H y dr o d y n a mi c s of a e c e ntl y R e st or e d 

o a st al W etl a n d: H a milt o n W etl a n d s, 

C alif or ni a 

Ri c h ar d Styl e s, D a vi d W. P er k ey, S. J arr ell S mit h, D u n c a n B. Bry a nt, 

J o e G ail a ni, a n d Br a n d o n M. B oy d

J uly 2 0 2 0

A p pr ov e d f or p u bli c r el e a s e; di stri b uti o n i s u nli mit e d.
T h e U S A r m y En gi n e e r R e s e a r c h a n d D e v el o p m e nt C e nt e r (E R D C) s ol v es th e 

n ati o n’ s o u g h es t e n gi n e eri n g d n vir o n m e nt a l h all e n g es . R D C e v el o p s i n n o v ati v e 

s ol uti o ns i n ci vil an d milit ar y en gi n e eri n g, g e os p ati al sci e n c es, w at er res o ur c es, an d

e n vir o n m e nt a l ci e n c e s f or t he r m y, e D e p art m e n t f D ef e ns e, i vili an a g e n ci es , d 

o ur ati o n’s pu blic g o o d. Fin d o ut mor e a w w w. er d c. us a c e. ar m y. mil . 

T o se arc h f or ot h er tec h nic al re p orts p u blis h e d b y ER D C, visit th e E R D C onli n e li br ar y 

at htt ps: / / er d cli br ar y. o n. w orl d c at. or g / dis c o v er y . 
E R D C C H L T R 2 0 1 1

J uly 2 0 2 0

H y dr o d y n a mi c s of a e c e ntl y R e st or e d C o a st al 

etl a n d: H a milt o n W etl a n d s, C alif or ni a 

Ri c h ar d Styl e s, D avi d P er k ey, J arr ell S mit h, D u n c a n Bry a nt, J o e G ail a ni, a n d 

Br a n d o n B oy d

C o a st al a n d Hy dr a uli c s L a b or at or y

U S Ar my E n gi n e er R e s e ar c h a n d D ev el o p m e nt C e nt er

3 9 0 9 H all s F err y R o a d

Vi c k s b ur g, M S 3 9 1 8 0 6 1 9 9

Fi n al r e p ort 

A p pr ov e d f or p u bli c r el e a s e; di stri b uti o n i s u nli mit e d. 

Pr e p ar e d f or U S Ar my E n gi n e er R e s e arc h a n d D ev el o p m e nt C e nt er 

3 9 0 9 H all s F erry R o a d 

Vi c k s b ur g, M S 3 9 1 8 0 6 1 9 9

U n d e W or k U nit E R D C 2 1 9 C D R 1 4 T T - S e di m e nt M a n a g e m e nt, “ S e cti o n 2 1 9 C e nt er 

f or Dir e ct e d R e s e arc h”
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 i v 

A b str a ct 

H a milt o n W etl a n ds is a r e c e ntl y r est or e d ti d all y i nfl u e n c e d b asi n l o c at e d 

al o n g t h e n ort h w est c o ast of S a n P a bl o B a y, C alif or ni a. I nstr u m e nts t o 

m e as ur e w a v es, c urr e nts , a n d wi n d w er e d e pl o y e d f or a p eri o d of u p t o 

2 y e ars s h ortl y aft er ti d al fl o w w as r e i ntr o d uc e d t o t h e w etl a n d t o e x a mi n e 

t h e s e di m e nt a n d h y dr o d y n a mic r es p o ns e. T h e r es ults i n di c at e t h at l oc al r e

s us p e nsi o n is r el ati v el y r ar e o wi n g t o t h e w e a k i nt eri or ti d al c urr e nts a n d 

t h e li mit e d f etc h wit hi n t h e 3 k m l o n g b asi n. As y m m etri es i n t h e ac o ustic 

b ac ks c att er i nt e nsit y c o m bi n e d wit h t h e m u c h hi g h er fl o w s p e e ds m e as ur e d 

at t h e e ntr a nc e s u g g est a n et i m p ort of fi n e s e di m e nt. T h e b asi n als o 

e x p eri e n c es a disti nct s e as o n al v ari ati o n t h at li k el y c o ntri b ut es t o s e di m e nt 

r e distri b uti o n. D uri n g t h e s u m m er m o nt hs, hi g h er wi n d s p e e ds c orr el at e 

wit h t ur bi dit y s u g g esti n g l oc al r e s us p e nsi o n of fi n es t h at ar e distri b ut e d b y 

wi n ds. O v er all, t h e m e as ur e m e nts s u g g est t h at t h e s e di m e nt d y n a mi cs i n 

t his s h all o w w at er s yst e m ar e c o ntr oll e d b y t w o m ai n f act ors: 1) n et 

s e di m e nt i m p ort t hr o u g h t h e i nl et e ntr a n c e a n d 2) mi xi n g of i nt eri or 

s e di m e nt t hr o u g h a c o m bi n ati o n of i nt er mitt e nt wi n d a n d w a v e stirri n g.

DI S C L AI M E R: T h e c o nt e nts of t his r e p ort ar e n ot t o b e us e d f or a d v ertisi n g, p u bli c ati o n, or pr o m oti o n al p ur p os es. 

Cit ati o n of tr a d e n a m es d o es n ot c o nstit ut e a n offi ci al e n d ors e m e nt or a p pr o v al of t h e us e of s u c h c o m m er ci al pr o d u cts. 

All pr o d u ct n a m es a n d tr a d e m ar ks cit e d ar e t h e pr o p ert y of t h eir r es p ecti v e o w n ers. T h e fi n di n gs of t his r e p ort ar e n ot t o 

b e c o nstr u e d as a n offi ci al D e p art m e nt of t h e Ar m y p ositi o n u nl ess s o d esi g n at e d b y ot h er a ut h oriz e d d oc u m e nts.

D E S T R O Y T HI S R E P O R T W H E N N O L O N G E R N E E D E D. D O N O T R E T U R N I T T O T H E O R I GI N A T O R.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 v 

C o nt e nt s 

A b str a ct ....................................................................................................................................iv

Fi g ur es a n d T a bl es .................................................................................................................vii

Pr ef a c e .................................................................................................................................... xi

I ntr o d u cti o n ......................................................................................................................

1. 1 B a c k gr o u n d ........................................................................................................ 

1. 1. 1 S e di m e nt p at h w ay s ....................................................................................................

1. 1. 2 Hi st ori c al d ev el o p m e nt of H a milt o n W etl a n d s ..........................................................

1. 2 bj e ct iv e s of t h e st u dy ...................................................................................... 

1. 3 A p pr o a c h ............................................................................................................ 

M et h o d s ............................................................................................................................

2. 1 St u dy sit e ............................................................................................................ 

2. 2 I n str u m e nt ati o n ................................................................................................. 

2. 2. 1 W at er l ev el a n d w av e a n aly si s ...................................................................................

2. 2. 2 A c o u sti c D o p pl er v el o ci m et er ( A D V) a n aly si s ..........................................................1 0

2. 2. 3 S h e ar v el o city e sti m at e s ...........................................................................................1 1

2. 2. 4 Mi cr o s c al e t ur b ul e n c e .............................................................................................1 3

2. 3 or e c oll e cti o n at H a milt o n W etl a n d s ............................................................ 1 4

2. 4 S e dfl u m e .......................................................................................................... 1 7

2. 4. 1 Er o si o n ex p eri m e nt s ................................................................................................. 1 8

2. 4. 2 S e di m e nt b ul k pr o p erti e s .........................................................................................1 9

2. 4. 3 M ultiv ari at e er o si o n r at e pr e di cti o n .........................................................................2 1

2. 5 e di m e nt a n d str e s s m o d eli n g ...................................................................... 2 2

2. 6 Criti c al s h e ar str e s s a n d t h e i niti ati o n of s e di m e nt m oti o n ......................... 2 2

R es ults .............................................................................................................................2 4

3. 1 R e gi o n al wi n d s a n d w at er l ev el ...................................................................... 2 4

. 2 e a s o n al wi n d, w at er l ev el, a n d w at er q u ality .............................................. 2 6

3. 3 W av e s a n d w at er d e pt h .................................................................................. 3 0

3. 4 F et c h a n d w av e h ei g h t ................................................................................... 3 6

3. 5 I nt eri or b a si n c urr e nt s .................................................................................... 3 8

3. 6 A c o u sti c b a c k s c att er ...................................................................................... 4 0

3. 7 I nl et c urr e nt s .................................................................................................... 4 1

3. 8 A c o u sti c b a c k s c att er ...................................................................................... 4 6

3. 9 C o h e siv e s e di m e nt er o si o n ............................................................................. 4 7

3. 1 0 Er o si o n p ar a m et eriz ati o n .......................................................................... 4 9

3. 1 1 B ott o m s h e ar str e s s e sti m at e s ................................................................ 5 4

3. 1 1. 1 I niti ati o n of s e di m e nt m oti o n ...................................................................................5 6

3. 1 1. 2 Mi cr o s c al e t ur b ul e n c e a n d fl o c siz e .......................................................................5 7

C o n c e pt u al Sit e M o d el ..................................................................................................5 9
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 vi

4. 1 Hy dr o dy n a mi c f or ci n g ..................................................................................... 5 9

4. 2 S e di m e nt dy n a mi c s ........................................................................................ 6 0

4. 3 M or p h ol o gi c al di s c u s si o n ................................................................................ 6 1

C o n cl u si o n s ....................................................................................................................6 4

R ef er e n c es .............................................................................................................................6 6

A p p e n di x A: C or e D es cri pti o n s ............................................................................................6 9

A p p e n di x B: S e dfl u m e Er o si o n D at a a n d A n aly sis ............................................................9 0

A cr o ny m s a n d A b br evi ati o n s ............................................................................................1 0 4

R e p ort D o c u m e nt ati o n P a g e
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 vii

Fi g ur e s a n d T a bl e s 

Fi g ur e s 

Fi g ur e 1. L oc ati o n of H a milt o n W etl a n ds pr oj ect sit e i n r ef er e nc e t o t h e gr e at er 

S a n Fr a ncisc o B ay ar e a. T h e pr oj ect sit e is o utli n e d i n y ell o w, a n d f o ur m o nit ori n g 

pl atf or m st ati o ns ( H a milt o n 1, 2, 3, a n d 4) ar e i d e ntifi e d i n bl u e o n t h e a e ri al 

p h ot o. ...............................................................................................................................................

Fi g ur e . A eri al p h ot o s h o wi n g fiv e c or e st ati o n l oc ati o n s.....................................................1 4

Fi g ur e . C or e s a m pli n g d evic es................................................................................................1 6

Fi g ur e 4. S e dfl u m e er osi o n fl u m e (l o w er ri g ht). C or e i ns ert e d i nt o t est s ecti o n 

( u p p er l eft). C or e s urf ac e fl us h wit h b ott o m of fl o w c h a n n el ( u p p er ri g ht). Str ess 

ass oci at e d wit h c h a n n el fl o w r at es (l o w er l eft t a bl e)..............................................................1 7

Fi g ur e 5 . Di a gr a m of s e di m e nt c or e er osi o n pr oc ess. T h e br o w n arr o w i n dic at es 

dir ecti o n of m oti o n of t h e s e di m e nt i nt o t h e fl u m e. T h e bl u e arr o w i n dic at es fl o w 

dir ecti o n of w at er. A n ex a m pl e er osi o n s e q u e nc e is pr ovi d e d i n t h e t a bl e t o t h e 

ri g ht of t h e s e di m e nt c or e. .........................................................................................................1 9

Fi g ur e 6. H o urly av er a g e d wi n d s p e e d m e as ur e d at H a milt o n W etl a n ds. ...........................2 4

Fi g ur e . Wi n d dir ecti o n..............................................................................................................2 5

Fi g u r e . N O A A w at er l ev el at S a n P a bl o B ay st ati o n..............................................................2 5

Fi g ur e . B ar c h art d e picti n g m o nt hly av er a g e wi n d s p e e ds, i ncl u di n g wi n d g usts...........2 6

Fi g ur e 1 0 . M o nt hly av er a g e d w at er l ev el m e as ur e d at N O A A b u oy......................................2 7

Fi g ur e 1 1. M o nt hly av er a g e d t e m p er at ur e at H a milt o n W etl a n ds. ......................................2 8

Fi g ur e 1 2 . M o nt hly av er a g e d s ali nity at H a milt o n W etl a n ds.................................................2 8

Fi g ur e 1 3 . M o nt hly av er a g e d t ur bi dity at H a milt o n W etl a n ds...............................................2 9

Fi g ur e 1 4. T ur bi dity as a f u ncti o n of m o nt hly av er a g e d wi n d s p e e d 

at H a milt o n W etl a n ds. .................................................................................................................3 0

Fi g ur e 1 5 . W av e h ei g ht at H a milt o n 1. .....................................................................................3 1

Fi g ur e 1 . W av e p eri o d at H a milt o n 1. .....................................................................................3 1

Fi g ur e 1 7 . W av e h ei g ht H a milt o n 2. ...........................................................................................3 2

Fi g ur e 1 8 . W av e p eri o d H a milt o n 2. ..........................................................................................3 2

Fi g ur e 1 9 . W av e H ei g ht H a milt o n 4. .........................................................................................3 3

Fi g ur e 2 0 . W av e p eri o d H a milt o n 4. ..........................................................................................3 3

Fi g ur e 2 1 . W at er d e pt h at H a milt o n 1. .....................................................................................3 4

Fi g ur e 2 2 . W at er d e pt h at H a milt o n 2. .....................................................................................3 5

Fi g ur e 2 3 . W at er d e pt h at H a milt o n 4. .....................................................................................3 5

i g ur e 2 4. R el ati o ns hi p b et w e e n f etc h a n d w av e h ei g ht at H a milt o n 1. P eri m et er 

d e n ot es t h e dist a nc e b et w e e n t h e s e ns or l oc ati o n a n d t h e cl os est l a n d p oi nt as 

a f u ncti o n of dir ecti o n. W av e h ei g ht d e n ot es t h e av er a g e h ei g ht of w av es i n 2 0

d e g a n gl e bi ns. .............................................................................................................................3 7

Fi g ur e 2 5 . F etc h a n d w av e h ei g ht as a f u ncti o n of dir e cti o n at H a milt o n 2. .......................3 7

Fi g ur e 2 6 . F etc h a n d w av e h ei g ht as a f u ncti o n of dir e cti o n at H a milt o n 4. .......................3 8
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 viii 

Fi g ur e 2 7 . H a milt o n 1 c urr e nts. ................................................................................................. 3 9

Fi g ur e 2 8 . H a milt o n 2 c urr e nts. ................................................................................................. 3 9

Fi g u r e 2 9 . H a milt o n 4 c urr e nts. ................................................................................................. 3 9

Fi g ur e 3 0 . Ac o ustic b ac ksc att er as a f u ncti o n of c urr e nt m a g nit u d e.................................. 4 1

Fi g ur e 3 1 . W at er d e pt h at t h e i nl et t hr o at m e as ur e d by t h e A D C P.......................................4 2

Fi g ur e 3 2 . S p ati ally av er a g e d c urr e nts i n t h e i nl et t hr o at......................................................4 2

Fi g ur e 3 3 . Ti d al asy m m etry i n t h e i nl et t hr o at.........................................................................4 4

Fi g ur e 3 4. V ect or pl ot d e pic ti n g c urr e nt distri b uti o n acr oss t h e i nl et ov er a ti d al 

cycl e. T h e p a n els ar e r e a d fr o m l eft t o ri g ht a n d t o p t o b ott o m. U p p er l eft p a n el 

w as at sl ac k l o w, a n d t h e s n a ps h ots ev olv e i n 1. 4 h o ur i ncr e m e nts. M axi m u m 

av er a g e s p e e d acr oss t h e i nl et e ntr a nc e w as 1. 1 7 m/s. .......................................................4 5

Fi g ur e 3 5 . Fl o w v ers us st a g e c urv e. P ositiv e c urr e nts d e n ot e fl o o d. ...................................4 6

Fi g ur e 3 6 . Ac o ustic b ac ksc att er as a f u ncti o n of fl o w. P ositiv e c urr e nt d e n ot es 

fl o o d...............................................................................................................................................4 7

Fi g ur e 3 7. Pl ot d e picti n g t h e c h a n g e i n er osi o n r at e wit h d e pt h f or c or e St ati o n 1-

. C ol ors i n dic at e b e d l ay er s; sy m b ols i n dic at e a p pli e d s h e ar str ess. ................................. 4 8

Fi g ur e 3 8. Er osi o n r at e d at a a n d b est fit li n es t o E q u ati o n 1 4 f or ( A) l ay ers wit hi n 

St ati o n 1- 2 , a n d ( B) l ay ers aft er c o m pili n g d at a fr o m St ati o n 1 a n d St ati o n 1- 2. ..............5 0

Fi g ur e 3 9. Er o si o n r at e d at a a n d b est fit li n es t o E q u ati o n 1 4 f or t h e s urf ac e 

l ay ers of c or es l oc at e d wit hi n t h e H a milt o n W etl a n ds b asi n ( St ati o ns , 1- 2 , , 

a n d )............................................................................................................................................5 0

Fi g ur e 4 0. Er osi o n p ar a m et eriz ati o n u nc ert ai nty f or l ay er L 1 St ati o n 1 2. S h e ar 

str ess i n P asc als a n d er osi o n r at e ( E) i n c e nti m et ers p er s ec o n d ar e pl ott e d o n 

t h e a n d axis, r es p ectiv ely. T h e s oli d li n e pr es e nts t h e b est fit t o E q u ati o n 1 4, 

wit h s a m pl e siz e ( N ), r , a n d p v al u e dis pl ay e d at t h e t o p of t h e fi g ur e. T h e 9 5 %

c o nfi d e nc e i nt er v als o n t h e fit ar e i n dic at e d wit h t h e d as h e d li n es. ....................................5 2

Fi g ur e 4 1. Er osi o n r at e d at a a n d b est fit li n es t o E q u ati o n 1 4 f or t h e s urf ac e 

l ay ers of c or es l oc at e d wit hi n t h e H a milt o n W etl a n ds b asi n ( bl ac k sy m b ols) 

( St ati o ns , 1- 2 , , a n d ). S urf ac e l ay er d at a fr o m St ati o n N, l oc at e d o utsi d e 

t h e b asi n, ar e i n dic at e d i n r e d...................................................................................................5 4

Fi g ur e 4 2 . Ti m e av er a g e d s h e ar v el ocity d eriv e d fr o m t h e v el ocity ti m e s eri es at 

H a milt o n 1. ...................................................................................................................................5 5

Fi g ur e 4 3 . S h e ar v el ocity d eriv e d fr o m t h e v el ocity ti m e s eri es at H a milt o n 2. ..................5 5

Fi g ur e 4 4 . S h e ar v el ocity d eriv e d fr o m v el ocity ti m e s eri es at H a milt o n 4. .........................5 5

Fi g ur e 4 5. Ti m e av er a g e d s h e ar v el ocity a n d t h e m axi m u m c o m bi n e d s h e ar 

v el ocity f or t h e w av e a n d c urr e nt pr e dict e d fr o m t h e B B L M f or H a milt o n 1 a n d 4. ...........5 6

Fi g ur e 4 6. S hi el ds p ar a m et er a n d ritic al S hi el ds p ar a m et er f or t h e i niti ati o n 

of s e di m e nt m oti o n at H a milt o n 1 a n d 4. ................................................................................5 7

Fi g ur e 4 7 . S h e ar p ar a m et er esti m at es at H a milt o n 1 a n d 4. ................................................5 7

Fi g ur e 4 8 . K ol m o g or ov micr o sc al e at H a milt o n 1 a n d . V ertic al axis is pl ott e d o n 

a l o g sc al e. ....................................................................................................................................5 8

Fi g ur e A - 1a. C u m ul ativ e gr ai n siz e distri b uti o ns f or St ati o n 1 p hysic al s a m pl es. ..............7 1

Fi g ur e A - 1b. Gr ai n siz e distri b uti o ns f or St ati o n 1 p hysi c al s a m pl es. ..................................7 2

Fi g ur e A 1c. B ul k d e nsity pr ofil e f or c or e St ati o n 1. ................................................................7 3
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 i x 

Fi g ur e A - 2a. C u m ul ativ e gr ai n siz e distri b uti o ns f or St ati o n 1- 2 p hysic al s a m pl es. ...........7 6

Fi g ur e A - 2b. Gr ai n siz e distri b uti o ns f or St ati o n 1- 2 p hysic al s a m pl e. ..................................7 6

Fi g ur e A 2c. B ul k d e nsity pr ofil e f or c or e St ati o n 1- 2. ............................................................7 7

Fi g ur e A - 3a. C u m ul ativ e gr ai n siz e distri b uti o ns f or St ati o n 2 p hysic al s a m pl es. ..............8 0

Fi g ur e A - 3b. Gr ai n siz e distri b uti o ns f or St ati o n 2 p hysi c al s a m pl es. ..................................8 0

Fi g ur e A - 3c. B ul k d e nsity pr ofil e f or c or e St ati o n 2. ................................................................8 1

Fi g ur e A - 4a. C u m ul ativ e gr ai n siz e distri b uti o ns f or St ati o n 4 p hysic al s a m pl es. ..............8 4

Fi g ur e A - 4b. Gr ai n siz e distri b uti o ns f or St ati o n 4 p hysi c al s a m pl es. ..................................8 4

Fi g ur e A - 4c. B ul k d e nsity pr ofil e f or c or e S F - 4. ........................................................................8 5

Fi g ur e A - 5a. C u m ul ativ e gr ai n siz e distri b uti o ns f or St ati o n 5- N p hysic al s a m pl es. ..........8 8

Fi g ur e A 5 b. Gr ai n siz e distri b uti o ns f or St ati o n 5- N p hy sic al s a m pl es. ...............................8 8

Fi g ur e A - 5c. B ul k d e nsity pr ofil e f or c or e St ati o n 5- N. ............................................................8 9

Fi g ur e B - 1. Er osi o n v ers us d e pt h f or c or e St ati o n . C ol ors i n dic at e b e d l ay ers; 

sy m b ols i n dic at e a p pli e d s h e ar str ess. ....................................................................................9 1

Fi g ur e B - 2. Er osi o n v ers us d e pt h f or c or e St ati o n 1- 2 . C ol ors i n dic at e b e d l ay ers; 

sy m b ols i n dic at e a p pli e d s h e ar str ess. ....................................................................................9 2

Fi g ur e B - 3. Er osi o n v ers us d e pt h f or c o m bi n e d c or es fr o m St ati o n . C ol ors 

i n dic at e b e d l ay ers; sy m b ol s i n dic at e a p pli e d s h e ar str ess. .................................................9 3

Fi g ur e B - 4. Er osi o n v ers us d e pt h f or c or e St ati o n . C ol ors i n dic at e b e d l ay ers; 

sy m b ols i n dic at e a p pli e d s h e ar str ess. ....................................................................................9 4

Fi g u r e B- 5. Er osi o n v ers us d e pt h f or c or e St ati o n . C ol ors i n dic at e b e d l ay ers; 

sy m b ols i n dic at e a p pli e d s h e ar str ess. ....................................................................................9 5

Fi g ur e B 6. Er osi o n v ers us d e pt h f or c or e St at i o n 5- N. C ol ors i n dic at e b e d l ay ers; 

sy m b ols i n dic at e a p pli e d s h e ar str ess. ....................................................................................9 6

Fi g ur e B 7. Er osi o n v ers us a p pli e d s h e ar str ess f or c or e St ati o n 1. C ol ors i n dic at e 

b e d l ay ers. S oli d li n es r e pr e s e nt t h e li n e ariz e d b est fit of E = A n t o t h e d at a. 

D as h e d li n es i n dic at e t h e 9 5 % c o nfi d e nc e i nt er v al of t h e fit li n e. .......................................9 7

Fi g ur e B 8. Er osi o n v ers us a p pli e d s h e ar str ess f or c or e St ati o n 1 2. C ol ors 

i n dic at e b e d l ay ers. S oli d li n es r e pr es e nt t h e li n e ariz e d b est fit of E = A n t o t h e 

d at a. D as h e d li n es i n dic at e t h e 9 5 % c o nfi d e nc e i nt er v al of t h e fit li n e. N o d as h e d 

li n es ar e pres e nt f or t h e s urf ac e l ay er d u e t o l o w n u m b er of o bs er v ati o ns ( N < 4). ............9 8

Fi g ur e B 9. Er osi o n v ers us a p pli e d s h e ar str ess f or c o m bi n e d St ati o n 1 c or es. 

C ol ors i n dic at e b e d l ay ers. S oli d li n es r e pr es e nt t h e li n e ariz e d b est fit of E = A n t o 

t h e d at a. D as h e d li n es i n di c at e t h e 9 5 % c o nfi d e nc e i nt er v al of t h e fit li n e........................9 9

i g ur e B 1 0. Er osi o n v ers us a p pli e d s h e ar str ess f or c or e St ati o n 2. C ol ors 

i n dic at e b e d l ay ers. S oli d li n es r e pr es e nt t h e li n e ariz e d b est fit of E = A n t o t h e 

d at a. D as h e d li n es i n dic at e t h e 9 5 % c o nfi d e nc e i nt er v al of t h e fit li n e. ..........................1 0 0

Fi g ur e B 1 1. Er osi o n v ers us a p pli e d s h e ar str ess f or c or e St ati o n 4. C ol ors 

i n dic at e b e d l ay ers. S oli d li n es r e pr es e nt t h e li n e ariz e d b est fit of E = A n t o t h e 

d at a. D as h e d li n es i n dic at e t h e 9 5 % c o nfi d e nc e i nt er v al of t h e fit li n e. ..........................1 0 1

Fi g ur e B 1 2. Er osi o n v ers us a p pl i e d s h e ar str ess f or c or e St ati o n 5 N. C ol ors 

i n dic at e b e d l ay ers. S oli d li n es r e pr es e nt t h e li n e ariz e d b est fit of E = A n t o t h e 

d at a. D as h e d li n es i n dic at e t h e 9 5 % c o nfi d e nc e i nt er v al of t h e fit li n e. ..........................1 0 2
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 x 

Fi g ur e B 1 3. Er osi o n v ers us a p pli e d s h e ar str ess f or s urf ac e l ay ers wit hi n t h e 

H a milt o n W etl a n ds B asi n. Sy m b ols i n dic at e d at a fr o m v aryi n g c or es. T h e s oli d 

li n e r e pr es e nts t h e li n e ariz e d b est fit of E = A n t o t h e d at a. D as h e d li n es i n dic at e 

t h e 9 5 % c o nfi d e nc e i nt erv al of t h e fit li n e. ...........................................................................1 0 3

T a bl e s 

Ta bl e 1. C or e s a m pli n g st ati o n l oc ati o ns a n d d at es c oll ect e d. .............................................1 5

Ta bl e 2 C o h esiv e er osi o n p ar a m et eriz ati o n. ( L i n dic at e s l ay er) ............................................5 1

Ta bl e . C o h esiv e er osi o n p ar a m et eriz ati o n u nc ert ai nti es ( L i n dic at es l ay er)....................5 2

Ta bl e A 1 a. C or e D es cri pti o n, St ati o n 1. ...................................................................................7 0

Ta bl e A - 1b. C or e S urf ac e P h ot o gr a p hs, S F - 1. ..........................................................................7 1

Ta bl e A - 1c. P hysic al S a m pl e Pr o p erti es, St ati o n 1. ................................................................. 7 1

Ta bl e A - 2a. C or e D escri pti o n, St ati o n 1- 2. ...............................................................................7 4

Ta bl e A - 2b. C or e S urf ac e P h ot o gr a p hs, St ati o n 1- 2. ..............................................................7 5

Ta bl e A - 2c. P hysic al S a m pl e Pr o p erti es, St ati o n 1- 2. .............................................................7 5

Ta bl e A - 3a. C or e D escri pti o n, St ati o n 2. ...................................................................................7 8

Ta bl e A - 3b. C or e S urf ac e P h ot o gr a p hs, St ati o n 2. ..................................................................7 9

Ta bl e A 3c. P hysic al S a m pl e Pr o p erti es, St ati o n 2. ................................................................. 7 9

Ta bl e A - 4a. C or e D escri pti o n, St ati o n 4. ...................................................................................8 2

Ta bl e A 4 b. C or e S urf a c e P h ot o gr a p hs, St ati o n 4. ..................................................................8 3

Ta bl e A - 4c. P hysic al S a m pl e Pr o p erti es, St ati o n 4. ................................................................ 8 4

Ta bl e A - 5a. C or e D escri pti o n, St ati o n 5- N. ...............................................................................8 6

Ta bl e A - 5b. C or e S urf ac e P h ot o gr a p hs, St ati o n 5- N. ..............................................................8 7

Ta bl e A - 5c. P hysic al S a m pl e Pr o p erti es, St ati o n 5- N. .............................................................8 7

Ta bl e B - 1. C o h esiv e er osi o n p ar a m et eriz ati o n........................................................................9 7

Ta bl e B - 2. C o h esiv e er osi o n p ar a m et eriz ati o n,.......................................................................9 8

Ta bl e B - 3. C o h esiv e er osi o n p ar a m et eriz ati o n........................................................................9 9

Ta bl e B 4. C o h esiv e er osi o n p ar a m et eriz ati o n. ....................................................................1 0 0

Ta bl e B - 5. C o h esiv e er osi o n p ar a m et eriz ati o n.....................................................................1 0 1

Ta bl e B - 6. C o h esiv e er osi o n p ar a m et eriz ati o n.....................................................................1 0 2

Ta bl e B - 7. C o h esiv e er osi o n p ar a m et eriz ati o n......................................................................1 0 3
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 xi 

Pr ef a c e

T his st u d y w as c o n d u ct e d f or t h e U S Ar m y E n gi n e er R es e ar c h a n d 

D e v el o p m e nt C e nt er ( E R D C), u n d er W or k U nit E R D C 21 9 C D R 1 4 T T

S e di m e nt M a n a g e m e nt, S e cti o n 21 9 C e nt er f or Dir e ct e d R es e ar c h .” 

T h e w or k w as p erf or m e d b y t h e E R D C C o ast al a n d H y dr a uli cs L a b or at or y 

( C H L), C o ast al E n gi n e eri n g Br a n c h, a n d t h e Fi el d D at a C oll e cti o n Br a n c h 

of t h e C H L N a vi g ati o n Di visi o n , a n d b y t h e C o ast al Pr o c ess es Br a n c h of 

t h e C H L Fl o o d a n d St or m Pr ot e cti o n Di visi o n. 

