Loading...
HomeMy WebLinkAbout150911-FalsePassHydrologyMemopolarconsult alaska, inc. 1503 West 33rd Avenue, Suite 310 Anchorage, Alaska 99503-3638 Phone: (907) 258-2420 FAX: (907) 258-2419 L ETTER R EPORT 150911-FALSEPASSHYDROLOGYMEMO.DOC DATE: September 11, 2015  TO: Bob Christensen, Living Systems Design, LLC  FROM: Joel Groves, P.E.  SUBJECT: Preliminary Hydrology Estimate for Hydropower Development at Unga Man and  Waterfall Creeks near False Pass, AK  CC:    Unga Man Creek and Waterfall Creek (the “subject creeks”) are under consideration for  hydropower development to provide electricity to the community of False Pass.  Available  hydrology data from the U.S. Geological Survey (USGS) was reviewed to provide preliminary  estimates of seasonal stream flow at Unga Man and Waterfall Creeks near False Pass, Alaska  (Figure 1).  Available hydrology data for the region is scarce, and is only suitable for preparing a  broad range of estimated seasonal hydrology at the subject creeks.  Data from stream gauges  installed at the subject creeks in August 2015 will be critical for assessing the feasibility of these  resources for hydropower development.    Figure 1: Location Map showing Unga Man and Waterfall Creeks  P OLARCONSULT L ETTER R EPORT  P RELIMINARY E STIMATE OF H YDROLOGY FOR U NGA MAN C REEK NEAR F ALSE P ASS, AK  September 11, 2015  Page 2 of 5    1. Available Regional Hydrology Data  Hydrology along the Alaska Peninsula and Aleutian Islands varies significantly with basin  location, topography, and orientation, with basins on the Bering Sea side of the peninsula and  islands usually being significantly drier than basins facing the Pacific Ocean.  Figure 3 is a detail  of a USGS map of mean annual precipitation in Alaska, and illustrates the significant difference  in precipitation that can occur over short distances in this region.    There are four USGS‐gauged basins in the general vicinity of False Pass – two in Cold Bay,  approximately 40 miles to the northeast, and two in Sand Point, approximately 130 miles to the  east‐northeast (Figure 2).  Hydrology data also exists for hydropower projects in Atka, Chignik  Bay, and Chignik Lagoon (Figure 2), however these sites are significantly farther from False Pass,  and are expected to be less predictive of hydrology at the subject creeks.      Available USGS stations and data in the general vicinity of False Pass are listed in Table 1.    Table 1:  Available USGS Gauging Stations near False Pass, Alaska  Creek Name Stapp Ck1 Russell Ck Whiskey Bills Ck Humboldt Ck Nearest Community Cold Bay Cold Bay Sand Point Sand Point USGS Gauge ID 15297609 15297610 15297602 15297603 Mean Annual Precipitation (inches, see Figure 3) ~50 ~50 ~70 ~70 Location relative to False Pass 40 miles NE 40 miles NE 130 miles ENE 130 miles ENE Basin Description Basin in low-lying terrain with no prominent topography along basin divide. East-facing basin in mostly low-lying terrain. Basin rises from tidewater at east to alpine along western edge of basin with 4,000+ ft peaks. Several small lakes present. West-facing basin in low- lying terrain. Basin rises from tidewater to 335 ft. along northeasterly divide. Northwest facing basin in mostly low-lying terrain. Basin rises from tidewater at northwest to 1,070 ft summit on ridge along south-southeast divide. Significant swampy area in low lands. Gauged Basin Area (sqmi) 1.68 30.9 0.3 5.2 Gauge Elevation 150 7.65 80 55 Record start date 10/16/2000 10/1/1981 8/11/1983 8/10/1983 Record end date 7/16/2015 8/26/2015 3/19/1984 3/19/1984 Record Period (yrs) 14.8 25.1 0.6 0.6 Daily Record Count 52 9,157 221 222 Total Record, Years 0.1 33.9 0.6 0.6 1. No data logger installed, only instantaneous flow measurements.    Of these four USGS gauges, only Russell Creek near Cold Bay has a continuous record suitable  for developing preliminary estimates of long‐term stream flow statistics at the subject creeks.   The other three USGS gauges have very short or incomplete records that are minimally useful  for estimating hydrology statistics at the subject creeks.  Whiskey Bills and Humboldt Creeks  each have under a year of record, and Stapp Creek only has 52 discrete flow measurements  taken over a 15‐year period.    Annualized normalized stream flows for these four USGS gauges  are presented in Figure 4.  P OLARCONSULT L ETTER R EPORT  P RELIMINARY E STIMATE OF H YDROLOGY FOR U NGA MAN C REEK NEAR F ALSE P ASS, AK  September 11, 2015  Page 3 of 5  Figure 2: Stream Gauging Stations in Project Vicinity                                          Figure 3: Mean Annual Precipitation in Project Vicinity  COLD BAY (Russell Creek,  Stapp Creek) FALSE PASS (subject creeks) SAND POINT (Whiskey Bills Creek, Humboldt Creek)  ATKA  CHIGNIK AREA   Inset of Plate 2, USGS Publication WRIR 93.4179. Contours show average annual precipitation in inches.  