Dynamics of wood in stream networks of the western Cascades Range, Oregon


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Abstract

We develop and test a conceptual model of wood dynamics in stream networks that considers legacies of forest management practices, floods, and debris flows. We combine an observational study of wood in 25km of 2nd- through 5th-order streams in a steep, forested watershed of the western Cascade Range of Oregon with whole-network studies of forest cutting, roads, and geomorphic processes over the preceding 50years. Statistical and simple mass balance analyses show that natural process and forest management effects on wood input, transport processes, and decomposition account for observed patterns of wood in the stream network. Forest practices reduced wood amounts throughout the network; in headwater streams these effects are fixed in stream segments bordered by cuts and roads, but in larger channels they are diffused along the channel by fluvial transport of wood. Landforms and roads limited delivery of wood by debris flows to mainstem channels. Network dynamics studies and watershed management plans should include spatial patterns of debris flow initiation and runout, flood redistribution, and reduction of wood in the network by forest cutting and intentional wood removal from channels on time scales of forest succession and recurrence of major floods.RésuméNous avons développé et testé un modèle conceptuel de la dynamique des bois dans des réseaux de cours d'eau qui tient compte de l'héritage des pratiques d'aménagement forestier, des inondations et du mouvement des débris. Nous combinons une étude basée sur l'observation des bois sur 25 km de cours d'eau de 2e au 5e ordre dans un bassin versant boisé et aux pentes abruptes situé dans la partie ouest des Cascades, en Oregon, à des études de réseau des coupes forestières, des chemins et des processus géomorphologiques au cours des 50 dernières années. Des analyses statistiques et de bilans simples de masse montrent que les effets des processus naturels et de l'aménagement forestier sur l'apport, les processus de transport et la décomposition des bois expliquent les profils observés de présence des bois dans le réseau de cours d'eau. Les pratiques forestières ont réduit les quantités de bois partout dans le réseau; dans les cours d'eau situés en amont, ces effets sont limités aux segments de cours d'eau bordés par des coupes et des chemins mais, dans les cours d'eau plus larges, ils sont répartis le long du cours d'eau par le transport fluvial des bois. Le relief et les chemins ont limité l'apport de bois en limitant le mouvement des bois vers l'axe fluvial. Les études de dynamique de réseau et les plans d'aménagement de bassin versant devraient inclure le profil spatial du mouvement des débris, de son déclenchement jusqu'à ce qu'il cesse, de la redistribution causée par les inondations, de la diminution des bois dans le réseau à cause de la coupe forestière et de l'enlèvement intentionnel des bois dans les cours d'eau, et cela à l'échelle de temps de la succession forestière et de la récurrence des inondations majeures.

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