At t h e ti m e of p u blic ati o n of t his r e p ort , Ms. L a ur e n D u n ki n w as C hi ef, 

C o ast al E n gi n e eri n g Br a nc h ; Mr. Willi a m B utl er w as C hi ef , Fi el d D at a 

C oll ecti o n Br a n c h; Dr. J ac ki e P ett w a y w as C hi ef, N a vi g ati o n Di visi o n ; 

Ms. As hl e y Fr e y w as C hi ef , C o ast al Pr oc ess es Br a nc h; a n d Dr. C ar y A. 

T al b ot w as C hi ef, Fl o o d a n d St or m Pr ot e cti o n Di visi o n . T h e D e p ut y 

Dir e ct or of E R D C C H L w as Mr. J effr e y R. E c kst ei n, a n d Dr. T y V. W a msl e y

w as t h e Dir e ct or of E R D C C H L . 

C O L T er es a S c hl oss er w as t h e C o m m a n d er of E R D C, a n d t h e Dir e ct or of 

E R D C w as Dr. D a vi d W. Pitt m a n.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 

I ntr o d u cti o n

W etl a n d r est or ati o n is o n e of t h e m ost wi d es pr e a d e n vir o n m e nt al 

e n gi n e eri n g pr a cti c es t a ki n g pl ac e i n t h e w orl d t o d a y ( Mits c h a n d 

J ør g e ns e n 2 0 0 4 ; V er h o e v e n 2 01 4 ; Z h a n g et al. 2 01 0) . W etl a n ds n ot o nl y 

pr o vi d e i m p ort a nt h a bit ats f or di v ers e s p e ci es of fl or a a n d f a u n a b ut s er v e 

as n urs er y gr o u n ds f or a q u ati c or g a nis ms t h at s p e n d t h e m aj orit y of t h eir 

lif e c y cl e i n t h e c o ast al or d e e p o c e a n ( S h e a v es et al. 2 01 5) . W etl a n ds 

li k e wis e act as b uff er z o n es pr ot e cti n g l o w l yi n g u pl a n d ar e as fr o m st or m 

s ur g e ( G e d a n et al. 2 011). A n u m b er of f act ors i n cl u di n g a gri c ult ur al 

e x p a nsi o n, i n d ustri al d e v el o p m e nt , a n d a st e a d y tr a nsiti o n t o ur b a ni z ati o n 

h a v e c o ntri b ut e d t o m assi v e w etl a n d l oss i n c o ast al ar e as w orl d wi d e ( L a k e 

et al. 2 0 0 0 ; Z e dl er a n d K er c h er 2 0 0 5) . B e gi n ni n g i n t h e l att er h alf of t h e 

1 9 0 0s, a s hift i n pr e v aili n g attit u d es t o w ar ds u nr estr ai n e d a nt hr op o g e ni c 

alt er n ati o ns t o t h e n at ur al l a n ds c a p e b e g a n t o t a k e h ol d as s ci e ntifi c 

e vi d e n c e t h at c o n v e y e d t h e e c o n o mi c a n d e c ol o gi c al b e n efits of w etl a n ds 

e m er g e d ( Pri n c e 2 0 0 8). C o nsi d eri n g t h eir e c ol o gi c al b e n efit a n d li k el y r ol e 

i n st or m s ur g e pr ot e cti o n, i ncr e as e d eff orts t o r e cl ai m a n d r est or e n at ur al 

w etl a n ds i n h e a vil y i m p act e d ar e as h a v e b e e n a m aj or f o c us ar o u n d t h e 

gl o b e ( K u m ar 2 01 2). H o w e v er, d e v el o pi n g t h e s ci e n c e f or s u cc essf ul 

r est or ati o n pr oj e cts h as b e e n pr o bl e m ati c d u e i n p art t o a l ac k of 

i nf orm ati o n o n t h e s h ort t er m h y dr o d y n a mi c a n d m or p h ol o gi c al e v ol uti o n 

a n d s ust ai n a bilit y of n e wl y c o nstr u ct e d w etl a n d pr oj e cts. M o nit ori n g 

n e wl y r est or e d w etl a n ds r e m ai ns a n i m p ort a nt acti vit y t o u n d erst a n d 

l o n g t er m f u n cti o n alit y a n d r esili e n c e.

A pri m ar y c h a ll e n g e f a ci n g w etl a n d r est or ati o n pr oj e cts is t h e d e gr e e a n d 

r at e of l a n d b uil di n g p ot e nti al i n t er ms of c ost b e n efit i n di c at ors. T h e r at e 

at w hi c h i m p act e d ar e as c a n b e r est or e d t o t h eir pr e vi o us n at ur al st at e 

d e p e n ds u p o n t h e d e gr e e t o w hi c h t h e s yst e m c a n i m p ort a n d r e distri b ut e 

s e di m e nts t o m ai nt ai n w etl a n d m ass a n d pr o d u c e a st a bl e s u bstr at e f or 

v e g et ati o n c ol o niz ati o n a n d gr o wt h. T h e r at e of l a n d g ai n or l oss is 

c o ntr oll e d n ot o nl y b y risi n g s e a l e v el b ut b y t h e pr o c ess es t h at g o v er n 

s e di m e nt d eli v er y, er osi o n, a n d d e p ositi o n. S e di m e nt s u p pli e d t hr o u g h 

s us p e n d e d s oli ds pr o vi d es m at eri al t o m ai nt ai n w etl a n d el e v ati o n s o l o n g 

as a cc u m ul ati o n e xc e e ds t h e r at e of s u b m er g e n c e a n d er osi o n. C o m pl e x

m or p h o d y n a mi c pr o c ess es r e distri b ut e m at eri al, t h er e b y r es h a pi n g t h e 

s urf ac e i n w a ys t h at c a n i n cr e as e or d e cr e as e t ot al w etl a n d m ass. 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 

U n d erst a n di n g w etl a n d m or p h o d y n a mi cs is i m p ort a nt t o pl a n n ers a n d 

e n gi n e ers as i nf or m ati o n gl e a n e d fr o m n at ur al s e di m e nt pr o c ess es m a y 

h el p t o i nf or m e n gi n e eri n g pr acti c es t h at i n cr e as e t h e effi ci e n c y of t h e 

d eli v er y m e c h a nis m a n d m a xi mi z e s e di m e nt r et e nti o n i n n e wl y 

c o nstr u ct e d w etl a n ds . I d e ntif yi n g pl ac e m e nt str at e gi es t h at m a xi mi z e 

st a bilit y a n d mi ni mi z e c ost is a pri m ar y d esi g n r e q uir e m e nt f or 

c o nstr u cti n g r esili e nt c o ast al w et l a n d pr oj e cts. 

1. 1 B a c k gr o u n d

O n e of t h e pri m ar y t as ks t o e ns ur e a s u cc essf ul r est or ati o n pr oj e ct is t o 

r est or e t h e h y dr ol o gi c al b al a n c e t h at e xist e d pri or t o t h e n o w alt er e d 

l a n ds c a p e ( Mi d dl et o n 2 0 0 2). I n m a n y r est or ati o n pr oj e cts, t h e ori gi n al 

ar e a w as dr ai n e d a n d t h e n r e w or k e d t o s u p p ort a gri c ult ur al or i n d ustri al 

acti viti es. T h e u n d erl yi n g fl o w c o n d uits i n cl u di n g cr e e k n et w or ks a n d 

dr ai n a g e s yst e ms w er e b uri e d or e xc a v at e d s o t h at t h e est a blis h e d 

h y dr ol o gi c al c o n d u cti vit y of t h e s yst e m w as l ost. E v e n t h e a n t e c e d e nt 

g e ol o gi c al fr a m e w or k m a y h a v e b e e n alt er e d if n e w er s e di m e nts c o m p os e d

of diff er e nt p h ysi c al or c h e mi c al pr o p erti es w er e pl ac e d o n t o p of , or 

mi x e d wit h , t h e ori gi n al m at eri al.

O n e of t h e first st e ps is t o r ei ntr o d u c e t h e fl o w i nt o t h e i m p act e d ar e a. I n 

c o ast al ar e as, fl o o d p ulsi n g t hr o u g h ti d al e x c h a n g e r e pr es e nts t h e m ost 

f e asi bl e w a y t o r est or e t h e n at ur al h y dr ol o gi c al b al a n c e ( Mi d dl et o n 2 0 0 2). 

I ntr o d u ci n g p uls ati n g fl o w d eli v ers l a n d b uil di n g m at eri al as w ell as 

n utri e nts a n d ot h er c o nstit u e nts i m p ort a nt f or t h e d e v el o p m e nt of n e wl y 

s e e d e d v e g et ati o n, w hi c h c a n als o r ei nf or c e l a n d gr o wt h a n d s ust ai n a bilit y.

Ti d al e xc h a n g e r e distri b ut es t h e fl o w t o f or m c h a n n el n et w or ks t h at 

d eli v er p arti c ul at e m att er m or e effi ci e ntl y t hr o u g h o ut t h e w etl a n d b asi n.

T h e t e n d e n c y f or n e w m at eri al t o d e p osit is a f u n cti o n of t h e 

h y dr o d y n a mi c f or c es a n d t h e p h ysi c al a n d c h e mi c al c h ar act eristi cs of t h e 

i m p ort e d s e di m e nt.

1. 1. 1 S e di m e nt p at h w ay s

I n ti d e d o mi n at e d r e gi m es, s e di m e nt d eli v er y is c o m p os e d of t w o m ai n 

m e c h a nis ms: (1) cr e e k n et w or ks h y dr a uli c all y c o n n e ct e d t o a dj ac e nt 

c h a n n els t h at d eli v er s e di m e nt a n d fl ui d a n d ( 2) s h e et fl o w d uri n g p eri o ds 

of hi g h w at er w h e n t h e w etl a n d is s u b m er g e d. T h e d e gr e e a n d d eli v er y r at e 

ar e c o ntr oll e d b y t h e si z e (l e n gt h) a n d d e nsit y of t h e cr e e k n et w or k 

distri b uti o n. A hi g hl y distri b ut e d n et w or k c a n b e a n eff e cti v e s e di m e nt 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 

d eli v er y m et h o d si mil ar t o c o ast al s alt m ars h es ( N o v a k o ws ki et al. 2 0 0 4). 

U n d er a hi g h er ti d al r a n g e, l ar g er p orti o ns of t h e w etl a n d b e c o m e 

s u b m er g e d d uri n g hi g h ti d e, a n d b ot h m e c h a nis ms c o ntri b ut e t o s e di m e nt 

d eli v er y. S e di m e nt distri b uti o n is s pr e a d o v er a m u c h wi d er ar e a, a n d 

pr es u m a bl y s e di m e nts c arri e d i n s us p e nsi o n h a v e t h e p ot e nti al t o r e ac h a 

m u c h l ar g er fr acti o n of t h e w etl a n d i nt eri or.

1. 1. 2 Hi st ori c al ev el o p m e nt of H a milt o n W etl a n d s

H y dr a uli c mi ni n g acti viti es d uri n g t h e C alif or ni a G ol d R us h r es ult e d i n 

l ar g e q u a ntiti es of fl u vi al s e di m e nt d e p osits i n t h e C e ntr al V all e y al o n g t h e 

S a n J o a q ui n a n d S a cr a m e nt o Ri v ers. Q u a ntiti es of fi n er s e di m e nt w er e 

tr a ns p ort e d f rt h er d o w nstr e a m t o f or m t hi c k d e p osits al o n g t h e fri n g es of 

S a n Fr a n cis c o B a y. F oll o wi n g t h e G ol d R us h, ar e as c o nt ai ni n g n e wl y 

d e p osit e d s e di m e nt w er e r e w or k e d a n d i m p o u n d e d t o pr o vi d e f ar ml a n d 

d uri n g a p eri o d of a gri c ult ur al e x p a nsi o n i n t h e l at e 1 8 0 0s. I n t h e 1 9 3 0s, 

t h e U S Ar m y Air C or ps c o nstr u ct e d a milit ar y air b as e o n t h e l o c ati o n t h at 

is n o w H a milt o n W etl a n ds l o c at e d a dj ac e nt t o S a n P a bl o B a y. T h e air b as e 

r e m ai n e d o p er ati o n al u ntil t h e mi d 1 9 7 0s, w hi c h b y t h e n w as m a n a g e d b y 

t h e U S Air F or c e, a n d w as t h e n pl ac e d i n c ar et a k er st at us a n d tr a nsf err e d 

t o t h e U S Ar m y. D uri n g t h e B as e R e ali g n m e nt a n d Cl os ur e A ct of 1 9 9 0 , 

o w n ers hi p of t h e ar e a c o nt ai ni n g t h e air stri p a n d h a n g rs w as tr a nsf err e d 

t o t h e st at e of C alif or ni a. I n t h e e arl y 2 0 0 0s, t h e st at e iss u e d a pl a n t o 

r e cl ai m t h e ar e a as p art of a m u c h l ar g er a n d a m biti o us eff ort t o r est or e 

w etl a n ds t hr o u g h o ut S a n Fr a n cis c o B a y. It w as esti m at e d t h at H a milt o n 

W etl a n ds w o ul d r e q uir e n e arl y 7 milli o n of fill m at eri al t o r ais e t h e 

s urf ac e t o a n el e v ati o n at w hi c h v e g et ati o n c o ul d b e gi n t o c ol o niz e t h e ar e a 

( B est et al. 2 0 0 5). C o nstr u cti o n b e g a n i n 1 9 9 9, wit h m u c h of t h e ori gi n al 

r u n w a y a n d ar e as a dj a c e nt t o S a n P a bl o B a y i nfill e d wit h dr e d g e m at eri al.

I n 2 01 4, t h e b a y fr o nt l e v e e s e p ar ati n g t h e ori gi n al airstri p fr o m S a n P a bl o 

B a y w as br e a c h e d t o r est or e ti d al fl o w t o t h e b asi n.

1. 2 O bj e cti v e s of t h e st u dy

As e n vir o n m e nt al st e w ar ds, t h e U S Ar m y C or ps of E n gi n e ers ( U S A C E ) is 

c h ar g e d wit h pr ot e cti n g c o ast al w etl a n ds, w hi c h ar e criti c al h a bit ats f or a 

 

F or a f ull li st of t h e s p ell e d o ut f or m s of t h e u nit s of m e a s ur e u s e d i n t hi s d o c u m e nt, pl e a s e r ef er t o U S 

G ov er n m e nt P u bli s hi n g Offi c e Styl e M a n u al , 3 1 st e d. ( W a s hi n gt o n, D C: U S G ov er n m e nt P u bli s hi n g 

Offi c e 2 0 1 6), 2 4 8 5 2, htt p s: / / w w w. g ovi nf o. g ov / c o nt e nt / p k g / G P O S T Y L E M A N U A L 2 0 1 6 / p df/ G P O

S T Y L E M A N U A L - 2 0 1 6. p df. 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 

wi d e v ari et y of or g a nis ms. Li k e wis e, u n d erst a n di n g c o ast al w etl a n d 

s u bsi d e n c e is a m aj or iss u e aff e ct e d b y gl o b al s e a l e v el ris e ( C a h o o n et al. 

2 0 0 6) . T h e d e gr e e a n d r at e of l a n d l oss i n t er ms of s e di m e nt s u p pl y 

v ers us s u b m er g e n c e r e m ai n a cti v e ar e as of r es e ar c h, a n d u n d erst a n di n g 

w etl a n d g e o m or p h ol o gi c al pr o c ess es pr o vi d es t h e c o nt e xt f or d e v el o pi n g 

b est pr a cti c e m et h o d ol o gi es t h at c a n b e a p pli e d a cr oss U S A C E 

r est or ati o n pr oje cts. N e arl y 9 0 % of t h e w etl a n ds i n t h e S a n Fr a n cis c o B a y 

ar e a h a v e b e e n l ost si n c e t h e i n d ustri al r e v ol uti o n a n d t h e t at e of 

C alif or ni a, al o n g wit h l o c al r es o ur c e a g e n ci es, is s p e ar h e a di n g a n 

a m biti o us eff ort t o r est or e 2 3, 3 0 0 h e ct ar es of w etl a n ds b y 2 0 5 0 ( B est et 

al. 2 0 0 5) . H a milt o n W etl a n ds a c c o u nts f or a s m all fr a cti o n ( < 1 %) of t h e 

t ot al ar e a d esi g n at e d f or r est or ati o n, y et t h e s m all b asi n pr o vi d es criti c al 

i nf or m ati o n o n h o w r e est a blis hi n g h y dr a uli c c o n n e cti vit y t o S a n 

Fr a n cis c o B a y aff e cts w etl a n d d e v el o p m e nt. T h e s u c c essf ul n ess of 

r est or ati o n p oj e cts li k e H a milt o n W etl a n ds r eli es o n a c c ur at e 

ass ess m e nts of t h e criti c al i niti al b uil di n g p h as e, w h er e t h e w etl a n d 

r e est a blis h es its pr es e n c e as a s elf s ust ai ni n g e c ol o gi c al s yst e m. S m all 

r est or ati o n pr oj e cts li k e H a milt o n W etl a n ds r e pr es e nt a first st e p i n 

r e est a blis hi n g t h e n at ur al e n vir o n m e nt al c o n diti o ns al o n g t h e fri n g es of 

S a n Fr a n cis c o B a y t h at e xist e d pri or t o i n d ustri ali z ati o n.

T h e o bj e cti v e of t his e c h ni c al e p ort is t o d es cri b e t h e fl o w a n d s e di m e nt 

tr a ns p ort pr o c ess es a cti v e wit hi n n e wl y c o nstr u ct e d H a milt o n W etl a n d s t o 

b ett er u n d erst a n d t h e h y dr o d y n a mi c r e gi m e a n d s e di m e nt d eli v er y 

p at h w a ys. T his r e p ort f o c us es o n m e as ur e m e nts a n d a n al ys es fr o m a fi el d 

d at a c oll e cti o n eff ort c o n d u ct e d at H a mi lt o n W etl a n ds b et w e e n J ul y 2 01 4 

a n d F e br u ar y 2 01 7. T h e r es ults pr es e nt a s u m m ar y of t h e m et e or ol o gi c al, 

c urr e nt, w a v e, a n d s e di m e nt tr a ns p ort c h ar a ct eristi cs at t h e st u d y sit e. T h e 

sit e c o n c e pt u al m o d el s e cti o n r e v e als i nsi g ht i nt o t h e s e di m e nt p at h w a ys 

t hat h el p i nf or m c o ast al m a n a g e m e nt str at e gi es i n t h e c o nt e xt of w etl a n d 

r est or ati o n pr oj e cts.

1. 3 A p pr o a c h

T h e a p pr o a c h w as t o a n al y z e t h e h y dr o d y n a mi c d at a i n t h e c o nt e xt of t h e 

fl o w p att er ns i n a n i m p o u n d e d l o w l yi n g c o ast al w etl a n d r e c e ntl y o p e n e d 

t o a l ar g er ti d all y i nfl u e n c e d b a y t hr o u g h a n arr o w i nl et. T o u n d erst a n d 

t h e l o c al (i nt er n al) d y n a mi cs of t h e s yst e m, t h e d at a w er e r e vi e w e d i n 

t er ms of r e gi o n al wi n d f or ci n g, w hi c h l e a ds t o l o c ali z e d s e di m e nt r e

s us p e nsi o n wit hi n t h e s m all b asi n. T h e l ar g er s c al e f or ci n g w as e x a mi n e d 

i n t h e c o nt e xt of t h e n e wl y br e a c h e d l e v e e, w hi c h h as r est or e d t h e ti d al 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 

fl o w t o t h e pr e vi o usl y i m p o u n d e d b asi n. Ch a pt er 2 pr o vi d es a d es cri pti o n 

of t h e st u d y sit e, t h e fi el d d at a c oll e cti o n eff ort i n cl u di n g t h e i nstr u m e nt 

p a c k a g es a n d pr o c essi n g, a n d n u m eri c al m o d eli n g. T h e r es ults f o c us o n 

t h e r e gi o n al wi n d a n d w at er l e v el d at a t o pl a c e t h e m e as ur e m e nts at 

H a milt o n W etl a n ds i n a br o a d er c o nt e xt a n d i n cl u d e a n a n al ysis b as e d 

o n s e as o n al tr e n ds. T h e w a v e, c urr e nt, a n d b a c ks c att er d at a c o ll e ct e d 

wit hi n H a milt o n W etl a n ds ar e pr es e nt e d , as w ell as c urr e nt 

m e as ur e m e nts a c q uir e d s h ortl y aft er t h e l e v e e w as br e a c h e d n e ar t h e 

i nl et t hr o at. T h e dis c ussi o n f o c us es o n t h e r ol e of w a v es a n d ti d al 

c urr e nts o n s e di m e nt r e s us p e nsi o n wit hi n t h e b asi n a n d o n t h e 

e v ol uti o n of t h e ti d al fl o w i n t h e i nl et t hr o at i n t h e aft er m at h of t h e l e v e e 

br e a c h. T h e c o n cl usi o ns s u m m ari z e t h e m ai n fi n di n gs of t his fi el d d at a 

c oll e cti o n eff ort.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 

M et h o d s

2. 1 St u dy sit e

T h e st u d y w as c o n d u ct e d at H a milt o n W etl a n ds l o c at e d i n S a n P a bl o B a y, 

alif or ni a (Fi g ur e 1). H a milt o n W etl a n ds is a n arr o w, f u n n el s h a p e d b asi n 

l o c at e d al o n g t h e w est er n e d g e of S a n P a bl o B a y n e ar N o v at o, C alif or ni a.

T h e b asi n is 3 k m l o n g as m e as ur e d fr o m t h e b a y fr o nt l e v el t o t h e m ost 

u pl a n d p oi nt. T h e wi dt h at t h e l e v e e is 1. 3 k m a n d t a p ers al m ost li n e arl y t o 

a wi dt h of 3 5 0 m at 2 k m fr o m t h e e ntr a n c e. T h e wi dt h is c o nst a nt f or t h e 

r e m ai ni n g 1 k m t o t h e l a n d w ar d m ost p oi nt. B ef or e t h e ar e a w as fl o o d e d, 

t h e t at e of C alif or ni a b e g a n pl aci n g dr e d g e m at eri al in t h e e ast er n r e gi o n 

of t h e b asi n w h er e t h e airstri p w as l o c at e d. I n 2 0 0 5, t h e ar e a still 

r es e m bl e d t h e ori gi n al airstri p. O v er t h e n e xt f e w y e ars, m at eri al w as 

pl ac e d dir e ctl y o n t h e u nfl o o d e d s urf ac e i n a s eri es of m o u n ds a n d ri d g es 

t h at r es e m bl e d a disj oi nt e d b er m n et w or k e n cl osi n g a n u m b er of is ol at e d 

i m p o u n d m e nts. T h e p ur p os e of t h es e pl ac e m e nts w as t o m ai nt ai n a s eri es 

of i nt eri or s u b a eri al f e at ur es t o r e pr es e nt t h e n at ur al hi g h st a n d of c o ast al 

w etl a n ds a n d pr o vi d e s u bti d al p o ols t h at w o ul d r et ai n w at er at l o w ti d e.

T h e y als o s er v e d as wi n d b uff ers t o r e d u c e t h e f et c h wit hi n t h e n e wl y 

c o nstr u ct e d w etl a n d t o pr o m ot e s e di m e nt r et e nti o n. T h e b er ms w er e b uilt 

o n a b a n d o n e d ac c ess r o a ds, w hi c h s er v e d as o p p ort u nisti c hi g h st a n ds t h at 

w er e e asil y a cc essi bl e f or m at eri al pl ac e m e nt. T h e m at eri al us e d t o 

c o nstr u ct H a milt o n W etl a n ds w as o bt ai n e d pri m aril y fr o m t h e P ort of 

O a kl a n d dr e d gi n g o p er ati o n, w hi c h i n cl u d e d t h e e xtr acti o n of n e arl y 

1 0 milli o n m of dr e d g e m at eri al o v er 1 2 y e ars fr o m t h e c h a n n el. T his 

dr e d g e d m at eri al w as t h e n us e d t o c o nstr u ct H a milt o n W etl a n ds a n d ot h er 

w etl a n ds wit hi n t h e S a n Fr a n cis c o B a y ar e a.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 

Fi g ur e L o c ati o n of H a milt o n W etl a n d s pr oj e ct sit e i n r ef er e n c e t o t h e gr e at er S a n 

Fr a n ci s c o B ay ar e a. T h e pr oj e ct sit e i s o utli n e d i n y el l o w a n d f o ur m o nit ori n g pl atf or m

st ati o n s ( H a milt o n 1, 2, 3, a n d 4) ar e i d e ntifi e d i n bl u e o n t h e a eri al p h ot o

2. 2 I n str u m e nt ati o n

Pl atf o r m s : F o ur pl atf or m st ati o ns w er e i nst all e d i n t h e H a milt o n 

W etl a n ds t o s u p p ort i nstr u m e nt ati o n f or t h e st u d y (Fi g ur e 1). T h e 

pl atf or ms w er e distri b ut e d t hr o u g h o ut t h e ar e a t o m a xi miz e t h e s p ati al 

m o nit ori n g of t h e s yst e m. H a milt o n 1, 2 , a n d 4 w er e l o c at e d i n t h e i nt eri or 

of t h e w etl a n ds , a n d H a milt o n 3 w as l o c at e d i nsi d e t h e i nl et t hr o at. 

H a milt o n 1, 2 , a n d 4 w er e e q ui p p e d wit h a n a c o usti c D o p pl er v el o ci m et er 

( A D V) t o m e as ur e c urr e nts a n d t ur b ul e n c e a n d a s urf ac e pi er ci n g 

c a p a cit a n c e w at er l e v el g a u g e. S ol ar p a n els w er e i nst all e d o n e ac h 

pl atf or m t o pr o vi d e l o n g t er m p o w er t o t h e i nstr u m e nt ati o n. T h e A D Vs 

w er e pr o gr a m m e d t o s a m pl e at 2 5 Hz f or a 2 mi n b urst e v er y 1 5 mi n. T h e 

A D Vs m e as ur e d e ast ( ), n ort h ( ), a n d v erti c al ( ) v el o citi es, w hi c h w er e 

d e c o m p os e d i nt o m e a n ( , , ) a n d fl u ct u ati n g ( ', ', ') c o m p o n e nts t o 

c al c ul at e b urst a v er a g e d a n d t ur b ul e n c e q u a ntiti es, r es p e cti v el y.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 

A si d e l o o ki n g c o usti c D o p pl er c urr e nt p r ofil er ( A D C P) w as d e pl o y e d at 

H a milt o n 3 t o m e as ur e c urr e nts acr oss t h e i nl et t hr o at. T h e A D C P w as 

d e pl o y e d o n t h e w etl a n ds si d e a p pr o xi m at el y 4 0 m a w a y fr o m t h e 

n arr o w est s e cti o n ( 4 0 m wi d e). T h e dist a n c e t o t h e o p p osit e si d e of t h e 

i nl et w h er e t h e A D C P w as d e pl o y e d w as 8 0 m. T h e i nstr u m e nt r e c or d e d 

b urst- a v er a g e d c urr e nt e v er y 1 5 mi n a n d w as d e pl o y e d fr o m J ul y 2 01 4 

u ntil F e br u ar y 2 01 5. Bi of o uli n g w as a n iss u e , s o a n a n al ysis of t h e b e a m 

orr el ati o n di a g n osti cs i n di c at e d t h at m e as ur e m e nts o bt ai n e d aft er 

5 N o v e m b er 2 01 4 w er e u nr eli a bl e. T h e i nstr u m e nt w as pr o gr a m m e d wit h 

a t ot al of 5 0 bi ns wit h a 2 m s p a ci n g a n d ori e nt e d t o l o o k acr oss t h e i nl et 

t hr o at. H o w e v er, o nl y t h e first 3 0 bi ns pr o vi d e d c o nsist e nt hi g h q u alit y 

d at a , s o t h e s p ati al r a n g e w as r estri ct e d t o 6 0 m. T his still pr o vi d e d q u alit y 

m e as ur e m e nts f or t h e first 4 m o nt hs of t h e st u d y a n d i n cl u d e d a 

si g nifi c a nt fr acti o n of t h e e ntr a n c e wi dt h. 

W a v e a n d w at er l e v el w er e m e as ur e d at e ac h pl atf or m wit h a n Oc e a n 

S e ns or S yst e ms O S SI 01 0 0 0 2 E w a v e st aff o utfitt e d wit h a 1 m l o n g st aff. 

T h e w a v e st aff c o n v ert e d a n al o g c a p acit a n c e t o di git al c o u nts a n d s eri all y 

str e a me d t h e 1 2 bit di git al d at a t o t h e d at a l o g g er. Wit h 1 2 bit di git al 

r es ol uti o n distri b ut e d o v er a 1, 0 0 0 m m l e n gt h r o d, t h e w a v e st aff 

r es ol uti o n w as n o mi n all y 0. 2 5 m m. T h e m a n uf act ur er s st at e d acc ur ac y of 

t h e st aff m e as ur e m e nts is 0. 0 2 5 % of f ull s c al e (i n t his c as e, 0. 2 5 m m). 

D at a e ns e m bl es w er e c oll e ct e d wit h a 1 5 mi n s a m pli n g i nt er v al. E ac h 

e ns e m bl e c o nsist e d of 3, 6 0 0 w at er s urf ac e p ositi o ns c oll e ct e d at 3 0 Hz f or 

1 2 0 s. W at er l e v el a n d w a v e m e as ur e m e nts w er e n ot a v ail a bl e w h e n t h e 

isl a n d b e ca m e s u b a eri al, a n d t h e w a v e st aff w o ul d b e c o m pl et el y e x p os e d. 

W a v e a n d w at er l e v el d at a w er e g e n er at e d t hr o u g h d at a pr o c essi n g a n d 

a n al ysis, w hi c h ar e d es cri b e d i n S e cti o n 2. 2.1.

