Environment

북동부 오하이오 하천 제방 침식의 신속한 평가를위한 은행 침식 위험 지수 (베히) 프로토콜을 수정

Published: February 13, 2015 doi: 10.3791/52330

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

Introduction

하천 제방의 침식은 자연적인 과정이다 그러나 과도한 침식 부유물 ^(2)의 형태로 비점 오염원의 상당한 양에 기여할 수있다. 증가 된 부유물은 수질, 물리적 및 스트림 ^3의 생물학적 기능에 영향을 미친다. 인간의 영향은 크게 하천 제방 침식에 영향을하고, 빗물 유출과 불 투수 ^(5)의 증가가있을 경우 크게 특히 도시 시스템에서, 퇴적물로드 ^4를 증가시킬 수있다. 높은 퇴적물 부하에 부정적인 수질 및 스트림 ^(6)의 생태계에 영향을 줄 수 있습니다. 클리블랜드 Metroparks에 걸쳐 유역 관리 사례를 찾아 재고 소스를 스트림, 수변 및 서식지 복원뿐 아니라, 효과적인 경영 전략을 지원하기 위해 잠재적 인 하천 제방 침식의 위험 평가를 시도합니다.

데이비드 Rosgen은 황무지 문학과, 은행 침식을 개발스트림 하천 제방 침식 감수성 위험 평가 지수 (베히)은 여러 변수 소모성 ^(7)의 조합에 기초하여 도달한다. 베히는 뱅크 재 성층 루트 깊이 및 밀도, 뱅크 각 뱅크 높이 비율 bankfull 높이, 및 표면 보호의 양은 포함 심각도 및 하천 제방 침식의 확률을 평가하기 위하여 다양한 지표를 사용한다. 베히 평가는 특정 하천 제방에 대한 전반적인 베히 등급 (매우 낮음, 중간, 높음, 매우 높음, 또는 극단적 인)에 해당하는 숫자 값을 지정합니다. 이 프로토콜은 잠재적 하천 제방 침식 ^8-10을 평가 효과적이었다 다른 수질 서식지 평가와 함께 사용될 수있다. 높은 베히 등급을 나타내는 Streambanks는 기회 종 ^(11)을 중심으로 구성, 덜 다양하고 덜 안정 대형 무척추 동물 사회에 대응하는 것으로 나타났다. 원래 베히 방법 내가 비록유용한이야, 그것은 매우 많은 시간이 소요, 비 전문가를위한 어려운, 특정 지형 지역에 국한, 특히 충적 스트림 조건 ^(12)에 맞게 조정 할 수 있습니다.

이 프로토콜에 대한 수정은 이러한 제약을 해결하기 위해 필요했다. "사전 스크리닝 설문지"(도 1) 이와 같이 높은 부식 영역에 평가를 포커싱하고 베히를 수행하는 데 필요한 시간과 자원의 양을 감소시키는, 매우 낮거나 낮은 순위 가능성 streambanks을 식별하고 제거하기 위해 개발되었다 전체 스트림에 대한 평가. 설문지는 또한 원래 베히 프로토콜에 기초하여, 부식성 물질로서 평가 될 수없는 것이 매우 부식성 셰일 암반 ⁽¹³⁾ 등 북동부 오하이오 본 충적 비 충적 스트림 지질 상태 사이의 차이를 해결한다. 될 수 bankfull 단계를 포함하는 연구 은행 - 높이 비율 메트릭의 제거,결정하기가 매우 어렵습니다, 빠른 하천 제방 평가 및 비 전문가 입문 교육 평가를 완료 할 수있었습니다. 연구 은행 - 높이 비율이 제거는 환경 품질 ^(14)의 미시간 부서에서 조 Rathbun에 의해 개발 된 수정 베히 절차에 근거했다. 현장에서 추가 계산의 필요성을 제거하기 위해, 다른 모든 측정은 뱅크 각을 제외한 비율, 및 계층화 은행 재 조정으로 표현된다. 루트 밀도는 초기에 뿌리가 확장되어 뿌리로 구성된 토양의 백분율로 표시 하였다. 이는 전체 뱅크 높이 고려하여 루트 깊이 곱; 그러나 우리는 전체 은행에서 뿌리의 밀도의 단순 추정치이 교체. 점수 조정은 연구 은행 - 높이 비율 메트릭 추정 비율의 제거를 설명하기 위해 원래 베히 채점 시스템으로 만들어졌다. 원래 베히에서 설명한 바와 같이프로토콜 측정 메트릭은 1-10의 위험 평가 (10 위험이 가장 높은 수준 인)로 전환되었다. 1-10 위험 등급은 매우 낮음, 중간, 높음, 매우 높음, 극단적 인 가능성 침식의 등급을 위험에 해당합니다. 이러한 관계는 현장 관찰 ^(10)의 카탈로그를 기반으로 설립되었다. 수정 베히 프로토콜에서 연구 은행 - 높이 비율 메트릭에 대한 점수는 새로운 총 점수와 위험 등급 (그림 2)를 반영하기 위해 원래 베히의 평가 시스템에서 제외되었다. 이러한 수정 북동부 오하이오 원래 베히 프로토콜의 한계를 해결하고 일관성을 유지하고 사용자의 바이어스를 줄이는데 도움.

