価さ最初のバンク2は、3の評価された第二のバンクであり、4,5、...と。
GPSは、最上流（水から流れている場合）、最も下流の座標取る（水溶iは銀行のポイント）に流れる秒。精度を確保するために可能なバンクの近くに立っている。
銀行の両方の上流と下流の地点で撮影してください。写真の中の銀行の主な機能をキャプチャします。（ すなわち 、層別、大型木質破片のジャムなど）、銀行またはチャネルの機能をキャプチャするために追加の写真を撮る。参考のためにピクチャ番号を記録します。
（左岸または右岸）評価されるストリームの側面を記録します。下流に直面したとき左岸と右岸を決定する。それぞれ左右。
銀行のトップに銀行のつま先から、足で、銀行の高さを測定します。一般的に水の流れに平行に横たわって、傾きの最初の定義可能なブレークによって銀行の上部を決定します。
銀行での最上流と最下流点の間に、足に、つま先での銀行の長さを測定します。
で「はい」と答えたされた質問の数を書く初期の「事前スクリーニングBEHIアンケートの「ステップ2で。
インフラへの距離やインフラの種類（ すなわち 、橋梁、排水溝、道路、ユーティリティ、家屋など）に注意してください。
サークル存在している以下の定性的な指標のいずれか：Unvegetated半ばチャンネルバー/編組ダムの下流チャネル、両側にさらさ木の根、両側に傾い木、暴露インフラ、低迷streambanks、headcuts、とまった支流、失敗しましたそのような護岸壁、蛇籠バスケットやカルバートなどの「ベスト·マネジメント·プラクティス」（BMPの）。
銀行の材料の組成に注意してください。評価中でバンク部に沿って見出される主な材料を記録します。
注：Streambanksは、材料のミックスすることができます。例えば、銀行は「上記のトレース砂利とつま先で頁岩、及びシルト質砂」を持っていることがあります。「シルト質砂は「シルトより多くの砂を示し、「トレース砂利は」を示している砂利の少量。「サンディシルトは「砂よりも多くのシルトを示している。
材料の侵食性に基づいて、バンク材料の調整を行います。
1. 侵食性の高い率を持っていない材料のための10のポイント（ すなわち 、丸石）まで引きます。極めて浸食性材料（ すなわち 、砂）のために10ポイントを追加します。平均スコアは、（ 図4）がより適切であろうように、材料（ すなわち 、トレース砂利砂利又はシルト質砂砂）の混合物は、より頻繁に、ストリーム系において見出されている。これは必須では調整できません。結果のセクションでは、 図4を参照してください。
試験バンク高さに対する植物の平均の根の深さの比率を決定する、植生（ 図5）により、バンク材料の付着を推定するために、パーセンテージとして表した。
1. 視覚銀行のつま先に銀行の上から垂直に根の深さを推定する。 exampのために根がバンクの上半分に成長している場合ル、根の深さが50％となる。つま先バンクの上部から成長根が存在する場合、ルート深さを100％であろう。
2. 評価中のセクション全体に沿って根の深さの平均割合を取る。（根をぶら下げ、 すなわち 。）バンク材料の空隙である根を考慮していない。
3. データシート上で、その割合のスコアを記録するために「BEHIスコアチャート」を使用し、その後、バンク全体に基づく割合を推定します。結果のセクションで図5を参照してください。
ルート材料からなるバンクの量を視覚的に評価することにより、ルートの密度を決定するパーセントとして表した。
1. バンク材料の空隙である根を考慮していない。小、繊維状根は非常に密で、木々の大きな根系（ 図6Aおよび6B）に比べ大きく、土壌保持を提供することができます。に基づいて割合を推定バンク全体、データ·シートにその割合のスコアを記録するために「BEHIスコアチャート」を使用。結果のセクションにある図6を参照してください。
銀行上部の付け根の流れ（ 図7）の間に水線での下位バンクからの角度を測定します。極端にアンダーカット銀行は120度までの角度を持つことができます。
1. バンク角を推定するか、可能な場合は、傾斜計を使用するために、喫水線に対して90度の角度で測定棒を置く。評価中のセクション全体に沿ってバンク角の平均を取る。セクションは、主にアンダーカット110度が小さい部分90度である場合、記録された程度は、約100℃であろう。
2. データシート上で、その割合のスコアを記録するために「BEHIスコアチャート」を使用し、その後、バンク全体に基づく割合を推定します。結果Sで、図7を参照してくださいection。
表面保護存在、streambank覆われ、木質破片、根付いた植物、埋め込まれた岩、護岸、岩盤、または浸食からstreambankを保護する他の埋め込まれた材料（ 図8）で保護さの量を決定します。
1. 視覚びらん性力にさらされていないstreambankの割合を推定する。データシート上で、その割合のスコアを記録するために「BEHIスコアチャート」を使用し、その後、バンク全体に基づく割合を推定します。結果のセクションで、図8を参照してください。
視覚成層層の数を決定する。層別化が原因となり、優先的な浸食（ 図9）のゾーンを強化する可能性を秘めている地質学で明確に定義された水平の休憩を指します。
1. 成層の層が存在しているどのように多くの録音。結果のセクションにある図9を参照してください。
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増加した侵食が成層のために発生している場合は、成層調整を行います。
1. 成層の単層のための5点（二つの異なる地質層）まで追加。成層の複数の層（3異なる地質層）のための10ポイントを追加します。材料の少なくとも1層が、（砂、砂利、またはマトリックス）浸食性である場合にのみ成層のために調整します。
2. 成層の層はすなわち 、水との関係でどこ考えてみましょう。、50フィート基本フロー上にある成層の層はびらん性効果がない可能性があります。銀行のつま先近く成層層が非常にびらん性効果を有することができる。平均スコアは、材料がどのように侵食性を考慮し、ここで、成層層は、水に関連している場合は特に、必要であり得る。これは必須では調整できません。
非常に低い/低い（全体的な修正BEHI格付けを決定するために一緒にすべての項目を追加します。4から15.5、適度な：15.75211。 23.5、高：23.75から31.5、非常に高い：31.75から36.5、または極端：評価しstreambank用> 36.5）。データシート上に設けられたスペースに合計スコアと評価を記録します。
streambankの詳細をメモしておいてください。たとえば、streambankは蛇行曲げ、大型木質破片ジャム、場所カルバートの中から、または強力な石油臭の外側にある。ここでは、失敗したあらゆるインフラに注意してください。

