Historically flow restricted tidal marshes creek: flooding risks with potential tidal flow restoration and long-term impacts on salt marsh vegetation species
Creators: name: Byrne, Bertrand
Publisher: name: No Publisher Supplied
Year: 2023

description: Salt marshes are important ecosystems that contribute economic and ecological services value to society by providing habitat for seafood gestation, storm surge attenuation, carbon sequestration, water quality enhancement, etc. Notwithstanding these societal benefits, many salt marshes today are under anthropological threat from pollution, encroaching human development activities, reduced access to tidal sources of required nutrient and sediment replenishment, etc. Salt marsh impacting tidal flow restrictions are common in parts of the United States, for example according to the United States Environmental Protection Agency (EPA), there were an estimated 1764 or 1.5 tidal flow restrictions per kilometer along the Atlantic Coast States between Virginia and Maine, impacting approximately 70,450 59 or 59 acres per kilometer of salt marsh in 2017. Removal of tidal flow restrictions with resulting restoration of tidal flow may increase flooding risk to developments located within the pre-flow-restriction waterways’ floodplains. Further, the ecological impact of flow restrictions on salt marsh vegetation should also be determined when flow restoration is contemplated since salt marshes can potentially adapt to the changed conditions imposed by flow restrictions over time.This dissertation investigates the impact on salt marshes vegetation species when access to tidal nutrient, sediment replenishment, etc. is reduced due to tidal flow restrictions and the flooding risk impact associated with the removal of tidal flow restrictions and the restoration of tidal flow. Specifically, the flooding risk on the Tremley Community in Linden, New Jersey was investigated, for the hypothetical scenario of fully restored tidal flow at adjacent Marshes Creek. Hydrologic/hydraulic modeling of Marshes Creek was used to simulate the peak water surface elevations (WSELs) generated under existing restricted and proposed fully unrestricted conveyance conditions for the dry weather scenario [spring tide only] and several increasingly wet weather scenarios each combined with spring tide. Modeling results indicated that simulated peak WSELs generated by the fully unrestricted proposed conveyance option versus the existing restricted option were (1) higher under spring tide-only, dry weather conditions (2) increased at a slower rate under spring tide plus increasingly wet conditions (3) equal under spring tide plus wet conditions at a threshold rainfall depth (4) lower under spring tide plus increasingly wet conditions for rainfall exceeding the threshold depth. It is intuitive to conclude that if the simulated common WSEL generated by both existing restricted and proposed full unrestricted conveyance options is lower than the adjacent minimum grade elevation, then full tidal flow restoration reduces flooding risk. Alternatively, if the simulated common WSEL was higher than the adjacent minimum grade elevation, then full tidal flow restoration will increase flooding risk. A simple procedure based on this conclusion is provided, that identifies the optimal level of flow restoration and threshold rainfall depth combined with spring tide, allowed at a tidal flow restricted waterway without increased flooding risk to adjacent communities.Severe tidal flow restrictions often diminish the tidal range upstream of flow restrictions with potential impacts on upstream inundation and vegetation species compositions. Accordingly, the relationship between tidal inundation duration, peak and salt marsh vegetation species presence, richness and average coverage was also studies in the Marshes Creek’s salt marsh. hydraulic/hydrologic modeling was used to quantify salt marsh surface inundation durations at two hundred and sixty-four vegetation sampling transects and a vegetation survey was performed to determine species richness, presence, and average coverage. The results of the tidal inundation and vegetation species analyses indicated that for the tidal-flow unrestricted transects: (1) Vegetation characteristics were similar at transects with similar inundation, (2) Native species presence is highest in the 1-130 hours/year inundation range, (3) Many more transects were present 58-130 hours/year inundation range[42.3% to 5.9%], (3) The non-native species Phragmites australis is present in all inundation ranges, and (5) In inundation ranges that favor native species, non-native species presence is limited. Since the optimal local inundation range for native high/mid marsh species is 1-130 hours/year, restoration of the subsided upstream marsh to elevations related to the optimal inundation is recommended.Given the current and imminent social, cultural, and economic challenges facing coastal communities, it is important not only to understand how anthropogenic action in the past has contributed to these challenges today, but also to ensure planned mitigation to reverse the impacts of these actions are successful. Accordingly, this research focused on both the flooding impact of restoring tidal flow combined with rainfall runoff and on the long-term ecological impact of flow restriction on salt marsh vegetation. This study seeks to add to the body of work aimed at restoring the economic and social service value that is rendered to society by viable, functioning salt marshes in locations where that value has been diminished or lost due to anthropogenic actions.