변성 베히 프로토콜 클리블랜드 Metroparks 내의 여러 높은 우선 순위 스트림들을 평가하기 위해 사용되었다. 원래 베히 평가는 식별자의 수정의 효과를 확인하기 위해 스트림의 길이에, 훈련 클리블랜드 메트로 직원에 의해 수행되었다침식의 높은 속도와 streambanks을 된 fying. 수정 베히 프로토콜은 클리블랜드 Metroparks에 걸쳐 하천 제방 침식을 평가하기 위해 전문가, 자원 봉사자, 직원, 학생들이 사용된다.

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Protocol

1. 하천 제방 식별

스트림의 한면에 은행의 균일 한 부분을 확인합니다. 은행, 다른 은행 물질 또는 식물에서 휴식의 완전히 다른 경사에 의해이 부분을 차별화. 하천 제방의이 섹션은 양쪽 부분에서 눈에 띄게 달라야합니다. 최소 또는 은행의 최대 길이는 없습니다. 작은 세그먼트로 매우 긴 부분의 분리는 평가를 단순화합니다.

2. 베히 설문지를 미리 검열 (그림 1)

그림 1에서 예 / 아니오 응답과 균일 한 하천 제방 부분에 대한 다음 질문에 답한다.
1. 질문에 대답 발가락은 (는) 기본 흐름 조건에서 물을 충족 은행의 기지에있는? "보다 작거나 은행의 발가락에서 50 %의 보호와 같은 은행 전시의 균일 한 섹션을 수행합니다"; 은행의 평균 바닥 6-8인치. 제자의 ection 임베디드 바위, 임베디드 큰 나무가 우거진 파편과 뿌리 식물을 포함한다. 암반 발가락 보호로 계산; 그러나, 쉽게 깨뜨릴 수있는 암반은 발가락 보호되지 않습니다.
2. 질문에 대답 "50 % 또는 0.5 피트 이상의 언더컷 은행 전시의 더합니까?"언더컷 은행은 지표면 아래에 침식을 겪고있다 하천 제방입니다.
3. 질문에 대답 "50 % 은행 전시 계층화 더합니까?"층화 지질 명확하게 정의 된 수평 휴식입니다. 계층화의 한 층은 부식성 물질 (모래, 자갈, 또는 매트릭스)로 구성해야합니다.
4. 질문 답변 "뱅크의 50 % 이상 50 % 이상인 토양 노광와 함께 10 피트 이상 뱅크의 높이를 가지고 있는가?"
5. 질문에 대답 "은행 물질 (토양)이 부족한 은행 전시 뿌리의 50 % 이상을합니까?"
6. 질문에 대답 "50 % 또는 뿌리 식물의 은행 무효의 더? & #입니다8221;
도 1 설문에 둘 이상의 "YES"답이 있으면 하천 제방 침식이 발생하거나 발생할 것으로 상당한 가능성이 있으므로, 뱅크 베히 평가를 수행한다.
그림 1 질문에 채 2 "YES"답변이있는 경우 은행이 침식 (낮은 베히 평가에 즉, 매우 낮음) 거의 발생하기 때문에, 베히 평가를 진행하지 않습니다.

