Loading...
HomeMy WebLinkAbout211231-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 211231-FALSEPASSHYDROLOGYMEMO.DOC DATE:  December 31, 2021   TO:  Nikki Hoblet, Mayor, City of False Pass   FROM:  Joel Groves, P.E.  SUBJECT:  Hydrology Report for Unga Man Creek near False Pass, Alaska  CC:  Project File  1.0   INTRODUCTION AND SUMMARY OF FINDINGS  Unga Man Creek is under consideration by the City of False Pass  (City)  for  hydropower  development to provide electricity to the community of False Pass.  In 2015, Bob Christenen  with Living Systems Design completed a reconnaissance stody of local hydropower resources  for False Pass, which included installation of a stream gauge on Unga Man Creek at the road  bridge.    Polarconsult  was  contracted  in  2016,  2017,  and  2020  to  conduct  feasibility‐level  investigations of the Unga Man Creek hydropower resource, including an expanded hydrology  study to gauge flows on the south and north forks of Unga Man Creek and analysis to evaluate  develop a long‐term hydrology model to support hydropower feasibility assessment.    This letter report summarizes Unga Man Creek hydrology as regards hydropower potential  based on field studies and analysis from 2015 to current.  Specifically, this document:  1.  Summarizes  the  gauging  station  installations,  available  data,  and  interim  hydrology  analysis of Unga Man Creek based on data collected to date.   2.  Summarizes hydrological record extensions using a correlation to the long‐term USGS  gauging station at Russell Creek in Cold Bay, AK.  3.   Summarizes estimated flood frequency and magnitudes, and apparent flood events on  Unga Man Creek.  4.  Supercedes prior hydrology reports for this site.  All relevant  information  has  been  carried forward into this document and updated with current analysis as appropriate.  Analysis indicates a clear correlation between south fork Unga Man Creek and Russell Creek in  Cold Bay.  A model developed to predict south fork Unga Man Creek based on Russell Creek  flow achieves a coefficient of determination (R2) of 0.68 for the available approximately 3.5  years of common record.1  The south fork model is used to develop an extended hydrology  record for the south fork based on 31 full water‐years of hydrology data at Russell Creek.   Existing hydrology data are sufficient to form conclusions regarding feasibility of various hydro  projects in the Unga Man Creek basin.  If the community decides  to  continue  project  development, it is recommended that gauging continue in order to  better  guide  the  development process.  Future hydrology study design should be guided by specific resource  questions that will need to be addressed to secure project permits and approvals.      1   Coefficient of determination (R 2) is a mathematical measure of how closely two data sets match.  A value of  zero indicates there is no relationship between the two data sets, and a value of one indicates the two data sets  are completely correlated.  In general terms, for Alaska hydrology regression analyses, values above 0.70 are  considered good and values below 0.40 are considered poor.  Similar models could be developed for the bridge  and north fork stations.    CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 2 OF 27  2.0   AVAILABLE HYDROLOGY DATA  There are no known hydrology data for Unga Man Creek prior to the outset of this study in  August 2015.2  Four gauging stations were installed at Unga Man Creek for this study:   1.  A station at the road bridge,   2.  A station approximately ¼‐mile upstream of the bridge,  3.  A station on the north fork, and   4.  A station on the south fork.    The bridge site was heavily damaged by a flood event June 28, 2019 and was removed from  service.  The station just upstream of the bridge was removed from service in 2016 and did not  yield useful data.  The north and south fork stations were still in working order on March 10,  2021.  Gauging station locations and records are summarized in Figure 2‐1, Figure 2‐2, and  Table 2‐1.  The installations are described in detail in Section 5.0.    Approximately 2.8 years of hydrology data have been collected at the bridge gauging station,  2.5 years at the north fork gauging station, and 3.5 years at the south fork gauging station.   Flow measurements on Unga Man Creek are summarized in Table 2‐2.  Hydrographs, stage‐ discharge rating curves, and flow duration curves for all active gauging stations are presented in  this memo.   A record extension, hydrology model, and statistics are also presented.  Figure 2‐1: Hydrology Period of Record for Unga Man Creek Gauging Stations                       2   A hydrology and hydraulic study report was completed for design of the landfill access road bridge.  