Loading...
HomeMy WebLinkAbout02_Hydrologic-Stream-Classification-parts-1-&-2-Sam-Pearsall-and-Chris-GoudreauBACKGROUND AND PROGRESS TO DATE January 18, 2011 NC droughts 1998‐2002 and 2005‐2008 caused NC  General Assembly to mandate a study of water  management needs. 2008 Report of the Water Allocation Study of the NC  Environmental Review Commission (Holman, Whisnant,  et al.)  Also Water Wiki:  http://sogweb.sog.unc.edu/Water/ By winter 2008‐09 potential water law in development by  multiple teams. DENR was already committed to developing hydrologic  models for NC river basins. Structure and function of a riverine ecosystem, and the  adaptations of its species/communities, are dictated by the  temporal variation in a river’s flow regime.  Variability of the flow regime determines species  abundance and diversity, habitat availability, and  drives  disturbance and geomorphic  processes. Magnitude, frequency, seasonal timing, duration and rate‐ of‐change of flow conditions are controlling aspects of the  flow regime.   Identify streams with similar hydrologic charac‐ teristics which, according to ecological theory, explain  major aspects of their organization & structure ID unique hydro‐ecological indices that best describe  (indices that make the class different from the other  classes) the hydrologic variability of the stream class  and stream reaches by addressing the six major  components of flow ‐magnitude, frequency, duration,  timing, rate of change, variability Allow for the development of class based  flow/response relationships ecological flows EDF agreed to fund a classification study, if… DENR would help ensure the results were available  to the public, and DENR and WRC would co‐supervise the study. John Heasley Jim Henriksen Station  #Station Name Remarks in USGS Reports H D C N? W SP  2 4 0 3 ? PRELIM  KEEP? USE IN  UNALTERED  DATASET LIMIT  RECORD 03511000 OCONALUFTEE R @ CHEROKEE slight diurnal flux @ low flow fr u/s hydro Y Y Y 03512000 OCONALUFTEE R @ BIRDTOWN ok Y Y Y Y 03513000 TUCKASEGEE R @ BRYSON CITY regulated by u/s hydro reservoirs N N 03513500 NOLAND CK NR BRYSON CITY ok Y Y Y Y 03547000 HIWASSEE R BL CHATUGE NR HAYESVILLE completely regulated by TVA reservoir N N 03548500 HIWASSEE R AB MURPHY regulated since 1942 by TVA reservoir Y Y 1898 ‐1941 03550000 VALLEY R @ TOMOTLA ok Y Y Y Y 03554000 NOTTELY R NR RANGER regulated by TVA reservoir since 1/1942 Y Y Y 1902 ‐1941 0208732885 MARSH CK NR NEW HOPE ok Y Y 0208758850 SWIFT CK NR MCCULLARS CROSSROADS some regulation by Lake Wheeler u/s U Y 0208925200 BEAR CK @ MAYS STORE ok Y Y 0209741955 NORTHEAST CK @ SR1100 NR GENLEE wastewater diverted into basin u/s of gage U Y 0214253830 NORWOOD CK NR TROUTMAN ok Y Y 0344894205 N FK SWANNANOA R NR WALKERTOWN ok Y Y 0345577330 W FK PIGEON R NR RETREAT some low flow regulation by Lake Logan u/s Y Y 216 55 84 163 175 UNALTERED 35 33 ALTERED 18 8 UNSURE NC Stream Classification – Gages? Period of Record? 8 >= 18 Yrs POR 185 Gages 26 split POR 32 altered entire POR 2009 Environmental Flow Specialists, Inc. All Rights Reserved  Classification was first developed using only unaltered gages Then a test classification was conducted including 46 gages with  altered time periods.  The results yielded the same number of classes (7) as the  classification using only gages with unaltered time periods  Furthermore, the altered gages did not fall into a separate class  but several gages occurred in each of the unaltered classes.  This was interpreted to mean that the altered gages are  hydrologically similar to the unaltered classes and not distinctly  different. Consequently, the classification proceeded using only  gages with unaltered time periods.  