تعديل مؤشر (الباهي) بروتوكول البنك تآكل المخاطر للتقييم السريع للStreambank تآكل في شمال شرق أوهايو

Summary

Streambank erosion potential can be evaluated and ranked using David Rosgen’s Bank Erosion Hazard Index (BEHI), however this protocol has significant limitations. Here we present protocol modifications to address time constraints, allow nonprofessionals to complete accurate assessments, and account for non-alluvial stream conditions in Northeast Ohio.

Abstract

Understanding the source of pollution in a stream is vital to preserving, restoring, and maintaining the stream’s function and habitat it provides. Sediments from highly eroding streambanks are a major source of pollution in a stream system and have the potential to jeopardize habitat, infrastructure, and stream function. Watershed management practices throughout the Cleveland Metroparks attempt to locate and inventory the source and rate the risk of potential streambank erosion to assist in formulating effect stream, riparian, and habitat management recommendations. The Bank Erosion Hazard Index (BEHI), developed by David Rosgen of Wildland Hydrology is a fluvial geomorphic assessment procedure used to evaluate the susceptibility of potential streambank erosion based on a combination of several variables that are sensitive to various processes of erosion. This protocol can be time consuming, difficult for non-professionals, and confined to specific geomorphic regions. To address these constraints and assist in maintaining consistency and reducing user bias, modifications to this protocol include a “Pre-Screening Questionnaire”, elimination of the Study Bank-Height Ratio metric including the bankfull determination, and an adjusted scoring system. This modified protocol was used to assess several high priority streams within the Cleveland Metroparks. The original BEHI protocol was also used to confirm the results of the modified BEHI protocol. After using the modified assessment in the field, and comparing it to the original BEHI method, the two were found to produce comparable BEHI ratings of the streambanks, while significantly reducing the amount of time and resources needed to complete the modified protocol.

Introduction

تآكل Streambank هو عملية طبيعية. ومع تآكل المفرط يمكن أن تسهم كمية كبيرة من التلوث عن مصادر غير ثابتة في شكل الرواسب العالقة ^2. زيادة الرواسب العالقة يؤثر على جودة المياه، والمادية، والوظائف البيولوجية للتيار ^3. يمكن التأثيرات البشرية تؤثر بشكل كبير تآكل streambank، وزيادة كبيرة في كميات الترسبات ^4، لا سيما في النظم الحضرية حيث هناك زيادة في جريان مياه الأمطار والأسطح منيع ^5. يمكن الأحمال الرواسب أعلى تؤثر سلبا على نوعية المياه والنظم الإيكولوجية من تيارات ^6. ممارسات إدارة مستجمعات المياه في جميع أنحاء كليفلاند Metroparks محاولة لتحديد مكان والمخزون المصدر ومعدل خطر محتمل تآكل streambank للمساعدة في استراتيجيات الإدارة الفعالة، وكذلك في تيار، المشاطئة، واستعادة الموائل.

ديفيد Rosgen، مع البراري الهيدرولوجيا، وضعت تآكل البنكمؤشر الخطر (الباهي)، الذي يقيم قابلية تآكل streambank على تيار تصل على أساس مزيج من ⁷ عدة متغيرات erodibility. الباهي تستخدم مجموعة متنوعة من المؤشرات لتصنيف شدة واحتمال تآكل streambank، بما في ذلك المواد البنوك، والطبقات، وعمق الجذور وكثافة، زاوية بنك، وارتفاع نسبة ارتفاع bankfull البنك ل، ومقدار الحماية سطح الحاضر. تقييم الباهي يعين القيمة العددية التي تتطابق مع تصنيف الباهي العام (منخفض جدا، منخفض، معتدل، عالية، عالية جدا، أو المدقع)، لstreambank وجه الخصوص. لقد كان هذا البروتوكول فعالة في تقييم المحتملين تآكل streambank ^8-10 ويمكن استخدامها جنبا إلى جنب مع التقييمات الأخرى نوعية المياه والسكن. وقد ثبت Streambanks اظهار تصنيف الباهي عالية لتتوافق المجتمعات macroinvertebrate إلى أقل تنوعا وأقل استقرارا، تتكون أساسا من أنواع الانتهازية ^11. على الرغم من أن الأصلي الباهي طريقة طليالي مفيدة، يمكن أن يكون وقتا طويلا جدا، من الصعب على غير المتخصصين، وتقتصر على المناطق الجيومورفولوجية محددة، مصممة خصيصا لظروف تيار الغرينية ^12.

