Ephemeral gully erosion from agricultural regions in the Pacific Northwest, USA

Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW
Land Reclamation No 42 (1), 2010: 23–29
(Ann. Warsaw Univ. of Life Sci. – SGGW, Land Reclam. 42 (1), 2010)

Ephemeral gully erosion from agricultural regions in the Pacific Northwest, USA

MICHAEL E. BARBER1, ROBERT L. MAHLER2
1Civil and Environmental Engineering, Washington State University, Pullman, WA
2Soil Fertility, University of Idaho, Moscow, ID

Abstract: Soil erosion continues to be problematic financially and environmentally with the USEPA ranking sediment as one of the top ten pollutants of concern in the USA. One aspect of erosion often overlooked is the role of ephemeral gullies in terms of quantity of sediment produced and amount exported to nearby waterways. Current physically-based and empirical models are inadequate for predicting this type of erosion particularly at the watershed scale. A new methodology for predicting the quantity and location of sediment delivery was developed and tested via a case study. Aerial ephemeral gully erosion rates varied from 33.6 mton/km2 (0.15 U.S. tons/acre) in the Big Bear Creek basin to 88.4 mton/km2 (0.39 U.S. tons/acre) in the Middle Potlatch Creek basin representing 2.3 to 7.7% of the total surface sediment load. This information was used to develop a predictive Erosion Potential Index (EPI) that uses LANDSAT aerial imagery combined with readily available soils information and a digital elevation model to identify the most probably locations of ephemeral gully development. High resolution aerial imagery was used to quantify actual ephemeral gully locations which were then compared to the EPI predicted locations to verify the procedure. High resolution aerial imagery was also used to quantify the amounts of soil erosion from ephemeral gullies in basins of the Potlatch River system.

Key words: Sediment, Best Management Practices, Erosion Control, Remote Sensing

Streszczenie: Krótkotrwała erozja wąwozowa na obszarach rolniczych w północno-zachodnim regionie Pacyfiku, USA. W pracy przedstawiono nowa metodykę prognozowania wielkości i miejsc występowania erozji wąwozowej w skali zlewni, którą sprawdzono na podstawie badań przeprowadzonych na obszarze o łącznej powierzchni 736 km2, w sześciu zlewniach mniejszych cieków położonych w środkowej części zlewni rzeki Potlatch. W badaniach wykorzystano zdjęcia lotnicze wysokiej rozdzielczości oraz wyniki pomiarów terenowych parametrów morfologicznych krótkotrwałych wąwozów erozyjnych, na podstawie których stworzono bazę danych GIS. Uzyskane wyniki badań posłużyły do opracowania Indeksu Erozji Potencjalnej (EPI), do określenia którego wykorzystano obrazowania satelitarne LANDSAT w połączeniu z numerycznym modelem terenu oraz dostępnymi informacjami o glebach. W celu weryfikacji procedury wykorzystano zdjęcia lotnicze wysokiej rozdzielczości do określenia ilościowego lokalizacji wąwozów erozyjnych, a następnie porównano z wartościami EPI, wskazującymi przewidywane miejsca występowania wąwozów. Zdjęcia lotnicze wysokiej rozdzielczości wykorzystano również do oceny ilościowej wielkości erozji gleb spowodowanej erozją wąwozową w zlewni rzeki Potlatch.

Please use the following format to cite the selected article:
BARBER M.E., MAHLER R.L. Ephemeral gully erosion from agricultural regions in the Pacific Northwest, USA. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW. Land Reclamation No 42 (1), 2010: 23–29

Authors’ addresses:
Michael E. Barber
Professor of Civil and Environmental Engineering
Washington State University
PO Box 642910
Pullman, Washington, USA 99164-2910
e-mail: meb@wsu.edu

BARBER M.E., MAHLER R.L. Ephemeral gully erosion from agricultural regions in the Pacific Northwest, USA

DOI 10.2478/v10060-008-0061-y