description: Les marais salés sont des écosystèmes importants qui apportent une valeur économique et écologique à la société en fournissant un habitat pour la gestation des fruits de mer, l’atténuation des ondes de tempête, la séquestration du carbone, l’amélioration de la qualité de l’eau, etc. Malgré ces avantages sociétaux, de nombreux marais salants sont aujourd’hui menacés par la pollution, l’empiètement des activités de développement humain, l’accès réduit aux sources marémotrices de nutriments et de sédiments nécessaires, etc. Les restrictions d’écoulement des marais salés ayant un impact sur les marées sont courantes dans certaines parties des États-Unis, par exemple, selon l’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis, il y avait environ 1764 ou 1,5 restriction de flux de marée par kilomètre le long des États de la côte atlantique entre la Virginie et le Maine, affectant environ 70 450 59 ou 59 acres par kilomètre de marais salé en 2017.L’élimination des restrictions relatives au débit de marée et le rétablissement du débit de marée qui en résulte peuvent accroître le risque d’inondation pour les aménagements situés dans les plaines inondables des voies navigables avant restriction de débit. De plus, l’impact écologique des restrictions de débit sur la végétation des marais salés devrait également être déterminé lorsque le rétablissement du débit est envisagé, car les marais salés peuvent potentiellement s’adapter aux conditions changeantes imposées par les restrictions de débit au fil du temps.Cette thèse étudie l’impact sur les espèces végétales des marais salants lorsque l’accès aux nutriments de marée, à la reconstitution des sédiments, etc. est réduit en raison des restrictions d’écoulement des marées et de l’impact du risque d’inondation associé à la suppression des restrictions d’écoulement des marées et à la restauration du flux de marée. Plus précisément, le risque d’inondation dans la communauté de Tremley à Linden, au New Jersey, a été étudié, pour le scénario hypothétique d’un écoulement de marée entièrement rétabli à Marshes Creek adjacent. La modélisation hydrologique/hydraulique du ruisseau Marshes a été utilisée pour simuler les élévations de pointe à la surface de l’eau (WSEL) générées dans les conditions d’adduction restreintes et proposées pour le scénario de temps sec [marée de printemps seulement] et plusieurs scénarios météorologiques de plus en plus humides, chacun combiné à la marée de printemps. Les résultats de la modélisation ont indiqué que les WSEL de pointe simulées générées par l’option de transport proposée sans restriction par rapport à l’option restreinte existante étaient (1) plus élevées dans des conditions de marée printanière seulement, par temps sec (2) ont augmenté à un rythme plus lent à marée de printemps et dans des conditions de plus en plus humides (3) égales à marée de printemps plus des conditions humides à une profondeur de pluie seuil (4) plus faibles à marée de printemps et à des conditions de plus en plus humides pour les précipitations dépassant la profondeur seuil. Il est intuitif de conclure que si la WSEL commune simulée générée par les options de transport à autorisation restreinte et sans restriction complète proposées est inférieure à l’élévation minimale de la pente adjacente, la restauration complète du courant de marée réduit le risque d’inondation. Par ailleurs, si la LEITS commune simulée était supérieure à l’élévation minimale de la pente adjacente, la restauration complète du courant de marée augmentera le risque d’inondation. Une procédure simple basée sur cette conclusion est fournie, qui identifie le niveau optimal de rétablissement du débit et la profondeur de pluie seuil combinée à la marée de printemps, autorisés à une voie navigable à débit de marée restreint sans risque accru d’inondation pour les communautés adjacentes.Les restrictions sévères du débit de marée diminuent souvent l’amplitude des marées en amont des restrictions de débit, ce qui peut avoir des répercussions sur les inondations en amont et la composition des espèces végétales. Par conséquent, la relation entre la durée des inondations dues aux marées, le pic et la présence, la richesse et la couverture moyenne des espèces végétales des marais salés a également fait l’objet d’études dans le marais salé du ruisseau Marshes. Unemodélisation draulique/hydrologiquea été utilisée pour quantifier les durées d’inondation à la surface des marais salés à deux cent soixante-quatre transects d’échantillonnage de la végétation et une enquête de végation a été effectuée pour déterminer la richesse, la présence et la couverture moyenne des espèces. Les résultats des analyses des espèces d’inondation et de végétation ont indiqué que pour les transects sans restriction de courant de marée: (1) les caractéristiques de la végétation étaient similaires aux transects avec une inondation similaire, (2) la prévalence des espèces indigènes est la plus élevée dans la plage d’inondation de 1 à 130 heures / an, (3) Beaucoup plus de transects étaient présents 58-130 heures / an plage d’inondation [42,3% à 5,9 %], (3) L’espèce non indigène Phragmites australis est présente dans toutes les aires d’inondation, et (5) Dans les aires d’inondation qui favorisent les espèces indigènes, la présence d’espèces non indigènes est limitée. Étant donné que l’aire d’inondation locale optimale pour les espèces indigènes de marais élevés et moyens est de 1 à 130 heures par année, il est recommandé de restaurer le marais en amont affaissé à des altitudes liées à l’inondation optimale.Compte tenu des défis sociaux, culturels et économiques actuels et imminents auxquels sont confrontées les collectivités côtières, il est important non seulement de comprendre comment l’action anthropique dans le passé a contribué à ces défis aujourd’hui, mais aussi de s’assurer que les mesures d’atténuation planifiées pour inverser les impacts de ces mesures sont couronnées de succès. Par conséquent, cette recherche s’est concentrée à la fois sur l’impact des inondations de la restauration du débit des marées combiné au ruissellement des précipitations et sur l’impact écologique à long terme de la restriction du débit sur la végétation des marais salés. Cette étude vise à compléter l’ensemble des travaux visant à restaurer la valeur des services économiques et sociaux qui est rendue à la société par des marais salants viables et fonctionnels dans des endroits où cette valeur a été diminuée ou perdue en raison d’actions anthropiques.