Determination of plant characteristics used in discharge capacity assessment of Turkey Creek watershed on South Carolina coastal plain, USA

Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW
Land Reclamation No 43 (2), 2011: 121–134
(Ann. Warsaw Univ. of Life Sci. – SGGW, Land Reclam. 43 (2), 2011)

Determination of plant characteristics used in discharge capacity assessment of Turkey Creek watershed on South Carolina coastal plain, USA

DOROTA MIROSŁAW-ŚWIĄTEK1, DEVENDRA M. AMATYA2
1Department of Hydraulic Engineering, Warsaw University of Life Science – SGGW
2Center for Forested Wetlands Research, US Forest Service

Abstract: Riparian vegetation type, composition, structure, and its abundance on floodplains exert a strong influence on riparian surface and subsurface hydrology and discharges of rivers and streams. The conditions of flood waters flow in such valley types are shaped by the existing vegetation cover. In this study, on the basis of vegetation inventory in four selected and representative basins, the substitute geometrical parameters of the medium and tall vegetation were determined and friction coefficients for low vegetation. These parameters were determined for 72 km2 forested watershed draining a 3rd order stream as affected by floodplain riparian vegetation on the Atlantic Coastal Plain in South Carolina, USA. The vegetation parameters, determined directly from the measurements, were verified against the rating curve, that was achieved from discharge measurements as well as from discharge capacity calculations of the valley cross-section. In discharge capacity calculation, the Pasche method was used to calculate the total Darcy-Weisbach friction factor for each cross section according to the type of vegetation and flow interaction between the main channel and vegetated areas. In this approach friction caused by interaction between the main channel and vegetated areas are taken into account. The calculations performed on the basis of determined geometrical parameters of tall vegetation, show good agreement between the model and the measurements.

Key words: Francis Marion National Forest, Stream flow, Roughness coeffi cient, Darcy-Weisbach formula, Pasche method

Streszczenie: Określenie charakterystyk roślin wykorzystywanych w obliczeniach przepustowości terenów zalewowych rzeki Turkey w Południowej Karolinie (USA). Roślinność występująca na terenach zalewowych dolin rzecznych w istotny sposób wpływa na warunki hydrologiczne oraz determinuje warunki przepływu występujące w trakcie wezbrań, kiedy woda występuje z koryta rzeki i płynie w terenach zalewowych. Z drugiej strony charakterystyki hydrologiczne zalewów takie jak głębokość wody na zalewie, częstość występowania i czas trwania zalewu, kształtują czynniki siedliskowe związane z występowaniem danego typu roślinności. W artykule wyznaczono charakterystyki geometryczne związane z oporami przepływu roślinności wysokiej występującej na obszarach zalewowych rzeki Turkey, której zlewnia o powierzchni 78 km2 położona jest w Południowej Karolinie (USA). Współczynniki oporów roślinności wysokiej (krzewy i drzewa) są w głównej mierze uzależnione od oporów opływanej bryły roślin, i obliczane są na podstawie zastępczej przeciętnej średnicy roślin oraz uśrednionych odległościach między nimi w kierunku przepływu i poprzecznym do niego. Charakterystyki te zostały wyznaczone w wyniku inwentaryzacji roślinności w czterech przekrojach pomiarowych, reprezentatywnych dla tego obszaru. W przekroju wodowskazowym wykonano obliczenia przepustowości koryta i terenów zalewowych na podstawie metody Pasche i uniwersalnego prawa przepływu Darcy-Weisbacha. Uzyskane wyniki są zgodne z krzywą przepływu dla tego przekroju opracowaną na podstawie pomiarów.

Please use the following format to cite the selected article:
MIROSŁAW-ŚWIĄTEK D., AMATYA D.M. 2011. Determination of plant characteristics used in discharge capacity assessment of Turkey Creek watershed on South Carolina coastal plain, USA. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW. Land Reclamation 43 (2): 121–134

Authors’ addresses
Dorota Mirosław-Świątek
Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
ul. Nowoursynowska 159
02-786 Warszawa, Poland

Devendra M. Amatya
Center for Forested Wetlands Research
US Forest Service, Cordesville, SC 29434

MIROSŁAW-ŚWIĄTEK D., AMATYA D.M. 2011. Determination of plant characteristics used in discharge capacity assessment of Turkey Creek watershed on South Carolina coastal plain, USA

 

10.2478/v10060-008-0098-y