Summary

Modifica della Banca Erosione Hazard Index (Behi) Protocollo per la rapida valutazione dei corsi d'acqua Erosion in Northeastern Ohio

Published: February 13, 2015
doi:

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

Dei corsi d'acqua erosione è un processo naturale; tuttavia eccessiva erosione può contribuire una quantità significativa di inquinamento fonte non punto nella forma di sedimenti in sospensione 2. Aumento dei sedimenti in sospensione influisce sulla qualità dell'acqua, fisico, e le funzioni biologiche di un flusso di 3. Influenze umane possono influenzare notevolmente l'erosione dei corsi d'acqua, e di aumentare in modo significativo i carichi di sedimento 4, in particolare nei sistemi urbani in cui vi è un aumento del deflusso delle acque piovane e di superfici impermeabili 5. Carichi di sedimenti elevate possono influire negativamente sulla qualità dell'acqua e degli ecosistemi di flussi 6. Pratiche di gestione dei bacini idrografici in tutto Metroparks Cleveland tentano di individuare e di inventario la fonte e valutare il rischio di potenziale erosione dei corsi d'acqua per aiutare a strategie di gestione efficaci, oltre che nel flusso, ripariale, e il ripristino dell'habitat.

David Rosgen, con Wildland Idrologia, ha sviluppato il Erosione BankIndice Hazard (Behi), che valuta la suscettibilità di erosione dei corsi d'acqua su un flusso sbraccio basa su una combinazione di diverse variabili erodibilità 7. Behi utilizza una serie di indicatori per classificare la gravità e la probabilità di erosione dei corsi d'acqua, tra cui il materiale banca, la stratificazione, la profondità delle radici e la densità, l'angolo della banca, l'altezza bankfull al rapporto di altezza banca, e la quantità di protezione superficiale presente. La valutazione Behi assegna un valore numerico che corrisponde ad una valutazione complessiva Behi (molto basso, basso, moderato, alto, molto alto, o estremo), per un particolare dei corsi d'acqua. Questo protocollo è stato efficace nel valutare il potenziale di erosione dei corsi d'acqua 8-10 e può essere utilizzato in combinazione con altre valutazioni della qualità delle acque e di habitat. Streambanks espositrici un rating elevato Behi hanno dimostrato di corrispondere a meno diversi e meno stabili comunità di macroinvertebrati, che consiste principalmente di specie opportunistiche 11. Anche se l'originale metodo di Behi is utile, può essere molto tempo, difficile per i non professionisti, e limitata a specifiche regioni geomorfologiche, specificamente pensati per le condizioni di flusso alluvionali 12.

Modifiche a questo protocollo sono state necessarie per affrontare questi vincoli. A "Pre-Screening Questionario" (Figura 1) è stato sviluppato per identificare ed eliminare streambanks che probabilmente rango molto basso o basso, concentrandosi così la valutazione sulle zone superiori erosione, e diminuendo la quantità di tempo e di risorse necessarie per eseguire un behi valutazione su un intero flusso. Il questionario affronta anche le differenze geologiche tra le condizioni della corrente alluvionali e non alluvionali visto in Northeastern Ohio, come estremamente erodibili scisto roccia 13, che non sarebbe stato valutato come un materiale erodible basato sul protocollo Behi originale. Eliminazione della Ratio metrica Study Bank-Altezza compresa la fase di bankfull, che può esseremolto difficile da determinare, ha permesso per una valutazione dei corsi d'acqua più veloce e per non professionisti per completare la valutazione con la formazione introduttiva. Questa eliminazione dello studio della Banca-Height rapporto era basato su una procedura Behi modificata sviluppata da Joe Rathbun presso il Dipartimento del Michigan di Qualità Ambientale 14. Per eliminare la necessità di ulteriori calcoli nel campo, tutti gli altri parametri sono espressi come percentuali eccetto angolo di banco, e stratificazione e rettifiche materiali bancari. Densità Root è stato inizialmente espresso come la percentuale di terreno composto da radici dove sono estese le radici. Questo è stato moltiplicato per la profondità della radice per spiegare l'intera altezza banca; Tuttavia abbiamo sostituito questo con una semplice stima della densità di radici nell'intera banca. Clienti adeguamenti sono stati apportati al sistema di punteggio Behi originale per spiegare l'eliminazione del rapporto metrico Study Bank-Height e le percentuali stimate. Come descritto in originale behiprotocollo le metriche di misurazione sono stati convertiti in un rating di rischio di 1-10 (10 è il più alto livello di rischio). I rating di rischio da 1 a 10 corrispondono a rating molto basso, basso, moderato, alto, molto alto, e l'estrema potenziale erosione rischiare. Questi rapporti sono stati stabiliti sulla base di un catalogo di osservazioni sul campo 10. Nel protocollo Behi modificato, i punteggi per lo studio Banca-Altezza Rapporto metrica sono stati sottratti dal sistema di punteggio Behi originale per riflettere le nuove punteggio totale e dei livelli di rischio (Figura 2). Queste modifiche riguardano i limiti del protocollo Behi originale in Northeastern Ohio e assistiti nel mantenere la coerenza e la diminuzione degli errori utente.

