X
تبلیغات
عمران و هیدرولوژی

عمران و هیدرولوژی
وب سايت تخصصي هيدرولوژي
متن انگلیسی مقاله:

 

Abstract:

In this study, I examine channel form in restored and natural tidal marshes to understand how

marshes evolve from salt ponds and agricultural fi elds to naturally functioning tidal marshes. I

examined the channel morphology of two marshes near the mouth of the Napa River in Solano

County, California – one natural marsh approximately 100 years old (“centennial marsh”) and

one restored in 1995 – using mapping techniques in ArcView GIS. I followed the techniques of

a previous analysis done by Phil Williams and Associates (PWA) in 2003 on four other restored

and natural marshes in the North San Francisco Bay and examined channel sinuosity, bifurcation

ratios, length ratios, and drainage density (Garrity 2003). By combining my results with the results

of the other four marshes, I have found that the data no longer fully conforms with the trends

found by PWA. Both studies found that bifurcation ratios and length ratios of fi rst order channels

tend to be larger for younger marshes. However, the contribution of my data shows that PWA’s

observation that drainage density decreases with age is not entirely true. Instead, with the addition

of data from the Napa centennial marsh, drainage density conforms more closely with the fi ndings

of Steel and Pye (1997) that indicated drainage density increases with age up until about 150

years old and then decreases. Combining all of the data reveals that sinuosity tends to increase

for 2nd order channels with the age of the marsh.

Comparing channel form of restored tidal marshes to ancient marshes

of the North San Francisco Bay

Meredith Hall

University of California at Berkeley

Paper submitted for LA222: Hydrology for Planners

Professor G. Matthias Kondolf

April 24, 2004

Abstract

In this study, I examine channel form in restored and natural tidal marshes to understand how marshes

evolve from salt ponds and agricultural fi elds to naturally functioning tidal marshes. I examined the channel

morphology of two marshes near the mouth of the Napa River in Solano County, California – one natural marsh

approximately 100 years old (“centennial marsh”) and one restored in 1995 – using mapping techniques in

ArcView GIS. I followed the techniques of a previous analysis done by Phil Williams and Associates (PWA)

in 2003 on four other restored and natural marshes in the North San Francisco Bay and examined channel

sinuosity, bifurcation ratios, length ratios, and drainage density (Garrity 2003). By combining my results with

the results of the other four marshes, I have found that the data no longer fully conforms with the trends found

by PWA. Both studies found that bifurcation ratios and length ratios of fi rst order channels tend to be larger for

younger marshes. However, the contribution of my data shows that PWA’s observation that drainage density

decreases with age is not entirely true. Instead, with the addition of data from the Napa centennial marsh,

drainage density conforms more closely with the fi ndings of Steel and Pye (1997) that indicated drainage

density increases with age up until about 150 years old and then decreases. Combining all of the data reveals

that sinuosity tends to increase for 2nd order channels with the age of the marsh.

Introduction

When settlers and developers of the North San Francisco Bay turned the tidal marshes along the bay into

agricultural and salt production sites, they altered a system of high biodiversity dependent on the regular

disturbance of the tides. Dikes protecting salt ponds and farm fi elds cut the land off from the sediment

deposition provided by the tides, eventually leading to subsidence of the land. When restoring these lands to

marshes, project planners often must fi rst deal with the problem of trying to restore land that is below sea level

and cannot immediately support marsh vegetation. By opening dikes, sediment begins to replenish the subsided

land, which then accumulates enough sediment for it to reach mean tide level, and marsh vegetation can

reestablish and tidal channels can begin to form.

My study builds upon previous analyses run by Philip Williams and Associates on three restored sites and one

natural site (table 1). PWA used this study to understand the process of marsh evolution in the North Bay.

My study adds two more sites to this body of data, both near the mouth of the Napa River in the North San

Francisco Bay (fi gure 1). Located between China Slough and South Slough, Pond 2a is a 550-acre former salt

production pond now owned by the California Department of Fish and Game. It was fi rst breached in 1995,

when its elevation was three feet (ft). Over 40% of the pond was vegetated in 1995, and researches observed

a full tidal range by October 1996 (Garrity and Orr 2003). The restoration of this pond has appeared to happen

more quickly than other sites, perhaps because the marsh reestablished channels in line with the remnant ancient

marsh channels (Stephen Crooks, personal communication, March 2004).