COLD BAY  FALSE PASS  SAND POINT CHIGNIK BAY  CHIGNIK LAGOON P OLARCONSULT L ETTER R EPORT  P RELIMINARY E STIMATE OF H YDROLOGY FOR U NGA MAN C REEK NEAR F ALSE P ASS, AK  September 11, 2015  Page 4 of 5  0 2 4 6 8 10 12 14 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov DecNormalized Basin Discharge(cubic feet per second per square mile)Russell Ck WhiskeyBills Humboldt Ck Stapp Ck   Figure 4 shows normalized seasonal streamflow for the four available USGS gauged basins.      Figure 4:  Normalized Average Seasonal Stream Flow at USGS‐Gauged Basins                                              The hydrology record for Russell Creek shows average flows from June through November are  approximately 7 to 11 cubic feet per second (cfs) per square mile, and from December through  May are approximately at 3 to 5 cfs per square mile.    Hydrology records for Whiskey Bills Creek, Stapp Creek, and Humboldt Creek each show similar  average winter flows as Russell Creek, but significantly lower summer flows in the range of 1 to  3 cfs per square mile.  Because of the short (single‐year) period of record at Whiskey Bills and  Humboldt Creeks, there are insufficient data to conclude that these records are characteristic  for these creeks.  However, the series of discrete flow measurements over 15 years at Stapp  Creek is consistent with the low summer flows at Whiskey Bills and Humboldt Creeks,  suggesting the limited data at those two stations may be representative of hydrology for those  basins.    It is hypothesized that the different seasonal hydrology characteristics observed at Russell  Creek versus at Whiskey Bills, Stapp, and Humboldt Creeks can be attributed to the fact that the  Russell Creek basin has a significant alpine basin divide that can better collect and store rain  and snow, sustaining higher flows through the summer season through snowmelt.  The other  creek basins are generally low‐lying basins that lack this high‐altitude terrain and resulting  storage capacity.  Humboldt Creek does have some alpine headwaters within the basin, but the  basin may be located in a rain shadow due to its northwest‐facing orientation.  P OLARCONSULT L ETTER R EPORT  P RELIMINARY E STIMATE OF H YDROLOGY FOR U NGA MAN C REEK NEAR F ALSE P ASS, AK  September 11, 2015  Page 5 of 5    2. Preliminary Estimate of Hydrology at Subject Creeks  Unga Man Creek shares certain basin characteristics with Russell Creek that suggest it may have  similar hydrology as Russell Creek.  These characteristics include an east‐facing basin  orientation and alpine terrain along the basin divide.  The other three gauged basins are  predominately low‐lying basins that lack or have limited alpine terrain.      Based on the limited available information, it is reasonable for preliminary planning purposes to  assume that Unga Man Creek hydrology is similar to Russell Creek hydrology, adjusted for  relative basin areas.   Collection of actual flow data at Unga Man Creek will be critical for  validating this assumption.    Waterfall Creek also has an east‐facing alpine basin.  It may therefore also have similar  hydrology as Russell Creek, adjusted for relative basin areas.  Collection of actual flow data at  Waterfall Creek will be critical for validating this assumption.    Table 2 summarizes the drainage basins for the subject creeks and provides preliminary  estimates of seasonal flow for each creek.  The wide range of the estimate encompasses the  range of apparent seasonal hydrology patterns represented in the four gauged basins listed in  Table 1.  As described above, available data favors the higher‐range of the estimates, but there  is insufficient available data to rule out the lower range of the estimate at either of the subject  creeks.      Table 2:  Basin Data and Preliminary Hydrology Estimates for Subject Creeks  Creek Name Unga Man Creek Waterfall Creek Nearest Community False Pass False Pass Mean Annual Precipitation (inches, see Figure 3) ~60 ~60 Location relative to False Pass 1 mile S 1.5 mile NNW Basin Description East-facing lowland basin with glaciated alpine divides to north, west, and south. Divide elevation of 1,000 to 2,800+ ft. East-facing alpine basin on side of mountain. Rises from tidewater on east to 1,000+ ft. on western divide. Some less steep slopes in alpine areas. Proposed Project Basin Area (square miles) (note 1) 3.14 ~0.3 Proposed Diversion Elevation (feet above sea level) ~200 ~400 Preliminary Estimated Range of Normalized Mean Flow, June – Nov. (cfs per square mile) 1 to 10 1 to 10 Preliminary Estimated Range of Normalized Mean Flow, Dec. – May (cfs per square mile) 1 to 5 1 to 5 Preliminary Estimated Stream Flow, June to November 3 to 30 0.3 to 3 Preliminary Estimated Stream Flow, December to May 3 to 15 0.3 to 1.5 Preliminary Estimate of Annual Average Stream Flow 3 to 25 0.3 to 2.5 Note 1: Basin data compiled from Renewable Energy Resource Assessment for the Communities of Cold Bay, False  Pass, and Nelson Lagoon, YourCleanEnergy, LLC, May 18, 2010.