وكانت التعديلات على هذا البروتوكول اللازمة لمعالجة هذه المعوقات. وقد تم تطوير "استبيان فحص ما قبل" (الشكل 1) لتحديد وإزالة streambanks التي من المرجح أن تحتل مرتبة منخفضة جدا أو منخفضة، وبالتالي التركيز التقييم على المناطق تآكل أعلى، وخفض كمية الوقت والموارد المطلوبة لإجراء الباهي التقييم على تيار بأكمله. ويتناول الاستبيان أيضا اختلافات بين الظروف الجيولوجية تيار الغرينية وغير الغرينية ينظر في شمال شرق أوهايو، مثل erodible غاية الصخر حجر الأساس ^13، والتي لن يتم تقييمها كمادة erodible على أساس بروتوكول الباهي الأصلي. القضاء على دراسة البنك ارتفاع نسبة متري بما في ذلك مرحلة bankfull، التي يمكن أن تكونمن الصعب جدا تحديد، سمح لتقييم streambank أسرع وغير المهنيين لاستكمال تقييم التدريب التمهيدي. واستند هذا القضاء على دراسة نسبة البنك الطول على إجراء الباهي المعدلة التي وضعتها جو راثبون في ميشيغان وزارة جودة البيئة ^14. للقضاء على ضرورة لإجراء العمليات الحسابية إضافية في هذا المجال، وأعرب عن مقاييس أخرى كنسبة مئوية باستثناء زاوية البنك، والتقسيم الطبقي وتعديلات المواد البنك. وأعرب في البداية كثافة الجذر كما في المئة من التربة تتكون من الجذور حيث يتم تمديد الجذور. وقد تضاعف هذا من عمق الجذر لحساب ارتفاع البنك بأكمله؛ ولكن نحن استبدال هذا مع تقدير بسيط من كثافة جذور في البنك بأكمله. وقدمت يسجل تعديلات على نظام الباهي التهديف الأصلي من أجل حساب للقضاء على دراسة البنك ارتفاع نسبة متري والنسب المئوية التقديرية. كما هو موضح في الباهي الأصليتم تحويل بروتوكول المقاييس قياس لتقييم المخاطر من 1-10 (10 يجري على أعلى مستوى من المخاطر). تصنيفات المخاطر 1-10 تتوافق مع خطر تصنيفات منخفضة جدا، وانخفاض، معتدل، عالية، عالية جدا، وتآكل الشديد المحتملين. تم تأسيس هذه العلاقات على أساس كتالوج الملاحظات الميدانية ^10. في بروتوكول الباهي تعديل، تم طرح عشرات لدراسة البنك ارتفاع نسبة متري من النظام الباهي التهديف الأصلي لتعكس مجموع الدرجات جديدة وتصنيفات المخاطر (الشكل 2). هذه التعديلات تعالج أوجه القصور في بروتوكول الباهي الأصلي في شمال شرق أوهايو وساعدت في الحفاظ على الاتساق والحد من التحيز المستخدم.

تم استخدام بروتوكول الباهي المعدلة لتقييم عدة تيارات أولوية عالية داخل كليفلاند Metroparks. تم إجراء تقييم الباهي الأصلي تدريب الموظفين كليفلاند متروبرك، على طول مجرى للتأكد من فعالية من التعديلات في هوية منذfying streambanks مع ارتفاع معدلات التعرية. يستخدم بروتوكول الباهي تعديلها من قبل المهنيين والمتطوعين والموظفين، والطلاب لتقييم تآكل streambank في جميع أنحاء كليفلاند Metroparks.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. تحديد Streambank

1. تحديد القسم الموحد للبنك على جانب واحد من تيار. تميز هذا القسم من خلال منحدر مختلفة اختلافا جذريا للبنك، البنك المواد المختلفة، أو كسر في الغطاء النباتي. وينبغي أن يكون هذا القسم من streambank مختلفة بشكل واضح من الأقسام على أي من الجانبين. ليس هناك حد أدنى أو أقصى طول البنك. والفصل بين مقاطع طويلة للغاية إلى قطاعات أصغر تبسيط التقييم.