3. 베히 평가 자료 (그림 3)

날짜, 날씨, 그리고 베히 평가 데이터 시트에서 제공하는 공간에 인원을 기록한다.
뱅크들의 수가 평가되고 기록한다. 예를 들어, 하나가 그 날 평가되는 제 1 격벽이고, 2는 두 번째, 4, 3, 5를 평가되는 은행 및 ...이다.
가지고 GPS 어디 물 I (가장 상류 (물에서 흐르는 곳)과 최 하류 좌표은행의 지점)에 흐르는 s의. 정확성을 보장하기 위해 가능한 한 은행에 가까운 스탠드.
은행에 모두 상류와 하류 지점에서 사진을 촬영합니다. 사진에서 은행의 주요 특징을 캡처합니다. (예., 계층화, 큰 나무가 우거진 파편 막힘 등) 은행에 또는 채널의 기능을 캡처 추가 사진을 촬영합니다. 참조 사진 번호를 기록합니다.
스트림의 측면을 기록하는 것은 (왼쪽 은행이나 오른쪽 은행) 평가된다. 하류에 직면 할 때 왼쪽 된 은행과 오른쪽 은행을 결정; 오른쪽 각각 왼쪽.
은행의 상단에 은행의 발가락, 발에, 은행의 높이를 측정한다. 일반적으로 물 흐름에 평행하게 누워, 경사의 첫 번째 정의 휴식에 의해 은행의 상단을 결정합니다.
은행에서 가장 상류와 최 하류 지점 사이, 피트, 발가락에서 은행의 길이를 측정합니다.
에 "예"로 응답 한 질문의 수를 쓰기초기 "사전 심사 베히 설문을"2 단계에서.
인프라까지의 거리 및 인프라의 유형 (예., 교량, 암거, 도로, 유틸리티, 주택 등)을합니다.
서클 존재하는 다음과 같은 질적 지표 중 하나 Unvegetated 중간 채널 바 / 꼰 댐의 하류 채널, 양쪽에 노출 된 나무 뿌리, 양쪽에 기대어 나무, 노출 인프라, 침체 streambanks, headcuts, 자리 잡고 지류, 실패 "최고의 관리 관행"(BMP의) 같은 호안 벽, 돌망태 바구니 또는 배수구 등.
뱅크 재료의 조성물을 참고. 평가 아래에있는 은행 섹션을 따라 발견 주된 자료를 기록한다.
참고 : Streambanks 재료의 혼합이 될 수 있습니다. 예를 들어, 은행은 "위의 추적 자갈과 발가락에서 셰일 및 실트 질 모래"를 가질 수있다. 미사와 "추적 자갈은"표시보다 "미사 모래는"더 많은 모래를 나타냅니다자갈의 작은 금액. "샌디 미사는"모래보다 더 많은 미사를 나타냅니다.
물질의 침식에 기초하여 뱅크 재를 조정.
1. 침식의 높은 비율이없는 물질에 대한 10 점 (즉., 자갈)까지 뺍니다. 매우 부식성 물질 (예., 모래) 10 포인트를 추가합니다. 평균 점수는 (그림 4) 더 적절할 것 때문에 재료의 혼합물 (예., 일부 자갈 또는 추적 자갈 미사 모래와 모래) 더 자주 스트림 시스템으로 볼 수있다. 이 의무적으로 조정되지 않습니다. 결과 섹션의 그림 4를 참조하십시오.
연구 뱅크 높이로 식물의 뿌리의 평균 깊이의 비율을 결정, 식물 (도 5)에 의해 뱅크 재의 부착을 추정하는 백분율.
1. 시각적으로 은행의 발가락에 은행의 위에서부터 아래로 루트 깊이를 추정한다. examp 들어뿌리 뱅크의 상부 절반에서 성장하는 경우 르는 루트 깊이가 50 %가 될 것이다. 발가락 뱅크의 상부에서 성장 뿌리가있는 경우, 루트 깊이는 100 % 일 것이다.
2. 평가에서 전체 섹션을 따라 루트 깊이의 평균 비율을 가져 가라. (뿌리에 걸려, 즉.) 은행 물질의 무효 뿌리를 생각하지 마십시오.
3. 다음 데이터 시트에 그 비율에 대한 점수를 기록하기 위해 "베히 점수도"를 사용, 전체 은행에 따라 비율을 추정한다. 결과 섹션에서 그림 5를 참조하십시오.