This study  developed flood magnitude estimates but did not include any stream gauging at Unga Man Creek (HDR 2007).   CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 3 OF 27  Table 2‐1:  Summary of Hydrology Data for Unga Man Creek  Location (1)  Basin Size  (square  miles) (1)  Site  Elevation (ft) (2)  Latitude(2)Longitude(2)Record  Begin Date  Record   End  Date  Number  of Daily  Records   Bridge Gauging  Station (RM 0.61) 3.66  70  54 52.4’  163 25.0’  8/26/2015  7/18/2017 1,002  (2.75 yrs)  71% (4)  8/22/2017  3/23/2018  4/5/2019  7/8/2019  (3)  Upper Gauging  Station (RM 0.75) 3.59  81  54 52.4’  163 25.2’  8/27/2015  8/16/2016  NA  (5)  North Fork  Gauging Station   (RM 1.65)  1.38  277  54 52.3’  163 26.3’  8/16/2016    7/12/2017  919 (6)  (2.52 yrs)  55% (4)  8/22/2017      3/23/2018  9/9/2018  9/17/2019  3/10/2021  Note 6.  South Fork  Gauging Station   (RM 1.65)  1.20  279  54 52.3’  163 26.3’  8/17/2016  3/15/2017  1,278 (6)  (3.51 yrs)  77% (4)  8/23/2017  9/11/2018  11/21/2018  10/5/2020  3/10/2021  Note 6.  Russell Creek near  Cold Bay (USGS  #15297610)  30.9  7.65  55 10.7’  162 41.3’  10/1/1981  12/31/1986 11,323 (7)  (31.0 yrs) 10/1/1995  9/30/2021  (7)  Abbreviations and Notes  ft:    feet      USGS:    U.S. Geological Survey  NA:   not applicable    yrs:    years  RM: river mile. Distance in miles along the main channel upstream from tidewater.   (1) Unga Man Creek river mileage is for the main channel meander mapped from field data collected the week of August 15th,  2016.  Basin areas are calculated from project elevation model and main channel meander.   (2) Gauging station locations and elevations are approximate, and based on the project elevation model.  (3) Station was destroyed by a flood in June 2019 and is no longer in service.  (4) Percentage indicates percentage of the overall station record for which the station produced hydrology data.  (5) Station did not yield useful hydrology data.  See station narrative in Section 5.0 of this report.  (6) For gauging stations still in service, “End Date” and “Number of Daily Records” both represent records through the most  recent download on March 10, 2021.  Gauging station was still in working order at time of most recent download.  (7) Russell Creek record end date and record count reflect available data through the end of the most recent water year.  The  station remains in service.      CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 4 OF 27  Figure 2‐1:  Unga Man Creek Basin and Gauging Stations  CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 5 OF 27  Table 2‐2:  Summary of Unga Man Creek Flow Measurements  Measurement  Location Date / Time 1 Party Measured  Flow (cfs) 2  Stage  Reading (ft) Bridge Station  8/25/2015 1835h  NR 7.8  ND  Bridge Station  8/26/2015 1212h  NR 6.2  +0.60 (OSS)  3  Bridge Station  8/27/2015 1545h  NR 6.5  +0.58 (OSS)  Bridge Station  1/18/2016 1600h  NR 16.6  +0.98 (OSS) 3  Bridge Station  3/9/2016 1550h  NR 19.6  +0.69 (OSS) 3  Bridge Station  8/15/2016 1930h  J. Groves, A. Drobnica 23.2  +1.02 (OSS)  Bridge Station  8/18/2016 1845h  J. Groves, A. Drobnica 19.7  +0.93 (OSS)  Bridge Station  6/5/2017 1645h  C. Stewart 27.9  +0.70 (OSS)  Bridge Station  7/12/2017 1715h  C. Stewart 16.1  +0.24 (OSS) 3  Bridge Station  8/22/2017 1230h  J. Groves, A. Drobnica 11.2  +0.10 (OSS)3  Bridge Station  3/23/2018 1415h  C. Stewart 41.8   +0.51 (OSS)  Bridge Station  9/9/2018 2000h  C. Stewart 8.9  +0.12 (OSS)  Bridge Station  4/10/2019 1435h  C. Stewart 24.2  +0.27 (OSS)  Upper Station  8/27/2016 1410h  NR 8.7  ND  Upper Station  3/9/2016 1550h  NR 13.6  +0.80 (OSS)  North Fork Station  8/16/2016 1545h  C. Stewart, J. Groves 7.6  +0.42 (OSS)  North Fork Station  6/5/2017 1445h  C. Stewart 8.4  ‐0.30 (OSS) 3  North Fork Station  7/12/2017 1615h  C. Stewart 2.1  ‐0.81 (OSS) 3  North Fork Station  8/22/2017 1500h  J. Groves, C. Stewart 2.2  ‐0.88 (OSS)  North Fork Station  3/23/2018 1240h  C. Stewart 10.8  ‐0.63 (OSS) 3  North Fork Station  9/9/2018 1745h  C. Stewart 2.6  ‐0.90 (OSS) 4  North Fork Station  4/9/2019 1515h  C. Stewart 5.8  ‐0.65 (OSS) 3  North Fork Station  7/11/2019 1505h  C. Stewart 2.7  +0.25 (OSS) 3  North Fork Station  3/10/2021 1435h  C. Stewart 8.6  ‐0.30 (OSS)  South Fork Station  8/16/2016 1715h  B. Christensen, J. Groves 11.1  ND  South Fork Station  6/5/2017 1530h  C. Stewart 19.6  ‐0.16 (RP2)  South Fork Station  7/12/2017 1730h  C. Stewart 9.5  ‐0.64 (RP2)  South Fork Station  8/22/2017 1830h  J. Groves, A. Drobnica 6.5  ‐0.97 (RP2)  South Fork Station  3/23/2018 1325h  C. Stewart 12.3  ‐0.83 (RP2) 4  South Fork Station  9/9/2018 1800h  C. Stewart 3.7  ‐1.09 (RP2)  South Fork Station  4/9/2019 1555h  C. Stewart 11.4  ‐0.81 (RP2)  South Fork Station  7/11/2019 1545h  C. Stewart 7.8  ‐0.89 (RP2) 3  South Fork Station  3/10/2021 1630h  C. Stewart 15.7  ‐0.75 (RP2)  Abbreviations and notes:  cfs:  cubic feet per second  NR:    Not recorded.  