שינוי פרוטוקול מדד סיכוני שחיקת בנק (BEHI) לראפיד הערכה של שחיקת Streambank בצפון מזרח אוהיו
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
שחיקת Streambank היא תהליך טבעי; עם זאת שחיקה מוגזמת יכולה לתרום כמות משמעותית של זיהום מקור לא נקודות בצורה של משקעים מושעים 2. גדלו משקעים מושעים משפיעים על איכות מים, פיזית, ותפקידים ביולוגיים של נחל 3. השפעות אנושיות יכולות מאוד להשפיע על שחיקת streambank, ולהגדיל באופן משמעותי עומסי משקעים 4, במיוחד במערכות עירוניות שבו יש עלייה בניגר מים סערה ומשטחים אטומים 5. המון משקעים גבוהים יותר עלול להשפיע לרעה על איכות מים ועל המערכות האקולוגיות של הנחלים 6. שיטות ניהול קו פרשת מים בכל רחבי Metroparks קליבלנד ינסו לאתר ומלאי המקור ולדרג את הסיכון לשחיקת streambank פוטנציאל לסייע באסטרטגיות ניהול יעילות, כמו גם בזרם, חופי, ושיקום בתי גידול.
דוד Rosgen, עם Wildland הידרולוגיה, פיתח את שחיקת הבנקהמפגע Index (BEHI), אשר מעריך את הרגישות של שחיקת streambank בזרמו מגיע המבוסס על שילוב של מספר משתנה erodibility 7. BEHI משתמש במגוון של מדדים לדרג את החומרה והסתברות של שחיקת streambank, כולל חומר בנק, ריבוד, עומק שורש וצפיפות, זווית בנק, גובה bankfull יחס גובה בנק, והסכום של הווה להגנה מפני שטח. הערכת BEHI מקצה ערך מספרי אשר תואם את דירוג כולל BEHI (נמוך מאוד, נמוך, בינוני, גבוה, גבוה מאוד, או קיצוני), לstreambank מסוים. פרוטוקול זה היה יעיל בהערכת שחיקת streambank פוטנציאל 8-10 ויכול לשמש בשילוב עם הערכות איכות מים ובתי גידול אחרות. Streambanks מציג דירוג BEHI גבוה הוכח מתאים קהילות macroinvertebrate פחות מגוונות ופחות יציבים, המורכב בעיקר ממינים אופורטוניסטיים 11. למרות שאני שיטת BEHI המקוריזה שימושי, זה יכול להיות מאוד זמן רב, קשה לאנשי מקצוע שאינו, ומוגבל לאזורים ספציפיים geomorphic, מותאם במיוחד לתנאי זרם סחף 12.
שינויים בפרוטוקול זה היו הכרחיים על מנת להתמודד עם האילוצים הללו. "שאלון הקרנה טרום" (איור 1) פותח כדי לזהות ולחסל streambanks שעשויים לדרג נמוכים מאוד או נמוכים, ובכך למקד את ההערכה על אזורי שחיקה גבוהים יותר, ולהקטין את כמות הזמן ומשאבים הנדרשת לביצוע BEHI הערכה בכל זרם. השאלון מתייחס גם להבדלים בין תנאים גיאולוגיים זרם סחף ולא ראו סחף בצפון מזרח אוהיו, כגון סלע מאוד erodible מפצלים 13, אשר לא ניתן להעריך כחומר erodible מבוסס על פרוטוקול BEHI המקורי. ביעור מדד יחס המחקר של הבנק-גובה לרבות שלב bankfull, שיכול להיותקשה מאוד לקבוע, אפשר להערכת streambank מהר יותר ושלאינם אנשי מקצוע על מנת להשלים את ההערכה עם הכשרה אקדמאי. חיסול זה של יחס הבנק-גובה המחקר התבסס על הליך BEHI שונה שפותח על ידי ג'ו Rathbun במחלקת מישיגן של איכות הסביבה 14. לחסל את הצורך בחישובים נוספים בתחום, כל המדדים האחרים באים לידי ביטוי באחוזים, פרט לזווית בנק, והריבוד והתאמות מהותיות בנק. צפיפות שורש בתחילה הביעה כאחוז מהקרקע המורכבת משורשים שבו השורשים מורחבים. זה מוכפל בעומק השורש כדי להסביר את כל גובה הבנק; עם זאת החלפנו זה עם הערכה פשוטה של הצפיפות של שורשים בכל הבנק. ציון בוצעו התאמות לשיטת ניקוד BEHI המקורית כדי להסביר את חיסולו של מדד יחס מחקר של בנק-גובה והאחוזים מוערכים. כפי שתואר בBEHI המקוריהמדדים שנמדדו הפרוטוקול הומרו לדירוג סיכון של 1-10 (10 להיות ברמה הגבוהה ביותר של סיכון). דירוגי הסיכון 1-10 מתאים לסכן את הדירוגים של שחיקה פוטנציאלית נמוכה מאוד, נמוכה, בינונית, גבוהה, גבוהה מאוד, וקיצונית. יחסים אלה הוקמו על בסיס קטלוג של תצפיות שדה 10. בפרוטוקול BEHI שונה, ציונים למדד יחס הבנק-גובה החקר נגרעו משיטת ניקוד BEHI המקורית כדי לשקף ציונים כולל חדשים ודירוגי סיכון (איור 2). שינויים אלה מתייחסים למגבלות של פרוטוקול BEHI המקורי בצפון מזרח אוהיו וסייעו בשמירה על העקביות והקטנת הטיה משתמש.