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Representative Results

オリジナルBEHIプロトコル（ 図10）で評価した場合の事前スクリーニングアンケートに合格しなかったと修正されたBEHIプロトコルで評価されなかったStreambanksは、低いまたは非常に低いランクインしています。これはすぐに浸食の極端な速度に中程度発生しているstreambanksを識別するための方法として、事前スクリーニングアンケートの使用をサポートしています。下の図10を参照してください。

一般的に、査定streambanks、オリジナルと修正BEHIプロトコルの両方を使用して、同じ最終BEHI評価に入れた。 18のうち、16個または両方BEHIプロトコルを用いて評価streambanksの89％が同じ最終BEHI評価（ 図10）を受けた。 Streambank 5は0.5ポイント程度および高BEHI評価（表1）との間でカットオフを下回る修正BEHIプロトコルを使用して23.0を獲得した。オリジナルBEHIプロトコルを使用して、銀行は31.25、高いBEHI格付けを獲得。しかし、スコアが中等度および高BEHI評価（表2）の間のカットオフの1.25ポイントの範囲内であった。最終BEHIの評価このわずかな違いがBEHIの定格内でカットオフマージンに起因することができます。 BEHIの評価（ すなわち 、ハイ、ロー対中程度、高い）の利益率のわずかな変化を観察するために、ストリームの全体的な健康状態を評価するときに、最終的な数値スコアが考慮されることをお勧めします。 表1＆2以下を参照してください。

それは岩盤が自動的に非常に低いBEHIスコアを受信すると、元のBEHIプロトコルを用いて評価することができなかったためにStreambank 18（ 図11）、風化頁岩壁は、2プロトコル間の異なるBEHI格付けを持っていた。しかし、このstreambankが原因つま先保護存在の欠如（浸食性頁岩はBEHIの私達の変形例のつま先保護としてカウントされません）、10の銀行の高さに事前スクリーニングアンケートに失敗しました 50％以上の汚れエクスポージャーフィート以上、銀行の50％以上が根付いた植物（ 図11）の空洞であった。そのため、修正されたBEHIプロトコルを使用して評価が必要であった。改変BEHIプロトコルを使用して最終BEHI評価は、急峻なバンク角、侵食性材料、つま先まで延びる水辺根系の欠如、および表面保護存在量が少ないため、極端た。下の図11を参照してください。

図1.事前スクリーニングアンケート。

2.スコアチャート図。

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図3. BEHI評価データシート。

図4バンク材料メトリック。調整は、材料の侵食性に基づいて行うことができる。平均スコアは、より適切であろうように、図に示すように、材料の混合物は、多くの場合、ストリームのシステムに見られる。

図5水辺ルート深メトリック。研究バンク高さに対する植物の平均の根の深さの比は、パーセンテージで表される。この銀行では、根はバンク全体の約30％の深さまで成長する。

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（A）に示すように、図6根密度メートル。小、繊維状根は、非常に緻密であることと、（B）に示す大、タップルートシステムに比べてより大きな土壌保持を提供することができます。これの拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください図。

図7.銀行角度メトリック。バンク角は、銀行の上部の付け根の流れの間の喫水線でのより低い銀行からの角度である。図に示すように、非常にアンダーカットバンクは、120度以上の角度を有することができる。

図8。

図9.層化メートル。つま先と上記の砂利、砂層でのまで氷で層別の明確に定義された層。

図10
図10.マップの比較。BEHI格付けのサガモアクリークマップ、修正された、オリジナルのプロトコルを比較する。事前スクリーニングアンケートに合格しなかったと修正されたBEHI PRと評価されなかったStreambanksオリジナルBEHIプロトコルで評価した場合、上記の緑に示すようにotocol、低いまたは非常に低いランクインしています。修正されたBEHIプロトコルで評価した場合、元のBEHIプロトコルを用いて評価18 streambanksのうち、16個同じ最終BEHIの評価を持っていた。

図11
図11.頁岩ウォールザ·は岩盤が自動的に非常に低いBEHIスコアを受け取るので、元のBEHIプロトコルを用いて評価することができませんでした頁岩壁を風化。ただし、変更されたBEHIプロトコルを完了した後、このstreambankは、極端なランク付け。

表1.変更されたプロトコルを使用して、サガモアクリークBEHIアセスメントからBEHIプロトコルデータセット。データセットを修正。
サガモアクリークBEHI評価から表2.オリジナルBEHIプロトコルデータセット。データセット、オリジナルのプロトコルを使用して。

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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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