ND:  No datum set at time of measurement.  OSS:  Outside staff datum.  PZF:   Point of zero flow.  Lowest elevation of the creek bed along the outlet control feature at the gauging site.   Represents the approximate water stage at which no water would be flowing in the creek.  RP2: Reference Point #2 = 0 feet datum.  1.   All times are local (Alaska Standard) time.  2.   All flow measurements taken using the velocity‐area method (USGS 2010).  Water velocity measurements taken with a  Global Water FP111 current velocity meter.  3.  Manual OSS reading not recorded or used.  Value is the logged water surface elevation in OSS/RP2 datum.  4.  Manual stage elevation estimated from site photographs.  CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 6 OF 27  3.0  UNGA MAN CREEK HYDROLOGY DATA AND ANALYSIS  Available  hydrology  data  and  analysis  for  the  three  gauging  stations  are  discussed  in  the  following sections.  Tabular daily data are presented in Attachment 1 to this report.  3.1  Unga Man Creek Hydrology Data  – Bridge Gauging Station  Figure 3‐1 presents the available stage and temperature record at the bridge gauging station.   Raw logged stage (Outside Staff (OSS) datum3, magenta line) has been adjusted to point of zero  flow (PZF) datum4 (heavy black line) based on review of the stage record and site  measurements.  Water temperature (blue line) and air temperature (red line) are also shown.   Figure 3‐1: Stage Record at Unga Man Creek Bridge Gauging Station                                                  Figure  3‐2  presents  the  rating  curve  for  the  bridge  gauging  station.    This  curve  has  been  updated from prior reports to reflect additional data collected at the site, and is considered  reliable from approximately 3 to 80 cfs, which is 50% to 200% of measured flows.  The curve is  reported in the PZF datum, consistent with the black line in Figure 3‐1.    Figure 3‐3 presents the hydrograph for the bridge site.    3   The outside staff datum is the physical staff board installed at the site.  4   The point of zero flow datum is the water stage at which there would be no flow in the creek.  This is generally  the deepest point of the creek at a given location.  The point of zero flow datum typically changes over time  relative to other datums as the creek bed changes.   CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 7 OF 27  Figure 3‐2: Stage‐Discharge Rating Curve for Unga Man Creek Bridge Gauging Station                                          Figure 3‐3: Hydrograph for Unga Man Creek Bridge Gauging Station        CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 8 OF 27  3.2  Unga Man Creek Hydrology Data – South Fork Gauging Station  Figure 3‐4 presents the available stage and temperature record at the south fork gauging station.    Available data are analyzed to develop a rating curve for the site (Figure 3‐5) and estimated  rating curve shifts due to scour events.  The resulting hydrograph is presented as Figure 3‐6.   The hydrograph in Figure 3‐6 is consistent with all currently available site information, but due  to the apparent number and frequency of stream bed scour events, there is some uncertainty  in  the  accuracy  of  the  resultant  hydrograph.    The  hydrograph  is  considered  reliable  from  approximately 3 to 40 cfs, which is 50% to 200% of measured flows.    Figure 3‐4: Stage Record at Unga Man Creek South Fork Gauging Station                                              CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 9 OF 27  Figure 3‐5: Stage‐Discharge Rating Curve for Unga Man Creek South Fork Gauging Station                                          Figure 3‐6: Hydrograph for Unga Man Creek South Fork Gauging Station                                                CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 10 OF 27  3.3   Unga Man Creek Hydrology Data – North Fork Gauging Station  Figure 3‐7 presents the available stage and temperature record at the north fork gauging station.    Available data are analyzed to develop a rating curve for the site (Figure 3‐8) and estimated  rating curve shifts due to scour events.  The resulting hydrograph is presented as Figure 3‐9.   The hydrograph in Figure 3‐9 is consistent with all currently available site information, but due  to the significant faction of estimated readings and apparent stream bed changes, there is some  uncertainty in the accuracy of the resultant hydrograph.  The hydrograph is considered reliable  from approximately 1 to 20 cfs, which is 50% to 200% of measured flows.      