Table 1. PWA restored and reference marsh study sites. The “future studies” sites are those for which PWA has

appropriate aerial photos to that they can analyze and add to this study.

Site Name Location Condition Analysis

Pond 2A Napa River Restored (1995) This study

White Slough Napa River Restored Future studies

Napa centennial Napa River Centennial reference This study

Ryer Island* Suisun Bay Restored Future studies

Ryer Island* Suisun Bay Ancient reference Future studies

China Camp San Pablo Bay Ancient reference Future studies

Green Point Petaluma River Restored (1986) PWA

Green Point Petaluma River Centennial reference PWA

Carl’s Marsh Petaluma River Restored (1994) PWA

Petaluma ancient marsh Petaluma River Ancient reference PWA

*at Ryer Island only part of the island was leveed and restored, so there is a natural reference area

adjacent to the restored site

1.4 km to the southeast of Pond 2a, Napa centennial marsh lies at the junction of South Slough and the Napa

River. There are two different sets of “reference” or “natural” marshes Phil Williams and Associates uses for

comaparison with restored marshes. Ancient marshes are pre-settlement marshes (over 1000 years old), while

centennial marshes formed in the past 100 years, as a result of hydraulic mining sending high sediment loads

downstream (Garrity, personal communication, March 18, 2004).

Nick Garrity, Adam Parris, and Michelle Orr at Phil Williams and Associates recently performed channel

morphometry analyses of several restored and reference marshes in the North Bay (see PWA sites in table 1).

They found that with increased age, primary channel density decreases, the number and length of fi rst order

channels decreases relative to second order channels (bifurcation and length ratios), and channel sinuosity

increases (Garrity and Orr 2003). By adding Pond 2a and Napa centennial marsh to this body of data, I can test

the validity of these conclusions and further the understanding of marsh evolution in the North Bay.

Methods

Using ArcView3.2 GIS software and aerial photographs taken on September 29, 2003, I mapped channels on

both marshes. For Pond 2a, I focused on the main channel fl owing to China Slough (fi gure 2) on the advice

of Stephen Crooks at PWA. On the Napa centennial marsh I focused on the channels whose entire drainages

were visible in the photograph – those fl owing into South Slough and a large channel just to the north of those,

fl owing into the Napa River (fi gure 3). I then categorized the order of each channel, used the extension XTools

to calculate the channel length, and measured the “straight length” of each channel by hand using the measure

tool (a less accurate mode of measurement than XTools). Finally, I mapped the drainage area and used XTools

to calculate the area (see data in Appendix A).

Following the PWA analysis, I used several metrics to compare the restored and natural marshes. Channel

sinuosity is the ratio of the length of the channel to the straight length (where the channel is defi ned as stream

segments that do not cross another channel). Bifurcation ratio is the ratio of the number of stream segments

in one order to the next (Pidwirny 2004), while length ratio is the total stream length in one order divided by

the total stream length in the next. Drainage density is the ratio of the total channel lengths to the drainage area

(Pidwirny 2004).



 متن فارسی مقاله:

چکیده :