2. قبل الفحص الباهي الاستبيان (الشكل 1)

1. الإجابة على الأسئلة التالية حول القسم streambank موحد مع نعم / لا ردود من الشكل 1.
   1. الإجابة على السؤال "هل القسم الموحد للبنك المعرض أقل من أو يساوي حماية 50٪ في اصبع القدم من البنك؟" يقع في قاعدة إصبع القدم للبنك حيث يلتقي الماء أثناء ظروف تدفق الأساس؛ في المتوسط ​​أسفل ستة الى ثمانية بوصات من البنك. بروتويشمل ection الصخور جزءا لا يتجزأ، جزءا لا يتجزأ من الحطام الخشبية الكبيرة، والنباتات ذات الجذور. حجر الأساس اعتباره حماية أخمص القدمين. ومع ذلك، بسهولة حجر الأساس ليست قابلة للكسر حماية أخمص قدميه.
   2. الإجابة على السؤال "هل 50٪ أو أكثر من معرض البنك على تقويض 0.5 أقدام أو أكثر؟" إن البنك تقويض هو streambank أن خضع تآكل تحت سطح الأرض.
   3. الإجابة على السؤال "هل 50٪ أو أكثر من الطبقات معرض البنك؟" الطبقات هو كسر الأفقي محددة بوضوح في الجيولوجيا. يجب أن تتكون طبقة واحدة من التقسيم الطبقي للمادة erodible (الرمل والحصى، أو المصفوفة).
   4. الإجابة على السؤال "لا 50٪ أو أكثر من البنوك لديها ارتفاع البنك من عشرة أقدام أو أكثر مع 50٪ أو أكثر من التعرض التربة؟"
   5. الإجابة على السؤال "هل 50٪ أو أكثر من جذور المعرض البنك تفتقر إلى المواد البنك (التربة)؟"
   6. الإجابة على السؤال "هو 50٪ أو أكثر من الفراغ البنك من النباتات ذات الجذور؟ & #8221؛
2. إذا كان هناك اثنين أو أكثر من الإجابات "YES" في الاستبيان الشكل 1، إجراء تقييم الباهي للبنك كما أن هناك فرصة كبيرة أن تآكل streambank يحدث أو سيحدث.
3. إذا كان هناك أقل من إجابتين "YES" في الاستبيان الشكل 1، لا المضي قدما في تقييم الباهي لأن البنك يشهد شيئا يذكر لولا تآكل (أي منخفضة جدا لتصنيف منخفض الباهي).

3. ورقة الباهي بيانات التقييم (الشكل 3)