Figure 3‐7: Stage Record at Unga Man Creek North Fork Gauging Station                                                CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 11 OF 27  Figure 3‐8: Stage‐Discharge Rating Curve for Unga Man Creek North Fork Gauging Station                                        Figure 3‐9: Hydrograph for Unga Man Creek North Fork Gauging Station  CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 12 OF 27  3.4  Unga Man Creek Record Extension (South Fork Station)  Generally, a minimum of 5 to 10 years of site‐specific hydrology data is needed to make well‐ informed decisions for hydroelectric development.  However, if a nearby stream or river has a  gauging station with a long‐term record, and that record correlates well with the available  record at the subject stream, the longer record can be used to extend the shorter record  through a regression analysis.  This provides higher‐confidence estimates of long‐term hydro  project performance than is possible by only considering the south fork record.    The only known stream suitable for regression analysis for Unga Man Creek is Russell Creek,  located approximately 40 miles to the northeast in Cold Bay.  Hydrology data for Russell Creek  is summarized at the bottom of Table 2‐1.  Record extension focused on the South Fork Unga  Man  Creek  gauging  station  because  (1)  it  has  the  longest  period  of  record  for  regression  analysis and (2) it appears to be the best hydropower resource in  the  Unga  Man  basin.   Hydrographs for the common period of record at South Fork Unga Man Creek and Russell Creek  are shown on Figure 3‐10.  Flow at both creeks has been normalized by their respective basin  areas to aid in visual comparison of the hydrographs.    Figure 3‐10: South Fork Unga Man and Russell Creek Hydrographs for Common Period of Record                                             There is a moderate simple linear correlation (R2 = 0.47) for the full period of common record  between these two creeks.  Review of the hydrograph (Figure 3‐10) indicates distinct seasonal  trends in the relationship between south fork Unga Man and Russell Creeks that repeats in the  4.6 years of common record.  Regression analysis is performed by season, and a composite  hydrology model for Unga Man Creek is developed using seasonal models with a correlation of  R2 = 0.68.  The resultant seasonal and overall hydrology models are presented in Table 3‐1.    CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 13 OF 27  Table 3‐1:  Hydrologic Record Extension for South Fork Unga Man Creek Using Seasonal  Regression Analysis with Russell Creek  Period of Record Analyzed Model 1,2  FULL PERIOD OF COMMON RECORD   (1,281 days of data,  8/17/2016 to 10/5/2020)  Qus = 0.022 x Qr + 5.27  (for reference, not used in study)  Winter (344 days in common record)  (January 1 to March 31)  Qr < 155: Quss = 0.051 x Qr – 5  Qr > 155: Quss = 5.7 x ln(Qr – 130) – 16.0  Spring (228 days in common record)  (April 1 to June 15)  Qr < 155: Quss = 0.145 x Qr – 15  Qr > 155: Quss = 6.2 x ln(Qr – 130) – 12.5  Summer (385 days in common record)  (June 16 to September 30)  Qr < 155: Quss = 0.087 x Qr – 10  Qr > 155: Quss = 5.4 x ln(Qr – 130) – 14.5  Fall (324 days in common record)  (October 1 to December 31)  Qr < 155: Quss = 0.087 x Qr – 10  Qr > 155: Quss = 5.5 x ln(Qr – 130) – 14.0  FINAL SOUTH FORK HYDROLOGY MODEL Qus = Quss   Qus:   Final model flow at Unga Man Creek south fork gauging station in cubic feet per second.  Quss:   Seasonal model flow at Unga Man Creek south fork gauging station in cubic feet per second.  Qr:    Flow at Russell Creek USGS gauging station in cubic feet per second.  Note 1:  Transitions between seasonal models are smoothed by linear ramping over a 15‐day period.   Note 2:   A minimum model output of 0.2 cubic feet per second was established based on observed minimum flows  in south fork Unga Man Creek.    Figure 3‐11 presents concurrent data (blue dots) for actual south fork Unga Man Creek (bottom  axis) and hydrology model based on Russell Creek flow (side axis).    Figure 3‐11:  Regression Analysis Results and Hydrology Model    CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 14 OF 27  USE FOR PROJECT ANALYSIS The extended record for south fork Unga Man Creek based on the Russell Creek gauge includes  31 water years from 1981 to 1986 and 1995 through 2021.  Figure 3‐12 presents hydrology  statistics for south fork Unga Man Creek based on the extended record.    Figure 3‐12: Unga Man Creek Hydrology Statistics (Based on Extended Record)                          Figure 3‐13 presents flow duration curves for south fork Unga Man Creek based on both the  actual period of record (light line) and the extended record (dark line).  The extended record  line is universally lower than the actual record line, indicating that flows in the 2016 to 2020  period were slightly higher than over the longer 1981‐1986, 1995‐2021 period of record.  