T h e w a v e a n d c urr e nt s e ns ors w er e d e pl o y e d at diff er e nt ti m es f or t h e 

diff er e nt st ati o ns. T h e c urr e nt s e ns ors f or H a milt o n 1, 2 , a n d 4 c a m e 

o nli n e i n J ul y 2 01 4. T h e w a v e st aff at H a milt o n 1 c a m e o nli n e i n J ul y 

2 01 4. T h e w a v e st affs at H a milt o n 2 a n d 4 c a m e o nli n e i n F e br u ar y 2 01 5.

H a milt o n 3 w as l o c at e d n e ar t h e i nl et t hr o at a n d di d n ot h a v e a n A D V or 

w a v e st aff. Bi of o uli n g w as a m aj or iss u e , a n d d at a c oll e cti o n f or t h e A D Vs 

w as v er y s p ars e. T h e w a v e d at a c oll e cti o n w as m or e r o b ust, b ut t h er e w er e 

s o m e n oti c e a bl e g a ps d u e t o bi of o uli n g. B e c a us e of t h e r e m ot e l o c ati o n, 

t h e ti m e b et w e e n m ai nt e n a n c e tri ps w as s o m eti m es e xt e n d e d, w hi c h als o 

c o ntri b ut e d t o t h e s c ar cit y of q u alit y d at a. H o w e v er, t h e w a v e d at a ar e t h e 

m ost r o b ust wit h g o o d c o v er a g e f or a 2 y e ar p eri o d b e gi n ni n g i n F e br u ar y 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 

2 01 5. T h e c urr e nt c o v er a g e w as s p ars er b ut, c o nsi d eri n g t h e d o mi n a nt 

f or ci n g ass o ci at e d wit h t h e ti d e, e v e n t h e li mit e d d at a s et ( 2 01 5 t hr o u g h 

2 01 7) still ga v e a n o v er all s e ns e of t h e m a g nit u d e of t h e ti d al f or ci n g 

wit hi n t h e b asi n.

Wi n d s Wi n d d at a w er e o bt ai n e d fr o m t h e N ati o n al Oc e a n o gr a p hi c a n d 

At m os p h eri c A d mi nistr ati o n ( N O A A) St ati o n 9 41 4 8 6 3. T h e st ati o n w as 

l o c at e d a p pr o xi m at el y 1 6 km s o ut h e ast of t h e st u d y sit e i n t h e 

n ort h w est er n p orti o n of S a n Fr a n cis c o B a y a n d pr o vi d e d 6 mi n wi n d 

s p e e d a n d dir e cti o n at 1 0 m h ei g ht a b o v e t h e s urf ac e.

Ti d e s W at er s urf ac e el e v ati o n w as o bt ai n e d fr o m t h e s a m e N O A A t ati o n

9 41 4 8 6 3 as t h e wi n ds f or t h e s a m e ti m e p eri o d ( 2 01 5 t hr o u g h 2 01 7) . T h e 

st ati o n pr o vi d e d 6 mi n w at er s urf ac e el e v ati o n m e as ur e m e nts.

2. 2. 1 W at er l ev el a n d w av e a n aly si s 

W at er l e v els w er e d et er mi n e d at e a c h pl atf or m fr o m t h e e ns e m bl e m e a n 

w at er l e v el fr o m t h e w at er l e v el st affs. T his e ns e m bl e a v er a gi n g r e m o v e d 

t h e eff e cts of s urf ac e wi n d w a v es. T h e m e a n w at er l e v el f or e ac h 2 mi n 

d at a e ns e m bl e w as r e c or d e d as t h e l o c al w at er d e pt h at t h at ti m e. T h e 

w at er l e v el st affs w er e n ot s ur v e y e d t o a v erti c al d at u m f or t his st u d y, s o 

t h e ti d es are r el ati v e t o l o c al b e d b ut c a n b e a p pr o xi m at l y r ef er e n c e d t o 

l o c al ti d al l e v els wit h a d diti o n al a n al ysis.

I niti al pr o c essi n g of t h e w at er l e v el d at a f or w a v e a n al ysis i n cl u d e d 

d etr e n di n g t h e si g n al (t o r e m o v e l o w fr e q u e nc y si g n als s u c h as ti d es a n d 

v ess e l w a k es) wit h a hi g h p ass elli pti c filt er wit h st o p b a n d a n d p ass b a n d 

fr e q u e n ci es of 0.1 0 a n d 0. 2 0 Hz, r es p e cti v el y. S urf ac e v ari ati o ns wit h 

fr e q u e n ci es hi g h er t h a n 0. 2 0 Hz w er e a n al y z e d b y ti m e- a n d fr e q u e n c y

d o m ai n m et h o ds f or esti m ati n g w a v e p ar a m et ers.

I n t h e ti m e d o m ai n, a st a n d ar d z er o u p cr ossi n g m et h o d ( C E R C 1 9 8 4) w as 

a p pli e d t o t h e hi g h p ass filt er e d w at er s urf ac e si g n al t o g e n er at e a d at as et 

of w a v e h ei g hts ( ) a n d w a v e p eri o ds ( ). T h e si g nifi c a nt w a v e h ei g ht 

) is d efi n e d as t h e m e a n of t h e lar g est t hir d of . T h e r o ot m e a n

s q u ar e w a v e h ei g ht is gi v e n b y r ms H H , w h er e is t h e n u m b er 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 0

of s a m pl es. F or t h e z er o cr ossi n g m et h o ds, t h e c h ar act eristi c w a v e p eri o d 

is t h e m e a n w a v e p eri o d, w hi c h is x i T T . 

I n t h e fr e q u e n c y d o m ai n, t h e W el c h (1 9 6 7) m et h o d f or p o w er s p e ctr al 

d e nsit y esti m at e w as a p pli e d t o t h e hi g h p ass filt er e d w at er s urf ac e r e c or d 

t o d et er mi n e s p e ctr al esti m at es of w a v e c h ar a ct eristi cs ( C E R C 1 9 8 4). T h e 

s p e ctr al w a v e h ei g ht is gi v e n as H S f df ( ) , w h er e i n di c at es 

fr e q u e n c y ( Hz), is t h e s p e ctr al d e nsit y esti m at e, a n d t h e li mits of t h e 

i nt e gr al ar e t h e fr e q u e n c y b o u n ds o v er w hi c h s urf ac e gr a vit y w a v es ar e 

e x p e ct e d at t h e sit e (i n t his c as e, = 0. 3 Hz , a n d = 3. 0 Hz). T h e p e a k 

fr e q u e n c y, , is t h e fr e q u e n c y ass o ci at e d wit h t h e p e a k of t h e e n er g y 

s p e ctr u m wit hi n t h e e x p e ct e d fr e q u e n c y i nt er v al t o . T h e p e a k w a v e 

p eri o d is t h e r e ci pr o c al of t h e p e a k fr e q u e n c y, . 

2. 2. 2 A c o u sti c D o p pl er v el o ci m et er ( A D V) a n aly si s

T h e v el o cit y d at a w er e p ut t hr o u g h s e v er al q u alit y c o ntr ol ( Q C) m e as ur es 

pri or t o a n al ysis. T h e 1 0 M Hz S o nt e k A D Vs ar e ac c ur at e t o wit hi n 1 % of 

t h e m e as ur e d d at a. H o w e v er , dat a dr o p o uts o cc ur w h e n t h e pr o b es ar e n ot 

s u b m er g e d, t h e ac o usti c si g n al is bl o c k e d, or a n i n a d e q u at e n u m b er of 

c att ers e xist i n t h e fl o w. W a v es at m o d er at e w at er d e pt hs w er e als o f o u n d 

t o c a us e p arti al d at a dr o p o uts , as a p orti o n of t h e A D V pr o b e mi g ht n ot b e 

s u b m er g e d d uri n g w a v e tr o u g hs . A D Vs c a n li k e wis e e x p eri e n c e v el o cit y 

s pi ki n g w h e n t h e pr o b e is n ot s u b m er g e d, w h e n l ar g e o bj e cts p ass t hr o u g h 

or n e ar t h e m e as ur e m e nt v ol u m e (l e af litt er, v e g et ati o n, et c.), or b y 

ali asi n g of t h e D o p pl er si g n al. T h er ef or e, e ac h 2 mi n b urst w as e v al u at e d 

i n a t w 0 st e p Q C pr o c e d ur e pri or t o a n al ysis : (1) d at a q u alit y c h e c k a n d ( 2) 

d e s pi ki n g. First, d at a q u alit y w as ass ess e d b y e x a mi n ati o n of t h e si g n al

t o n ois e r ati o ( S N R) a n d t h e c orr el ati o n b et w e e n s u cc essi v e pi n gs f or e ac h 

s a m pl e i n a 2 mi n b urst ( 3, 6 0 0 s a m pl es p er b urst). S a m pl es wit h r et ur n 

a m plit u d es < 5 0 a n d c orr el ati o n < 7 0 % w er e fl a g g e d. T h es e crit eri a 

i d e ntifi e d b ot h t h e c o n diti o ns of u ns u b m er g e d pr o b es a n d i n a d e q u at e 

s c att ers. W hil e d at a dr o p o uts o cc urr e d d uri n g m ost l o w ti d es w h e n w at er 

l e v els f ell b el o w t h e s e ns or h ei g ht, cl os e i ns p e cti o n of t h e A D V d at a i n 

c o nj u n cti o n wi t h t h e w at er l e v el s h o w e d t h at d at a dr o p o uts d u e t o l o w 

n u m b ers of s c att ers w er e n ot a pr o bl e m. I n f a ct, S N Rs w er e r ar el y b el o w 

9 5 w h e n m e as ur e d w at er l e v els w er e cl e arl y a b o v e t h e pr o b e. B ursts wit h 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 1

< 8 5 % q u alif yi n g c orr el ati o n a n d < 5 0 S N R w er e r e m o v e d fr o m f urt h er 

e v al u ati o n w hil e t h os e w h os e s a m pl es e xc e e d e d t h e 8 5 % t hr es h ol d w er e 

p ass e d t o t h e s e c o n d Q C r o uti n e wit h t h e err a nt d at a fl a g g e d.

S e c o n d, t h e d at a w er e p ass e d t hr o u g h a d e s pi ki n g r o uti n e d e v el o p e d b y 

G ori n g a n d Ni k or a ( 2 0 0 2) wit h r e c o m m e n d e d i m pr o v e m e nts b y W a hl 

( 2 0 0 3). O n c e err a nt s pi k es w er e i d e ntifi e d, t h e y w er e fl a g g e d. If t h e 

c o m bi n e d fl a g g e d s a m pl es fr o m t h e d at a q u alit y a n d d e s pi ki n g a n al ysis 

e xc e e d e d 1 5 %, t h at b urst w as r e m o v e d fr o m f urt h er a n al ysis. Filt er e d d at a 

w e r e t h e n us e d t o c al c ul at e t h e m e a n fl o w pr o p erti es. 

2. 2. 3 S h e ar v el o city e sti m at e s

I n t h e a bs e n c e of w a v es, t h e fl o w e n er g eti cs a n d mi xi n g c a n b e d escri b e d b y 

t h e a bs ol ut e i nt e nsit y of t h e v el o cit y fl uct u ati o ns c alc ul at e d as t ur b ul e nt 

ki n eti c e n er g y ( ) a n d t h e c o v ari a nc e of v el o cit y fl uct u ati o ns ( E q u ati o n [ 2]).

q u u v v w w = + + ′ ′ ′ ′ ′ ′ ( 1) 

c o v = + ( ) u w v w ′ ′ ′ ′ ( ) ( 2) 

T h e s h e ar v el o cit y, , is als o a m e as ur e of mi xi n g a n d is t y pi c all y us e d i n 

c o nj u n cti o n wit h s e di m e nt pr o p erti es t o esti m at e s e di m e nt tr a ns p ort. T h e 

s h e ar v el o cit y c a n b e c al c ul at e d fr o m t h e t ur b ul e nt ki n eti c e n er g y ( T K E) as

u C q ( 3) 

w h er e is a c o nst a nt t a k e n as 0.1 9 ( Ki m et al. 2 0 0 0; P o p e et al. 2 0 0 6 ; 

St a pl et o n a n d H u ntl e y 1 9 9 5) . S h e ar v el o cit y c a n als o b e c al c ul at e d fr o m 

t h e c o v ari a n c e:

= − c o v ( 4) 

( Ki m et al. 2 0 0 0; S al e hi a n d Str o m 2 01 2) . 

T h e c orr el ati o n b et w e e n h oriz o nt al a n d v erti c al w a v e or bit al v el o cit y 

c o m p o n e nts c a n cr e at e err ors i n b ott o m str ess esti m at es c o m p ut e d usi n g 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 2

t h e c o v ari a n c e m et h o d ( S h a w a n d Tr o w bri d g e 2 0 01). As t h e c o v ari a nc e is a 

dir ect esti m at e of str ess, s e v er al i n d e p e n d e n t m et h o ds h a v e b e e n d e v el o p e d 

t o r e d u c e t h e p ot e nti al err ors t h at o cc ur w h e n w a v es ar e pr es e nt.

B ursts s a m pl e d i n t h e pr es e n c e of w a v es r e q uir e a d diti o n al pr o c essi n g t o 

acc ur at el y c al c ul at e t h e T K E a n d c o v ari a n c e. E ac h fl o w c o m p o n e nt 

c o nt ai ns t h e m e a n fl o w (U, V, W ), t h e t ur b ul e nt c o m p o n e nt ( , ), 

a n d t h e w a v e c o m p o n e nt ( ). R e m o vi n g t h e w a v e c o m p o n e nt fr o m 

t h e fl u ct u ati n g v el o cit y r e q uir es t h e v el o cit y t o b e a n al y z e d i n t h e 

fr e q u e n c y d o m ai n, w hi c h r e q uir es a c o nti n u o us ti m e s eri es. H o w e v er, t h e 

a v ail a bl e w a v e a n d c urr e nt d at a w er e s p ars e, a n d t h e i nf or m ati o n n e e d e d 

t o a p pl y m et h o ds t o r e m o v e err ors ass o ci at e d wit h t h e w a v es w as n ot 

a v ai a bl e. T h er ef or e, t h e a n al ysis c o nsi d er e d o nl y m et h o ds t h at ass u m e t h e 

p ot e nti al c o nt a mi n ati o n b y w a v es w as n ot pr es e nt.

A n a d diti o n al m et h o d f or c al c ul ati n g t h e s h e ar str ess , c all e d t h e i n erti al 

dissi p ati o n m et h o d , w as pr o p os e d b y St a pl et o n a n d H u ntl e y (1 9 9 5). T his 

m et h o d ass u m es t h at t ur b ul e n c e g e n er ati o n a n d dissi p ati o n ar e i n a l o c al 

b al a n c e , a n d t h at t h e m e as ur e m e nts ar e m a d e wit hi n t h e c o nst a nt str ess 

p art of t h e l o g arit h mi c b o u n d ar y l a y er (i. e., t h e l o c al str ess is ass u m e d 

e q u al t o t h e b ott o m str ess). T h e b asis of t his m et h o d gi v e n i n E q u ati o n 5 

c al c ul at es t h e s h e ar v el o cit y b as e d o n t h e ass u m pti o n t h at a n i n erti al 

s u br a n g e e xists i n w hi c h t h e s p e ctr al tr a nsf er of T K E is c o ntr oll e d 

pri m aril y b y dissi p ati o n. B y T a yl or s fr oz e n t ur b ul e n c e h y p ot h esis ( Hi nz e 

1 9 7 5), t h e T K E e q u ati o n c a n b e tr a nsf or m e d fr o m w a v e n u m b er s p a c e t o 

fr e q u e n c y s p a c e, all o wi n g f or t h e c al c ul ati o n of t h e s h e ar v el o cit y: 

1/ 2 5/ 3 / 3 ( ) / ( ) ii u k k z φ α κ ( 5) 

w h er e p hi is t h e s p e ctr al d e nsit y, e q u als t h e v o n K ar m a n s c o nst a nt

( 0. 4), is t h e v erti c al c o or di n at e m e as ur e d p ositi v e u p w ar ds fr o m t h e b e d, 

a n d e q u als t h e K ol m o g or o v c o nst a nt wit h = 0. 51, 2 3 1 α α α = = 4 / 3

( Ki m et al. 2 0 0 0). 

B ott o m s h e ar v el o cit y is esti m at e d usi n g t h e m et h o ds d es cri b e d a b o v e: 

T K E m et h o d t hr o u g h E q u ati o n ( 3), c o v ari a n c e m et h o d t hr o u g h E q u ati o n

( 4), a n d i n erti al dissi p ati o n m et h o d t hr o u g h E q u ati o n ( 5). S h e ar v el o cit y is 

als o c o m p ut e d usi n g a b ott o m b o u n d ar y l a y er m o d el ( B B L M). 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 3

2. 2. 4 Mi cr o s c al e t ur b ul e n c e

S us p e n d e d p arti cl es i n fi n e gr ai n e d s e di m e nt e n vir o n m e nts t e n d t o f or m 

c o h esi v e fl o cs ( Wi nt er w er p a n d V a n K est er e n 2 0 0 4). Fl o c si z e is c o ntr oll e d 

b y c o m pl e x i nt er a cti o ns b et w e e n c o n c e ntr ati o n a n d t ur b ul e n c e i nt e nsit y. 

N e gl e cti n g p arti cl e c ollisi o ns, fl o c si z e is li mit e d b y t ur b ul e n c e s h e ar 

str ess es t h at t e n d t o br e a k u p fl o cs. T w o m e as ur es us e d t o i n v esti g at e 

c o h esi v e s e di m e nt d y n a mi cs ar e t h e dissi p ati o n p ar a m et er (G) , 

( 6) 

a n d t h e K ol m o g or o v mi cr o s c al e ( ),

 

 

  ( 7) 

w h er e is t h e t ur b ul e n c e ki n eti c e n er g y dissi p ati o n a n d is t h e ki n e m ati c 

vis c osit y of w at er ( K ol m o g or o v 1 9 41). I n s h e ar g e n er at e d b o u n d ar y l a y er 

fl o ws, dissi p ati o n a p pr o xi m at el y b al a n c es pr o d u cti o n all o wi n g t o be 

writt e n as

( 8) 

T h e K ol m o g or o v mi cr o s c al e is a m e as ur e of t h e si z e of t h e s m all est 

t ur b ul e nt e d di es a n d t h er ef or e t h e m a xi m u m s ust ai n a bl e fl o c siz e. Fl o cs of 

gr e at er di a m et er ar e s u bj e ct t o t ur b ul e n c e str ess es t h at c a n o v er c o m e t h e 

c o h esi v e b o n di n g pr o p erti es of fi n e gr ai n e d s e di m e nt, t h er e b y li miti n g fl o c 

gr o wt h. At s c al es l ess t h a n , vis c o us eff e cts d o mi n at e, a n d t h e s e di m e nt 

c o h esi v e pr o p erti es c a n m or e e asil y m ai nt ai n fl o c st a bilit y. T y pi c al v al u es 

o bt ai n e d i n est u ari es r a n g e fr o m 1 0 0 t o 1, 0 0 0 m ( Wi nt er w er p 1 9 9 8). T h e 

dissi p ati o n p ar a m et er r e pr es e nts t h e v el o cit y r at e of str ai n a n d is 

pr o p orti o n al t o t h e l o c al s h e ar. Hi g h er r at es of str ai n pr o d u c e gr e a t er 

s h e ari n g f or c e c a usi n g t h e br e a k u p of l ar g er fl o cs. L a b or at or y e x p eri m e nts 

c o n d u ct e d b y M a n ni n g a n d D y er (1 9 9 9) s h o w r e d u cti o ns i n a v er a g e fl o c 

siz e fr o m 1 5 0 t o 8 0 m f or r a n gi n g fr o m 4 5 t o 1 2 s-1. 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 4

2. 3 C or e oll e cti o n at H a milt o n W etl a n d s

Fr o m J ul y 2 8 – 31, 2 01 5, si x 1 0 c m di a m et er c or es w er e c oll e ct e d fr o m fi v e 

st ati o n l o c ati o ns ( Fi g ur e ) i n t h e ar e a of t h e H a milt o n W etl a n ds sit e f or t h e 

p ur p os e of er osi o n e x p eri m e nts. D u e t o li mit e d acc ess t o m u c h of t h e 

w etl a n d ar e a d uri n g l o w ti d e, c ori n g acti viti es c o ul d n ot b e c o m pl et e d 

wit hi n o n e w or ki n g d a y. C or es fr o m H a milt o n St ati o ns 1, 2, a n d 4 w er e 

c oll ect e d o n J ul y 2 8, 2 01 5. A r e plic at e c or e w as c oll e ct e d fr o m t ati o n 1 o n 

J ul y 3 0, 2 01 5, a n d t w o c or es w er e c oll e ct e d fr o m S a n P a bl o B a y j ust o utsi d e 

t h e H a milt o n W etl a n ds b asi n ( St ati o ns 5 N a n d 5 S) o n J ul y 31, 2 01 5. T a bl e 1 

pr o vi d es c or e l o g gi n g i nf or m ati o n f or e ac h of t h e c or es c oll ect e d. 

Fi g ur e A eri al p h ot o s h o wi n g fiv e c or e st ati o n l o c ati o n s
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 5

T a bl e 1. C or e s a m pli n g st ati o n l o c ati o n s a n d d at e s c oll e ct e d. 

C or e I D

L atit u d e 

ort h)

L o n git u d e 

e st) C oll e cti o n D at e

C or e L e n gt h

( c m)

St ati o n 1 3 8. 0 5 5 3 1 2 2. 4 9 6 8 0 7 / 2 8/ 2 0 1 5 3 5 3 7

St ati o n 1 - 2 3 8. 0 5 5 3 1 2 2. 4 9 6 8 0 7 / 3 0/ 2 0 1 5 3 6 3 7

St ati o n 2 3 8. 0 5 7 7 1 2 2. 5 0 2 7 0 7 / 2 8/ 2 0 1 5 3 9 4 0

St ati o n 4 3 8. 0 6 1 0 1 2 2. 5 0 9 0 0 7 / 2 8/ 2 0 1 5 5 4. 5

St ati o n 5 N 3 8. 0 5 8 0 1 2 2. 4 9 0 3 0 7 / 3 1 / 2 0 1 5 3 7 4 0

St ati o n 5 S 3 8. 0 5 5 6 1 2 2. 4 9 1 5 0 7 / 3 1 / 2 0 1 5

A p us h c or er w as us e d t o c oll e ct all t h e a b o v e m e nti o n e d c or es . T h e E R D C 

p us h c or er is c o m p os e d of a p ol y c ar b o n at e c or e b arr el, a 1 0 c m p ol y vi n yl 

c hl ori d e ( P V C) sl e e v e, a 5 c m P V C c h e c k v al v e, a n d al u mi n u m p us h p ol es 

Fi g ur e 3A). T h e p us h c or er w as l o w er e d b y h a n d t o t h e b ott om a n d 

v erti c all y dri v e n i nt o t h e b e d b y t h e o p er at or pr essi n g d o w n w ar d o n t h e 

att ac h e d p us h p ol e . C ar e w as t a k e n t o k e e p t h e p us h p ol e a n d c or e i n a 

v erti c al ori e nt ati o n d uri n g t h e c ori n g pr o c ess. T h e c h e c k v al v e s er v es t o 

cr e at e a s e al a b o v e t h e c or e t o p r e v e nt t h e c a pt ur e d s e di m e nt c or e fr o m 

sli p pi n g o ut of t h e c or e t u b e. O n c e t h e c or e w as r etri e v e d t o t h e v ess el, a 

pl u n g er wit h e nt o nit e p ast e (f or s e ali n g a n d l u bri c ati o n) w as i ns ert e d 

i nt o t h e b ott o m of t h e c or e, a n d e a c h e n d of t h e c or e w as s e al e d wit h e n d 

c a ps Fi g ur e 3B a n d C ). E ac h c or e w as l a b el e d, l o g g e d, a n d st or e d 

s u b m er g e d i n w at er aft er c oll e cti o n . 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 6

Fi g ur e C or e s a m pli n g d evi c e s.

C or es c oll e ct e d w er e tr a ns p ort e d b y v ess el t o s h or e a n d c arri e d b y h a n d 

a p pr o xi m at el y 1 3 0 m t o t h e E R D C C o ast al a n d H y dr a uli cs Fi el d S e di m e nt 

L a b or at or y l o c at e d n t h e n ort h e ast er n c or n er of H a milt o n W etl a n ds 

Fi g ur e 4, M o bil e S e dl a b). Er osi o n e x p eri m e nts w er e c o n d u ct e d fr o m J ul y

2 9, 2 01 5, t hr o u g h A u g ust 1, 2 01 5, i n t h e fi el d l a b or at or y f oll o wi n g t h e 

S e dfl u m e m et h o ds ( d es cri b e d i n S e cti o n 2. 4 S e dfl u m e). D uri n g t h e ti m e of 

er osi o n e x p eri m e nts, s e di m e nt c or es w er e st or e d i n a s h a d e d b arr el fill e d 

wit h sit e w at er. 

D uri n g t h e p eri o d of J ul y 2 7, 2 01 5 , t hr o u g h A u g ust 1, 2 01 5, d ail y w at er 

l e v els wit hi n H a mil t o n W etl a n ds r a n g e d b y a p pr o xi m at el y 2 m. T h e 

m o bil e s e di m e nt l a b w as str at e gi c all y pl ac e d i n t h e n ort h e ast c or n er of t h e 

w etl a n ds, n e ar est t h e l e v e e br e ac h a n d gr e at est w at er d e pt h s, t o li mit t h e 

i m p acts ti d al r a n g e mi g ht h a v e o n ac c ess t o w at er f or fl u m e o p er ati o ns . 

D es pit e t h es e eff orts, r e d u c e d w at er cl arit y a n d ac c ess at p eri o ds of l o w 

ti d es li mit e d t h e s c h e d ul e of e dfl u m e o p er ati o n. D u e t o t h es e s c h e d ul e 

r estri cti o ns, er osi o n e x p eri m e nts w er e n ot c o n d u ct e d o v er t h e e ntir e 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 7

l e n gt h of t h e c or es b ut w er e i nst e a d li mit e d t o t h e u p p er 1 5 c m. 

A d diti o n all y, t h e c or e c oll e ct e d fr o m St ati o n 5 S w as u n a bl e t o b e a n al yz e d 

i n t h e ti m e p er mitt e d f or fi el d w or k. 

2. 4 S e dfl u m e

S e dfl u m e is a fi el d - or l a b or at or y d e pl o y a bl e fl u m e f or q u a ntif yi n g c o h esi v e 

s e di m e nt er osi o n. Th e U S A C E d e v el o p e d S e dfl u m e is a d eri v ati v e of t h e 

fl u m e d e v el o p e d b y r es e ar c h ers at t h e U ni v ersit y of C alif or ni a at S a nt a 

B ar b ar a ( Mc N eil et al. 1 9 9 6). T h e fl u m e i ncl u d es a n 8 0 c m l o n g i nl et s ecti o n 

Fi g ur e 4) wit h cr oss s e cti o n al ar e a of 2 c m × 1 0 c m f or u nif or m, f ull y 

d e v el o p e d, s m o ot h t ur b ul e nt fl o w. T h e i nl et s ecti o n is f oll o w e d b y a t est 

s ecti o n wit h a 1 0 c m di a m et er o p e n b ott o m. C ori n g t u b es a n d fl u m e t est 

s ecti o n, i nl et s e cti o n, a n d e xit s ecti o ns ar e c o nstr uct e d of cl e ar 

p ol yc ar b o n at e m at eri als t o p er mit o bs er v ati o n of s e di m e nt w at er 

i nt er acti o ns d uri n g t h e c o urs e of er osi o n e x p eri m e nts . T h e fl u m e i n cl u d es a 

p ort o v er t h e t est s ecti o n t o pr o vi d e acc ess t o t h e c or e s urf ac e f or p h ysic al 

s a m pli n g. T h e fl u m e acc e pts s e di m e nt c or es u p t o 8 0 c m i n l e n gt h. 

Fi g ur e S e dfl u m e er o si o n fl u m e (l o w er ri g ht). C or e i n s ert e d i nt o t e st s e cti o n ( u p p er 

l eft). C or e s urf a c e fl u s h wit h b ott o m of fl o w c h a n n el ( u p p er ri g ht). Str e s s a s s o ci at e d 

wit h c h a n n el fl o w r at e s (l o w er l eft t a bl e).
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 8

2. 4. 1 Er o si o n e x p eri m e nt s

Pri or t o t h e er osi o n e x p eri m e nt, d es cri pti o ns of t h e c or e ar e r e c or d e d, 

i ncl u di n g l e n gt h, c o n diti o n of t h e c or e s urf ac e, bi ol o gi c al acti vit y, a n d a ny 

vis u al e vi d e n c e of l a y eri n g. C or es ar e i ns ert e d i nt o t h e t esti n g s e cti o n of 

S e dfl u m e a n d a scr e w j ac k is us e d t o a d v a nc e t h e pl u n g er s uc h t h at t h e c or e 

s urf ac e b ec o m es fl us h wit h t h e b ott o m w all of t h e fl u m e. Fl o w is dir e ct e d 

o v er t h e s a m pl e b y di v erti n g fl o w fr o m a 5. 5 h p tr as h p u m p, t hr o u g h a 5 c m 

i n n er di a m et er stiff h os e, i nt o t h e fl u m e. T h e fl o w t hr o u g h t h e fl u m e 

pr o d uc es s h e ar str ess o n t h e s urf ac e of t h e c or e. ( N u m eric al, e x p eri m e nt al, 

a n d a n al yti c al a n al ys es h a v e b e e n p erf or m e d t o r el at e fl o w r at e t o b ott o m 

s h e ar str ess.) Er osi o n of t h e s urf ac e s e di m e nt is i niti at e d as t h e s h e ar str ess 

is i ncr e as e d b e y o n d t h e critic al str ess f or er osi o n, . As s e di m e nt is er o d e d 

fr o m t h e c or e s urf ac e, t h e o p er at or a d v a nc es t h e scr e w j ac k t o m ai nt ai n t h e 

s e di m e nt s urf ac e fl us h wit h t h e b ott o m w all of t h e er osi o n fl u m e. Fi g ur e 4 

i ncl u d es a p h ot o gr a p h of t h e fl u m e, a cl os e u p p h ot o gr a p h of t h e t est 

s ecti o n, a n d a t a bl e of fl o w r at e /s h e ar str ess r el ati o ns hi ps.