루트 물질로 구성된 뱅크의 양의 시각적 평가함으로써 루트 밀도를 결정하는 백분율.
1. 은행 물질의 무효 뿌리를 생각하지 마십시오. 작은 섬유질 뿌리 매우 조밀하고 큰 나무 뿌리 시스템 (도 6a 및도 6b)와 비교하여 큰 토양 고정을 제공 할 수있다. 에 기초하여 비율을 산정전체 은행은, 데이터 시트에 그 비율에 대한 점수를 기록하기 위해 "베히 점수도"를 사용합니다. 결과 섹션에서 그림 6 참조하십시오.
은행의 상단에 기본 흐름 (그림 7) 동안 수선의 낮은 은행에서 각도를 측정합니다. 매우 언더컷 은행은 120도까지 각도를 위로 할 수 있습니다.
1. 뱅크 각을 추정 또는 가능한 경우 경사계를 사용하기 위해 수선 90도 각도 잣대 배치. 평가에서 전체 섹션을 따라 뱅크 각의 평균을 가져 가라. 섹션 (110)은 대부분도 언더컷 갖는 작은 섹션으로 90 ° 인 경우, 예를 들어, 기록도는 약 100 도의 것이다.
2. 다음 데이터 시트에 그 비율에 대한 점수를 기록하기 위해 "베히 점수도"를 사용, 전체 은행에 따라 비율을 추정한다. 결과 S 그림 7 참조의 ection.
표면 보호 현재, 하천 제방 덮여 나무가 우거진 파편, 뿌리 식물, 임베디드 바위, 호안, 암반, 또는 침식 하천 제방을 보호하는 임베디드 자료 (그림 8)에 의해 보호의 양을 결정합니다.
1. 시각적으로 하천 제방의 비율 부식 힘에 노출되지 추정된다. 다음 데이터 시트에 그 비율에 대한 점수를 기록하기 위해 "베히 점수도"를 사용, 전체 은행에 따라 비율을 추정한다. 결과 섹션에서 그림 8을 참조하십시오.
시각적으로 층화 층의 수를 결정합니다. 층리의 원인과 특혜 침식 (그림 9)의 영역을 향상시킬 수있는 잠재력을 가지고 지질학에서 명확하게 정의 된 수평 휴식을 의미합니다.
1. 계층화 기록 얼마나 많은 층이 존재한다. 결과 섹션에서 그림 9를 참조하십시오.
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증가 침식 층화 층으로 인해 발생하는 경우 층화 조정합니다.
1. 계층화의 단일 층 (두 개의 서로 다른 지질 학적 층) 5 포인트를 추가합니다. 계층화 여러 계층 (세 가지 다른 지질 학적 층) 10 포인트를 추가합니다. 재료의 적어도 하나의 층은 (모래, 자갈, 또는 매트릭스) 부식성 경우에만 층화를 조정.
2. 층화 층, 즉, 물과 관련있는 곳을 고려. 50 피트 기본 흐름 위에있는 지층의 층리는 부식 효과가 없을 수 있습니다. 은행의 발가락 근처 층화 계층은 매우 부식 효과를 가질 수있다. 평균 점수는 특히 성층 층은 물에 관하여 얼마나 부식성 물질이며, 여기서 고려할 때 필요할 수있다. 이 의무적으로 조정되지 않습니다.
매우 낮은 / 낮은 (전체 수정 베히 등급을 결정하기 위해 함께 모든 점수를 추가 4-15.5, 보통 : 15.75을(211); 23.5, 높은 : 23.75-31.5, 매우 높은 : 31.75-36.5, 또는 극단적 : 평가 하천 제방에 대한> 36.5). 총 점수와 데이터 시트에의 빈 칸에 등급을 기록합니다.
하천 제방의 세부 사항에주의하십시오. 예를 들어, 하천 제방은 사행 벤드, 큰 나무가 우거진 파편 잼, 장소 암거의 부족, 또는 강한 석유 냄새의 외부에있다. 여기에 실패한 모든 인프라를합니다.