פרוטוקול BEHI שונה שימש להערכה כמה זרמים בעדיפות גבוהה בMetroparks קליבלנד. הערכת BEHI המקורית בוצעה על ידי אנשי קליבלנד Metropark מאומנים, באורך של זרם כדי לאשר את היעילות של השינויים בזיהוfying streambanks עם שיעור גבוה יותר של שחיקה. פרוטוקול BEHI שונה משמש על ידי אנשי מקצוע, מתנדב, צוות ותלמידים להעריך שחיקת streambank ברחבי Metroparks קליבלנד.
Protocol
Representative Results
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…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge the Cleveland Metroparks, including J. Grieser, J. Markowitz, B. Garman, and supporting staff; Case Western Reserve University, Dr. J. Burns; and GLISTEN, the Great Lakes Innovative Stewardship through Education Network.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 200' reel tape measure | Any | N/A | Tape measure can be used to measure bank length and height |
| Inclinometer | Any | N/A | Inclinometer may be used to measure bank angle. |
| GPS | Any | N/A | GPS is used to take points along the stream, make sure for mapping purposes to use a GPS that takes accurate readings. |
| Camera | Any | N/A | Camera is used to take photos of the banks under assessment and of any major stream features. |
References
- Rosgen, D. L. A Stream Channel Assessment Methodology. Proceedings of 7th Federal Interagency Sedimentation Conference. , 26 (2001).
- . . Upper Esopus Creek Management Plan. 1-3, (2007).
- Karr, J. R., Dudley, D. R. Ecological perspective on water quality goals. Environmental Management. 5 (1), 55-68 (1981).
- Trimble, S. W. Contribution of Stream Channel Erosion to Sediment Yield from an Urbanizing Watershed. Science. 278 (1), 1442-1444 (1997).
- Lee, J. G., Heaney, J. P. Estimation of Urban Imperviousness and its Impacts on Storm Water Systems. Journal of Water Resources Planning and Management. 129 (5), 419-426 (2003).
- Bilotta, G. S., Brazier, R. E. Understanding the influence of suspended solids on water quality and aquatic biota. Water Research. 42 (12), 2849-2861 (2008).
- Hansen, B., et al. Streambank (RBS) erosion study for the Minnesota River basin. Report prepared for the Minnesota Pollution Control Agency. , (2010).
- Fox, N., Goodman, B., Teel, W. S. Evaluating Conservation Reserve Program Impacts on Smith Creek Erosion Rates in the Shenendoah Valley. Virginia Water Research Symposium. , 103-113 (2004).
- Rosgen, D. L. A Practical Method of Computing Streambank Erosion Rate. , 15 (2001).
- Simpson, A., Turner, I., Brantley, E., Helms, B. Bank erosion hazard index as an indicator of near-bank aquatic habitat and community structure in a southeastern Piedmont stream. Ecological Indicators. 43 (1), 19-28 (2014).
- Rosgen, D. L., Frantila, D., Silvey, H. L. River Stability: Field Guide. Wildland Hydrology. , (2008).
- Prosser, C. S. The Huron and Cleveland Shales of Northern Ohio. The Journal of Geology. 21 (4), 323-362 (1913).
- Rathbun, J. Standard operating procedure: assessing bank erosion potential using Rosgen’s bank erosion hazard index (BEHI). Michigan Department of Environmental Quality, Water Bureau, Nonpoint Source Division. , (2008).