Er osi o n v el o cit y w as d et er mi n e d fr o m t h e dis pl ac e m e nt of t h e c or e s urf ac e 

o v er t h e el a ps e d ti m e of t h e e x p eri m e nt. G e n er all y, er osi o n e x p eri m e nts 

w er e p erf or m e d b y r e p e ati n g a s e q u e n c e of i n cr e asi n g s h e ar str ess es.

A p p r o xi m at el y 1 t o 5 m m of s e di m e nt w er e er o d e d d uri n g e ac h er osi o n 

e x p eri m e nt at a s p e cifi e d s h e ar str ess , a n d t h us t h e d ur ati o n of e ac h t est 

w as d e p e n d e nt o n t h e r at e of er osi o n. G e n er all y, t h es e er osi o n t ests w er e

b et w e e n 2 0 a n d 6 0 0 s i n d ur ati o n. P ast e x p eri m e nts h a v e s h o w n t h at t h e 

o p er ati o n al u p p er a n d l o w er er osi o n v el o cit y li mits f or S e dfl u m e er osi o n 

e x p eri m e nts ar e 1. 7 × 1 0- 2 c m /s a n d 1. 7 × 1 0- 4 c m /s, r es p e cti v el y. T h es e 

v el o citi es w er e us e d t o s et t h e b o u n ds a n d d et er mi n e t h e s p a ci n g of s h e ar 

str ess i nt er v als f or a n er osi o n s e q u e n c e. A di a gr a m d e pi cti n g t his er osi o n 

t est pr o c ess al o n g wit h a n e x a m pl e er osi o n s e q u e n c e is s h o w n i n Fi g ur e 5. 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 9

Fi g ur e . Di a gr a m of s e di m e nt c or e er o si o n pr o c e s s. T h e br o w n arr o w i n di c at e s 

dir e cti o n of m oti o n of t h e s e di m e nt i nt o t h e fl u m e. T h e bl u e arr o w i n di c at e s fl o w 

dir e cti o n of w at er. A n ex a m pl e er o si o n s e q u e n c e i s pr ovi d e d i n t h e t a bl e t o t h e ri g ht 

of t h e s e di m e nt c or e. 

P h ysi c al s a m pl es f or b ul k s e di m e nt pr o p ert y m e as ur e m e nts w er e t a k e n at 

a p pr o xi m at el y 3 t o 5 c m i nt er v als d uri n g er osi o n e x p eri m e nts, g e n er all y at 

t h e e n d of a s h e ar str ess c y cl e. P h ysi c al s a m pl es w er e c oll e ct e d b y dr ai ni n g 

t h e fl u m e c h a n n el, o p e ni n g t h e p ort o v er t h e t est s e cti o n, a n d e xtr acti n g a 

s a m pl e fr o m t h e s e di m e nt b e d. T h es e s a m pl es w er e t h e n m e as ur e d f or 

b ul k d e nsit y a n d gr ai n siz e distri b uti o n. T h es e pr o p erti es str o n gl y 

i nfl u e n c e er osi o n; t h er ef or e, d o c u m e nti n g a n y v ari ati o n wit h d e pt h w as

i m p ort a nt i n i nt er pr eti n g t h e er osi o n d at a. 

2. 4. 2 S e di m e nt b ul k pr o p erti e s

B ul k D e n sit y M e a s u r e m e nt s. B ul k s e di m e nt d e nsit y of p h ysic al

s a m pl es w as d et er mi n e d b y a w et dr y w ei g ht a n al ysis. P h ysi c al s a m pl es 

w er e e xtr act e d fr o m t h e s at ur at e d c or e s urf ac e a n d pl ac e d i n a pr e w ei g h e d 

al u mi n u m tr a y. S a m pl e w ei g ht w as r e c or d e d i m m e di at el y aft er c oll ecti o n 

a n d a g ai n a ft er a mi ni m u m of 1 2 h o urs i n a 5 0 C dr yi n g o v e n. W et w ei g ht of 

t h e s a m pl e w as c al c ul at e d b y s u btr acti n g t ar e w ei g ht fr o m t h e w ei g ht of t h e 

s a m pl e. T h e dr y w ei g ht of t h e s a m pl e w as c alc ul at e d as t h e t ar e w ei g ht 

s u btr act e d fr o m t h e w ei g ht aft er dr yi n g. T h e w at er c o nt e nt , w, w as t h e n 

gi v e n : 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 0

( 9)

w h er e a n d ar e t h e w et a n d dr y w ei g hts, r es p e cti v el y. A v ol u m e of 

s at ur at e d s e di m e nt, , c o nsists of b ot h s oli d p arti cl es a n d w at er a n d c a n 

b e writt e n as

( 1 0)

w h er e is t h e v ol u m e of s oli d p arti cl es a n d is t h e v ol u m e of w at er. If 

t h e s e di m e nt p arti cl es a n d w at er h a v e d e nsit y a n d , r es p e cti v el y, t h e 

w at er c o nt e nt of t h e s e di m e nt c a n b e writt e n as

(11)

A m ass b al a n c e of t h e v ol u m e of s e di m e nt gi v es

( 1 2)

w h er e is t h e b ul k d e nsit y of t h e s e di m e nt s a m pl e.

E q u ati o ns 9 t hr o u g h 1 2 ar e us e d t o d eri v e a n e x pli cit e x pr essi o n f or t h e 

b ul k d e nsit y of t h e s e di m e nt s a m pl e, , as a f u n cti o n of t h e w at er c o nt e nt, 

, a n d t h e d e nsiti es of t h e s e di m e nt p arti cl es a n d w at er. T his e q u ati o n is

( 1 3)

F or t h e p ur p os e of t h es e c al c ul ati o ns, = 2. 6 5 g c m - 3 a n d w as

c al c ul at e d f or m e as ur e d p or e w at er at r o o m t e m p er at ur e. 

P a rti cl e Si z e Di st ri b uti o n. S a m pl es c oll ect e d d uri n g er osi o n 

e x p eri m e nts w er e tr a ns p ort e d t o t h e S e di m e nt Tr a ns p ort Pr o c ess es L a b at

E R D C f or gr ai n siz e a n al ysis. A M al v er n M ast ersiz er 2 0 0 0 l as er p arti cl e

siz er w as us e d t o m e as ur e t h e p articl e siz e distri b uti o ns i n s u b s a m pl es 

c oll ect e d fr o m t h e c or es. T h e M al v er n m e as ur es p arti cl e siz e o v er t h e r a n g e

0. 0 2 t o 2 0 0 0 μ m. S e di m e nts w er e h o m o g e niz e d, s u b s a m pl e d (1 t o 2 g), 

w w

s s
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 1

a n d d efl occ ul at e d o v er ni g ht i n a s ol uti o n of s o di u m m et a p h os p h at e 

( 4 0 g / L). S a m pl es w er e t h e n p ass e d t hr o u g h a #1 8 m es h (1 0 0 0 μ m) si e v e 

i nt o t h e i nstr u m e nt s r es er v oir a n d s o nic at e d f or 6 0 s pri or t o a n al ysis. T h e 

s a m pl e w as t h e n p u m p e d a n d r ecirc ul at e d t hr o u g h t h e o ptic al m o d ul e. T h e 

o ptic al m o d ul e i ncl u d es a s p ati al filt er ass e m bl y c o nt ai ni n g a l as er di o d e 

a n d l as er b e a m c olli m at or. T h e diffr acti o n d et ect or ass e m bl y c o nt ai ns a 

c ust o m p h ot o d et ect or arr a y t h at is us e d f or t h e m e as ur e m e nt of li g ht 

sc att eri n g b y t h e s us p e n d e d p arti cl es. T h e distri b uti o n of gr ai n siz es a n d 

m e di a n gr ai n siz es w as d eri v e d fr o m t his li g ht sc att eri n g m e as ur e m e nt.

Or g a ni c m at eri al w as n ot o xi diz e d pri or t o gr ai n siz e a n al ysis.

2. 4. 3 M ulti v ari at e er o si o n r at e pr e di cti o n

T h e g o al of er osi o n d at a a n al ysis is t o d et er mi n e a p pr o pri at e 

p ar a m et eri z ati o n of er osi o n pr o c ess es s o t h at t h e y m a y b e i n c or p or at e d 

i nt o n u m eri c al m o d eli n g st u di es. A n al ysis of t h e er osi o n d at a fr o m 

H a milt o n W etl a n ds s u g g est e d t h at t h e er osi o n al g orit h m s h o ul d b e of t h e 

f oll o wi n g f or m:

( )

( )

( )

0;

c m

m m

E A

E A

τ τ

τ τ τ τ

τ τ τ

= <

= ≤ ≤ (1 4) 

w h er e r e pr es e nts er osi o n r at e ( c e nti m et er p er s e c o n d) fr o m t h e b e d, is 

b e d s h e ar str ess, a n d is criti c al str ess f or er osi o n, is a n e m piri c al 

c o nst a nt, is a n e m piri c al e x p o n e nt, a n d is b e d str ess at w hi c h er osi o n 

r at e b e c o m es c o nst a nt. S ol uti o n of E q u ati o n ( 1 4) t o d at a r e q uir es s ol vi n g 

f or t hr e e p ar a m et ers, , A, a n d n. F or t h e p ur p os es of t his st u d y , criti c al 

s h e ar str ess w as d efi n e d t o b e t h e s h e ar str ess at w hi c h a s m all, b ut 

m e as ur a bl e, r at e of er osi o n o cc u rr e d a n d w as s et t o a r at e of 1 × 1 0- 4 c m /s.

B e d str ess f or t h e u p p er li mit of er osi o n r at e w as d et er mi n e d b y t h e 

pr e vi o usl y r e p ort e d u p p er o p er ati o n al er osi o n al v el o cit y of e dfl u m e, 1. 7 × 

1 0- 2 c m /s. T h e b est fit of E q u ati o n ( 1 4) t o m e as ur e d d at a w as 

acc o m plis h e d t hr o u g h a n it er ati v e, m ulti p ar a m et er, l e ast s q u ar es m et h o d 

o n t h e li n e ar tr a nsf or m of E q u ati o n ( 1 4). T h e r es ulti n g e q u ati o n of t his fit 

pr o vi d e d v al u es f or an d a n d w as us e d t o d et e r mi n e a n d at t h eir 

d efi n e d er osi o n r at es. 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 2

2. 5 S e di m e nt a n d str e s s m o d eli n g

T h e w a v e a n d c urr e nt ti m e s eri es m e as ur e m e nts at e ac h pl atf or m w er e

us e d t o dri v e a B B L M t o pr e di ct t h e c o m bi n e d w a v e a n d c urr e nt s h e ar 

str ess c o m p o n e nts. T h e t h e or eti c al m o d el is a n e xt e nsi o n of t h e c o m bi n e d 

fl o w m o d el d e v el o p e d b y Gl e n n a n d Gr a nt (1 9 8 7) as m o difi e d b y St yl es 

a n d Gl e n n ( 2 0 0 0) b ut wit h o ut t h e c orr e cti o n f or s us p e n d e d s e di m e nt 

i n d u c e d str atifi c ati o n. T h e d et ails of t h e m o d el f or m ul ati o n c a n b e f o u n d 

i n t h e a b o v e r ef er e n c es.

T h e m o d el i n p ut i n cl u d e d n e ar b e d w a v e e xc ursi o n a m plit u d e ( ), w a v e

b ott o m or bit al v el o cit y a m plit u d e ( ), a n d n e ar b e d m e a n c urr e nt ( ) at 

a k n o w n h ei g ht a b o v e t h e b e d ( ). T h e w av e p ar a m et ers w er e esti m at e d 

fr o m t h e w a v e h ei g ht, w a v e p eri o d, a n d w at er d e pt h m e as ur e m e nts usi n g 

li n e ar w a v e t h e or y e. g., D e a n a n d D alr y m pl e 1 9 91]). T h e m e a n c urr e nt 

w as d et er mi n e d fr o m t h e b urst a v er a g e d A D V m e as ur e m e nts, a n d w as

s et e q u al t o 1 0 c m c orr es p o n di n g t o t h e h ei g ht of t h e A D Vs a b o v e t h e l o c al 

b e d el e v ati o n. T h e m o d el c o m p ut es t h e ti m e a v er a g e d s h e ar str ess 

ass o ci at e d wit h t h e c urr e nt ( ), t h e m a xi m u m s h e ar str ess ass o ci at e d

wit h t h e w a v e ( w m ), a n d t h e c o m bi n e d m a xi m u m w a v e pl us c urr e nt s h e ar 

str ess ( c w ). T h e c orr es p o n di n g s h e ar v el o citi es ar e * c ( = τ ρ ), * w m ( =

w m τ ρ ), a n d * c w ( = c w τ ρ ), r es p e cti v el y, w h er e is fl ui d d e nsit y.

2. 6 Criti c al s h e ar str e s s a n d t h e i niti ati o n of s e di m e nt m oti o n

I niti ati o n of s e di m e nt m oti o n is d et er mi n e d usi n g t h e S hi el ds crit eri a : 

( ) s g d 1 5 ) 

w h er e is t h e m a g nit u d e of t h e m a xi m u m s ki n fri cti o n s h e ar str ess

o v er a w a v e p eri o d, is t h e gr ai n di a m et er, is t h e a cc el er ati o n d u e t o 

gr a vit y, a n d is t h e s p e cifi c gr a vit y ( = , is s e di m e nt d e nsit y).

S e di m e nt m o biliz ati o n o cc urs w h e n t h e S hi el ds p ar a m et er ( ) e xc e e ds

t h e criti c al v al u e f or i niti ati o n of s e di m e nt m oti o n ( cr ). T h e S hi el ds 

crit eri a h el p i d e ntif y w a v e a n d c urr e nt c o n diti o ns t h at f a v or s e di m e nt
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 3

r es us p e nsi o n a n d t h us pr o vi d ed a q u a ntit ati v e m e as ur e of s e di m e nt 

tr a ns port acti vit y at e a c h of t h e f o ur sit es.

T h e criti c al s h e ar str ess f or t h e i niti ati o n of s e di m e nt m oti o n f or fi n e

gr ai n e d s e di m e nts v ari es wi d el y i n n at ur al e n vir o n m e nts ( Wi nt er w er p a n d 

V a n K est er e n 2 0 0 4) . F or l o os e, u n c o ns oli d at e d s e di m e nts, as t y pi c al of 

fr es hl y d e p osit e d m at eri al, m oti o n c a n o cc ur at a p pr o xi m at el y 0.1 P a. As 

n e w m at eri al is d e p osit e d o n t o p of ol d m at eri al , c o m p acti o n l e a ds t o 

c o ns oli d ati o n, i n cr e asi n g t h e i nt er n al b o n di n g pr o p erti es of t h e s e di m e nt. 

Criti c al str ess es o n t h e or d er of 5 P a ar e n ot u n c o m m o n f or c o m p a ct e d 

c o h esi v e s e di m e nts ( Wi nt er w er p a n d V a n K est er e n 2 0 0 4). T h e criti c al 

str ess w as m e as ur e d usi n g S e dfl u m e fr o m c or es ac q uir e d at t h e t hr e e

i nt er n al m o nit ori n g st ati o ns (St ati o ns 1, 2, a n d 4). T h e criti c al str ess 

m e as ur e d at t h e s urf ac e v ari e d b et w e e n 0.1 4 a n d 0. 21 P a at t h e s e t hr e e 

i nt er n al H a milt o n m o nit ori n g st ati o ns. T h e criti c al str ess us e d i n t h e 

B B L M f or t his st u d y w as s et t o 0.1 4 P a, t o si m ul at e c o n diti o ns t h at m ost 

f a v or m a xi m u m s e di m e nt m o biliz ati o n.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 4

R e s ult s 

T h e r es ults f o c us o n t h e h y dr o d y n a mi cs a n d s e di m e nt tr a ns p ort pr o c ess es. 

R e gi o n al wi n d a n d ti d e m e as ur e m e nts ar e pr es e nt e d t o h el p pl a c e t h e 

H a milt o n W etl a n d s m e as ur e m e nts ac q uir e d i n t h e i nt eri or of t h e b a y i n a 

br o a d er c o nt e xt.

3. 1 R e gi o n al wi n d s a n d w at er l ev el

Wi n d d at a fr o m N O A A b u o y 9 41 4 8 6 3 l o c at e d s o ut h e ast of S a n P a bl o B a y, 

alif or ni a , ar e d e pi ct e d i n Fi g ur e 6. T h e r e c or d s h ows s o m e w h at hi g h er

t h a n a v er a g e wi n d s p e e ds b et w e e n J u n e a n d Oct o b er 2 01 6 c o m p ar e d t o 

l o w er t h a n a v er a g e wi n d s p e e ds i n t h e wi nt er A n n u al a v er a g e wi n d s p e e d 

w as 3. 0 m /s. H o w e v er, t h e wi nt er m o nt hs s h o w t h e hi g h est a bs ol ut e wi n d 

s p e e ds b ut ar e s h ort er i n d ur ati o n. T h e p att er n is i n di c ati v e of t h e r e gi o n al 

cli m ati c v ari a bilit y i n w hi c h wi nt er st or ms, c o nsisti n g of str o n g b ut s h ort

i v e d wi n d e v e nts, c o ntr ast t h e m or e p ersist e nt hi g h er t h a n a v er a g e wi n ds 

s ust ai n e d f or l o n g er p eri o ds d uri n g t h e s u m m er. T h e wi n d dir e cti o n w as

v ari a bl e ( Fi g ur e 7) wit h a n oti c e a bl e tr e n d of s o ut h erl y wi n ds (1 8 0 ) 

b et w e e n J u n e a n d Oct o b er. 

Fi g ur e 6. H o url y av er a g e d wi n d s p e e d m e a s ur e d at H a milt o n W etl a n d s.

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

1 0

2 0

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7

1 0

2 0
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 5

Fi g ur e 7. Wi n d dir e cti o n.

W at er l e v els w er e m e as ur e d at t h e s a m e N O A A st ati o n as t h e wi n d 

( 9 41 4 8 6 3). T h e d at a i n di c at e a s e mi di ur n al ti d al si g n al a n d l o w fr e q u e n c y 

v ari ati o ns t h at i n cl u d e s a sli g ht i n cr e as e i n w at er l e v el st arti n g i n J u n e a n d 

c o nti n ui n g u ntil t h e e n d of Oct o b er ( Fi g ur e 8). E pis o di c fl u ct u ati o ns i n t h e 

l o w fr e q u e n c y si g n al, es p e ci all y b et w e e n N o v e m b er a n d M a y, ar e als o of 

n ot e a n d ar e li k el y i n di c ati v e of at m os p h eri c fr o nt al s yst e ms i n w hi c h 

str o n g wi n ds c a us ed bri ef p eri o ds of s et u p or s et d o w n i n t h e b a y.

Fi g ur e 8. N O A A w at er l ev el at S a n P a bl o B ay st ati o n.

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

2 0 0

4 0 0

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7

2 0 0

4 0 0
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 6

3. 2 S e a s o n a l wi n d, w at er l ev el, a n d w at er q u ality 

B e c a us e t h e ti m e s eri es s p a ns m ulti pl e y e ars, it w as p ossi bl e t o e x pl or e

s e as o n al v ari ati o ns c a us e d b y c h a n g es i n t h e m et e or ol o gi c al f or ci n g a n d 

pr e ci pit ati o n o v er t h e c o urs e of t h e y e ar. Fi g ur es 9 t hr o u g h 1 3 d e pi ct

m o nt hl y a v er a g e c o n diti o ns t o el u ci d at e t h e s e as o n al tr e n ds ass o ci at e d 

wit h H a milt o n W etl a n ds. T h e ti m e s eri es w er e s u b di vi d e d b y m o nt h a n d 

t h e n a v er a g e d t o pr o d u c e a r e c or d t h at hi g hli g hts m o nt hl y tr e n ds. A v er a g e 

wi n d s p e e ds w er e hi g h er b et w e e n A pril a n d A u g ust ( Fi g ur e 9) a n d t h e n 

s h o w a g e n er al d e cr e as e u ntil D e c e m b er. H o w e v er, g usts t e n d e d t o b e 

m or e e v e nl y distri b ut e d t hr o u g h o ut t h e y e ar. N ot e t h at t h e g usts als o 

r e pr es e nt m o nt hl y a v er a g es s o t h at t h e s e as o n al distri b uti o n is sli g htl y 

s m o ot h e d, t h er e b y r e d u ci n g t h e eff e ct of i n di vi d u al st or ms. 

Fi g ur e 9. B ar c h art d e pi cti n g m o nt hly av er a g e wi n d s p e e d s i n cl u di n g wi n d g u st s.

Hi g h er m o nt hl y a v er a g e d wi n ds st arti n g i n t h e s pri n g a n d c o nti n ui n g 

t hr o u g h s u m m er w er e c a us e d b y s hifts i n t h e r e gi o n al at m os p h eri c 

f or ci n g al o n g t h e c e ntr al C alif or ni a c o ast. D uri n g t h e s pri n g, t h e P acifi c 

hi g h s hifts t o w ar ds t h e n or t h i n r es p o ns e t o i n cr e as e d w ar mi n g wit h t h e 

c h a n g e of s e as o n. T h e i n cr e as e i n a v er a g e t e m p er at ur es als o pr o d u c es a 

p ersist e nt l o w pr ess ur e s yst e m wit hi n t h e C alif or ni a C e ntr al V all e y. B y 

s u m m er, t h e i nl a n d l o w pr ess ur e s yst e m a n d t h e P a cifi c hi g h ar e w ell 

J a n F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c

A v g

G u st
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 7

est a blis h e d, pr o d u ci n g a pr ess ur e gr a di e nt t h at dri v es w est w ar d wi n ds 

t hr o u g h o ut t h e b a y ar e a.

M o nt hl y a v er a g e d w at er l e v els i n cr e as e d st e a dil y st arti n g i n A pril a n d 

p e a k i n O ct o b er ( Fi g ur e 1 0). T his tr e n d w as f oll o w e d b y a r e d u cti o n i n 

w at er l e v el b et w e e n D e c e m b er a n d A pril. W hil e t h e d at a d o n ot i n di c at e a 

dir e ct c orr el ati o n wit h t h e wi n d, t h er e is a g e n er al i n cr e as e i n wi n d 

v el o cit y t hr o u g h t h e s pri n g wit h t h e str o n g est wi n ds a n d a b o v e a v er a g e 

w at er l e v els o c c urri n g i n t h e s u m m er a n d e arl y f all. 

Fi g ur e 1 0. M o nt hly av er a g e d w at er l ev el m e a s ur e d at N O A A b u oy.

M o nt hl y t e m p er at ur e c h a n g es at H a milt o n 1 f oll o w t h e s e as o n al tr e n d f or 

s h all o w s yst e ms at mi d l atit u d es, wit h hi g h est t e m p er at ur es d uri n g t h e 

s u m m er a nd l o w est t e m p er at ur es d uri n g t h e wi nt er ( Fi g ur e 11). M o nt hl y 

a v er a g e s ali nit y w as hi g h est i n M a y a n d t h e n st e a dil y d e cr e as e d u ntil 

F e br u ar y ( Fi g ur e 1 2). S ali niti es i n di c at e a br a kis h e n vir o n m e nt wit h 

a v er a g e v al u es l ess t h a n a b o ut 2 5 p pt. T h e s ali nit y n e a rl y d o u bl ed 

b et w e e n F e b r uar y a n d J u n e. T h e dr y s e as o n f or t h e S a n Fr a n cis c o B a y 

ar e a is d uri n g t h e s u m m er , r es ulti n g i n l o w er fr es h w at er i n p ut a n d 

hi g h er a v er a g e s ali niti es.

J a n F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c

0. 2

0. 4

0. 6

0. 8

1. 2
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 8

Fi g ur e 1 1. M o nt hly av er a g e d t e m p er at ur e at H a milt o n W etl a n d s. 

Fi g ur e 1 2. M o nt hly av er a g e d s ali nity at H a milt o n W etl a n d s.

J a n F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c

1 0

1 5

2 0

2 5

J a n F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c

1 0

1 5

2 0

2 5
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 2 9

U nli k e t e m p er at ur e a n d s ali nit y, t ur bi dit y d o es n ot s h o w a cl e ar s e as o n al 

tr e n d (Fi g ur e 1 3). H o w e v er, if t h e m o nt h of M a y is r e m o v e d fr o m 

c o nsi d er ati o n, t h e n a tr e n d e m er g es wit h hi g h er t h a n a v er a g e t ur bi dit y i n 

t h e s u m m er a n d l o w er t h a n a v er a g e t ur bi dit y i n t h e wi nt er. T h e 

p ot e nti all y a n o m al o usl y l o w t ur bi dit y i n M a y w as li k el y d u e t o bi o f o uli n g 

of t h e s e ns or, i n w hi c h t h e pr o b e w as r e m o v e d f or s er vi ci n g a n d r e pl ac e d 

i n J u n e of b ot h y e ars. T h er ef or e, b ot h t h e t ur bi dit y v al u es a n d t h e n u m b er 

of a v er a gi n g p oi nts ar e s k e w e d c o m p ar e d t o d at a c oll e ct e d d uri n g t h e 

ot h er m o nt hs. E v e n s o, t h e hi g h est t ur bi diti es o cc ur r e d i n t h e s u m m er, 

w hi c h c oi n ci d es wit h t h e hi g h est a v er a g e wi n d c o n diti o ns.

Fi g ur e 1 3. M o nt hly av er a g e d t ur bi dity at H a milt o n W etl a n d s.

I n s h all o w w at er s yst e ms, t ur bi dit y c a n b e c orr el at e d wit h mi xi n g 

g e n er at e d b y str o n g c urr e nts or wi n ds. C o nsi d eri n g t h at t h e d at a s u g g est 

t h at t h e wi n d pl a ye d a r ol e i n r es us p e n di n g s e di m e nt, Fi g ur e 1 4 d e pi cts a 

s c att er pl ot of t h e m o nt hl y a v er a g e d t ur bi dit y as a f u n cti o n of t h e m o nt hl y 

a v er a g e d wi n d. T h er e is a cl e ar tr e n d wit h i n cr e asi n g t ur bi dit y ass o ci at e d 

wit h i n cr e asi n g wi n d s p e e d. T h e gr e at est a n o m al y is f or t h e m o nt h of M a y, 

i n w hi c h t h e t ur bi dit y f alls w ell b el o w t h e ot h er v al u es f or si mil ar wi n d 

s p e e ds. It w as pr e vi o usl y m e nti o n e d t h at t h e M a y d at a w er e p ot e nti all y 

J a n F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 0

s k e w e d d u e t o i nstr u m e nt bi of o uli n g , a n d t h us t h e l o n e d at a p oi nt is li k el y 

a n u n d er esti m at e of t h e act u al t ur bi dit y f or t h at m o nt h.

Fi g ur 1 4 T ur bi dity a s a f u n cti o n of m o nt hly av er a g e d wi n d s p e e d 

at H a milt o n W etl a n d s.

3. 3 W av e s a n d w at er d e pt h

W a v e h ei g ht a n d p eri o d at st ati o ns H a milt o n 1, 2 , a n d 4 ar e d e pi ct e d i n 

Fi g ur e s 15 t hr o u g h 2 0 , r es p e cti v el y. T h e c o v er a g e v ari e d b et w e e n st ati o n 

a n d t hr o u g h ti m e d u e t o d at a g a ps c a us e d b y bi of o uli n g or t e m p or ar y 

i nstr u m e nt f ail ur e b et w e e n s er vi ci n g. W a v e h ei g hts w er e t y pi c all y < 

0. 01 m, a n d p e a ks di d n ot e x c e e d 0. 4 m at a n y sit e. T h e s h elt er e d 

g e o m etr y of H a milt o n W etl a n ds pr e v e nts si g nifi c a nt f et c h a n d ass o ci at e d 

w a v e gr o wt h. T h e hi g h est w a v es a n d t h e st ati o n wit h t h e m ost w a v e 

e v e nts w as H a milt o n 2. T h er e w er e m or e i nst a n c es of w a v e h ei g hts > 0. 2 

m h er e t h a n at t h e ot h er l o c ati o ns. W a v e p eri o ds w er e t y pi c all y < 2 s, a n d 

m a xi m u m p eri o ds w er e < 4 s at all st ati o ns. T h e li mit e d f et c h pr e cl u d es 

H a milt o n W etl a n ds fr o m e x p eri e n ci n g hi g h er a n d l o n g er p eri o d w a v es.

2. 5 3. 5

Wi n d S p e e d ( m/ s)

2 5

3 0

3 5

4 0

4 5

5 0

5 5

6 0

6 5

7 0

J a n

F e b

M ar

A pr

M a y

J u n

J ul

A u g

S e p

O ct

N o v

D e c

J a n

F e b

M ar

A pr

M a y

J u n

J ul

A u g

S e p

O ct

N o v

D e c
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 1

Fi g ur e 1 5 W av e h ei g ht at H a milt o n 1

Fi g ur e 1 6 W av e p eri o d at H a milt o n 1

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

0. 2

0. 4

H a milt o n 1

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7

0. 2

0. 4

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

H a milt o n 1

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 2

Fi g ur e 1 7 W av e h ei g ht H a milt o n 2

Fi g ur e 1 8 W av e p eri o d H a milt o n 2

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

0. 2

0. 4

H a milt o n 2

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7

0. 2

0. 4

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

H a milt o n 2

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 3

Fi g ur e 1 9 W av e H ei g ht H a milt o n 4

Fi g ur e 2 0 W av e p eri o d H a milt o n 4

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

0. 2

0. 4

H a milt o n 4

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7

0. 2

0. 4

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

H a milt o n 4

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 4

W at er d e pt hs at H a milt o n 1, 2 , a n d 4 s h o w e d a str o n g ti d al si g n al t h at 

w as m o d ul at e d b y t h e s pri n g / n e a p c y cl e ( Fi g ur e 21, Fi g ur e 2 2 , a n d 

Fi g ur e 2 3 ). A v er a g e d e pt hs ar e l ess t h a n 2 m at all st ati o ns. G a ps i n t h e 

r e c or d d e n ot e p eri o ds w h e n t h e i nstr u m e nts w er e n ot r e c or di n g d u e t o 

bi of o uli n g or ot h er m alf u n cti o n s. 