Il protocollo Behi modificato è stato utilizzato per valutare diversi flussi ad alta priorità nei Metroparks Cleveland. La valutazione iniziale behi stata eseguita da personale addestrato Cleveland Metropark, su una lunghezza di flusso per confermare l'efficacia delle modifiche identifying streambanks con più alti tassi di erosione. Il protocollo Behi modificato viene utilizzato da professionisti, volontari, personale e studenti di valutare l'erosione dei corsi d'acqua in tutto il Metroparks Cleveland.

Protocol

1. Identificazione dei corsi d'acqua Identificare una sezione uniforme della banca su un lato del torrente. Differenziare questa sezione una pendenza drasticamente diversa della banca, materiale banca differente, o una pausa di vegetazione. Questa sezione dei corsi d'acqua dovrebbe essere visibilmente diversi da sezioni su entrambi i lati. Non c'è una lunghezza massima o minima di banca. Separazione delle sezioni estremamente lunghi in segmenti più piccoli semplificherà la valutazione. </o…

Representative Results

Streambanks che non hanno superato il questionario di pre-screening e non sono stati valutati con il protocollo Behi modificata, classificati a basso o molto basso quando valutata con il protocollo Behi originale (Figura 10). Questo supporta l'uso del pre-screening questionario come un modo per identificare rapidamente streambanks che stanno vivendo da moderata a tassi estremi di erosione. Vedere la Figura 10 di seguito. In generale, s…

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…

Divulgazioni

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.

Riferimenti

  1. Rosgen, D. L. A Stream Channel Assessment Methodology. Proceedings of 7th Federal Interagency Sedimentation Conference. , 26 (2001).
  2. . . Upper Esopus Creek Management Plan. 1-3, (2007).
  3. Karr, J. R., Dudley, D. R. Ecological perspective on water quality goals. Environmental Management. 5 (1), 55-68 (1981).
  4. Trimble, S. W. Contribution of Stream Channel Erosion to Sediment Yield from an Urbanizing Watershed. Science. 278 (1), 1442-1444 (1997).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Hansen, B., et al. Streambank (RBS) erosion study for the Minnesota River basin. Report prepared for the Minnesota Pollution Control Agency. , (2010).
  8. 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).
  9. Rosgen, D. L. A Practical Method of Computing Streambank Erosion Rate. , 15 (2001).
  10. 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).
  11. Rosgen, D. L., Frantila, D., Silvey, H. L. River Stability: Field Guide. Wildland Hydrology. , (2008).
  12. Prosser, C. S. The Huron and Cleveland Shales of Northern Ohio. The Journal of Geology. 21 (4), 323-362 (1913).
  13. 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).

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Citazione di questo articolo
Newton, S. E., Drenten, D. M. Modifying the Bank Erosion Hazard Index (BEHI) Protocol for Rapid Assessment of Streambank Erosion in Northeastern Ohio. J. Vis. Exp. (96), e52330, doi:10.3791/52330 (2015).

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