Figure  3‐14 compares the extended record and south fork period of record at Russell Creek, and shows  this same trend, confirming that the south fork extended record model is properly adjusting the  actual site record to represent longer‐term hydrology conditions at Russell Creek.   Figure 3‐13: Unga Man Creek Flow Duration Curves                          CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 15 OF 27  3‐14 Russell Creek Flow Duration Curves                                    3.5  Unga Man Creek Subbasin Hydrology  The period of record at the north and south fork gauging stations is too short (2.5 and 3.5 years,  respectively)  to  form  definitive  conclusions  about  subbasin  hydrology  on  these  tributaries.   Available data does suggest that the north fork is ‘flashier’ than the south fork, experiencing  relatively higher peak flows and lower base flows than the south fork.  It is unknown if this  effect,  if  real,  indicates  different  basin  hydrology  or  is  an  artifact  of  different  hyporheic    conditions at the two gaging stations.      3.6  Hydrology Model for Hydro Project Analysis  The hydrology model developed for the Southfork gauging station is the basis for estimating the  performance of various hydro project options within the south fork Unga Man Creek basin.   Similar models could be developed based on the individual records at the bridge and north fork  stations, but the south fork gaging station has the longest period of record of the three stations  deployed for this study.    CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 16 OF 27  4.0  FLOOD FREQUENCY AND MAGNITUDE ESTIMATES  The  USGS  has  published  algorithms  to  estimate  flood  frequency  and  magnitude  for  Alaska  streams.5  This allows development of credible estimates suitable for planning purposes at  locations  lacking  adequate  site‐specific  data. 6    Table  4‐1  summarizes  estimated  flood  frequencies and magnitudes calculated per USGS methods for the three active gauging stations  on Unga Man Creek and also at Russell Creek.    Table 4‐1:  Estimated Flood Frequency and Magnitude at Unga Man and Russell Creek Gauging Stations  Flood Recurrence  Interval (Years)  Estimated Flood Magnitudes at Unga Man Creek Gauging Stations 1  Bridge Station North Fork Station South Fork Station  2 Years 400 170 150  5 Years 590 260 230  10 Years 730 320 280  25 Years 900 390 350  50 Years 1,030 450 400  100 Years 1,160 (1,500)2 510 450  200 Years 1,300 570 510  500 Years 1,480 (2,000)2 650 580  1.  5% and 95% confidence flows associated with these estimates are approximately 50% lower and 80 to  100% higher than the stated value, respectively.  Calculated using methods in USGS 2003.  Methods in  USGS 2016 generally produce lower flood estimates.  2.  Flood magnitudes used for design of landfill access road bridge over Unga Man Creek (HDR 2007).        5   USGS 2003.  6   The minimum hydrology record for site‐specific flood frequency analysis is ten years (USGS 2018). A suitable  period of record for site‐specific flood frequency analysis does not yet exist at Unga Man Creek.  CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 17 OF 27  5.0  STREAM GAUGE STATION INFORMATION  5.1  Bridge Gauging Station (Discontinued Station)  The bridge gauging station was installed on August 27, 2015 immediately downstream of the  landfill access road bridge over Unga Man Creek at RM 0.61.  It was destroyed by a flood event  on June 26, 2019 and removed from service July 8, 2019.  This station has not been restored to  service.    The  station  site  was  selected  based  on  proximity  to  the  bridge for  ease  of  download  and  maintenance, and presence of a large boulder, pool, and good pool outlet control (Photograph  5‐1).  The site was expected to be more stable than adjacent reaches of Unga Man Creek due to  the bridge abutment rip‐rap helping to control stream meanders.  The station consisted of a three‐inch plastic stilling tube mounted with aluminum hardware and  rock bolts to a large boulder embedded in the creek bed river‐left of the thalweg.  The stilling  tube was located in a shallow pool located in the eddy of the boulder.  The station was fitted  with a outside staff (OSS) board ruled in feet located in the lee of the boulder.    Station hardware consisted of two Hobo U20 series sealed pressure transducer/data loggers  manufactured by Onset Computer Corporation (Onset).  One (SN 10766117) was installed in the  stilling tube and was programmed to log absolute pressure (atmosphere + water column) and  water temperature at 30‐minute intervals.  The logger was fitted in a PVC enclosure within the  stilling tube to prevent vertical movement.  The second (SN 10766118) was located on the  bridge adjacent to the gauging station and also measured absolute pressure (atmosphere) and  air  temperature  at  30‐minute  intervals.    