Fi g ur e 2 1 W at er d e pt h at H a milt o n 1

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

H a milt o n 1

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 5

Fi g ur e 2 2 W at er d e pt h at H a milt o n 2

Fi g ur e 2 3 W at er d e pt h at H a milt o n 4

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

H a milt o n 2

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

H a milt o n 4

F e b M ar A pr M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 6- 2 0 1 7
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 6

3. 4 F et c h a n d w av e h ei g ht

H a milt o n W etl a n ds is a r el ati v el y s m all b asi n t h at is cl os e d off fr o m t h e 

m u c h l ar g er S a n P a bl o B a y b y a li n e ar di k e. A s m all i nl et p er mits 

e xc h a n g e , b ut it is t o o n arr o w t o all o w f or l ar g e w a v es t o pr o p a g at e i nt o 

t h e s yst e m. Wit hi n t h e s yst e m, t h er e ar e a n u m b er of c o nstr u ct e d b er ms 

a n d i nt erti d al fl ats t h at c a n f urt h er r e d u c e t h e f et c h , d e p e n di n g u p o n wi n d 

dir e cti o n a n d i nst a nt a n e o us w at er l e v el. B e c a us e t h es e f e at ur es ar e 

distri b ut e d t hr o u g h o ut t h e s yst e m, t h e f et c h is pri m aril y c o ntr oll e d b y 

wi n d dir e cti o n. F or e x a m pl e, st ati o n H a milt o n 1 is l o c at e d j ust s o ut h of a

3 8 0 m l o n g b er m t h at r u ns n e arl y e ast w est ( Fi g ur e 1). B e c a us e of its 

pr o xi mit y t o t h e b er m ( 3 0 m), a n y wi n d g e n er at e d w a v es ori gi n ati n g fr o m 

a s e mi cir c ul ar ar c b et w e e n w est n ort h w est a n d e ast s o ut h e ast ( b et w e e n 

3 0 0 a n d 1 0 0 d e g m et e or ol o gi c al l y) will b e bl o c k e d b y t h e b er m . H o w e v er, 

w a v es ori gi n ati n g fr o m t h e s o ut h w est h a v e a f et c h of a p pr o xi m at el y 1 k m.

T o e x pl or e t h e eff e ct of f et c h, a p eri m et er w as est a blis h e d f or e ac h of t h e 

st ati o ns t h at m e as ur ed t h e dist a n c e t o t h e cl os est s h or eli n e p oi nt as a 

f u n cti o n of dir e cti o n. D e p e n di n g u p o n t h e dir e cti o n r el ati v e t o t h e s e ns or, 

t his dist a n c e c o ul d e xt e n d t o t h e b asi n b o u n d ar y or t o t h e s h or eli n e of o n e 

of t h e b er ms. T o e x pl or e t h e eff e ct of f et c h o n t h e w a v es, t h e w a v e h ei g ht 

w as a v er a g e d i n 2 0 d e g bi ns a n d pl ott e d i n c o nj u n cti o n wit h t h e p eri m et er 

m e as ur e m e nts. T h e r es ults r e v e al e d a tr e n d i n w hi c h a v er a g e w a v e h ei g ht 

i n cr e as ed wit h dist a n c e (f et c h) t o t h e n e ar est l a n d p oi nt ( Fi g ur e 2 4, Fi g ur e

2 5 , a n d Fi g ur e 2 6 ). T h e f rt h er t h e s e ns or w as fr o m t h e s h or eli n e, t h e 

hi g h er t h e a v er a g e w a v es.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 7

Fi g ur e 2 4 R el ati o n s hi p b et w e e n f et c h a n d w av e h ei g ht at H a milt o n 1. 

P eri m et er d e n ot e s t h e di st a n c e b et w e e n t h e s e n s or l o c ati o n a n d t h e cl o s e st 

l a n d p oi nt a s a f u n cti o n of dir e cti o n. W av e h ei g ht d e n ot e s t h e av er a g e h ei g ht 

of w av e s i n 2 0 d e g a n gl e bi n s.

Fi g ur e 2 5 F et c h a n d w av e h ei g ht a s a f u n cti o n of dir e cti o n at H a milt o n 2.

1 0 0 2 0 0 3 0 0

Dir e cti o n ( d e gr e e s)

0. 5

1. 5

2. 5

H a milt o n 1

 ( c m)

P eri m et er ( k m)

1 0 0 2 0 0 3 0 0

Dir e cti o n ( d e gr e e s)

H a milt o n 2

 ( c m)

P eri m et er ( k m)
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 8

Fi g ur e 2 6 F et c h a n d w av e h ei g ht a s a f u n cti o n of dir e cti o n at H a milt o n 4.

3. 5 I nt eri or b a si n c urr e nt s

C urr e nt m e as ur e m e nts at st ati o ns H a milt o n 1, 2 , a n d 4 ar e d e pi ct e d i n 

Fi g ur e 2 7, Fi g ur e 2 8 , a n d Fi g ur e 2 9 , r es p e cti v el y. T h e a v ail a bl e c urr e nt 

d at a at all t hr e e st ati o ns w er e s p ars e. Bi of o uli n g a n d e xt e n d e d p eri o ds 

b et w e e n s er vi ci n g r e d u c e d t h e n u m b er of d at a p oi nts, s o it w as n ot 

p ossi bl e t o i n v esti g at e l o w fr e q u e n c y m oti o ns s u c h as s e as o n al tr e n ds, t h e 

eff e cts of a n o m al o us w e at h er p att er ns, or st or ms. T h e ti m e s eri es di d

i n di c at e a str o n g ti d al si g n al, a n d t h er e w er e si g nifi c a nt diff er e n c es i n ti d al 

c urr e nt a m plit u d e at t h e st ati o ns. M a xi m u m ti d al c urr e nt a m plit u d es at 

H a milt o n 2 a n d 4 w er e a p pr o xi m at el y 0. 0 8 m /s , w h er e as H a milt o n 1 

s h o we d m u c h s m all er a m plit u d es ( 0. 0 2 m /s). Fr o m a m e c h a ni c al e n er g y 

st a n d p oi nt, t h e ti d al c urr e nts at all t hr e e l o c ati o ns ar e r el ati v el y w e a k i n 

t er ms of t h eir p ot e nti al t o r es us p e n d b e d m at eri al.

1 0 0 2 0 0 3 0 0

Dir e cti o n ( d e gr e e s)

0. 5

1. 5

2. 5

H a milt o n 4

 ( c m)

P eri m et er ( k m)
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 3 9

Fi g ur e 2 7 H a milt o n 1 c urr e nt s

Fi g ur e 2 8 H a milt o n 2 c urr e nt s

Fi g ur e 2 9 H a milt o n 4 c urr e nt s

J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b M ar A pr M a y

2 0 1 4- 2 0 1 5

- 0. 1

- 0. 0 5

0. 0 5

0. 1

H a milt o n 1

E a st

N ort h

J ul A u g S e p O ct

2 0 1 4

- 0. 1

- 0. 0 5

0. 0 5

0. 1

H a milt o n 2

E a st

N ort h

J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b M ar A pr M a y

2 0 1 4- 2 0 1 5

- 0. 1

- 0. 0 5

0. 0 5

0. 1

H a milt o n 4

M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

- 0. 1

- 0. 0 5

0. 0 5

0. 1

E a st

N ort h
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 0

3. 6 A c o u sti c b a c k s c att er

T h e ac o usti c i nt e nsit y ( b ac ks c att er) m e as ur e d b y t h e A D Vs is pr o p orti o n al 

t o t h e n u m b er of s c att ers i n t h e w at er c ol u m n. As s u c h, w h e n 

c o n c e ntr ati o n m e as ur e m e nts ar e n ot a v ail a bl e , b ac ks c att er is r o uti n el y 

us e d as a r el ati v e m e as ur e of t h e s us p e n d e d s oli ds i n t h e w at er c ol u m n. A 

p ositi v e c orr el ati o n b et w e e n b ac ks c att er a n d t h e m a g nit u d e of t h e c urr e nt 

or w a v es is c o nsi d er e d t o b e i n di c ati v e of l o c al r es us p e nsi o n. W h e n dir e ct 

m e as ur e m e nts of c o n c e ntr ati o n ar e n ot a v ail a bl e, e x a mi ni n g t h e

r el ati o ns hi p b et w e e n b ac ks c att er a n d t h e c urr e nts c a n b e us e d t o 

d et er mi n e if t h e ti d al fl o w is a li k el y m e c h a nis m c o ntr olli n g t h e d y n a mi cs. 

H a milt o n 2 s h o w e d a tr e n d t h at s u g g est e d ti d al fl o w m a y i n d u c e l o c al

r es us p e nsi o n (Fi g ur e 3 0 ). H o w e v er , t h e c orr el ati o n c o effi ci e nt w as s m all 

(r = 0. 21). H a milt o n 1 a n d H a milt o n 4 s h o w e d l ar g e v ari a bilit y a n d n o 

a p p ar e nt tr e n d b et w e e n b ac ks c att er a n d c urr e nt m a g nit u d e. T h e 

c orr el ati o n c o effi ci e nts at H a milt o n 1 a n d H a milt o n 4 w er e 0. 3 6 a n d 

0. 0 0 3, r es p e cti v el y , b ut t h e sl o p e at H a milt o n 1 w as n e g ati v e i n di c ati n g a 

d e cr e as e i n b a c ks c att er as a f u n cti o n of c urr e nt s p e e d. A n esti m at e of t h e 

s h e ar str ess f or a m e a n c urr e nt of 0.1 c m /s w hi c h is gr e at er t h a n 

m a xi m u m m e as ur e d ti d al c urr e nts ) a n d a dr a g c o effi ci e nt of 0. 0 0 5 w hi c h 

is t y pi c al of s ki n r o u g h n ess o v er m u d d y b e ds) is 0. 0 5, w hi c h is l ess t h a n 

t h e criti c al s h e ar str ess t h at w as m e as ur e d at all t hr e e st ati o ns. As s u c h , 

t h e w e a k c orr el ati o n b et w e e n b ac ks c att er a n d fl o w s p e e d i n di c at ed t h at 

i nt eri or b asi n ti d al c urr e nts g e n er all y w er e i ns uffi ci e nt t o r es us p e n d 

s e di m e nt, a n d t h e r e gr essi o n a n al ysis s u p p ort e d t h at c o n cl usi o n.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 1

Fi g ur e 3 0 A c o u sti c b a c k s c att er a s a f u n cti o n of c urr e nt m a g nit u d e. 

3. 7 I nl et c urr e nt s

T h e si d e l o o ki n g A D C P d e pl o y e d at H a milt o n 3 m e as ur ed t he w at er d e pt h 

a n d t h e c urr e nts al o n g a cr oss c h a n n el a xis at t h e i nl et t hr o at. W at er 

d e pt hs at H a milt o n 3 i n di c at e d a mi x e d s e mi di ur n al ti d e m o d ul at e d b y 

t h e s pri n g / n e a p c y cl e (Fi g ur e 31 ). Ti d al r a n g e at s pri n g ti d e w as

a p pr o xi m at el y 2 m. T o e x a mi n e i nl et fl o ws, t h e c urr e nts w er e r ot at e d i nt o 

al o n g - a n d cr oss c h a n n el dir e cti o ns. A d diti o n all y, t h e c urr e nts w er e

a v er a g e d acr oss all bi ns t o m a k e it e asi er t o vis u aliz e n et e xc h a n g e 

b et w e e n t h e b asi n a n d S a n P a bl o B a y. C urr e nt p att er ns als o r efl e ct e d a 

s pri n g / n e a p v ari a bilit y wit h m a xi m u m s pri n g ti d e a m plit u d es of 

a p pr o xi m at el y 1. 4 0 m /s ( Fi g ur e 3 2 ). T his w as m u c h l ar g er t h a n wit hi n t h e 

b asi n, w h er e m a xi m u m c urr e nts di d n ot e x c e e d 0.1 0 m /s. Al o n g c h a n n el 

c urr e nt a m plit u d e d e cr e as e d o v er t h e c o urs e of t h e d e pl o y m e nt s u c h t h at 

b y t h e e n d of Oct o b er , m a xi m u m a m plit u d es di d n ot e xc e e d 1. 0 0 m /s.

T h er e w as n o c orr es p o n di n g d e cr e as e i n ti d al h ei g ht a m plit u d e d uri n g t his 

s a m e ti m e p eri o d.

0 0. 0 2 0. 0 4 0. 0 6 0. 0 8 0. 1

C urr e nt ( m/ s)

1. 6

1. 8

2. 2

H a milt o n 1

0 0. 0 2 0. 0 4 0. 0 6 0. 0 8 0. 1

C urr e nt ( m/ s)

1. 6

1. 8

2. 2

H a milt o n 2

0 0. 0 2 0. 0 4 0. 0 6 0. 0 8 0. 1

C urr e nt ( m/ s)

1. 6

1. 8

2. 2

H a milt o n 4
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 2

Fi g ur e 3 1 W at er d e pt h at t h e i nl et t hr o at m e a s ur e d by t h e A D C P.

Fi g ur e 3 2 S p ati ally av er a g e d c urr e nts i n t h e i nl et t hr o at.

A u g S e p O ct N o v

1 4 

0. 5

1. 5

2. 5

A u g S e p O ct N o v

1 4 

- 1. 5

- 1

- 0. 5

0. 5

1. 5

Al o n g c h a n n el

Cr o s s c h a n n el
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 3

Ti d al as y m m etr y is a m e as ur e of t h e diff er e n c e b et w e e n m a xi m u m fl o o d 

a n d m a xi m u m e b b fl o w s p e e ds o v er t h e ti d al c y cl e. Fl o o d d o mi n at e d 

s yst e ms t e n d t o i m p ort s e di m e nt as t h e m a xi m u m fl o w s p e e ds a n d 

ass o ci at e d s h e ar str ess r es p o nsi bl e f or s e di m e nt r es us p e nsi o n a n d w at er 

c ol u m n c arr yi n g c a p acit y ar e gr e at er d uri n g t h e fl o o d p h as e. F or t h e s a m e 

r e as o ns, e b b d o mi n at e d s yst e ms t e n d t o e x p ort s e di m e nt. I n g e n er al, ti d al 

as y m m etr y is a st atisti c all y st e a d y m e as ur e i n t h at a s yst e m is eit h er fl o o d 

d o mi n at e d or e b b d o mi n at e d as d et er mi n e d o v er m a n y ti d al c y cl es. Fl o o d 

or e b b d o mi n a n c e is a f u n cti o n of i nl et a n d b a y m or p h ol o g y, as t h es e 

f act ors al o n g wit h fri cti o n m o d ul at e t h e r el ati v e a m plit u d e of t h e ti d al 

c o nstit u e nts r es p o nsi bl e f or pr o d u ci n g fl o w as y m m etri es ( Fri e dri c hs a n d 

A u br e y 1 9 8 8) . At H a milt o n W etl a n ds , t h e b a y fr o nt l e v e e w as br e ac h e d t o 

pr o d u c e a n e w i nl et. O v er ti m e, t h e i nl et wi d e n e d , i n cr e asi n g t h e cr oss

s e cti o n al ar e a of t h e e ntr a n c e, w hi c h r e d u c e d t h e m a g nit u d e of t h e c urr e nt 

a n d alt er e d t h e ti d al pris m. B e c a us e of t h es e m or p h ol o gi c al c h a n g es, fl o o d 

or e b b d o mi n a n c e is n ot a st atisti c all y st e a d y p h e n o m e n o n a n d c a n c h a n g e 

as t h e i nl et a n d b asi n a dj ust. T o c a pt ur e c h a n g es i n fl o o d or e b b 

d o mi n a n c e, ti d al as y m m etr y is d efi n e d as t h e diff er e n c e b et w e e n 

m a xi m u m fl o o d c urr e nts a n d t h e a bs ol ut e v al u e of m a xi m u m e b b 

c urr e nts, ma x mi n T u u = − o v er a ti d al c y cl e. T h e s yst e m is fl o o d d o mi n at e d 

if > 0 , a n d e b b d o mi n at e d if < 0. T his a n al ysis f o c us e d o n t h e l o n g er 

t er m ( > ti d al c y cl e) tr e n ds t o s e e if t h e s yst e m e x hi bite d a n y v ari ati o n 

d uri n g t h e i niti al wi d e ni n g of t h e i nl et t hr o at. 

T h e r es ults i n di c at e t h at H a milt o n W etl a n ds w as fl o o d d o mi n at e d s h ortl y 

aft er t h e br e ac h of t h e b a y fr o nt l e v e e (Fi g ur e 3 3 ). O v er ti m e, t h e s yst e m 

r e m ai n e d fl o o d d o mi n at e d, b ut t h er e w as a tr e n d t h at s u g g est e d t h e 

s yst e m w as b e c o mi n g l ess fl o o d d o mi n at e d. H o w e v er, t h e tr e n d li n e 

i n di c at ed t h e s yst e m w as still a dj usti n g a n d h ad n ot r e a c h e d e q uili bri u m 

b y t h e e n d of t h e m e as ur e m e nt p eri o d. N ot o nl y w as t h er e a r e d u cti o n i n 

t h e a m plit u d e of t h e c urr e nt as t h e i nl et br e ac h wi d e ne d b ut t h e s yst e m 

t e n d e d t o b e c o m e l ess fl o o d d o mi n at e d.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 4

Fi g ur e 3 3 Ti d al a sy m m etry i n t h e i nl et t hr o at.

Cr oss c h a n n el c urr e nts d uri n g a s pri n g ti d al c y cl e s h o w e d s p ati al 

v ari a bilit y i n t h e fl o w p att er ns, wit h g e n er all y hi g h er fl o ws i n t h e c e nt er 

of t h e c h a n n el ( Fi g ur e 3 4). H o w e v er, t h er e w er e s o m e n ot e d e x c e pti o ns 

es p e ci all y n e ar sl a c k hi g h a n d sl a c k l o w, w h e n t h e c urr e nt s w er e

g e n er all y w e a k est a n d e x hi bit e d gr e at er s p ati al v ari a bilit y. A n ot h er 

i nt er esti n g f e at ur e w as t h e dr o p i n c urr e nt m a g nit u d e d uri n g e b b w h e n 

t h e w at er d e pt h w as 1. 3 m. T h e p att er n w as s u g g esti v e of a c o u nt er fl o w 

p ossi bl y d u e t o a n o p p osi n g e d d y, i n w hi c h t h e o ut g oi n g fl o w 

e n c o u nt er e d a r e v ers al i n d u c e d b y a n e d d y s u c h t h at t h e n et fl o w w as

n e ar z er o. H o w e v er, t h er e w as n o cl e ar o bstr u cti o n or s h or eli n e 

c ur v at ur e t h at s u g g est e d e d d y f or m ati o n i n t h e l o c ati o n t h at w o ul d 

pr o d u c e t h e o bs er v e d s p ati al c urr e nt p att er n. T h e s h ar p r e d u cti o n i n 

c urr e nt m a g nit u d e b et w e e n a p pr o xi m at el y 3 0 a n d 6 0 m fr o m t h e 

i nstr u m e nt d uri n g t h e l att er h alf of e b b w as a p ersist e nt f e at ur e t h at 

r e q uir es a d diti o n al i nf or m ati o n s u c h as a b at h y m etri c s ur v e y of t h e ar e a 

or fl o w vis u ali z ati o n t o m a p c urr e nt p att er ns i n t h e vi ci nit y of t h e A D C P 

t o e x pl ai n t h e o bs er v e d p att er n. 

A u g S e p O ct N o v

1 4 

- 0. 4

- 0. 2

0. 2

0. 4

0. 6

0. 8

Ti d al A s y m m etr y H a milt o n 3
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 5

Fi g ur e 3 4 V e ct or pl ot d e pi cti n g c urr e nt di stri b uti o n a cr o s s t h e i nl et ov er a ti d al cy cl e.

T h e p a n el s ar e r e a d fr o m l eft t o ri g ht a n d t o p t o b ott o m. U p p er l eft p a n el w a s at sl a c k 

l o w a n d t h e s n a p s h ot s ev olv e i n 1 4 h o ur i n cr e m e nts. M axi m u m av er a g e s p e e d 

a cr o s s t h e i nl et e ntr a n c e w a s 1. 1 7 m / s.

T h er e w as a sli g ht as y m m etr y b et w e e n st a g e h ei g ht a n d m a xi m u m ti d al 

fl o ws s u c h t h at m a xi m u m fl o o d o cc urr e d n e ar mi d ti d al st a g e w hil e 

m a xi m u m e b b o cc ur r e d at a sli g htl y hi g h er st a g e ( Fi g ur e 3 5 ). N e ar t h e e n d 

of fl o o d, c urr e nts w er e d e cr e asi n g w hil e w at er l e v el w as i n cr e asi n g.

I m m e di at el y f oll o wi n g sl ac k hi g h, t h er e w as i niti all y v er y littl e c h a n g e i n 

st a g e d uri n g e arl y e b b, b ut c urr e nts w er e i n cr e asi n g. T his as y m m etri c 

p att er n is si mil ar t o ot h er est u ari es t h at e x hi bit v ari ati o ns i n b asi n ar e a 

a n d ti d al w a v e pr o p a g ati o n s p e e d as a f u n cti o n of d e pt h a n d fl o w dir e cti o n

( Bl a nt o n et al. 2 0 0 2). 

- 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0

- 6 0

- 4 0

- 2 0

D e pt h = 0. 4 m

 0. 9 m/ s 

- 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0

- 6 0

- 4 0

- 2 0

D e pt h = 0. 8 m

- 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0

- 6 0

- 4 0

- 2 0

D e pt h = 1. 4 m

- 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0

- 6 0

- 4 0

- 2 0

D e pt h = 1. 9 m

- 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0

- 6 0

- 4 0

- 2 0

D e pt h = 1. 8 m

- 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0

- 6 0

- 4 0

- 2 0

D e pt h = 1. 3 m

- 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0

E a sti n g ( m)

- 6 0

- 4 0

- 2 0

D e pt h = 0. 6 m

- 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0

E a sti n g ( m)

- 6 0

- 4 0

- 2 0

D e pt h = 0. 2 m

- 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0

E a sti n g ( m)

- 6 0

- 4 0

- 2 0

D e pt h = 0. 2 m
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 6

Fi g ur e 3 5 Fl o w v er s u s st a g e c ur v e. P o sitiv e c urr e nt s d e n ot e fl o o d.

3. 8 A c o u sti c b a c k s c att er

T h e ac o ustic b ac ks c att er fr o m t h e A D C P pr o vi d e d a q u alit ati v e m e as ur e of 

t h e p arti c ul at e c o n c e ntr ati o n i n t h e w at er c ol u m n. Pl otti n g b ac ksc att er as a 

f u ncti o n of t h e al o n g c h a n n el c urr e nt h el p e d el uci d at e a n y as y m m etri es 

b et w e e n fl o o d a n d e b b t h at c o ul d s u g g est n et tr a ns p ort i nt o or o ut of t h e 

b asi n. T h er e w as si g nifi c a nt v ari a bilit y i n t h e b ac ks c att er si g n al , b ut t h e 

o v er all tr e n d i n di c at e d a n i ncr e as e i n i nt e nsit y wit h c urr e nt s p e e d d uri n g 

fl o o d t h at w as n ot as a p p ar e nt d uri n g e b b ( Fi g ur e 3 6 ). B ot h fl o o d a n d e b b 

s h o we d a tr e n d i n t h at t h e l o w est i nt e nsit y r ec or d e d i ncr e as e d as a f u ncti o n 

of c urr e nt s p e e d. D uri n g e b b, h o w e v er, t h e hi g h est i nt e nsit y d i d n ot 

i ncr e as e wit h fl o w s p e e d b ut, i n f act, d ecr e as e d. D uri n g fl o o d, m a xi m u m 

i nt e nsit y i n cr e as ed wit h fl o w s p e e d s u g g esti n g a tr e n d b et w e e n 

c o nc e ntr ati o n a n d fl o w s p e e d. T h e c orr el ati o n c o effi ci e nt w as 0. 3 9 d uri n g 

fl o o d a n d 5. 2 × 1 0- 4 d uri n g e b b , i n di c ati n g a r el ati v el y w e a k p ositi v e tr e n d 

d uri n g fl o o d a n d pr acti c all y n o tr e n d d uri n g e b b. If t h e b ac ks c att er si g n al 

w as i n dic ati v e of c o nc e ntr ati o n, t h e n a p orti o n of t h e d y n a mic r es p o ns e w as

t o r es us p e n d s e di m e nt a n d tr a ns p ort it i nt o t h e b asi n. D ur i n g e b b s o m e b e d 

m at eri al w as li k el y r es us p e n d e d, b ut t h e l ar g e v ari a bilit y c o m bi n e d wit h t h e 

f act t h at m a xi m u m i nt e nsit y w as o v er all l o w er s u g g est e d a n et i m p ort of 

s e di m e nt i nt o H a milt o n W etl a n ds d uri n g t his ti m efr a m e.

- 1. 5 - 1 - 0. 5 0 0. 5 1 1. 5

C urr e nt ( m/ s)

0. 5

1. 5
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 7

Fi g ur e 3 6 A c o u sti c b a c k s c att er a s a f u n cti o n of fl o w. P o sitiv e c urr e nt d e n ot e s fl o o d.

3. 9 C o h e si v e s e di m e nt er o si o n

A n al ysis of c o h esi v e s e di m e nt er osi o n d at a o bt ai n e d fr o m u n dist ur b e d fi el d 

c or es w as i n h er e ntl y c o m pl e x. C o h esi v e s e di m e nt er osi o n is s e nsiti v e t o 

sli g ht c h a n g es i n b e d d e nsit y, d e p osit mi n er al o g y, g as c o nt e nt, or g a nic 

c o nt e nt, bi ol o gic al acti vit y , a n d a h ost of ot h er f act ors. I n m a n y c as es, t h es e 

f act ors c h a n g e si g nific a ntl y at r el ati v el y s m all v ertic al s c al es (s u c h as 

d e p ositi o n al b e d s e q u e nc es). C o ns e q u e ntl y, m e as ur e d c o h esi v e s e di m e nt 

er osi o n r at es fr o m fi el d c or es ar e n ot ori o usl y n ois y. T o c o u nt er t h e l ar g e 

v ari a nc e i n m e as ur e d er osi o n r at es, fi el d er osi o n e x p eri m e nts ar e c o n d uct e d 

i n a m a n n er t o pr o d u c e a l ar g e s a m pl e fr o m w hic h t o d eri v e st atistic all y 

r e pr es e nt ati v e fits t o v ari o us n u m eri c al er osi o n al g orit h ms. T o e ns ur e hi g h 

q u alit y i n t h e d at a a n al ysis, d at a a n d ass oci at e d e x p eri m e nt al n ot es ar e 

e v al u at e d t o i d e ntif y o utli ers i n t h e d at as et. O utli ers ar e r ej e ct e d b as e d o n 

c o m p aris o ns b et w e e n a dj ac e nt d at a p oi nts a n d e x p eri m e nt al l o g n ot es.

W hil e p erf or mi n g er osi o n t esti n g of t h e St ati o n 1 c or e o n J ul y 2 8, 2 01 5, it 

w as o bs er v e d t h at t h e o ri n g o n t h e pl u n g er i ns ert e d i nt o t h e b ott o m of t h e 

c or e h a d b e c o m e pi n c h e d b et w e e n t h e pl u n g er a n d c or e b arr el. F ail ur e of 

t h e o ri n g s e al o cc urr e d, all o wi n g air t o e nt er i nt o t h e s yst e m t hr o u g h t h e 

- 1. 5 - 1 - 0. 5 0 0. 5 1 1. 5

C urr e nt ( m/ s)

2. 0 5

2. 1

2. 1 5

2. 2

2. 2 5

2. 3

2. 3 5

2. 4
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 8

b ott o m of t h e c or e. T his r es ult e d i n l ar g e air b u b bl es risi n g t hr o u g h t h e 

s e di m e nt c ol u m n a n d i nt o t h e fl u m e, t h us d estr o yi n g t h e i nt e grit y of t h e 

c or e. Er osi o n t esti n g of t h e c or e w as s us p e n d e d f oll o wi n g o ri n g f ail ur e; 

h o w e v er, us a bl e er osi o n d at a w er e c oll e ct e d d o w n t o a d e pt h of ~ 7 c m 

pri or t o t h e c or e f ail ur e. A r e pli c at e c or e ( St ati o n 1 2) w as c oll e ct e d f or 

er osi o n a n al ysis at St ati o n 1.

Er osi o n e x p eri m e nts r e v e al e d all c or es t o b e n ot a bl y l a y er e d. C o ns e q u e ntl y, 

er osi o n d at as ets fr o m t h e c or e st ati o ns w er e s e g m e nt e d b y b e d l a y ers , as 

s e e n i n Fi g ur e 3 7. L a y er s e g m e nt ati o n d uri n g a n al ysis w as b as e d o n vis u al 

c or e d es cri pti o ns l o g g e d i n t h e fi el d, p h ysi c al s a m pli n g, er osi o n e x p eri m e nt 

ot es, a n d er osi o n r at e d at a. C or e d escri pti o ns i ncl u di n g p h ot o gr a p hs, 

vis u al d es cri pti o ns, a n d r es ults of p h ysi c al s a m pl e a n al ysis ar e pr o vi d e d i n 

A p p e n di x A. Fi g ur e s t h at i d e ntif y b e d l a y ers f or c or es ar e pr o vi d e d i n 

A p p e n di x B.

Fi g ur e 3 7 . Pl ot d e pi cti n g t h e c h a n g e i n er o si o n r at e wit h d e pt h f or c or e 

St ati o n 1 2. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s sy m b ol s i n di c at e a p pli e d 

s h e ar str e s s.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 4 9

I n g e n er al, it w as o bs er v e d t h at er osi o n r at es d e cr e as e d wit h d e pt h d o w n 

c or e. Er osi o n d at a fr o m c or e St ati o n 1 2 is pr es e nt e d t o ill ustr at e t his 

p att er n. Er osi o n d at a fr o m all c or es c oll e ct e d c a n b e f o u n d i n A p p e n di x 

B. As s e e n i n Fi g ur e 3 7, er osi o n r at es at i n di vi d u al a p pli e d s h e ar str ess es 

t e n d e d t o d e cr e as e wit h d e pt h a n d b et w e e n l a y ers. T his is p er h a ps b est 

s e e n at a s h e ar str ess of 2. 0 P a, w hi c h st arts wit h a n er osi o n r at e of 

0. 01 c m /s i n l a y er 1 at a d e pt h of 4 c m b ut d e cr e as e d b y a f a ct or of 1 6 t o 

a p pr o xi m at el y 6. 7 × 1 0- 4 c m /s i n l a y er 2 at a d e pt h of 1 3 c m. W hil e t h e 

m a g nit u d e of c h a n g e w as f o u n d t o b e s m all er f or ot h er s h e ar str ess es 

t est e d i n St ati o n 1 2, t h e tr e n d of d e cr e asi n g er osi o n r at es wit h d e pt h w as 

still o bs er v e d i n m ost c as es.