1. تسجيل تاريخ، والطقس، والعاملين في المساحات المتوفرة على ورقة الباهي بيانات التقييم.
2. تسجيل عدد من البنوك التي يجري تقييمها. على سبيل المثال، 1 هو أول بنك يجري تقييم ذلك اليوم، 2 هو البنك الثاني يجري تقييم، 3، 4، 5 ... وهلم جرا.
3. تأخذ الإحداثيات على الأكثر المنبع (حيث الماء يتدفق من) والأكثر المصب (حيث ط المياهق المتدفقة إلى) نقاط للبنك. الوقوف أقرب إلى البنك ممكن لضمان الدقة.
4. التقاط الصور في كل النقاط المنبع والمصب على الضفة. القبض على الملامح الرئيسية للبنك في الصور. التقاط صور إضافية لالتقاط الميزات على البنك أو في القناة (أي.، التقسيم الطبقي، كبيرة الاختناقات الحطام الخشبية، وغيرها). تسجيل الأرقام صورة للرجوع اليها.
5. تسجيل جانب من تيار يجري تقييمها (الضفة اليسرى أو الضفة اليمنى). تحديد الضفة اليسرى والضفة اليمنى عندما تواجه المصب. اليسار واليمين على التوالي.
6. قياس ارتفاع البنك، في القدمين، من أخمص القدمين للبنك إلى الأعلى للبنك. تحديد الجزء العلوي من البنك عن طريق أول كسر للتعريف في المنحدر، والكذب عموما موازية لتدفق المياه.
7. قياس طول البنك في اصبع القدم، في القدمين، بين النقاط الأكثر المنبع والمصب أكثر على الضفة.
8. كتابة عدد من الأسئلة التي تمت الإجابة ب "نعم" فيالأولي في الخطوة 2 "الباهي استبيان فحص ما قبل".
9. لاحظ المسافة إلى البنية التحتية ونوع من البنية التحتية (أي والجسور والقنوات والطرق والمرافق العامة، والمنازل وغيرها).
10. دائرة أي من المؤشرات النوعية التالية التي تكون موجودة: Unvegetated منتصف قناة بار / قناة مضفر، فأجابته: جذور الشجرة تعرض على كلا الجانبين، ويميل الأشجار على الجانبين، والبنية التحتية المكشوفة، والمصب من السد، streambanks تراجع، headcuts، والروافد التي تطفو، فاشلة "أفضل ممارسات الإدارة" (في BMP) مثل الجدران تغليف، سلال التراب أو القنوات.
11. ملاحظة تكوين المواد البنك. تسجيل المواد السائدة وجدت على طول القسم البنك الذي هو قيد التقييم.
    ملاحظة: يمكن Streambanks يكون مزيجا من المواد. على سبيل المثال، قد يكون أحد البنوك "الصخر الزيتي في أخمص القدمين، والرمل الغريني بالحصى أثر فوق". "الرمل الغريني" يشير أكثر من الرمل والطمي و"الحصى أثر" يشيركمية صغيرة من الحصى. "الطمي الرملي" يشير المزيد من الطمي من الرمال.
12. إجراء تعديلات المواد البنك على أساس erodibility للمادة.
    1. طرح ما يصل إلى 10 نقطة للمواد التي ليس لديها نسبة عالية من erodibility (أي.، رقع). تضيف ما يصل الى 10 نقطة لمواد erodible للغاية (أي.، الرمل). مزيج من المواد (أي.، الرمل مع بعض الحصى أو الرمل الغريني بالحصى التتبع) هو أكثر كثيرا ما وجدت في أنظمة تيار لذلك فإن متوسط ​​درجة سيكون أكثر المناسب (الشكل 4). هذه ليست التكيف إلزامي. انظر الشكل 4 في القسم نتائج.
13. تحديد نسبة من متوسط ​​عمق جذور النباتات إلى الارتفاع البنك الدراسة، معبرا عنه كنسبة مئوية، لتقدير الالتزام من المواد البنك من قبل النباتات (الشكل 5).
    1. تقدير بصريا عمق الجذر عموديا من الأعلى للبنك إلى أخمص القدمين للبنك. لأمثلجنيه، وإذا جذور تنمو في النصف العلوي من البنك، وعمق الجذر سيكون 50٪. إذا كان هناك جذور المتزايد من الجزء العلوي من البنك إلى أخمص القدمين، فإن عمق الجذر تكون 100٪.
    2. خذ متوسط ​​النسبة المئوية للعمق الجذر على طول المقطع بالكامل تحت التقييم. لا نعتبر الجذور التي هي خالية من المواد البنك (أي.، شنقا الجذور).
    3. تقدير نسبة مئوية على أساس البنك بأكمله، ثم استخدم "الباهي نقاط مخطط" لتسجيل النتيجة لتلك النسبة على ورقة البيانات. انظر الشكل 5 في القسم نتائج.
14. تحديد كثافة الجذر إجراء تقييم البصري من المبلغ لبنك تتألف من المواد الجذر، معبرا عنه كنسبة مئوية.
    1. لا نعتبر الجذور التي هي خالية من المواد البنك. يمكن، جذور ليفية صغيرة تكون كثيفة جدا وتوفير قدر أكبر من الاحتفاظ التربة بالمقارنة مع أنظمة الجذر أكبر من الأشجار (6A الشكل و6B). تقدير نسبة مئوية على أساسالبنك بأكمله، ثم استخدم "الباهي نقاط مخطط" لتسجيل النتيجة لتلك النسبة على ورقة البيانات. انظر الشكل 6 في القسم نتائج.