Water  stage  was  calculated  by  subtracting  the  atmospheric logger from the water logger.  Approximately 5% of stage readings in the period of  record at this station have been estimated due to ice effects, sensor malfunction, or other  invalid data.  Outlet control at this gauging station is the natural cobble‐armored creek thalweg augmented  by a line of boulders and cobbles extending into the creek from the river‐left bank (Photograph  5‐1).  The outlet control was shifted several times during the course of the study during high  water events.  The station rating curve was adjusted accordingly based on subsequent site  measurements, flow measurements, and/or by review of the stage record.  Manual stage readings and logged water depths indicate that the gauging station and hardware  was stable and operating properly for the period of record, with no significant discrepancies or  sensor drift apparent in the stage record.  Gaps in the period of record are summarized in Table  5‐1.  Table 5‐1:  Bridge Gaging Station Period of Record Summary  Date Range Record Summary Notes  8/26/2015 to 7/18/2017 (692 days)  Record complete.  Station installed 8/26/2015.  7/18/2017 to 8/22/2017 (35 days)  No data. Data loss due to download errors.  8/22/2017 to 3/23/2018 (213 days)  Record complete.    3/23/2018 to 4/5/2019 (378 days)  No data.  Loggers lost or destroyed.  4/5/2019 to 7/4/2019 (90 days) Record complete.  Station damaged by flood, not restored.  CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 18 OF 27    CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 19 OF 27  Photograph 5‐1: Bridge Gauging Station Looking Upstream (8/18/2016)                                                      Photograph 5‐2: Bridge Gauging  Station Looking Upstream After Flood  Damage (7/3/2019)  CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 20 OF 27  5.2    Upper Gauging Station (Discontinued Station)  The upper gauging station was installed on August 27, 2015 approximately 1/4‐mile upstream  of the landfill road bridge over Unga Man Creek.  The station site was intended to be located  farther upstream to measure stream flow more representative of prospective hydro intake sites  but was installed farther downstream than planned.    Details  of  construction  and  instrumentation  were  generally  similar  to  those  of  the  bridge  station, and are not described in detail.  The station was decommissioned August 16, 2016 and  parts were recycled for the north fork gauging station.  Both loggers are Hobo U20s, the water  logger is SN 10766116 and the barometric logger is SN 10766119.  The known available record  for this station is August 27, 2015 1730h to July 11, 2016 1500h (water logger) and August 27,  2015 1730h to August 15, 2016 2200h (barometric logger).  This data has not been analyzed.      5.3  North Fork Gauging Station (Current Station)  The  north  fork  gauging  station  was  installed  on  August  16,  2016  approximately  400  feet  upstream of the confluence between the north and south forks of Unga Man Creek (RM 1.65).   The station was still in good working order as of the most recent download in March 2021.  The station site was selected to collect hydrology information on the north fork of Unga Man  Creek.  The specific site was selected based on the presence of a large boulder, pool, and pool  outlet  control  (Photograph  5‐3).    The  site  is  located  on  an  extensive  and  recently  active  floodplain (Photograph 5‐4), suggesting that the gauging station and site is susceptible to future  channel shifting and/or complete destruction.      The station consists of a three‐inch plastic stilling tube mounted with aluminum hardware and  rock bolts to a relatively large boulder embedded in the creek bed river‐right of the thalweg.   The stilling tube is located in an eddy pool adjacent to the boulder.  Outlet control is a natural  line of boulders and cobbles located approximately 2 yards downstream of the installation.  The  station is fitted with an OSS board ruled in decimal feet located roughly parallel with the main  flow of water adjacent to the boulder.  A ½” rock bolt was set on the back side of the boulder  from the OSS board as an independent datum reference point (RP1).  In August 2017, bed scour  had left RP1 dry at low flows, so a ¼” rock bolt (RP2) was set in the boulder just downstream of  the stilling tube.    Table 5‐2: Reference Points at North Fork Gauging Station  Name Description Elevation in OSS Datum  RP1 ½” rock bolt on opposite side of boulder from OSS board  Measure to top of bolt. +1.04 +/ 0.02 feet  RP2 ¼” rock bolt adjacent to and immediately downstream of OSS  board.  