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Representative Results

원래 베히 프로토콜 (그림 10)로 평가하는 경우 사전 선별 설문지를 통과하지 못한 및 수정 베히 프로토콜 평가되지 않은 Streambanks이 낮거나 매우 낮은 위를 차지했다. 이 빠르게 침식의 극단적 인 속도로 중간 발생하는 streambanks를 식별하는 방법으로 사전 심사 설문의 사용을 지원합니다. 아래의 그림 10을 참조하십시오.

일반적으로, 평가 streambanks는 원본과 수정 베히 프로토콜을 모두 사용하여 동일한 최종 베히 등급에 넣었다. 모두 베히 프로토콜을 평가 streambanks의 여덟 중 여섯, 또는 89 % (그림 10) 같은 최종 베히 평가를 받았다. 하천 제방 5는 0.5 점 및 적당한 베히 높은 등급 (표 1) 사이에 컷오프 이하인 변성 베히 프로토콜을 사용하여 23.0을 얻었. 베히 원래의 프로토콜을 사용하여, 은행은 31.25, 베히 높은 등급을 얻었; 그러나 점수는 중간 및 높은 베히 평가 (표 2) 사이의 차단 1.25 점 이내였다. 최종 베히 평가에서이 약간의 차이는 베히 등급 내에서 차단 마진에 기인 할 수있다. 이 베히 등급의 여백 (예., 저, 고 대, 높은 중간)에 약간의 변화를 관찰 할 수있는 스트림의 전반적인 상태를 평가할 때 최종 수치 점수가 고려하는 것이 좋습니다. 표 1 및 2 아래를 참조하십시오.

이 암반이 자동으로 매우 낮은 베히 점수를 받으면 원래 베히 프로토콜로 평가 될 수 없기 때문에 하천 제방 (18) (그림 11), 풍 셰일 벽, 두 프로토콜 사이의 서로 다른 베히 평가했다; 그러나,이 하천 제방은, (부식성 혈암이 베히의 우리의 수정 발가락 보호에 포함되지 않음)로 인해 발가락 보호 존재의 부족으로 10 은행의 높이를 설문지를 미리 검열 실패 피트 또는 50 % 이상 노출 토양과 식물의 뿌리 뱅크이었다 공극의 50 % 이상 더 (도 11); 따라서, 변성 베히 프로토콜을 사용하여 평가가 필요했다. 변성 베히 프로토콜을 사용하여 최종 등급 베히 인해 가파른 뱅크 각, 부식성 물질, 발끝 연장 수변 루트 시스템의 부족, 및 표면 보호 본 소량으로, 극단적이었다. 아래의 그림 11을 참조하십시오.

그림 1. 설문을 중고 - 심사.

그림 2
2. 점수 차트 그림.

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그림 3. 베히 평가 데이터 시트.

그림 4
도 4 메트릭 소재 은행. 조정은 소모성 재료에 근거하여 만들어 질 수있다. 평균 점수가 더욱 적절할 것이다 있도록 도면에 도시 된 바와 같이 물질의 혼합물은 종종 스트림 시스템으로 볼 수있다.

그림 5. 강기슭 루트 깊이 미터. 연구 뱅크 높이 식물의 뿌리의 평균 깊이의 비율은 백분율로 표시됩니다. 이 은행, 뿌리 전체 뱅크의 30 % 정도의 깊이까지 성장한다.

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그림 6. 루트 밀도 미터. 소형, 섬유 뿌리, (A)에 도시 된 바와 같이 매우 조밀하고 (B)에 도시 큰, 탭 루트 시스템에 비해 더 큰 토양 보존을 제공 할 수 있습니다. 이의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오 그림.

그림 7
도 7 은행 각도 미터법. 뱅크 각 은행의 정상 유동 중에 기재 흘수선 하부 뱅크로부터의 각도이다. 매우 언더컷 은행은 도면에 도시 된 바와 같이 120도 이상의 각도를 가질 수있다.

그림 8.

그림 9. 계층화 미터. 발가락 위의 자갈 모래층에서까지 빙하와 계층화 명확하게 정의 층.

그림 10.지도 비교. 베히 등급의 추장 크릭지도, 수정하고 원래의 프로토콜을 비교. 사전 심사 설문지를 통과하지 않은 Streambanks 수정 된 베히 홍보와 평가되지 않았습니다위의 녹색과 같이 원래의 베히 프로토콜을 평가 할 때 otocol, 낮거나 매우 낮은 위를 차지했다. 수정 베히 프로토콜을 평가 할 때 원래 베히 프로토콜을 평가 여덟 streambanks 중 여섯은 동일한 최종 베히 평가했다.

. 그림 11. 셰일 벽 암반이 자동으로 매우 낮은 베히 점수를 받기 때문에 원래 베히 프로토콜을 평가 할 수 없습니다 셰일 풍 화 벽; 그러나 수정 된 베히 프로토콜을 완료 한 후,이 하천 제방 극단적 위를 차지했다.

표 1
표 1. 수정 된 프로토콜을 사용하여, 추장 크릭 베히 평가에서 베히 프로토콜 데이터 집합. 데이터 집합을 수정. 표 2
원래 프로토콜을 사용하여 추장 크릭 베히 평가에서 표 2. 원래 베히 프로토콜 데이터 집합. 데이터 집합.

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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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