15. قياس زاوية من أقل بنك في الماء أثناء تدفق القاعدة إلى القمة للبنك (الشكل 7). بنك تقويض للغاية يمكن أن يكون لها زاوية تصل إلى 120 درجة.
    1. وضع عصا القياس في زاوية 90 درجة إلى الماء من أجل تقدير زاوية البنك أو استخدام الميل إذا كانت متوفرة. تأخذ في المتوسط ​​من زاوية البنك على طول المقطع بالكامل تحت التقييم. على سبيل المثال، إذا كان المقطع هو في الغالب 90 درجة مع قسم صغير يحتوي 110 درجة زعزعته، فإن درجة سجلت أن ما يقرب من 100 درجة.
    2. تقدير نسبة مئوية على أساس البنك بأكمله، ثم استخدم "الباهي نقاط مخطط" لتسجيل النتيجة لتلك النسبة على ورقة البيانات. انظر الشكل 7 في نتائج Section.
16. تحديد الوقت الحاضر حماية السطح، ومقدار streambank مغطاة ومحمية من قبل الحطام الخشبية، والنباتات ذات الجذور، والصخور جزءا لا يتجزأ، وتبطين، حجر الأساس، أو غيرها من المواد التي تحمي جزءا لا يتجزأ من streambank من التآكل (الشكل 8).
    1. تقدير بصريا نسبة streambank لم تتعرض لقوات التآكل. تقدير نسبة مئوية على أساس البنك بأكمله، ثم استخدم "الباهي نقاط مخطط" لتسجيل النتيجة لتلك النسبة على ورقة البيانات. انظر الشكل 8 في القسم نتائج.
17. تحديد بصريا عدد من الطبقات الطبقية. تشير الطبقات لكسر الأفقي محددة بوضوح في الجيولوجيا التي لديها القدرة على التسبب في وتعزيز مناطق تآكل التفضيلي (الشكل 9).
    1. سجل طبقات كم من الطبقات موجودة. انظر الشكل 9 في القسم نتائج.
18. إجراء تعديلات الطبقات إذا زيادة التعرية التي تحدث بسبب طبقات طبقية.
    1. تضيف ما يصل الى 5 نقاط لطبقة واحدة من الطبقات (طبقتين الجيولوجية المختلفة). تضيف ما يصل الى 10 نقطة لطبقات متعددة من الطبقات (ثلاث طبقات جيولوجية مختلفة). ضبط فقط من أجل الطبقات إذا طبقة واحدة على الأقل من المواد erodible (الرمل والحصى، أو المصفوفة).
    2. تنظر فيها طبقات طبقية هي بالنسبة إلى الماء، أي.، طبقات الطبقية التي هي 50 قدما فوق قاعدة تدفق قد لا يكون لها تأثير التآكل. وهناك طبقة الطبقية بالقرب من أخمص القدمين للبنك قد يكون لها تأثير التآكل للغاية. قد يكون متوسط ​​درجة الضروري، خاصة عند النظر في كيفية erodible المواد هي وأين طبقة الطبقية هي بالنسبة إلى الماء. هذه ليست التكيف إلزامي.
19. إضافة كافة الدرجات معا لتحديد التقييم الكلي الباهي المعدلة (منخفض جدا / منخفضة: 4-15،5، معتدلة: 15.75211؛ 23.5، وارتفاع: 23،75-31،5، عالية جدا: 31،75-36،5، أو تطرفا:> 36.5) لstreambank تقييمها. تسجيل النتيجة الإجمالية وتقييم في المساحات المتوفرة على ورقة البيانات.
20. يحيط علما تفاصيل streambank. على سبيل المثال، streambank هو على السطح الخارجي للمنحنى تسكع، ازدحام الحطام الخشبية واسع، وهو من مكان مجرور، أو رائحة النفط القوية. ملاحظة أي بنية تحتية الفشل هنا.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

Streambanks التي لم يمر على استبيان ما قبل الفحص، ولم تقييمها مع بروتوكول الباهي المعدلة، في المرتبة منخفضة أو منخفضة جدا عند تقييمها مع بروتوكول الباهي الأصلي (الشكل 10). وهذا يدعم استخدام ما قبل الفحص استبيان كطريقة لتحديد بسرعة streambanks التي تواجه معتدلة إلى معدل?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

The most critical steps for accurate completion of the modified BEHI protocol are to: correctly identify a uniform section of streambank to assess, if the streambank length has too much variability it is best to separate and assess smaller segments to accurately capture the erodibility of the streambank; complete the Pre-Screening Questionnaire to confirm that a BEHI assessment should be completed on that streambank, if there is uncertainty in whether a bank passes the Pre-Screening Questionnaire, a BEHI assessment shoul...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

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.