Flow Component Categories Number of Indices General Magnitude 8 Low Magnitude 13 High Magnitude 13 Frequency 12 Duration 6 Monthly Timing 14 Seasonal Timing 14 Rate of Change 4 Variability 17 Distribution of Annual Flow Among Six Flow States 7 = 108 Thepercentileranges forthesix flow statesare: Zero flow ‐state where no flow occurs. Very low flow ‐state where flow > 0 and <= 10 th percentile. Low flow ‐state where flow > 10 th and <= 25 th percentile. Average flow ‐state where flow > 25 th and <= 75 th percentile. High flow ‐state where flow > 75 th and <= 90 th percentile. Very High flow ‐state where flow > 90 th percentile. •22 variables were determined to be most  deterministic.  •They yielded 9 compound vectors.   •In the space defined by these vectors, the   gages clustered to define 7 classes  characterized as the clusters with the  smallest diameters and the largest distances  between them. 162009 Environmental Flow Specialists, Inc. All Rights Reserved  Presented to Ecological Flows Science Advisory Board January 18, 2011 Class Descriptions ‐Hydrologic 191/18/2011 SAB Presentation Class Characteristics – Hydrologic 201/18/2011 SAB Presentation Expert Workshop Experts 15 aquatic biologists, hydrologists and ecologists Objectives Do classes make sense hydrologically and ecologically Describe geomorphic and ecological characteristics of  classes Adjust classes and class names, if appropriate Discuss strategies to use classes in developing ecological  flows 211/18/2011 SAB Presentation Class Characteristics – General (Example) Class A –Coastal Streams Diadromous fish Winter and summer rains East of highway I‐95 High sinuosity Main channel connectivity to flood plain Black water (tannic) Snags are an important habitat feature Low gradient Stream bed material is fine particle size Salinity balance can be a factor, e.g. salt wedge location Channel maintenance flows important See DENR website for complete notes from workshop, including  characteristics of all stream classes 221/18/2011 SAB Presentation Class A –Coastal Streams 231/18/2011 SAB Presentation Class B –Small Stable Streams 241/18/2011 SAB Presentation Class C –Large Stable Streams 251/18/2011 SAB Presentation Class D –Small Flashy Streams  261/18/2011 SAB Presentation Class E –Large Piedmont Rivers 271/18/2011 SAB Presentation Class F –Medium Stable Streams 281/18/2011 SAB Presentation Class G –Small Seasonal Streams 291/18/2011 SAB Presentation Further Revisions Workshop participants decided to subdivide two classes with wide  geographic distribution (Classes B and F) because temperature  variants would require different approaches for flow management. Classifications D and G can reflect hydrologic characteristics  influenced by particular underlying geology –most notably the  Carolina slate belt formation.  However, these two classifications can  also reflect hydrology affected by land use, impervious surfaces,  numerous small impoundments and other alterations.  These two  classifications were subdivided with the latter case falling into the  "accidental" category of the subdivision. 301/18/2011 SAB Presentation NC Stream Classes –Final 1.Class ACoastal Streams 2.Class B1 Small Stable Streams, Cool 3.Class B2 Small Stable Streams, Cold 4.Class CLarge Stable Streams 5.Class D1 Small Flashy Streams, Natural 6.Class D2 Small Flashy Streams, Accidental 7.Class ELarge Piedmont Rivers 8.Class F1 Medium Stable Streams, Warm 9.Class F2 Medium Stable Streams, Cool 10.Class G1 Small Seasonal Streams, Natural 11.Class G2 Small Seasonal Streams, Accidental 311/18/2011 SAB Presentation Google Earth Demonstration http://www.ncwater.org/Data_and_Modeling/eflows/kml/ Allows user to view currently classified streams (i.e., those  with sufficient gage data) with other data layers.  At this time  geology is the only layer available. 321/18/2011 SAB Presentation