Measure to top of double nut. +0.47 +/‐ 0.01 feet    CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 21 OF 27  Original station hardware was a single Model MX2001 water level logger manufactured by  Onset (SN 20190906) and configured to log data every 15 minutes.  This hardware consists of  two absolute pressure transducers (water and atmosphere sensors) connected via cable.  The  atmospheric  transducer  is  integrated  with  the  data  logger  and  also  has  Bluetooth  communications,  enabling  remote  download  (within  ~30  foot  proximity  to  the  station)  via  smartphone or other bluetooth‐capable device running the HoboMobile interface software.    The  original  MX  2001  logged  significant  intervals  of  no  or  invalid  data  during  the  period  November 4, 2016 through June 12, 2017.  These may in part be due to exposure to below‐ freezing conditions, although the gaps persist well after the end of freezing temperatures in  spring 2017.  Review of the stage record suggests the stage data is accurate for times when the  hardware was operating normally.  The logger stopped recording data for unknown reasons on  July 17, 2017.    On August 22, 2017 this hardware was replaced with new MX2001 hardware also logging data  at 15‐minute intervals.  This new hardware remains in service as of the most recent download.  The stage record from this new hardware also includes numerous episodes of invalid or atypical  stage readings, with each episode typically being about a day long but in several instances  lasting for several days.  These episodes generally coincide with high flow events, and it is  unclear whether they represent an unstable flow regime or malfunctioning equipment under  high water conditions.  In most instances, valid stage has been interpolated from adjacent  apparent valid data.    In total, 16% of the stage readings logged at this site over the period of record have been  estimated due to suspect or missing data.       Outlet control at this gauging station is the natural cobble‐armored creek bed.  (Photograph 5‐ 3).  The outlet control shifted several times during the course of the study during high water  events.  The station rating curve was adjusted accordingly based  on  subsequent  site  measurements, flow measurements, and/or by review of the stage record.  During the August 22, 2017 site visit the stilling tube housing the PT was moved down 7.5  inches (0.63 feet) to keep the PT submerged during low flows.  The OSS board was not moved.    Gaps in the period of record are summarized in Table 5‐3.  Table 5‐3:  North Fork Gaging Station Period of Record Summary  Date Range Record Summary Notes  8/16/2016 to 7/12/2017 (330 days)  Record complete.  Station installed 8/16/2016.  Significant gaps  11/4/216 to 6/12/2017.  7/12/2017 to 8/22/2017 (41 days)  No data. Data loss due to hardware failure.  8/22/2017 to 3/23/2018 (213 days)  Record complete.  New hardware installed.  3/23/2018 to 9/9/2018 (170 days)  No data. Unknown error.  9/9/2018 to 9/17/2019 (373 days)  Record complete.    9/17/2019 to 3/10/2021 (540 days)  No data. Memory overrun.    CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 22 OF 27  Photograph 5‐3:  North Fork Gauging Station                                        Photograph 5‐4:  Creek Morphology in Vicinity of North Fork Gauging Station                          CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 23 OF 27    Photograph 5‐5:  Outlet Control at North Fork Gauging Station (August 22, 2017)                                            5.3  South Fork Gauging Station (Current Station)  The  south  fork  gauging  station  was  installed  on  August  17,  2016  approximately  200  feet  upstream of the confluence between the north and south forks of Unga Man Creek.  The station  was still in good working order as of the most recent download in March 2021.  The station site was selected to collect hydrology information on the south fork of Unga Man  Creek.  The specific site was selected based on presence of a large boulder, pool, and good pool  outlet control (Photograph 5‐6).  South Fork Unga Man Creek at the gauging station is incised  approximately  four  to  six  feet  into  the  general  valley  floor  and  flood  plain.    Flood  plain  vegetation indicates the south fork has been generally stable in this incised channel for an  estimated 20 years.    The station consists of a three‐inch plastic stilling tube mounted with aluminum hardware and  rock bolts to a large boulder embedded in the river‐right creek bank.  The stilling tube is located  in a pool located in the eddy of the boulder.  Outlet control is a natural line of boulders and  cobbles located approximately 2 yards downstream of the installation.    During the August 2016 installation, two shallow ½‐inch holes were drilled in the rock as vertical  datum reference marks (RP1 and RP2) for manually measuring water stage.  