3. 1 0 Er o si o n p ar a m et eriz ati o n

Er osi o n r at e d at a w er e e v al u at e d f or r el ati o ns hi ps b et w e e n er osi o n r at e a n d 

a p pli e d s h e ar str ess. As m e nti o n e d pr e vi o usl y, e ac h of t h e a n al yz e d c or es 

i n dic at e d b e d l a y eri n g. I n s o m e i nst a nc es, b o u n d ari es b et w e e n l a y ers w er e 

v er y disti n ct; i n ot h er c as es , tr a nsiti o ns b et w e e n b e d l a y ers w er e m or e 

gr a d u al. E ac h of t h e i d e ntifi e d s e di m e nt l a y ers wit hi n a c or e w er e first 

a n al yz e d s e p ar at el y. Fi g ur e 3 8 A s h o ws t h e m ulti v ari at e l e ast s q u ar e s fit of 

er osi o n r at e t o s h e ar str ess f or t h e t hr e e l a y ers i d e ntifi e d i n t h e St ati o n 1 2 

c or e. W h e n a p pr o pri at e, b e d l a y ers w er e c o m bi n e d t o f or m gr o u pi n gs t h at 

c o nt ai n a l ar g er n u m b er of er osi o n d at a p oi nts. F or e x a m pl e, aft er i niti al 

a n al ysis, l a y ers i d e ntifi e d i n t h e St ati o n 1 c or e w er e gr o u p e d wit h si mil ar 

l a y ers i d e ntifi e d i n its r e pli c at e c or e, St ati o n 1 2. Fi g ur e 3 8 B s h o ws t h e 

m ulti v ari at e l e ast s q u ar e s fit of e ac h l a y er aft er t h e d at a fr o m St ati o n 1 a n d 

St ati o n 1 2 h a d b e e n c o m bi n e d. A d diti o n all y, it w as o bs er v e d t h at t h e 

s urf ac e l a y ers ( u p p er 2 c m) of t h e f o ur c or es c oll ect e d wit hi n t h e b asi n of 

H a milt o n W etl a n ds dis pl a y e d si mil ar er osi o n c h ar act eristi cs. D at a fr o m 

t h es e l a y ers w er e c o m bi n e d, a n d a l e ast s q u ar e s fit w as a p pli e d t o 

c h ar act eriz e t h e s urfi ci al er osi o n of s e di m e nts wit hi n t h e w etl a n d b asi n 

Fi g ur e 3 9). T a bl e 2 s h o ws t h e l a y ers a n d r es ulti n g er osi o n p ar a m et ers f or 

e ac h c or e a n d gr o u pi n g of c or es. Fi g ur e s s h o wi n g t h e l e ast s q u ar es fit 

t hr o u g h t h e er osi o n d at a f or e ac h c or e c a n b e f o u n d i n A p p e n di x B. 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 0

Fi g ur e 3 8 . Er o si o n r at e d at a a n d b e st fit li n e s t o E q u ati o n 1 4 f or A) l ay er s wit hi n 

St ati o n 1 a n d B) l ay er s aft er c o m pili n g d at a fr o m St ati o n 1 a n d St ati o n 1

Fi g ur e 3 9 . Er o si o n r at e d at a a n d b e st fit li n e s t o E q u ati o n 1 4 f or t h e s urf a c e l ay er s of 

c or e s l o c at e d wit h i n t h e H a milt o n W etl a n d s b a si n ( St ati o n s 1, 1 2, 2, a n d 4).
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 1

T a bl e C o h e siv e er o si o n p ar a m et eriz ati o n. ( L i n di c at e s l ay er)

C or e D e pt h

( c m) ( P a) ( P a)

St ati o n 1 - S urf a c e < 3 0. 2 1 1. 7 9 4. 2 0 E 0 3 2. 4 1

St ati o n 1 - L 1 4- 7 0. 2 5 7. 8 7 8. 0 0 E 0 4 1. 4 8

St ati o n 1 - 2- S urf a c e < 2 0. 1 4 1. 7 5 5. 5 0 E 0 3 2. 0 1

St ati o n 1 - 2- L 1 2- 8 0. 2 3 4. 2 9 1. 3 0 E 0 3 1. 7 6

St ati o n 1 - 2- L 2 > 8 1. 0 0 7. 5 2 1. 0 0 E 0 4 2. 5 4

Gr o u p e d St ati o n 1 - S urf a c e < 3 0. 1 8 1. 7 4 4. 8 0 E 0 3 2. 2 7

Gr o u p e d St ati o n 1 - L 1 2- 8 0. 2 4 5. 2 0 1. 1 0 E 0 3 1. 6 6

St ati o n 2 - S urf a c e < 2 0. 1 4 4. 1 6 1. 9 2 E 0 3 1. 5 4

St ati o n 2 - L 1 2- 6 0. 1 8 4. 5 8 1. 5 0 E 0 3 1. 5 9

St ati o n 2 - L 2 > 6 0. 2 6 7. 3 3 8. 0 0 E 0 4 1. 5 3

St ati o n 4 - S urf a c e < 2 0. 1 4 4. 2 6 1. 9 0 E 0 3 1. 5 1

St ati o n 4 - L 1 > 2 0. 2 9 7. 6 6 7. 0 0 E 0 4 1. 5 7

Gr o u p e d H a milt o n 

W etl a n d s B a si n - S urf a c e < 2 0. 1 5 2. 9 5 2. 6 0 E 0 3 1. 7 4

St ati o n S urf a c e < 2 0. 1 4 1 0. 8 9 1. 0 0 E 0 3 1. 1 9

St ati o n L 1 4. 5 0. 4 6 1 6. 8 3 3. 0 0 E 0 4 1. 4 3

St ati o n 5 N L 2 > 4. 5 0. 6 2 2 2. 4 2 2. 0 0 E 0 4 1. 4 3

Aft er gr o u pi n g l a y ers a n d p erf or mi n g t h e l e ast s q u ar es fit t o E q u ati o n 1 4, 

u nc ert ai nt y c o nfi d e nc e i nt er v als w er e d et er mi n e d. T h e 9 5 % c o nfi d e n c e 

i nt er v als of t h e p ar a m et er of E q u ati o n 1 4 w er e d et er mi n e d a n d utiliz e d t o 

c al c ul at e t h e u p p er a n d l o w er criti c al s h e ar str ess at 9 5 % c o nfi d e n c e. 

Fi g ur e 4 0 s h o ws t h es e u nc ert ai nti es pl ott e d as d as h e d li n es f or l a y er 1 of t h e 

St ati o n 1 2 c or e. T h e n u m b er of d at a p oi nts i n t h e l a y er ( N), t h e c o effi ci e nt 

of d et er mi n ati o n (r ), a n d p v al u e ( p) f or t h e b est fit li n e ar e s h o w n at t h e 

t o p of t h e fi g ur e. T h e r v al u e w as us e d t o d et er mi n e h o w cl os e t h e d at a 

p oi nts fit t h e r e gr essi o n. I n t his c as e 7 9 % of t h e d at a p oi nts c a n b e e x pl ai n e d 

b y t h e r e gr essi o n. T h e p v al u e i n di c at e s t h e pr o b a bilit y of o bt ai ni n g t h e r

v al u e b y p ur e c h a n c e. I n t his c as e, t h e p v al u e of 1. 9 7 × 1 0 1 6 i n di c at ed t h at 

t h er e w as v er y littl e c h a nc e t h at t h e r v al u e of 0. 7 9 w as d u e t o c h a n c e. 

T y pi c all y , w h e n p < 0. 0 5 , t h e t est st atisti c is c o nsi d er e d si g nifi c a nt. T his w as 

t h e c as e f or e v er y l a y er a n d gr o u pi n g i n t h e c or es a n al yz e d i n t his st u d y. T h e 

r a n g e of t h e p ar a m et er a n d , al o n g wit h t h e N, r , a n d p f or all t h e 

gr o u pi n gs i n e ac h c or e ar e list e d i n T a bl e 3. Fi g ur e s s h o wi n g t h e 

u nc ert ai nti es i n t h e b est fit li n e f or l a y ers a n d gr o u pi n gs of e ac h c or e c a n b e 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 2

f o u n d i n A p p e n di x B. D u e t o s m all d e gr e es o f fr e e d o m, n o v al u es w er e 

r e p ort e d f or gr o u pi n gs t h at h a d N v al u es ≤ 4.

Fi g ur e 4 0 Er o si o n p ar a m et eriz ati o n u n c ert ai nty f or l ay er L 1 St ati o n 1 2. S h e ar str e s s 

i n P as c al s a n d er o si o n r at e ( E) i n c e nti m et er s p er s e c o n d ar e pl ott e d o n t h e a n d 

axi s, r e s p e ctiv ely. T h e s oli d li n e pr e s e nt s t h e b e st fit t o E q u ati o n 1 4, wit h s a m pl e siz e 

( N), r , a n d p v al u e di s pl ay e d at t h e t o p of t h e fi g ur e. T h e 9 5 % c o nfi d e n c e i nt er v al s 

o n t h e fit ar e i n di c at e d wit h t h e d a s h e d li n e s. 

T a bl e C o h e siv e er o si o n p a r a m et eriz ati o n u n c ert ai nti e s ( L i n di c at e s l ay er)

C or e v al u e 9 5 % 9 5 % ( P a)

l o w hi g h l o w hi g h

St ati o n 1 S urf a c e 0. 9 9 3. 2 3 E 0 6 3. 4 6 E 0 3 5. 1 4 E 0 3 0. 1 9 0. 2 2

St ati o n 1 - L 1 1 1 0. 9 3 1. 8 2 E 1 4 6. 5 3 E 0 4 9. 4 8 E 0 4 0. 2 2 0. 2 8

St ati o n 1 - 2- S urf a c e 4 - - - - - - 

St ati o n 1 - 2- L 1 1 8 0. 7 9 1. 9 7 E 1 6 8. 7 8 E 0 4 1. 9 9 E 0 3 0. 1 8 0. 2 9

St ati o n 1 - 2- L 2 1 1 0. 9 5 4. 1 5 E 1 1 5. 8 8 E 0 5 1. 8 2 E 0 4 0. 7 9 1. 2 3

Gr o u p e d St ati o n 1 S urf a c e 0. 9 6 1. 4 8 E 0 8 3. 1 0 E 0 3 7. 4 0 E 0 3 0. 1 5 0. 2 2

Gr o u p e d St ati o n 1 L 1 2 9 0. 7 9 8. 5 1 E 2 9 8. 2 5 E 0 4 1. 4 0 E 0 3 0. 2 0 0. 2 8

St ati o n 2 S urf a c e 0. 9 6 4. 7 5 E 0 5 1. 1 2 E 0 3 3. 3 8 E 0 3 0. 1 0 0. 2 1

St ati o n 2 L 1 0. 9 2 1. 5 4 E 0 4 6. 4 0 E 0 4 3. 5 3 E 0 3 0. 1 1 0. 3 1

St ati o n 2 - L 2 1 9 0. 8 6 1. 2 3 E 1 9 6. 0 6 E 0 4 1. 1 3 E 0 3 0. 2 1 0. 3 1
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 3

C or e v al u e 9 5 % 9 5 % ( P a)

l o w hi g h l o w hi g h

St ati o n 4 S urf a c e 0. 9 0 2. 2 7 E 0 4 7. 6 2 E 0 4 4. 9 3 E 0 3 0. 0 8 0. 2 6

St ati o n 4 L 1 3 4 0. 7 8 3. 3 2 E 3 2 4. 9 6 E 0 4 8. 9 1 E 0 4 0. 2 5 0. 3 6

Gr o u p e d H a milt o n W etl a n d s 

B a si n - S urf a c e 1 9 0. 8 9 4. 3 7 E 1 8 1. 8 7 E 0 3 3. 5 7 E 0 3 0. 1 3 0. 1 8

St ati o n 5 N S urf a c e 0. 8 6 1. 4 4 E 0 5 4. 5 9 E 0 4 2. 0 9 E 0 3 0. 0 8 0. 2 8

St ati o n 5 N L 1 0. 9 1 1. 5 8 E 0 4 1. 1 6 E 0 4 9. 6 6 E 0 4 0. 2 0 0. 9 0

St ati o n 5 N - L 2 1 9 0. 8 8 1. 2 5 E 2 0 1. 1 8 E 0 4 2. 2 9 E 0 4 0. 5 6 0. 8 9

It w as o bs er v e d t h at critic al s h e ar str ess i n cr e as e d wit h d e pt h b el o w t h e 

s e di m e nt w at er i nt erf ac e f or e ac h c or e. T his tr e n d , al o n g wit h t h e d ecr e as e 

i n er osi o n r at e wit h d e pt h, w as e x p ect e d f or c o h esi v e s e di m e nts. C o h esi v e 

s e di m e nts t y pi c all y h a v e a tr e n d of i ncr e asi n g d e nsit y wit h d e pt h d u e t o 

s elf w ei g ht c o ns oli d ati o n. C o ns oli d ati o n pr o d uc es str o n g er, m or e fr e q u e nt 

b o n ds b et w e e n p articl es. N ot e , t h o u g h, t h at d e nsit y di d n ot i n cr e as e 

c o nsist e ntl y wit h d e pt h f or e ac h c or e. D e nsit y pr ofil es fr o m St ati o n 2 a n d

St ati o n 5 N s h o w e d d ecr e as es i n d e nsit y wit h d e pt h. T h e d ecr e asi n g d e nsit y 

wit h d e pt h i n t h e St ati o n 2 c or e w as li k el y li n ke d t o t h e fi ni n g d o w n w ar d 

t e xt ur al tr e n d t h at w as o bs er v e d i n t h e gr ai n siz e d at a. S a n d c o nt e nt w as 

f o u n d t o b e a p pr o xi m at el y 2 0 % i n t h e s urf ac e l a y er ( 2 c m) a n d d e cr e as e d t o 

a p pr o xi m at el y 9 % at a d e pt h of 1 6 c m. Li k e wis e, t h e D 5 0 als o d ecr e as e d 

d o w n c or e fr o m 1 9 m at t h e s urf ac e t o 9 m at 1 6 c m d e pt h. B y 

c o m p aris o n, n o s u bst a nti al gr ai n siz e c h a n g es w er e n ot e d wit h d e pt h wit hi n 

t h e c or e fr o m St ati o n 5 N. Ot h er n at ur al v ari ati o n i n s e di m e nt pr o p erti es 

s uc h as w at er or g as c o nt e nt, mi n er al o gi c al c o m p ositi o n, or g a ni c c o nt e nt, 

a n d a g gr e g ati o n st at e m a y h a v e b e e n r es p o nsi bl e f or t h e o bs er v e d d e cr e as e 

i n d e nsit y wit h d e pt h at St ati o n 5 N. D e nsit y pr ofil es a n d gr ai n siz e 

distri b uti o n pl ots f or i n di vi d u al c or es ar e pr es e nt e d i n A p p e n di x A.

S urfi ci al criti c al s h e ar str ess es r a n g e d b et w e e n 0.1 4 a n d 0. 21 P a. As 

pr e vi o usl y m e nti o n e d, s urf a c e er osi o n d at a fr o m t h e f o ur c or es c oll e ct e d 

wit hi n t h e H a milt o n W etl a n ds b asi n dis pl a y e d si mil ar tr e n ds a n d w er e 

t h er ef or e c o m pil e d i nt o o n e d at a s et. W hil e t h e r e p ort e d f or s urf a c e 

s e di m e nt at St ati o n 5 N ( 0.1 4 P a) w as e q ui v al e nt t o s urfi ci al c v al u es 

wit hi n t h e w etl a n d b asi n, t h e r at e of s urf a c e er osi o n w as di mi nis h e d at 

St ati o n 5 N w h e n c o m p ar e d t o l o c ati o ns wit hi n t h e b asi n ( Fi g ur e 41). T his 

tr e n d c o nti n u e d wit h d e pt h at St ati o n 5 N. Er osi o n r at es a cr oss t h e r a n g e 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 4

of s h e ar str ess es e v al u at e d i n t his st u d y w er e t y pi c all y l o w er at St ati o n 

5 N t h a n t h e y w er e f or t h e c or es c oll e ct e d wit hi n t h e H a milt o n W etl a n d s 

b asi n. St ati o n 5 N w as l o c at e d o utsi d e of t h e ar e a w h er e pl a c e m e nt of 

dr e d g e d m at eri al o c c urr e d. T h e o p e n w at ers of S a n P a bl o B a y als o 

e x p os e d t h e s e di m e nts at 5 N t o l ar g er w a v e c o n diti o ns a n d hi g h er 

e n er g y. T h er ef or e, t h e m or e er osi o n r esist a nt n at ur e of t h e s e di m e nts at 

t his l o c ati o n w as n ot u n e x p e ct e d. 

Fi g ur e 4 1 . Er o si o n r at e d at a a n d b e st fit li n e s t o E q u ati o n 1 4 f or t h e s urf a c e l ay er s of 

c or e s l o c at e d wit h i n t h e H a milt o n W etl a n d s b a si n ( bl a c k sy m b ol s) ( St ati o n s 1, 1 2, 2, 

a n d 4) S urf a c e l ay er d at a fr o m St ati o n 5 N, l o c at e d o ut si d e t h e b a si n, ar e i n di c at e d 

i n r e d.

3. 1 1 B ott o m s h e ar str e s s e sti m at e s

Ti m e a v er a g e d s h e ar v el o cit y at e a c h st ati o n s h o w e d v ari ati o n b et w e e n t h e 

diff er e nt m et h o d ol o gi es a n d t hr o u g h ti m e ( Fi g ur e 4 2 , Fi g ur e 4 3 , a n d 

Fi g ur e 4 4 ). T e m p or al v ari a bilit y r es ulte d fr o m t h e c h a n gi n g w a v e a n d 

c urr e nt e n vir o n m e nt. Di ur n al v ari ati o ns c orr es p o n d t o t h e ti d es i n w hi c h 

ti d al c urr e nts c a us e c orr es p o n di n g os cill ati o ns i n b o u n d ar y l a y er s h e ar 

str ess a n d ass o ci at e d . T h e t hr e e m et h o ds pr o d u c e d si mil ar r a n g es b ut 

v ar i e d b et w e e n t h e diff er e nt m et h o d ol o gi es. O v er all, s h e ar v el o citi es w er e

r el ati v el y w e a k wit h a m e a n l ess t h a n 0. 01 m /s at all st ati o ns a n d all 

m et h o ds. T h e i n erti al dissi p ati o n m et h o d h a d t h e hi g h est o v er all m e a n of 

0. 0 0 8 m /s , a n d t h e c o v ari a n c e m et h o d h a d t h e l o w est of 0. 0 0 4 c m /s.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 5

Fi g ur e 4 2. Ti m av er a g e d s h e ar v el o city d eriv e d fr o m t h e v el o city ti m e s eri e s at H a milt o n 1.

Fi g ur e 4 3 S h e ar v el o city d eriv e d fr o m t h e v el o city ti m e s eri e s at H a milt o n 2

Fi g ur e 4 4 S h e ar v el o city d eriv e d fr o m v el o city ti m e s eri e s at H a milt o n 4

J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b M ar A pr M a y

2 0 1 4- 2 0 1 5

0. 0 2

0. 0 4

H a milt o n 1

C o v

T K E

I D M

J ul A u g S e p O ct

2 0 1 4

0. 0 2

0. 0 4

H a milt o n 2

C o v

T K E

I D M

J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b M ar A pr M a y

2 0 1 4- 2 0 1 5

0. 0 2

0. 0 4

H a milt o n 4

M a y J u n J ul A u g S e p O ct N o v D e c J a n F e b

2 0 1 5- 2 0 1 6

0. 0 2

0. 0 4

C o v

T K E

I D M
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 6

T h e m a xi m u m c o m b i n e d s h e ar v el o cit y ( * c w ), w hi c h i n cl u d es 

c o ntri b uti o ns fr o m t h e w a v es a n d t h e ti m e a v er a g e d s h e ar v el o cit y f or t h e 

c urr e nt ( * c ) d eri v e d fr o m t h e B B L M, s h o we d v ari a bilit y a m o n g st ati o ns 

a n d t hr o u g h ti m e ( Fi g ur e 4 5 ). B e c a us e of t h e s p ars e c urr e nt d at a at 

H a milt o n 2, t h er e w er e n o i n ci d e n c e s of o v erl a p pi n g w a v e a n d c urr e nt 

m e as ur e m e nts t o pr o vi d e i n p ut t o t h e B B L M. As s u c h, pr o d u cts d eri v e d 

fr o m t h e B B L M ar e o nl y s h o wn f or H a milt o n 1 a n d 4. F urt h er m or e, 

t ati o n 4 di d n ot h a v e w a v e m e as ur e m e nts d uri n g t h e first p art of t h e 

d e pl o y m e nt s o t h e m o d el si m ul ati o ns b e g a n i n F e br u ar y 2 01 5. I n g e n er al 

* c w e xc e e d e d * c b y at l e ast a f act or of t w o i n di c ati n g t h at t h e w a v e str ess 

d o mi n at e s. T h e pr e di ct e d * c w as l o w er t h a n o bt ai n e d fr o m t h e d at a.

Fi g ur e 4 5. Ti m e av er a g e d s h e ar v el o city a n d t h e m axi m u m c o m bi n e d s h e ar v el o city 

f or t h e w av e a n d c urr e nt pr e di ct e d fr o m t h e B B L M f or H a milt o n 1 a n d 4.

3. 1 1. 1 I niti ati o n of s e di m e nt m oti o n

T h e criti c al str ess f or t h e i niti ati o n of s e di m e nt m oti o n ( 0.1 4 P a) as 

r e pr es e nt e d b y t h e S hi el ds p ar a m et er ( 0.1) i n di c at es t h at l o c al s e di m e nt 

r es us p e nsi o n is r ar e (Fi g ur e 4 6 ). L ess t h a n 4 % of t h e b ursts p er st ati o n 

e xc e e d e d t h e criti c al t hr es h ol d. T h e r el ati v el y w e a k w a v e a n d c urr e nt 

e n vir o n m e nt o v er t h e s h all o w f et c h li mit e d w etl a n d r e d u c ed t h e p ot e nti al 

t o r es us p e n d b e d s e di m e nts. H o w e v er, fi n e gr ai n e d p arti cl es c arri e d i n 

s us p e nsi o n c a n p e n etr at e t h e isl a n d i nt eri or a n d r e d e p osit d uri n g sl ac k 

ti d e. T h e r es ults s u g g este d t h at l o c al r es us p e nsi o n c a n i nt er mitt e ntl y 

r es us p e n d s e di m e nt, b ut it w as n ot a pri m ar y m e c h a nis m c o ntr olli n g

s e di m e nt d y n a mi cs.

J a n 2 0 1 5 J a n 2 0 1 6 J a n 2 0 1 7

0. 0 0 5

0. 0 1

0. 0 1 5

0. 0 2

H a milt o n 1

* c w

* c

J ul 2 0 1 5 J a n 2 0 1 6 J ul 2 0 1 6 J a n 2 0 1 7

0. 0 0 5

0. 0 1

0. 0 1 5

0. 0 2

H a milt o n 4

* c w

* c
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 7

Fi g ur e 4 6. S hi el d s p ar a m et er a n d criti c al S hi el d s p ar a m et er f or t h e i niti ati o n 

of s e di m e nt m oti o n at H a milt o n 1 a n d 4.

3. 1 1. 2 Mi cr o s c al e t ur b ul e n c e a n d fl o c siz e

T h e s h e ar p ar a m et er ( ) w as v ari a bl e at e a c h st ati o n ( Fi g ur e 4 7 ). V al u es 

b et w e e n 1. 0 a n d 1 0 ar e i n di c ati v e of a s h e ari n g l e v el s uffi ci e nt t o cr e at e 

fl o cs t hr o u g h r a n d o m c ollisi o ns b ut i ns uffi ci e nt f or si g nifi c a nt fl o c 

r e a k u p. Fl o c br e a k u p t y pi c all y b e gi ns w h e n > 1 0 ( M a n ni n g a n d D y er 

1 9 9 9). T h e c o n diti o ns i n t h e i nt eri or b asi n s u p p ort e d fl o c f or m ati o n or 

m ai nt e n a n c e b ut w er e t o o w e a k t o i n d u c e si g nifi c a nt fl o c br e a k u p. 

Fi g ur e 4 7 . S h e ar p ar a m et er e sti m at e s at H a milt o n 1 a n d 4.

T h e K ol m o g or o v mi cr o s c al e is s h o w n i n Fi g ur e 4 8 . Ass u mi n g is a 

r e pr es e nt ati v e m e as ur e of t h e m a xi m u m fl o c siz e, t h e w at er c ol u m n c a n 

s u p p ort fl o cs o n t h e or d er of a f e w c e nti m et ers. Gi v e n t h at t h e B B L M 

pr e di cts a l o w * c a n d ass o ci at e d , t h e a m bi e nt c urr e nts w er e g e n er all y 

n ot v er y e n er g eti c s u c h t h at l ar g e c o ns oli d at e d m at eri al w as l ess li k el y t o 

b e dis a g gr e g at e d b y ti d al fl o w.

J a n 2 0 1 5 J a n 2 0 1 6 J a n 2 0 1 7

0. 0 5

0. 1

0. 1 5

0. 2

H a milt o n 1

J ul 2 0 1 5 J a n 2 0 1 6 J ul 2 0 1 6 J a n 2 0 1 7

0. 0 5

0. 1

0. 1 5

0. 2

H a milt o n 4

cr

J ul 2 0 1 4 J a n 2 0 1 6 J ul 2 0 1 7

H a milt o n 1

J a n 2 0 1 5 J a n 2 0 1 6 J a n 2 0 1 7

H a milt o n 4
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 8

Fi g ur e 4 8 . K ol m o g or ov mi cr o s c al e at H a milt o n 1 a n d 4. erti c al axi s i s pl ott e d o n a 

l o g s c al e.

J ul 2 0 1 4 J a n 2 0 1 6 J ul 2 0 1 7

1 0 0

3 0 0

1 0 0 0

5 0 0 0

H a milt o n 1

J a n 2 0 1 5 J a n 2 0 1 6 J a n 2 0 1 7

1 0 0

3 0 0

1 0 0 0

5 0 0 0

H a milt o n 4
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 5 9

C o n c e pt u al Sit e M o d el

4. 1 Hy dr o dy n a mi c f or ci n g

T h e cli m at ol o g y of H a milt o n W etl a n ds c a n b e d es cri b e d b y a n i n cr e as e i n 

w est erli es i n t h e s pri n g a n d s u m m er a n d v ari a bl e wi n ds ass o ci at e d wit h 

fr o nt al s yst e ms i n t h e f all a n d wi nt er. D uri n g t h e w ar m er m o nt hs, t h e 

P acifi c hi g h s hifts n ort h w ar d bri n gi n g dr y er air a n d r e d u c e d r ai nf all o v er 

C alif or ni a s C e ntr al V all e y. I n t ur n, t e m p er at ur es i n cr e as e, a n d t h e hi g h er 

pr ess ur e al o n g t h e c o ast dri v es w est w ar d fl o wi n g air a n d a n i n cr e as e i n 

a v er a g e wi n d s p e e ds d uri n g t h e s u m m er. T h e dr y s e as o n als o bri n gs l ess 

r ai nf all, l e a di n g t o hi g h er s ali niti es at H a milt o n W etl a n ds. E xtr e m e wi n ds 

ar e hi g h er i n t h e wi nt er b ut ar e g e n er all y s h ort er i n d ur ati o n , c o nsist e nt 

wit h s y n o pti c c ol d fr o nts i n t h e 3 - t o 7 d a y b a n d. T h e wi nt er c oi n ci d es wit h 

h e r ai n y s e as o n , a n d H a milt o n W etl a n ds r e c ei v es gr e at er fr es h w at er 

r u n off, l e a di n g t o l o w er s ali niti es.

T h e s u m m er w est erli es l e a d t o hi g h er t h a n a v er a g e wi n d str ess o n t h e 

w at er s urf ac e. T h e hi g h er wi n d str ess pr o d u c es hi g h er l o c al w a v es , a n d 

gi v e n t h e s h all o w d e pt hs, t h e wi n d a n d w a v e e n er g y p e n etr at e s t h e w at er 

c ol u m n t o r es us p e n d s e di m e nt. T h e d at a i n di c at e d a p ositi v e c orr el ati o n 

b et w e e n t ur bi dit y a n d wi n d s p e e d, a n d t h e hi g h est a v er a g e wi n ds a n d 

t ur bi dit y o cc ur e d i n t h e s u m m er. T h e s h all o w e m b a y m e nt a n d i nl et filt er 

l o n g er w a v es fr o m t h e a dj a c e nt S a n P a bl o B a y, w hi c h is c o nsist e nt wit h 

t h e 1 t o 3 s w a v es m e as ur e d at t h e pl atf or ms. All w a v es ar e g e n er at e d 

l o c all y s o t h at f et c h wit hi n t h e s m all w etl a n d li mits w a v e gr o wt h. A v er a g e 

w a v e h ei g ht as a f u n cti o n of dist a n c e t o t h e cl os est s h or e p oi nt s h o ws a 

tr e n d i n w hi c h t h e l ar g est w a v es ar e ass o ci at e d wit h a n a p pr o ac h a n gl e 

t h at c orr es p o n ds t o t h e gr e at est f et c h.

C urr e nts wit hi n t h e i nl et t hr o at w er e t h e str o n g est m e as ur e d i n t h e s yst e m 

wit h s pri n g ti d al c u rr e nts e xc e e di n g 1 0 0 c m /s. T h e fl o ws w er e p ersist e nt 

acr oss t h e i nl et t hr o at wit h a n oti c e a bl e d e cr e as e i n t h e mi d dl e of t h e 

c h a n n el d uri n g t h e l att er p h as e of e b b. T h e c a us e f or t h e r e d u cti o n is n ot 

cl e ar a n d r e q uir es m or e i nf or m ati o n s u c h as b at h y m etri c s ur v e ys a n d fl o w 

vis u aliz ati o n of s urf ac e c urr e nts t o d et e ct a n y e d di es or ot h er a n o m ali es 

t h at w o ul d c a us e t h e o bs er v e d fl o w p att er ns.