در این مطالعه، شکل کانال مورد بررسی قرار من در احیا می شود و طبیعی باتلاق جزر و مد برای درک اینکه چگونه
باتلاق تکامل از حوضچه های نمک و elds فی کشاورزی به طور طبیعی عملکرد باتلاق جزر و مد. من
بررسی مورفولوژی کانال از دو باتلاق در نزدیکی دهانه رودخانه نپا در Solano
کانتی، کالیفرنیا -- یک طبیعی مرداب حدود 100 سال سن ("صدمین سالگرد مرداب") و
یکی در سال 1995 ترمیم -- با استفاده از تکنیک های تهیه نقشه در GIS ArcView. من به دنبال تکنیک
تجزیه و تحلیل قبلی ارسال شده توسط فیل ویلیامز و همکاران (PWA) در سال 2003 چهار ترمیم شده دیگر انجام می شود
و طبیعی باتلاق ها در شمال سان فرانسیسکو خلیج و مورد بررسی قرار شیارموجی کانال، تقسیم بدو شاخه
نسبت، نسبت طول ، و تراکم زهکشی (Garrity 2003). با ترکیب نتایج من با نتایج
چهار دیگر باتلاق، من پیدا کرده اند که داده های دیگر به طور کامل مطابق با روند
توسط PWA یافت. هر دو مطالعه نشان داد که نسبت تقسیم بدو شاخه و نسبت طول کانال سفارش RST فی
تمایل به بزرگتر برای باتلاق جوانتر. با این حال، سهم اطلاعات من نشان می دهد که PWA.
مشاهده که تراکم زهکشی با بالا رفتن سن کاهش می یابد به طور کامل درست نیست. در عوض ، با افزودن
از داده ها را از مرداب صدمین سالگرد نپا، مطابق با تراکم زهکشی از نزدیک با ndings فی
فولاد و پای (1997) که تراکم زهکشی را نشان داد با افزایش سن تا حدود 150
ساله و پس از آن کاهش می یابد. ترکیبی از همه داده ها نشان می دهد که انحراف اخلاقی، تمایل به افزایش
برای کانال های سفارش 2 با سن مرداب.

مقایسه شکل کانال باتلاق ترمیم جزر و مد به باتلاق باستان
از شمال خلیج سانفرانسیسکو:



معرفی


هنگامی که مهاجران و توسعه دهندگان از شمال خلیج سانفرانسیسکو باتلاق جزر و مد در طول خلیج به تبدیل
سایت های صنعتی کشاورزی و نمک، آنها را تغییر داده است یک سیستم از تنوع زیستی بالا بستگی دارد به طور منظم
ناراحتی های ناشی از جزر و مد. Dikes حفاظت از حوضچه های نمک و مزرعه elds فی قطع زمین از رسوب
رسوب ارائه شده توسط جزر و مد، در نهایت منجر به فرونشست زمین. در هنگام بازیابی اطلاعات از این اراضی به
باتلاق، برنامه ریزان پروژه اغلب باید فی RST برخورد با مشکل از تلاش برای بازگرداندن زمین است که زیر سطح دریا
و بلافاصله می تواند حمایت از پوشش گیاهی مرداب نیست. با باز کردن dikes، رسوب شروع به پر کردن فروکش
زمین ، که پس از آن تجمع می یابد و به اندازه کافی رسوب برای آن را به رسیدن به سطح متوسط ​​جزر و مد و پوشش گیاهی مرداب می تواند
دوباره بر قرار یا تاسیس کردن و کانال جزر و مد می توانند شروع به شکل گرفتن.

مطالعه من می سازد بر اساس تجزیه و تحلیل قبلی ارسال شده توسط فیلیپ ویلیامز و همکاران بر روی سه سایت های ترمیم و یک اجرا
سایت طبیعی است (جدول 1). PWA استفاده از این مطالعه به درک فرآیند تکامل مرداب در خلیج شمالی است.
مطالعه من می افزاید : دو سایت به این بدنه داده، هر دو در نزدیکی دهانه رودخانه نپا در سان شمالی
فرانسیسکو خلیج (فی gure 1). واقع بین چین پوسته خارجی و پوسته خارجی جنوبی، تالاب 2A نمک 550 هکتار سابق
حوضچه تولید در حال حاضر متعلق به وزارت ماهی و بازی در کالیفرنیا شده است. این فی RST در سال 1995 نقض،
هنگامی که ارتفاع آن سه پا (فوت) بود. در سال 1995 بیش از 40 درصد از تالاب با پوشش گیاهی بود ، و تحقیقات مشاهده
دامنه جزر و مد کامل اکتبر 1996 (Garrity و Orr در 2003).مرمت این حوضچه به ظاهر اتفاق می افتد
با سرعت بیشتری نسبت به سایت های دیگر، شاید به این دلیل مرداب کانال در خط با باقی مانده باستان برقرار کردند
مرداب کانال (کلاهبرداران استفان، ارتباطات شخصی ، مارس 2004).