On August 22,  2017, a ¼” rock bolt was installed as RP3, adjacent to RP2.  The top of the double nut on the  CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 24 OF 27  bolt is the reference point for RP3, and is at the same elevation as RP2.  An OSS board was also  installed at the site for manual stage readings (Photograph 5‐8), although this OSS board was  found partially destroyed (suspected bear activity) in March 2018.    Original station hardware was a single Model MX2001 water level logger manufactured by  Onset (SN 10944126), the same make/model as installed at the north fork station described in  Section 5.2.  This hardware failed on March 15, 2017 and was recovered on June 5, 2017 with  bear bite marks but could not be downloaded.    The U20 loggers from the discontinued “upper” gauging station were installed at this station on  August 23, 2017.  The water logger is SN 10766116 and the barometric logger is SN 10766119.    All loggers at this station have been programmed to record data at an 15‐minute interval.   Approximately  12%  of  stage  readings  in  the  period  of  record  at this  station  have  been  estimated due to ice effects, sensor malfunction, or other episodes of invalid data.  Outlet control at this gauging station is the natural cobble‐armored creek bed.  (Photographs 5‐ 6, 5‐7, 5‐8).  The outlet control shifted several times during the course of the study during high  water events.  The station rating curve was adjusted based on subsequent site measurements,  flow measurements, and/or by review of the stage record.  Gaps in the period of record are  summarized in Table 5‐4.  Table 5‐4:  South Fork Gaging Station Period of Record Summary  Date Range Record Summary Notes  8/17/2016 to 3/15/2017 (200 days)  Record complete.  Station installed 8/17/2016.    3/15/2017 to 8/22/2017 (170 days)  No data. Data loss due to hardware error.  8/22/2017 to 9/11/2018 (385 days)  Record complete.    9/11/2018 to 11/21/2018 (71 days)  No data. Unknown error.  11/21/2018 to 10/5/2020 (684 days)  Record complete.      Photograph 5‐6:  South Fork Gauging Station Outlet Control Looking Downstream (Aug. 17, 2016)                CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 25 OF 27  Photograph 5‐7:  South Fork Gauging Station Outlet Control Looking Upstream  (June 5, 2017)                                        Photograph 5‐8:  South Fork Gauging Station Outlet Control Looking Downstream (August 22, 2017)    GAUGING  STATION  CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 26 OF 27  Photograph 5‐8:  South Fork Gauging Station OSS, RP1, RP2, and RP3 (August 23, 2017)  RP1 is ½‐inch drill hole  in rock.  Measure  from top of hole  (see detail at right).  RP3 is top of double nut on ¼” bolt.    RP2 is ½‐inch drill hole in rock.   Measure from top of hole.  (see detail above). CAUTION!!! There are two  drill holes on this rock face!   RP2 is the deeper hole at  upper left.  Red circle denotes RP1 – at  end of flow probe shaft.  SOUTH FORK VERTICAL DATUMS  RP1 = +5.48 +/‐ 0.01 in OSS datum.  RP2 = +5.51 +/‐ 0.01 in OSS datum.  RP3 = +5.51 +/‐ 0.01 in OSS datum.  RP3.   Red circle denotes RP2.  CITY OF FALSE PASS, ALASKA  HYDROLOGY REPORT FOR UNGA MAN CREEK NEAR FALSE PASS, AK  POLARCONSULT ALASKA, INC.    DECEMBER 2021  PAGE 27 OF 27  REFERENCES    HDR 2007.   False Pass Landfill Access Road, Hydrology and Hydraulic Study, Final Draft.  HDR,  Inc. Anchorage, AK. May 2007.    USGS 2003. Estimating the Magnitude and Frequency of Peak Streamflows for Ungaged Sites  on Streams in Alaska and Conterminous Basins in Canada.  Janet H. Curran, David  F. Meyer, and Gary D. Tasker.  Water‐Resources Investigations Report (WRIR) 03‐ 4188.  Department of the Interior, U.S. Geological Survey.  Anchorage, AK.  2003.    USGS 2010. Discharge Measurements at Gauging Stations.  Chapter 8 of Book 3, Section A.   Techniques and  Methods  3‐A8.  D.  Phil  Turnipseed  and  Vernon  B.  Sauer.  U.S.  Department of the Interior, U.S. Geological Survey.  Reston, Virginia.  2010.    USGS 2016. Estimating Flood Magnitude and Frequency at Gaged and Ungaged Sites on  Streams in Alaska and Conterminous Basins in Canada, Based on on Data  through Water Year 2012.  Janet H. Curran, Nancy A. Barth, Andrea G Veilleux,  and Robert T. Ourso.  Scientific Investigations Report 2016‐5024.  Department of  the Interior, U.S. Geological Survey.  Reston, Virgina. 2016.    USGS 2018. Guidelines for determining flood flow frequency ‐‐ Bulletin 17C: U.S. Geological  Survey Techniques and Methods book 4, chap. B5, 148 p.  England, J.F., Jr., Cohn,  T.A., Faber, B.A., Stedinger, J.R., Thomas, W.O., Jr., Veilleux, A.G., Kiang, J.E., and  Mason, R.R., Jr. U.S Geological Survey, Reston, Virgina. 2018.  https://doi.org/10.3133/tm4B5.