C urr e nt v ari a bilit y f oll o w e d a p att er n t h at is c o nsist e nt wit h t h e l ar g er

s c al e e n vir o n m e nt al f or ci n g. T h e m aj or fl o w i n t h e s yst e m w as dri v e n b y 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 0

t h e ti d es. T h e i nl et c o ntr ols t h e ti d al e xc h a n g e a n d r e d u c es t h e a m plit u d e 

of t h e ti d al c urr e nt. I nt eri or b asi n c urr e nts w er e g e n er all y w e a k ( < 1 0 

c m /s) b ut p ersist e nt t hr o u g h o ut t h e w etl a n d wit h a cl e arl y d efi n e d 

s pri n g / n e a p m o d ul ati o n. Ti d al c urr e nts v ar y wit hi n t h e b asi n s u c h t h at 

a m plit u d es at H a milt o n 1 ar e m u c h s m all er t h a n at t h e ot h er sit es. N ot e

t h at t h e a v ail a bl e c urr e nt d at a w er e v er y s p ars e a n d di d n ot c a pt ur e 

tr a nsi e nt e v e nts s u c h as st or ms or p eri o ds of i n cr e as e d fr esh w at er r u n off.

T h es e e v e nts m a y dri v e str o n g er fl o ws i n t h e s yst e m b ut will b e s h ort li v e d.

Gi v e n t h e w e a k ti d al f or ci n g ; h o w e v er, t h e c u m ul ati v e eff e ct of t h es e 

tr a nsi e nt e v e nts m a y b e r es p o nsi bl e f or a n y m aj or m o difi c ati o ns t o t h e 

s yst e m t h at ar e dri v e n b y fl o w str e n gt h , es p e ci all y er osi o n.

S h e ar v el o cit y esti m at es d eri v e d fr o m t h e d at a w er e m u c h gr e at er t h a n 

c o m p ut e d wit h t h e B B L M. T h e diff er e n c e w as n ot g e n er all y wit hi n m o d el 

or m e as ur e m e nt err or as it w o ul d b e e x p e ct e d t h at t h e t w o m et h o ds 

s h o ul d b e of si mil ar m a g nit u d e. O bt ai ni n g s h e ar v el o cit y fr o m t h e 

c o v ari a n c e m et h o d w as pr o bl e m ati c i n t h e pr es e n c e of w a v es as e v e n sli g ht 

mis ali g n m e nt of t h e s e ns or c o ul d c a us e c orr el ati o ns b et w e e n t h e w a v es 

t h at c a n a p p e ar as t ur b ul e nt fl u ct u ati o ns w h e n, i n f act, th e y ar e c o h er e nt 

n e arl y irr ot ati o n al or bit al m oti o ns ( S h a w a n d Tr o w bri d g e 2 0 01; 

Tr o w bri d g e 1 9 9 8) . As s u c h, c o v ari a n c e m et h o ds t e n d t o o v er esti m at e 

s h e ar v el o cit y i n t h e pr es e n c e of w a v es, as w as t h e c as e h er e. Als o, t h e 

c urr e nt m a g nit u d es w er e s m all c o m p ar e d t o t y pi c al a p pli c ati o ns of t h e 

c o v ari a n c e m et h o d, as t h e si g n al t o n ois e r ati o d e cr e as e d as fl o w str e n gt h 

di mi nis h e d. T h us , i nstr u m e nt n ois e b e ca m e m or e pr o bl e m ati c , a n d 

c o v ari a n c e s h e ar v el o cit y esti m at es b e c a m e l ess ac c ur at e. W e a k er c urr e nts 

als o h a v e l o w er R e y n ol ds n u m b ers, s o t h e fl o w m a y n ot b e f ull y t ur b ul e nt, 

w hi c h is a n e c ess ar y c o n diti o n t o c o m p ut e t ur b ul e nt s h e ar v el o citi es.

4. 2 S e di m e nt dy n a mi c s

T h e B B L M m o d el r es ults i n di c at ed t h at r es us p e nsi o n e v e nts w er e

i nfr e q u e nt, m ai nl y d u e t o t h e w e a k h y dr od y n a mi c f or ci n g of t h e s yst e m.

M a xi m u m ti d al c urr e nts d i d n ot e xc e e d 1 0 c m /s a n d w er e m u c h l ess at

H a milt o n 1. Li k e wis e, t h e a v er a g e * c w as l ess t h a n 1 c m /s. T his tr a nsl at e d 

t o a b ott o m str ess < 0.1 P a, w hi c h is l o w er t h a n t h e s urf ac e criti c al s h e ar 

str ess ( 0.1 4 P a) m e as ur e d at t h e sit e. W hil e ti d al c urr e nts i n t h e i nt eri or of 

t h e w etl a n d ar e n ot v er y e n er g eti c, w a v es c a n i nt er mitt e ntl y stir s e di m e nt, 

l e a di n g t o r es us p e nsi o n e v e nts. T h e li mit e d m o d el r es ults i n di c at e d t h at 

w a v es s u p eri m p os e d o n t h e c urr e nt c a n c a us e t h e b ott o m str ess t o e xc e e d 

t h e criti c al v al u e f or t h e i niti ati o n of s e di m e nt m oti o n. H o w e v er , t h e 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 1

s p arsit y of d at a t o dri v e t h e m o d el s u g g ests t h at r es us p e nsi o n e v e nts w er e

f airl y r ar e. As s u c h, w a v es pl a y e d t h e l e a di n g r ol e i n g e n er ati n g b ott om 

str ess es l ar g e e n o u g h t o m o biliz e b e d s e di m e nt.

K ol m o g or o v mi cr o s c al e esti m at es i n di c at ed t h e w e a k t ur b ul e nt 

e n vir o n m e nt c a n s ust ai n fl o cs o n t h e or d er of a f e w milli m et ers t o 

c e nti m et er siz e p arti cl es. T h e a bilit y f or t h e fl o cs t o p ersist w as d u e t o t h e 

w e a k ti d al fl o w, w hi c h w as i ns uffi ci e nt t o m ai nt ai n t h e s h e ari n g f or c e 

n e c ess ar y t o disr u pt t h e b o n di n g str e n gt h as m e as ur e d b y . T h e r es ults 

i n di c at ed t h at l ar g er fl o cs w er e m or e li k el y t o p ersist w h e n is s m all est.

R e d u c e d s h e ar p er mits l ar g er fl o cs b ut l o w er o v er all c o n c e ntr ati o ns as 

m a xi m u m t ur b ul e n c e l e v els ar e r e d u c e d a n d c a n n ot s ust ai n hi g h er 

c o n c e ntr ati o ns i n t h e w at er c ol u m n. L ar g er fl o cs h a v e hi g h er s ettli n g 

v el o citi es ( M a n ni n g a n d D y er 1 9 9 9) w hi c h pr o m ot es d e p ositi o n a n d b e d 

el e v ati o n gr o wt h . As s u c h, w h e n n e w s e di m e nt e nt ers t h e s yst e m t hr o u g h 

t h e e n er g eti c ti d al i nl et, it is li k el y t o r e m ai n s e q u est er e d, as t h e a m bi e nt 

f or ci n g is n ot str o n g e n o u g h t o vi g or o usl y er o d e a n d tr a ns p ort b e d 

m at eri al o n c e it h as b e e n dis p ers e d wit hi n t h e w etl a n d i nt eri or.

4. 3 M or p h ol o gi c al di s c u s si o n

T h e d at a i n dic at e t h at l oc al f or ci n g wit hi n H a milt o n W etl a n ds r el ati v el y 

w e a k. T his w e a k f orci n g h as i m pli c ati o ns f or t h e r at e a n d d e gr e e of 

m or p h ol o gic al c h a n g e i n t h e s yst e m. T h e pri m ar y d y n a mic al pr oc ess of 

H a milt o n W et l a n ds is t h e e xc h a n g e wit h t h e a dj ac e nt S a n P a bl o B a y. T h e 

i nl et all o ws f or ti d al e xc h a n g e a n d t h e d eli v er y of s e di m e nt t o t h e s yst e m.

T h e b asi n ar e a is a p pr o xi m at el y 2. 3 8 milli o n m , wit h a ti d al r a n g e of 1 t o 2 

m. T his tr a nsl at es t o a n a v er a g e ti d al pris m of 3 6 milli o n m . T h e r el ati v el y 

s m all a n d s h all o w b asi n l e n ds f urt h er s u p p ort t o t h e i d e a t h at ti d al 

e xc h a n g e acc o u nts f or t h e m aj orit y of t h e d y n a mic al f orci n g at H a milt o n 

W etl a n ds. Ti d al c urr e nts c a n d eli v er or r e m o v e s e di m e nt fr o m t h e s yst e m.

H o w e v er , t h e a n al ysis i n di c at es t h at ti d al c urr e nts al o n e ar e n ot e n er g etic 

e n o u g h t o r es us p e n d s e di m e nt or t o m ai nt ai n c o nc e ntr ati o ns of s us p e n d e d 

m at eri al i n t h e w at er c ol u m n. It is s ur mis e d t h at ti d al c urr e nts al o n e ar e a n 

i n effi ci e nt m ec h a nis m f or l oc aliz e d s e di m e nt r e distri b uti o n wit hi n 

H a milt o n W etl a n ds. H o w e v er, str o n g c urr e nts at t h e i nl et t hr o at a p p e ar t o 

b e a bl e t o d eli v er n e w s e di m e nt i nt o t h e b asi n. T h e as y m m etr y b et w e e n 

b ac ks c att er i nt e nsit y i n di c at es a n et i nfl u x of s us p e n d e d m at eri al. T h us, 

ti d al c urr e nts ar e a n effici e nt w a y t o d eli v er s e di m e nt, b ut ti d al c urr e nts i n 

c o nj u n cti o n wit h ot h er f orci n g ar e n ec ess ar y f or r e distri b uti o n of s e di m e nt 

wit hi n t h e b asi n. M or p h ol o gic al c h a n g e is a c o m bi n ati o n of s e di m e nt 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 2

d eli v er y t hr o u g h t h e i nl et c o m bi n e d wit h w a v e a n d wi n d f or ci n g t o r e w or k 

t h e i nt eri or of t h e s yst e m.

Wi n d str ess, w hi c h g e n er at es l o c al w a v es a n d pr o m ot es v erti c al mi xi n g, is 

als o a m aj or f a ct or i n c o ntr olli n g t h e d y n a mi cs of t his s h all o w w at er 

s yst e m. Wit h t h e e x c e pti o n of t h e i nl et, t h e b asi n i s is ol at e d fr o m wi n d

g e n er at e d w a v es s o t h at all w a v e f or ci n g is g e n er at e d l o c all y. T h e r el ati v el y 

s m all siz e of t h e b asi n li mits f et c h a n d t h e ass o ci at e d m a xi m u m w a v e 

h ei g ht. H o w e v er, d uri n g p eri o ds of hi g h wi n ds, w a v es of n e arl y 0. 4 m ar e 

s e e n at H a milt on 2 a n d 4. T h e b a y c o nt ai ns a n u m b er of s m all b er ms a n d 

isl a n ds t h at ar e r e m n a nts of t h e f or m er i m p o u n d m e nt b ef or e H a milt o n 

W etl a n ds w as h y dr a uli c all y r e c o n n e ct e d t o S a n P a bl o B a y. T h es e s u b a eri al

f e at ur es ar e e x p os e d e v e n at hi g h ti d e a n d f urt h er r estri ct f et c h a n d 

ass o ci at e d w a v e gr o wt h.

T his a n al ysis r e v e al e d a r el ati o ns hi p b et w e e n a v er a g e w a v e h ei g ht a n d 

dist a n c e of cl os est a p pr o ac h t o l a n d s uc h t h at w a v es ori gi n ati n g fr o m p oi nts 

cl os est t o t h e s e ns ors w er e s m all er t h a n w a v es ori gi n ati n g at p oi nts f urt h er 

fr o m t h e s e ns ors. T h e tr e n d is n ot a bs ol ut e b e c a us e ot h er f act ors s uc h as 

wi n d m a g nit u d e als o aff ect w a v e h ei g ht. Gi v e n t h at t h e s yst e m c o nsists of a 

r el ati v el y s m all b a y t h at is diss e ct e d b y su b a eri al f e at ur es i n t h e f or m of 

di cr et e b er ms , H a milt o n W etl a n ds c a n b e cl assifi e d as e xtr e m el y f et c h 

li mit e d. As s u c h, wi n d dir ecti o n a n d s p e e d ar e critic al f act ors i n 

u n d erst a n di n g t h e d o mi n a nt m e c h a nis ms f or s e di m e nt tr a ns p ort. 

T h e b uil di n g m at eri al f or m or p h ol o gi c al c h a n g e at H a milt o n W etl a n ds is 

fi n e gr ai n e d c o ns oli d at e d s e di m e nt t h at li k el y tr a ns p orts as l o w d e nsit y 

fl o cs. T h e w e a k f or ci n g s u g g ests t h at b e dl o a d tr a ns p ort is mi ni m al e xc e pt 

n e ar t h e i nl et t hr o at w h er e c urr e nts ar e str o n g. T h e r el ati o ns hi p b et w e e n 

t ur bi dit y a n d wi n d, as w ell as t h e B B L M r es ults , s u g g ests t h at tr a ns p ort 

d o mi n at e d b y l o w d e nsit y fl o cs is li k el y a m aj or m e c h a nis m f or s e di m e nt 

r e distri b uti o n w hi c h dri v es m or p h ol o gi c al c h a n g e. T h e m o d el r es ults 

i n di c at ed t h at, e v e n wit h w a v es, t h e i nst a n c es of s e di m e nt r es us p e nsi o n 

ar e v er y s p ars e. A d diti o n all y, t h e s h e ari n g f or c e r e q uir e d t o br e a k u p fl o cs 

as m e as ur e d b y i n di c at es t h at l ar g e fl o cs c a n p ersist. T h e l o w e n er g y 

e n vir o n m e nt m a k es it diffi c ult t o m ai nt ai n s e di m e nt i n s us p e nsi o , s o 

o nl y fl o cs wit h d e nsiti es sli g htl y gr e at er t h a n w at er c a n b e s ust ai n e d i n t h e 

w at er c ol u m n. T h e ac o usti c b ac ks c att er r es ults i n di c at e d t h at p arti c ul at e 

c o n c e ntr ati o ns d uri n g sl ac k ti d e v ar y wi d el y , a n d f or H a milt o n 1 a n d 4, t h e 

gr e at est i nt e nsit y is w h e n t h e c urr e nt m a g nit u d e is z er o.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 3

T h e m oti v ati o n f or br e ac hi n g t h e b a y fr o nt l e v e e w as t o tri g g er a n at ur al 

pr o c ess of s e di m e nt a n d fl o w d eli v er y t o all o w H a milt o n W etl a n ds t o 

e v ol v e i nt o a m at ur e c o ast al m ars h s yst e m. Pr es e ntl y, a eri al p h ot o gr a p h y 

i n di cat es t h at t h e i nt erti d al ar e as h a v e st art e d t o f or m cr e e k n et w or ks i n a 

m a n n er si mil ar t o s alt m ars h es a n d ot h er ti d all y dri v e n c o ast al w etl a n ds.

Als o, t h e i nl et t hr o at h as wi d e n e d , a n d t h e e d g es of t h e a dj ac e nt s h or eli n e 

h a v e b e c o m e m or e r o u n d e d, i n di c ati v e of er osi o n ar o u n d b arri er isl a n d 

i nl ets t o str e a mli n e t h e fl o w.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 4

C o n cl u si o n s

T his e c h ni c al e p ort pr o vi d es a s u m m ar y of a fi el d d at a c oll e cti o n eff ort 

c arri e d o ut b et w e e n J ul y 2 0 1 4 a n d M ar c h 2 01 7 at H a milt o n W etl a n ds 

l o c at e d i n S a n P a bl o B a y, C alif or ni a. F o ur pl atf or ms w er e e q ui p p e d wit h 

s e ns ors t o m e as ur e t h e h y dr o d y n a mi c a n d s e di m e nt tr a ns p ort pr o c ess es i n 

t his r e c e ntl y r est or e d w etl a n d i n t h e S a n Fr a n cis c o B a y ar e a. T h e r es ults

d o c u m e nt e d t h e r ol e of cli m at ol o g y a n d m or p h ol o g y i n m o d ul ati n g t h e 

h y dr o d y n a mi cs a n d ass o ci at e d s e di m e nt tr a ns p ort i n t his s m all 

r e est a blis h e d w etl a n d.

T h e m ai n c o n cl usi o ns ar e s u m m ari z e d as f oll o ws:

E xt r e m e f et c h li mit e d e n vi r o n m e nt H a milt o n W etl a n ds is a 

r el ati v el y s m all s yst e m c o nsisti n g of a s eri es of disj oi nt e d b er ms t h at 

ar e r e m n a nts of t h e pr e vi o usl y i m p o u n d e d airstri p , a n d i niti al dr e d g e d 

m at eri al pl ac e m e nt. T his a n al ysis r e v e al e d a tr e n d b et w e e n a v er a g e 

w a v e h ei g ht a n d dist a n c e t o cl os est l a n d p oi nt s u c h t h at hi g h er w a v es 

c orr el at e wit h gr e at er dist a n c e (f et c h). T h e c o m pl e x distri b uti o n of 

s u b a eri al b er ms wit hi n t h e b asi n i nt eri or s u b di vi d e t h e fl o o d e d 

p orti o ns i nt o disj oi nt e d p o ols t h at bl o c k w a v e pr o p a g ati o n. T h e b er ms , 

h o w e v er, ar e n ot i nt er c o n n e ct e d , s o e x c h a n g e fl o w is n ot disr u pt e d b y 

t h eir pr es e n c e.

W e a k ti d al fl o w Ti d al fl o w wit hi n t h e b asi n is w e a k wit h m a xi m u m 

fl o ws < 1 0 c m /s. T h e w e a k c urr e nts l e a d t o r e d u c e d tr a ns p ort a n d 

w e a k er s h e ar g e n er at e d t ur b ul e n c e. T his r e d u c es p arti cl e e x c ursi o n 

dist a n c e a n d m a k es it m or e diffi c ult t o s ust ai n n e g ati v el y b u o y a nt 

p arti cl es i n t h e w at er c ol u m n. H o w e v er, i nl et c urr e nts ar e str o n g , a n d 

t h e r es ults s u g g est a n et i nfl o w of s e di m e nt i nt o t h e s yst e m.

L o w c a p a cit y f o r r e s u s p e n si o n : T h e d at a a n d B B L M r es ults 

i n dic at e t h at H a milt o n W etl a n ds is a r el ati v el y l o w e n er g y e n vir o n m e nt 

wit h w e a k ti d al fl o ws a n d i nt er mitt e nt w a v es t h at i nfr e q u e ntl y g e n er at e 

b e d str ess es s uffici e nt t o r es us p e n d m at eri al. T h e l ac k of e n er g eti c fl o w 

r e d u c es t ur b ul e nc e a n d t h e c arr yi n g c a p acit y f or s us p e n d e d s e di m e nt 

w hil e t h e l o w er s h e ar str ess es li mit r es us p e nsi o n a n d er osi o n. As s uc h, 

o nc e p articl es ar e i n t h e s yst e m , t h e y ar e li k el y t o s ettl e o ut a n d r e m ai n 

s e q u est er e d, f or mi n g n e wl y d e p osit e d b e d b uil di n g m at eri al. N ot e t h at 

b e d l e v el c h a n g e w as n ot m e as ur e d , s o t his c o ncl usi o n is s p e c ul ati v e, b ut 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 5

it c a n als o b e c o nsi d er e d as a r e as o n a bl e d e d u cti o n b as e d o n w h at is 

k n o w n a b o ut t h e w a v e a n d c urr e nt d y n a mi cs.

 

S e a s o n al c o nt r ol o n t h e s y st e m T h e r es ults i n di c at e t h at t h e 

s u m m er m o nt hs p oss ess t h e hi g h est a v er a g e wi n d s p e e ds a n d 

ass o ci at e d t ur bi dit y. T h e c orr el ati o n b et w e e n wi n d a n d t ur bi dit y 

s u g g ests t h at t h e s e di m e nt d y n a mi cs i n t his s h all o w w at er s yst e m ar e 

m o d ul at e d b y wi n d dri v e n pr o c ess es a n d t h at t h e eff e c ts of wi n d is 

m or e pr o n o u n c e d i n t h e s u m m er.

h e s p arsit y of d at a pr e cl u d es a m or e i n d e pt h a n al ysis of t h e 

h y dr o d y n a mi cs a n d s e di m e nt d y n a mi cs of H a milt o n W etl a n ds. I n 

p arti c ul ar, t h e c o m bi n ati o n of a v ail a bl e w a v e a n d c urr e nt d at a d o es n ot 

a d e q u at el y c o v er st or ms w hi c h c a n g e n er at e l ar g e w a v es a n d c urr e nts, a n d 

c a n alt er l o c al w at er l e v els b e y o n d t h os e m e as ur e d i n t his st u d y. As s u c h, 

t h e f ull r a n g e of e n vir o n m e nt al c o n diti o ns t h at c o ntri b ut e t o b uil di n g 

H a milt o n W etl a n ds is u n a v ail a bl e , a n d ac q uiri n g a d diti o n al d at a d uri n g 

st or ms w o ul d pr o vi d e gr e at er i nsi g ht i nt o w etl a n d r est or ati o n d y n a mi cs.

F urt h er m or e, dir e ct m e as ur e m e nt of s e di m e nt d eli v er y t hr o u g h t h e i nl et 

t hr o at a n d p eri o di c b at h y m etri c s ur v e ys w o ul d h el p c orr el at e 

h y dr o d y n a mi cs t o l a n d b uil di n g as t his s yst e m c o nti n u es t o e v ol v e. 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 6

R ef er e n c e s 

B est, E., H. Fr e dric ks o n , V. M c F arl a n d, H. Hi nt el m a n n , R. J o n es , C. L utz , G. Ki k er, A.

B e d n ar , R. Mill w ar d , a n d R. Pric e . 2 0 0 5. r e C o nst r u cti o n Bi o g e o c h e mi c al 

A n al ysis of e r c u r y i n W etl a n ds B o r d e ri n g t h e H a milt o n A r m y Ai rfi el d 

W etl a n ds R est o r ati o n Sit e . Vic ks b ur g, M S: U S Ar m y E n gi n e er R es e ar c h a n d 

D e v el o p m e nt C e nt er.

Bl a nt o n, J. O., G. Li n, a n d S. A. Elst o n . 2 0 0 2. “ Ti d al C urr e nt As y m m etr y i n S h all o w 

Est u ari es a n d Ti d al C r e e ks.” C o nti n e nt al S h elf R es e a r c h 2 2 : 1 7 31 1 7 4 3.

C a h o o n, D. R., P. F. H e ns el , T. S p e n c er , D. J. R e e d , K. L. M c K e e , a n d N. S ai ntil a n . 2 0 0 6. 

“ Co ast al W etl a n d V ul n e r a bilit y t o R el ati v e S e a L e v el Ris e: W etl a n d El e v ati o n 

Tr e n ds a n d Pr o c ess C o n tr ols.” W etl a n ds a n d N at u r al R es o u r c e M a n a g e m e nt . 

B erli n: S pri n g er. 

C E R C (C o ast al E n gi n e eri n g R es e ar c h C e nt er ). 1 9 8 4. S h o r e P r ot e cti o n M a n u al - V ol u m e I

( F o urt h E diti o n). Ar m y , D. o.t. ( E d.). Vic ks b ur g, M S: C or ps of E n gi n e ers, C o ast al 

E n gi n e eri n g R es e ar c h C e nt er, W at er w a ys E x p eri m e nt St ati o n.

D e a n , R. G., a n d R. A. D alr y m pl e . 1 9 91. at e r W a v e M e c h a ni cs f o r n gi n e e rs a n d 

ci e ntists . N e w J ers e y: W orl d S ci e ntific . 

Fri e dric hs, C. T., a n d D. G. A u br e y . 1 9 8 8. N o n Li n e ar Ti d al Dist orti o n i n S h all o w W ell

mi x e d Est u ari es: A S y nt h esis. ” Est u a ri n e, C o ast al a n d S h elf S ci e n c e 2 7 : 5 21 5 4 5.

G e d a n, K. B., M. L. Kir w a n , E. W ol a ns ki, E. B. B ar bi er , a n d B. R. Silli m a n . 2 011. “ Th e 

Pr es e nt a n d F ut ur e R ol e of C o ast al W etl a n d V e g et ati o n i n Pr ot e cti n g S h or eli n es: 

A ns w eri n g R e c e nt C h all e n g es t o t h e ar a di g m. ” Cli m ati c C h a n g e 1 0 6: 7 – 2 9. 

Gl e n n, S. M., a n d W. D. Gr a nt. 1 9 8 7. A S us p e n d e d S e di m e nt Str atific ati o n C orr e cti o n f or 

C o m bi n e d W a v e a n d C urr e nt Fl o ws.” J o u r n al of G e o p h ysi c al R es e a r c h O c e a ns

9 2: 8 2 4 4 8 2 6 4.

G ori n g, D. G., a n d V. I. Ni k or a. 2 0 0 2. “ Des pi ki n g A c o ustic D o p pl er V el o ci m et er D a t a.” 

J o u r n al of H y d r a uli c E n gi n e e ri n g 1 2 8: 11 7 1 2 6.

Hi nz e, J. O. 1 9 7 5. T u r b ul e n c e , 2n d e d. N e w Y or k : M c Gr a w Hill I n c . 

Ki m, S. C., C. T. Fri e dric hs , J. P. Y. M a a , a n d L. D. Wri g ht . 2 0 0 0. “ Esti m ati n g B ott o m 

Str ess i n Ti d al B o u n d ar y L a y er fr o m A c o ustic D o p pl er V el o ci m et er D at a. ” 

J o u r n al of H y d r a uli c E n gi n e e ri n g - AS C E 1 2 6: 3 9 9 –4 0 6.

K ol m o g or o v, A. N. 1 9 41. h e L o c al St r u ct u r e of u r b ul e n c e i n I n c o m p r essi bl e Vis c o us 

Fl ui d f o r V e r y L a r g e R e y n ol ds N u m b e rs . D o kl. A k a d. N a u k S S S R. J S T O R.

K u m ar, P. 2 01 2. h e E c o n o mi cs of c os yst e ms a n d i o di v e rsit y: c ol o gi c al a n d 

E c o n o mi c F o u n d ati o ns . R o utl e d g e . htt ps: / / d oi. or g / 1 0. 4 3 2 4 / 9 7 8 1 8 4 9 7 7 5 4 8 9
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 7

L a k e, P., M. A. P al m er , P. Bir o, J. C ol e , A. P. C o vic h , C. D a h m, J. Gi b ert , W. G o e d k o o p , K.

M art e ns, a n d J. V er h o e v e n . 2 0 0 0. Gl o b al C h a n g e a n d t h e Bi o di v ersit y of 

Fr es h w at er E c os yst e ms: I m p a cts o n Li n k a g es b et w e e n A b o v e S e di m e nt a n d 

S e di m e nt Bi ot a: A ll For ms of A nt hr o p o g e nic Dist ur b a n c e C h a n g es i n L a n d Us e, 

Bi o g e o c h e mic al Pr o c ess es, or Bi otic A d diti o n or L oss N ot O nl y D a m a g e t h e 

i ot a of Fr es h w at er S e d i m e nts b ut Als o Disr u pt t h e i n k a g es b et w e e n A b o v e

S e di m e nt a n d S e di m e nt D w elli n g B i ot a.” Bi o S ci e n c e 5 0 : 1 0 9 9 –11 0 7.

M a n ni n g, A. J., a n d K. R. D y er . 1 9 9 9. “ A L a b or at or y Ex a mi n ati o n of Fl o c C h ar a ct eristics 

wit h e g ar d t o T ur b ul e nt S h e ari n g.” M a ri n e G e ol o g y 1 6 0: 1 4 7 1 7 0.

M c N eil, J., C. T a yl or , a n d W. Lic k . 1 9 9 6. “M e as ur e m e nts of r osi o n of U n dist ur b e d 

B ott o m S e di m e n ts wit h e pt h. ” J o u r n al of H y d r a uli c E n gi n e e ri n g 1 2 2( 6): 31 6

3 2 4.

Mi d dl et o n, B. A. 2 0 0 2. l o o d P ulsi n g i n W etl a n ds: R est o ri n g t h e N at u r al H y d r ol o gi c al 

B al a n c e. H o b o k e n, N J: J o h n Wil e y & S o ns. 

Mits c h, W. J., a n d S. E. J ør g e ns e n . 2 0 0 4. c ol o gi c al E n gi n e e ri n g a n d E c os yst e m 

R e st o r ati o n. H o b o k e n, N J: J o h n Wil e y & S o n s. 

N o v a k o ws ki, K. I., R. T orr es, L. R. G ar d n er, a n d G. V o ul g aris . 2 0 0 4. “ Ge o m or p hic 

A n al ysis of Ti d al Cr e e k N et w or ks. ” W at e r R es o u r c es R es e a r c h 4 0 : 1 –1 3.

P o p e, N., J. Wi d d o ws , a n d M. Bri nsl e y . 2 0 0 6. “ Esti m ati o n of B e d S h e ar Str ess U si n g t h e 

T ur b ul e nt Ki n etic E n er g y A p pr o a c h — A C o m p a ris o n of A n n ul ar Fl u m e a n d Fi el d 

at a. ” C o nti n e nt al S h elf R es e a r c h 2 6 : 9 5 9 – 9 7 0. 

Pri n c e, H. 2 0 0 8. W etl a n ds of t h e A m e ri c a n Mi d w est: A Hist o ri c al G e o g r a p h y of 

C h a n gi n g Atti t u d es. C hic a g o, I L: U ni v ersi t y of C hic a g o Pr ess. 