1.4 کیلومتر به سمت جنوب شرقی تالاب 2A، مرداب دروغ صدمین سالگرد نپا در محل اتصال پوسته خارجی جنوبی و نپا
رودخانه. "مرجع" و یا "طبیعی" باتلاق فیل ویلیامز و همکاران استفاده برای دو مجموعه متفاوت وجود دارد
comaparison با باتلاق ترمیم. باتلاق های باستان قبل از حل و فصل باتلاق (بیش از 1000 ساله)، در حالی که
باتلاق صدمین سالگرد تشکیل در 100 سال گذشته، به عنوان یک نتیجه استخراج هیدرولیک ارسال بارهای رسوب بالا
پایین دست (Garrity، ارتباطات شخصی، 18 مارس، 2004).
نیک Garrity، آدام Parris، و میشل Orr در در فیل ویلیامز و همکاران به تازگی انجام شده کانال
تجزیه و تحلیل مورفومتری از چند بازسازی و باتلاق های مرجع در خلیج شمالی (نگاه کنید به سایت های PWA در جدول 1)
آنها دریافتند که با افزایش سن، تراکم کانال اولیه کاهش می یابد، تعداد و طول فی نظم RST
کانال های کاهش نسبت به کانال های مرتبه دوم (تقسیم بدو شاخه و نسبت طول)، و شیارموجی کانال
افزایش می یابد (Garrity و Orr در 2003). با اضافه کردن تالاب 2A و نپا صدمین سالگرد مرداب به این بدنه داده، من می توانم تست
صحت این نتیجه گیری و بیشتر درک تکامل مرداب در خلیج شمالی است.



مواد و روش ها:


با استفاده از ArcView3.2 GIS نرم افزار و عکس های هوایی گرفته شده در تاریخ 29 سپتامبر 2003، من بر روی کانال های نقشه برداری
هر دو باتلاق. برای 2A تالاب، من در علت FL کانال اصلی به پوسته خارجی چین (فی gure 2) مشاوره متمرکز
کلاهبرداران استفان در PWA. در نپا صدمین سالگرد مرداب من بر روی کانال های که تمام آزمونهای تشخیصی متمرکز
در عکس -- کسانی که به علت FL جنوبی پوسته خارجی و یک کانال بزرگ فقط به شمال از آن قابل مشاهده بود،
علت FL به رودخانه نپا (فی gure 3). سپس طبقه بندی سفارش هر یک از کانال با استفاده از XTools فرمت
برای محاسبه طول کانال و طول راست "از هر کانال با دست با استفاده از اندازه گیری اندازه گیری
ابزار (نحوه اندازه گیری دقیق کمتر از XTools). در نهایت ، من نقشه برداری منطقه زهکشی و استفاده XTools
محاسبه مساحت (نگاه کنید به داده ها در پیوست).

پس از تجزیه و تحلیل PWA، من با استفاده از متریک های چند مقایسه باتلاق های ترمیم و طبیعی است.کانال
انحراف اخلاقی نسبت طول کانال به طول مستقیم (است که در آن کانال defi NED به عنوان جریان است
بخش هایی که یکی دیگر از کانال عبور نمی شود). نسبت انشعاب، نسبت تعداد از بخش های جریان است
در یک سفارش به بعد (Pidwirny 2004)، در حالی که نسبت طول به طول جریان کل در یک تقسیم
طول جریان کل در آینده است. تراکم زهکشی نسبت طول کل کانال به منطقه آبگیر
(Pidwirny 2004).

: مرتبه
[ چهارشنبه بیست و سوم آذر 1390 ] [ 10:49 ] [ محمد حسین جعفری ]
درباره وبلاگ

هیدرولوژی یا آب شناسی از دو کلمه Hydro به معنی آب و Logos به معنی شناسایی گرفته شده است.هیدروژئولوژی دانشی است که از آب های زیرزمینی بحث می کند و به عنوان شعبه ای از زمین شناسی ، منشأ ، ترکیب ، خواص ، کیفیت ، گسترش و حرکت آب را در داخل قشرهای زمین مورد مطالعه قرار می دهد