S al e hi, M., a n d K. Str o m. 2 01 2. M e as ur e m e nt of Criti c al S h e ar St r ess f or M u d Mi xt ur es 

i n t h e S a n Ja ci nt o Es t u ar y u n d er Diff er e nt W a v e a n d C urr e nt C o m bi n ati o ns. ” 

C o nti n e nt al S h elf R es e a r c h 4 7 : 7 8 – 9 2. 

S h a w, W. J., a n d J. H. Tr o w bri d g e . 2 0 01. “ Th e Dir e ct Esti m ati o n of N e ar B ott o m 

T ur b ul e nt F l u x es i n t h e Pr es e n c e of E n er g etic W a v e M ot i o ns.” J o u r n al of 

At m os p h e ri c a n d O c e a ni c T e c h n ol o g y 1 8: 1 5 4 0 1 5 5 7.

S h e a v es, M., R. B a k er , I. N a g el k er k e n , a n d R. M. C o n n oll y . 2 01 5. “ Tr u e Val u e of 

Est u ari n e a n d C o ast al N urs eri es f or Fis h: I n c or p or ati n g C o m pl e xit y a n d 

y n a mics. ” Est u a ri es a n d C o asts 3 8 : 4 01 41 4.

St a pl et o n, K., a n d D. H u ntl e y . 1 9 9 5. “ Se a b e d Str ess D et er mi n ati o ns U si n g t h e I n erti al 

Dissi p ati o n M et h o d a n d t h e T ur b ul e nt Ki n etic E n er g y M e t h o d.” E a rt h S u rf a c e 

P r o c ess es a n d L a n df o r ms 2 0 : 8 0 7 81 5.

St yl es, R., a n d S. M. Gl e n n . 2 0 0 0. “ Mo d eli n g Str atifi e d W a v e a n d C urr e nt B ott o m 

B o u n d ar y L a y ers o n t h e C o nti n e nt al S h e lf.” J o u r n al of G e o p h ysi c al R es e a r c h

O c e a ns 1 0 5: 2 411 9 2 41 3 9.

Tr o w bri d g e, J. H. 1 9 9 8. “ O n a Te c h ni q u e f or e as ur e m e nt of T ur b ul e nt S h e ar Str ess i n 

t h e r es e n c e of ur f a c e Wa v es. ” J o u r n al of At m os p h e ri c a n d O c e a ni c 

T e c h n ol o g y 1 5: 2 9 0 – 2 9 8. 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 8

V er h o e v e n, J. T. 2 01 4. “ W etl a n ds i n E ur o p e: Pers p e cti v es f or R est or ati o n of a L ost 

P ar a dis e. ” E c ol o gi c al E n gi n e e ri n g 6 6: 6 –9.

W a hl, T. L. 2 0 0 3. Dis c ussi o n of D es pi ki n g A c o ustic D o p pl er V el o ci m et er D a t a’ b y D er e k 

G. G ori n g a n d Vl a di mir I. Ni k or a. ” J o u r n al of H y d r a uli c E n gi n e e ri n g 1 2 9: 4 8 4

4 8 7.

W el c h, P. D. 1 9 6 7. “ Th e U s e of F ast F o uri er Tr a n sf or m f or t h e Esti m ati o n of o w er 

p e ctr a: A M et h o d B as e d o n Ti m e A v er a gi n g o v er S h ort, M o di fi e d 

P eri o d o gr a ms. ” I E E E T r a ns a cti o ns o n u di o a n d l e ct r o a c o usti cs 1 5: 7 0 7 3.

Wi nt er w er p, J. C. 1 9 9 8. A Si m pl e M o d el f or T ur b ul e n c e I n d u c e d Fl o c c ul ati o n of 

C o h esi v e S e di m e nt. ” J o u r n al of H y d r a uli c R es e a r c h 3 6 : 3 0 9 3 2 6.

Wi nt er w er p, J. C., a n d W. G. V a n K est er e n . 2 0 0 4. I ntr o d u cti o n t o t h e h ysics of 

C o h esi v e S e di m e nt D y n a mi cs i n t h e M ari n e E n vir o n m e nt.” A mst er d a m, 

N et h erl a n ds: Els e vi er . 

Z e dl er, J. B., a n d S. K er c h er . 2 0 0 5. “ Wetl a n d R es o ur c es: St at us, Tr e n ds, E c os yst e m 

S er vic es, a n d est or a bilit y. ” A n n u. R e v. E n vi r o n. R es o u r. 3 0 : 3 9 7 4.

Z h a n g, L., M. H. W a n g, J. H u , a n d Y. S. H o . 2 01 0. A e vi e w of P u blis h e d W etl a n d 

es e ar c h, 1 9 91 –2 0 0 8: E c ol o gic al E n gi n e eri n g a n d E c os yst e m R es t or ati o n.” 

E c ol o gi c al E n gi n e e ri n g 3 6 : 9 7 3 –9 8 0.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 6 9

A p p e n di x A: C or e D e s cri pti o n s 

A p p e n di x A i n cl u d es c or e p h ot o gr a p hs, c or e d es cri pti o ns, l o c ati o ns , a n d 

a n al ysis of p h ysi c al s a m pl es . 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 0

T a bl e 1 a. C or e D e s cri pti o n, St ati o n 1

P h ot o gr a p h D e s cri pti o n

Ov erlyi n g W at er

Br o w n gr ay c ol or. W or m t u b e s vi si bl e i n u p p er 

4 c m of c or e.

Tr a n siti o n t o gr ay c ol or s e di m e nt. N o vi si bl e 

v oi d s or fi s s ur e s i n t h e c or e.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 1

T a bl e 1 b. C or e S urf a c e P h ot o gr a p h s, S F

S a m pl e 1 S a m pl e 2

T a bl e 1 c. P hy si c al S a m pl e Pr o p erti e s, St ati o n 1

S a m pl e D e pt h 

( c m)

B ul k 

D e n sit y 

( g/ c m

1 0

m)

5 0

m)

9 0

m)

% 

S a n d

% 

Silt

% 

Cl a y

1. 3 2 1. 2 5 2. 9 1 9. 6 7 3 5. 0 9 3. 4 7 8. 3 1 8. 3

5. 1 3 1. 2 6 2. 8 0 8. 8 6 3 1. 2 3 2. 3 7 7. 8 1 9. 9

Fi g ur e 1 a. C u m ul ativ e gr ai n siz e di stri b uti o n s f or St ati o n 1 p hy si c al s a m pl e s
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 2

Fi g ur e 1 b. Gr ai n siz e di stri b uti o n s f or St ati o n 1 p hy si c al s a m pl e s
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 3

Fi g ur e 1 c. B ul k d e n sity pr ofil e f or c or e St ati o n 1
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 4

T a bl e 2 a. C or e D e s cri pti o n, St ati o n 1

P h ot o gr a p h D e s cri pti o n

Ov erlyi n g w at er

Br o w n gr ay i n c ol or. Vi si bl e w or m t u b e s. 

D ar k er gr ay c ol or ati o n. P eri o di c w or m t u b e s 1 3 

c m i n l e n gt h.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 5

T a bl e b. C or e S urf a c e P h ot o gr a p h s, St ati o n 1 2.

S a m pl e 1 S a m pl e 2

S a m pl e 3

T a bl e c. P hy si c al S a m pl e Pr o p erti e s, St ati o n 1

S a m pl e #

D e pt h 

( c m)

B ul k 

D e n sity 

( g / c m 3)

d 1 0 d 5 0 d 9 0 

S a n d Silt Cl ay

2. 0 2 1. 2 4 2. 8 3 9. 1 4 3 2. 0 3 2. 6 7 8. 0 1 9. 4

2 7. 2 7 1. 2 8 2. 8 0 8. 6 0 2 9. 4 7 1. 9 7 8. 0 2 0. 1

3 1 5. 6 7 1. 3 2 2. 8 3 9. 1 4 3 2. 4 5 2. 6 7 8. 0 1 9. 4
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 6

Fi g ur e 2 a. C u m ul ativ e gr ai n siz e di stri b uti o n s f or St ati o n 1 2 p hy si c al s a m pl e s

Fi g ur e 2 b. Gr ai n siz e di stri b uti o n s f or St ati o n 1 2 p hy si c al s a m pl e
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 7

Fi g ur e 2 c. B ul k d e n sity pr ofil e f or c or e St ati o n 1
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 8

T a bl e 3 a. C or e D e s cri pti o n, St ati o n 2

P h ot o gr a p h D e s cri pti o n

Ov erlyi n g w at er

r o w n c ol or u p p er 4 5 c m of c or e.

D ar k gr ay c ol or ati o n.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 7 9

T a bl e b. C or e S urf a c e P h ot o gr a p h s, St ati o n 2

S a m pl e 1 S a m pl e 2

S a m pl e 3 S a m pl e 4

T a bl e c. P hy si c al S a m pl e Pr o p erti e s, St ati o n 2

S a m pl e D e pt h 

( c m)

B ul k 

D e n sity 

( g / c m

1 0

m)

5 0

m)

9 0

m) S a n d Silt Cl ay

2. 0 2 1. 4 1 3. 4 7 1 9. 0 7 1 0 6. 4 8 2 0. 4 6 6. 7 1 2. 8

5. 7 7 1. 3 4 3. 5 0 1 3. 5 7 7 6. 2 2 1 3. 0 7 4 . 1 1 2. 9

3 1 1. 6 5 1. 3 5 3. 1 0 1 1. 7 7 7 7. 4 0 1 2. 6 7 1. 3 1 6. 1

4 1 5. 9 7 1. 2 6 2. 6 4 8. 8 6 5 4. 4 8 8. 7 6 9. 3 2 2. 0
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 0

Fi g ur e 3 a. C u m ul ativ e gr ai n siz e di stri b uti o n s f or St ati o n 2 p hy si c al s a m pl e s

Fi g ur e 3 b. Gr ai n siz e di stri b uti o n s f or St ati o n 2 p hy si c al s a m pl e s
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 1

Fi g ur e 3 c. B ul k d e n sity pr ofil e f or c or e St ati o n 2
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 2

T a bl e 4 a. C or e D e s cri pti o n, St ati o n 4

P h ot o gr a p h D e s cri pti o n

Ov erlyi n g w at er

D ar k br o w n c ol or. S o m e si g n s of p o s si bl e bi ot ur b ati o n.

Li g ht er br o w n c ol or ati o n. A f e w s m all fi s s ur e s ar e vi si bl e

Bl a c k c ol or ati o n. A f e w s m all fi s s ur e s ar e vi si bl e.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 3

T a bl e b. C or e S urf a c e P h ot o gr a p h s, St ati o n

S a m pl e 1 S a m pl e 2

S a m pl e 3 S a m pl e 4
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 4

T a bl e c. P hy si c al S a m pl e Pr o p erti e s, St ati o n 4

S a m pl e D e pt h 

( c m)

B ul k 

D e n sity 

( g / c m 1 0 m) 5 0 m) 9 0 m) S a n d Silt Cl ay

1 1. 8 0 1. 2 4 2. 8 8 1 0. 2 1 4 4. 8 5 6. 0 7 5. 6 1 8. 4

2 6. 7 7 1. 2 4 2. 7 9 9. 1 8 3 6. 7 9 4. 1 7 6. 1 1 9. 7

1 2. 7 0 1. 2 7 2. 7 5 8. 9 3 3 8. 4 9 4. 5 7 5. 0 2 0. 5

1 5. 2 0 1. 2 6 2. 4 7 7. 5 1 2 8. 5 8 2. 4 7 2. 4 2 5. 2

Fi g ur e 4 a. C u m ul ativ e gr ai n siz e di stri b uti o n s f or St ati o n 4 p hy si c al s a m pl e s

Fi g ur e 4 b. Gr ai n siz e di stri b uti o n s f or St ati o n 4 p hy si c al s a m pl e s
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 5

Fi g ur e 4 c. B ul k d e n sity pr ofil e f or c or e S F
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 6

T a bl e a. C or e D e s cri pti o n, St ati o n 5

P h ot o gr a p h D e s cri pti o n

Ov erlyi n g w at er

Sl o p e d s urf a c e. Br o w n gr ay c ol or ati o n i n u p p er 3 c m 

of c or e. S m all w or m t u b e s vi si bl e i n u p p er t hr e e c m of 

c or e.

D ar k gr ay c ol or ati o n. N o vi si bl e v oi d s or fi s s ur e s i n 

c or e b el o w w or m t u b e s.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 7

T a bl e b. C or e S urf a c e P h ot o gr a p h s, St ati o n 5

S a m pl e 1 S a m pl e 2

S a m pl e 3

T a bl e c. P hy si c al S a m pl e Pr o p erti e s, St ati o n 5

S a m pl e D e pt h 

( c m)

B ul k 

D e n sity 

( g / c m 1 0 m) 5 0 m) 9 0 m) S a n d Silt Cl ay

1 2. 4 0 1. 4 4 3. 1 4 1 1. 4 7 5 0. 0 2 6. 9 7 7. 2 1 5. 9

7. 0 0 1. 4 0 3. 2 5 1 2. 4 1 4 8. 4 9 6. 4 7 8. 7 1 4. 8

9. 9 0 1. 3 1 3. 3 8 1 2. 7 7 5 1. 9 0 7. 3 7 8. 8 1 3. 9
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 8

Fi g ur e 5 a. C u m ul ativ e gr ai n siz e di stri b uti o n s f or St ati o n 5 N p hy si c al s a m pl e s

Fi g ur e 5 b. Gr ai n siz e di stri b uti o n s f or St ati o n 5 N p hy si c al s a m pl e s
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 8 9

Fi g ur e 5 c. B ul k d e n sity pr ofil e f or c or e St ati o n 5
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 0

A p p e n di x B: S e dfl u m e Er o si o n D at a a n d 

A n al y si s 

A p p e n di x B c o nt ai ns S e dfl u m e er osi o n r at e d at a a n d a n al ysis r es ults f or 

H a milt o n W etl a n ds S e dfl u m e e x p eri m e nts. T h e a p p e n di x is pr es e nt e d i n 

t w o p arts: (1) er osi o n v ers us d e pt h a n d 2) er osi o n d at a fits t o c o h esi v e 

s e di m e nt er osi o n f u n cti o n, E = A . 
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 1

Er o si o n v er s u s D e pt h

Fi g ur e 1. Er o si o n v er s u s d e pt h f or c or e St ati o n 1. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s sy m b ol s i n di c at e 

a p pli e d s h e ar str e s s.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 2

Fi g ur e 2. Er o si o n v er s u s d e pt h f or c or e St ati o n 1 2. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s sy m b ol s i n di c at e 

a p pli e d s h e ar str e s s.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 3

Fi g ur e 3. Er o si o n v er s u s d e pt h f or c o m bi n e d c or e s fr o m St ati o n 1. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s

sy m b ol s i n di c at e a p pli e d s h e ar str e s s.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 4

Fi g ur e 4. Er o si o n v er s u s d e pt h f or c or e St ati o n 2. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s sy m b ol s i n di c at e 

a p pli e d s h e ar str e s s.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 5

Fi g ur e 5. Er o si o n v er s u s d e pt h f or c or e St ati o n 4. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s sy m b ol s i n di c at e 

a p pli e d s h e ar str e s s
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 6

Fi g ur e 6. Er o si o n v er s u s d e pt h f or c or e St ati o n 5 N. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s sy m b ol s i n di c at e 

a p pli e d s h e ar str e s s
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 7

Er o si o n v er s u s s h e ar str e s s 

C or e St ati o n 1

T a bl e 1. C o h e siv e er o si o n p ar a m et eriz ati o n

L ay er

I D

D e pt h

( c m) ( P a) ( P a)

c ( P a)

l o w

( P a)

hi g h

S urf a c e < 3 0. 2 1 1. 7 9 4. 2 0 E 0 3 2. 4 1 0. 1 9 0. 2 2

L 1 4- 7 0. 2 5 7. 8 7 8. 0 0 E 0 4 1. 4 8 0. 2 2 0. 2 8

Fi g ur e 7. Er o si o n v er s u s a p pli e d s h e ar str e s s f or c or e St ati o n 1. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s. S oli d 

li n e s r e pr e s e nt t h e li n e ariz e d b e st fit of E = A n t o t h e d at a. D a s h e d li n e s i n di c at e t h e 9 5 % 

c o nfi d e n c e i nt er v al of t h e fit li n e.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 8

C or e St ati o n 1 - 2 

T a bl e 2. C o h e s iv e er o si o n p ar a m et eriz ati o n

L ay er

I D

D e pt h

( c m) ( P a) ( P a)

c ( P a)

l o w

( P a)

hi g h

S urf a c e < 2 0. 1 4 1. 7 5 5. 5 0 E 0 3 2. 0 1 - - 

L 1 2- 8 0. 2 3 4. 2 9 1. 3 0 E 0 3 1. 7 6 0. 1 8 0. 2 9

L 2 > 8 1. 0 0 7. 5 2 1. 0 0 E 0 4 2. 5 4 0. 7 9 1. 2 3

Fi g ur e 8. Er o si o n v er s u s a p pli e d s h e ar str e s s f or c or e St ati o n 1 2. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s. S oli d 

li n e s r e pr e s e nt t h e li n e ariz e d b e st fit of E = A n t o t h e d at a. D a s h e d li n e s i n di c at e t h e 9 5 % c o nfi d e n c e 

i nt er v al of t h e fit li n e. N o d a s h e d li n e s ar e pr e s e nt f or t h e s urf a c e l ay er d u e t o l o w n u m b er of 

o b s er v ati o n s ( N < 4).
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 9 9

C o m bi n e d St ati o n 1 C or e s

T a bl e 3. C o h e siv e er o si o n p ar a m et eriz ati o n

L ay er

I D

D e pt h

( c m) ( P a) ( P a)

c ( P a)

l o w

( P a)

hi g h

S urf a c e < 3 0. 1 8 1. 7 4 4. 8 0 E 0 3 2. 2 7 0. 1 5 0. 2 2

L 1 2- 8 0. 2 4 5. 2 0 1. 1 0 E 0 3 1. 6 6 0. 2 0 0. 2 8

L 2 > 8 1. 0 0 7. 5 2 1. 0 0 E 0 4 2. 5 4 0. 7 9 1. 2 3

Fi g ur e 9. Er o si o n v er s u s a p pli e d s h e ar str e s s f or c o m bi n e d St ati o n 1 c or e s. C ol or s i n di c at e b e d 

l ay er s. S oli d li n e s r e pr e s e nt t h e li n e ariz e d b e st fit of E = A n t o t h e d at a. D a s h e d li n e s i n di c at e t h e 

9 5 % c o nfi d e n c e i nt er v al of t h e fit li n e.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 0 0

C or e St ati o n 2

T a bl e 4. C o h e si v e er o si o n p ar a m et eriz ati o n

L ay er

I D

D e pt h

( c m) ( P a) ( P a)

c ( P a)

l o w

( P a)

hi g h

S urf a c e < 2 0. 1 4 4. 1 6 1. 9 2 E 0 3 1. 5 4 0. 1 0 0. 2 1

L 1 2- 6 0. 1 8 4. 5 8 1. 5 0 E 0 3 1. 5 9 0. 1 1 0. 3 1

L 2 > 6 0. 2 6 7. 3 3 8. 0 0 E 0 4 1. 5 3 0. 2 1 0. 3 1

Fi g ur e 1 0. Er o si o n v er s u s a p pli e d s h e ar str e s s f or c or e St ati o n 2. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s. S oli d 

li n e s r e pr e s e nt t h e li n e ariz e d b e st fit of E = A n t o t h e d at a. D a s h e d li n e s i n di c at e t h e 9 5 % 

c o nfi d e n c e i nt er v al of t h e fit li n e.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 0 1

C or e St ati o n 4

T a bl e 5. C o h e s iv e er o si o n p ar a m et eriz ati o n

L ay er

I D

D e pt h

( c m) ( P a) ( P a)

c ( P a)

l o w

( P a)

hi g h

S urf a c e < 2 0. 1 4 4. 2 6 1. 9 0 E 0 3 1. 5 1 0. 0 8 0. 2 6

L 1 > 2 0. 2 9 7. 6 6 7. 0 0 E 0 4 1. 5 7 0. 2 5 0. 3 6

Fi g ur e 1 1. Er o si o n v er s u s a p pli e d s h e ar str e s s f or c or e St ati o n 4. C ol or s i n di c at e b e d l ay er s. S oli d 

li n e s r e pr e s e nt t h e li n e ariz e d b e st fit of E = A n t o t h e d at a. D a s h e d li n e s i n di c at e t h e 9 5 % c o nfi d e n c e 

i nt er v al of t h e fit li n e.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 0 2

C or e St ati o n 5 N

T a bl e 6. C o h e si v e er o si o n p ar a m et eriz ati o n

L ay er

I D

D e pt h

( c m) ( P a) ( P a)

c 

( P a)

l o w

( P a)

hi g h

S urf a c e < 2 0. 1 4 1 0. 8 9 1. 0 0 E 0 3 1. 1 9 0. 0 8 0. 2 8

L 1 2- 4. 5 0. 4 6 1 6. 8 3 3. 0 0 E 0 4 1. 4 3 0. 2 0 0. 9 0

L 2 > 4. 5 0. 6 2 2 2. 4 2 2. 0 0 E 0 4 1. 4 3 0. 5 6 0. 8 9

Fi g ur e 1 2. Er o si o n v er s u s a p pli e d s h e ar str e s s f or c or e St ati o n 5 N. C ol or s i n di c at e 

b e d l ay er s. S oli d li n e s r e pr e s e nt t h e li n e ariz e d b e st fit of E = A n t o t h e d at a. D a s h e d 

li n e s i n di c at e t h e 9 5 % c o nfi d e n c e i nt er v al of t h e fit li n e.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 0 3

S urf a c e L ay er s wit hi n H a milt o n W etl a n d s B a si n

T a bl e 7. C o h e s iv e er o si o n p ar a m et eriz atio n

L ay er

I D

D e pt h

( c m) ( P a) ( P a)

c 

( P a)

l o w

( P a)

hi g h

S urf a c e < 2 0. 1 5 2. 9 5 2. 6 0 E 0 3 1. 7 4 0. 1 3 0. 1 8

Fi g ur e 1 3. Er o si o n v er s u s a p pli e d s h e ar str e s s f or s urf a c e l ay er s wit hi n t h e H a milt o n W etl a n d s 

B a si n. Sy m b ol s i n di c at e d at a fr o m v aryi n g c or e s. T h e s oli d li n e r e pr e s e nt s t h e li n e ariz e d b e st fit of 

E = A n t o t h e d at a. D a s h e d li n e s i n di c at e t h e 9 5 % c o nfi d e n c e i nt er v al of t h e fit li n e.
E R D C / C H L T R 2 0 1 1 1 0 4

A cr o n y m s a n d A b br e vi ati o n s

A D C P ac o usti c D o p pl er c urr e nt pr ofil er 

A D V ac o usti c D o p pl er v el o ci m et er 

B B L M b ott o m b o u n d ar y l a y er m o d el 

E R D C U S Ar m y R es e ar c h a n d D e v el o p m e nt C e nt er

N O A A N ati o n al Oc e a n o gr a p hi c a n d At m os p h eri c A d mi nistr ati o n

Q C q u alit y c o ntr ol 

S N R si g n al t o n ois e r ati o

T K E t ur b ul e nt ki n eti c e n er g y 

T R t e c h ni c al r e p ort

U S A C E U S Ar m y C or ps of E n gi n e ers 
R E P O R T D O C U M E N T A TI O N P A G E F or m A p pr o v e d

O M B N o. 0 7 0 4 0 1 8 8

T h e p u bli c r e p orti n g b ur d e n f or t hi s c oll e cti o n of i nf or m ati o n i s e sti m at e d t o a v er a g e 1 h o ur p er r e s p o n s e, i n cl u di n g t h e ti m e f or r e vi e wi n g i n str u cti o n s, s e ar c hi n g e xi sti n g d at a 

s o ur c e s, g at h eri n g a n d m ai nt ai ni n g t h e d at a n e e d e d, a n d c o m pl eti n g a n d r e vi e wi n g t h e c oll e cti o n of i nf or m ati o n. S e n d c o m m e nt s r e g ar di n g t hi s b ur d e n e sti m at e or a n y ot h er a s p e ct

of t hi s c oll e cti o n of i nf or m ati o n, i n cl u di n gs u g g e sti o n s f or r e d u ci n g t h e b ur d e n, t o D e p art m e nt of D ef e n s e, W a s hi n gt o n H e a d q u art er s S er vi c e s, Dir e ct or at e f or I nf or m ati o n O p er ati o n s

a n d R e p ort s ( 0 7 0 4 0 1 8 8), 1 2 1 5 J eff er s o n D a vi s Hi g h w a y, S uit e 1 2 0 4, Arli n gt o n, V A 2 2 2 0 2 4 3 0 2. R e s p o n d e nt s s h o ul d b e a w ar e t h at n ot wit h st a n di n g a n y ot h er pr o vi si o n of

l a w, n o p er s o n s h all b e s u bj e ct t o a n y p e n alt y f or f aili n g t o c o m pl y wit h a c oll e cti o n of i nf or m ati o n if it d o e s n ot di s pl a y a c urr e ntl y v ali d O M B c o ntr ol n u m b er.

P L E A S E D O N O T R E T U R N Y O U R F O R M T O T H E A B O V E A D D R E S S.

1. R E P O R T D A T E 

J ul y 2 0 2 0

2. R E P O R T T Y P E

Fi nal Re p ort

3. D A T E S C O V E R E D ( Fr o m T o)

4. TI T L E A N D S U B TI T L E

H y dr o d y na mics of a Rece ntl y Rest ore d C oastal W etla n d: Ha milt o n W etla n ds, Calif or nia

5 a. C O N T R A C T N U M B E R

5 b. G R A N T N U M B E R

5 c. P R O G R A M E L E M E N T N U M B E R

6. A U T H O R( S)

Ric har d St yles, Da vi d W. P er ke y, S. J arrell S mit h, D u nca n B. Br ya nt, J oe Gaila ni, a n d 

Bra n d o n M. B o y d

5 d. P R O J E C T N U M B E R

5 e. T A S K N U M B E R

5f. W O R K U NI T N U M B E R

E R D C 2 1 9 C D R 1 4 T T Se di me nt 

Ma na ge me nt

7. P E R F O R MI N G O R G A NI Z A TI O N N A M E( S) A N D A D D R E S S( E S)

C oastal a n d H y dra ulics La b orat or y

U S Ar m y E n gi neer Researc h a n d De vel o p me nt Ce nter

3 9 0 9 Halls Ferr y R oa d

Vic ks b ur g, M S 3 9 1 8 0 6 1 9 9

8. P E R F O R MI N G

O R G A NI Z A TI O N R E P O R T

N U M B E R

E R D C/ C H L T R 2 0 1 1

9. S P O N S O RI N G/ M O NI T O RI N G A G E N C Y N A M E( S) A N D A D D R E S S( E S)

U S Ar m y E n gi neer Researc h a n d De vel o p me nt Ce nter

3 9 0 9 Halls Ferr y R oa d

Vic ks b ur g, M S 3 9 1 8 0 6 1 9 9

1 0. S P O N S O R/ M O NI T O R' S A C R O N Y M( S)

E R D C

1 1. S P O N S O R/ M O NI T O R' S

R E P O R T N U M B E R( S)

1 2. DI S T RI B U TI O N/ A V AI L A BI LI T Y S T A T E M E N T

A p pr o ve d f or p u blic release; distri b uti o n is u nli mite d.

1 3. S U P P L E M E N T A R Y N O T E S

Secti o n 2 1 9 Ce nter f or Directe d Researc h

1 4. A B S T R A C T

Ha milt o n W etla n ds is a rece ntl y rest ore d ti dall y i nfl ue nce d basi n l ocate d al o n g t he n ort h west c oast of Sa n P a bl o B a y, Calif or nia. 

I nstr u me nts t o meas ure wa ves, c urre nts, a n d wi n d were de pl o ye d f or a peri o d of u p t o 2 ye ars s h ortl y after ti dal fl o w was re i ntr o d uce d t o 

t he wetla n d t o e xa mi ne t he se di me nt a n d h y dr o d y na mic res p o nse. T he res ults i n dicate t hat l ocal re s us pe nsi o n is relati vel y rare o wi n g t o 

t he wea k i nteri or ti dal c urre nts a n d t he li mite d fetc h wit hi n t he 3 k m l o n g basi n. As y m metries i n t he ac o ustic bac kscatter i nte nsit y 

c o m bi ne d wit h t he m uc h hi g her fl o w s pee ds meas ure d at t he e ntra nce s u g gest a net i m p ort of fi ne se di me nt. T he basi n als o e x perie nces a 

disti nct seas o nal variati o n t hat li kel y c o ntri b utes t o se di me nt re distri b uti o n. D uri n g t he s u m mer m o nt hs, hi g her wi n d s p ee ds c orrelate

wit h t ur bi dit y s u g gesti n g l ocal re s us pe nsi o n of fi nes t hat are distri b ute d b y wi n ds. O verall, t he meas ure me nts s u g gest t hat t he se di me nt 

d y na mics i n t his s hall o w water s yste m are c o ntr olle d b y t w o mai n fact ors: ( 1) net se di me nt i m p ort t hr o u g h t he i nlet e ntra nce a n d ( 2) 

mi xi n g of i nteri or se di me nt t hr o u g h a c o m bi nati o n of i nter mitte nt wi n d a n d wa ve stirri n g.

1 5. S U B J E C T T E R M S 

H y dr o d y na mics, Rest orati o n e c ol o g y, Rest orati o n m o nit ori n g ( Ec ol o g y), Sa n P a bl o B a y ( Calif.). Se di me ntati o n a n d de p ositi o n, T i dal

basi n, W etla n d rest orati o n, W etla n ds

1 6. S E C U RI T Y C L A S SI FI C A TI O N O F: 1 7. LI MI T A TI O N O F 

A B S T R A C T

S A R

1 8. N U M B E R 

O F 

P A G E S

1 1 6

1 9 a. N A M E O F R E S P O N SI B L E P E R S O N

Ric har d St yles a. R E P O R T

U nclassifie d

b. A B S T R A C T

U nclassifie d

c. T HI S P A G E

U nclassifie d 1 9 b. T E L E P H O N E N U M B E R (I n cl u d e ar e a c o d e)

6 0 1 6 3 4 4 0 6 5

St a n d ar d F or m 2 9 8 ( R e v. 8/ 9 8)

Pr e s cri b e d b y A N SI St d. Z 3 9. 1 8