Quantitative Assessment of Riverbank Erosion and Accretion Dynamics along the Saryu River (1995–2025) Using the Digital Shoreline Analysis System

Technische Samenvatting: Kwantitatieve Beoordeling van Rivieroeverserosie en -accumulatie Dynamiek langs de Saryu Rivier (1995–2025)

Probleemstelling
Grote alluviale rivieren, met name die in door moesson gedomineerde Himalayastelsels zoals de Ghaghara (lokaal bekend als de Saryu in de regio Ayodhya), ondergaan voortdurende aanpassingen van de oeverlijn door erosie en accumulatie. Deze processen leiden tot significante kanaalmigratie, herwerking van de overstromingsvlaktes, landverlies en schade aan infrastructuur. Hoewel erosie en kanaalmigratie breed in het Ganga-bekken zijn bestudeerd, ontbreekt een systematische, langdurige kwantitatieve beoordeling specif-fiek voor het Ayodhya-segment van de Saryu Rivier. Deze lacune is cruciaal gezien de toenemende antropogene interventies in de regio, waaronder rivierfrontontwikkeling en de aanleg van dijken, die een duidelijk begrip van kanaalgedrag en oeverstabiliteit vereisen. Bovendien was de ruimtelijke asymmetrie van erosie- en accumulatieprocessen en hun temporele variabiliteit over meerdere decennia nog niet eerder geëvalueerd voor dit specifieke segment.

Methodologie
De studie maakte gebruik van een multi-temporele geospatiale benadering om de dynamiek van de rivieroevers te kwantificeren van 1995 tot 2025.

• Databronnen: Het onderzoek maakte gebruik van Landsat-satellietbeelden (Landsat 4–5 TM en Landsat 8–9 OLI) verkregen tijdens het droge seizoen (november–februari) om de variabiliteit in seizoensgebonden debiet en bewolking te minimaliseren. Vier afzonderlijke tijdstippen werden geanalyseerd: 1995, 2005, 2015 en 2025.
• Delineatie van de oeverlijn: De rivieroevers werden gedefinieerd op basis van de buitenste stabiele grens gemarkeerd door persistente vegetatie in plaats van vluchtige waterranden. De Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) werd gebruikt om het contrast tussen de vegetatieve overstromingsvlaktes en de blootgestelde kanaalgebieden te vergroten, wat de handmatige digitalisering van de stabiele oevergrenzen in ArcGIS vergemakkelijkte.
• Digital Shoreline Analysis System (DSAS): DSAS (v5.1) werd gebruikt om de laterale kanaalmigratie te kwantificeren. Er werden afzonderlijke baselines geconstrueerd voor de linker- en rechteroever om onafhankelijke transectgeneratie te waarborgen. Transecten werden geplaatst met intervallen van 20 meter. De studie berekende drie primaire statistische indicatoren:
  • End Point Rate (EPR): De gemiddelde jaarlijkse snelheid van de oeververschuiving tussen de vroegste en de laatste datum.
  • Linear Regression Rate (LRR): De helling van de kleinste-kwadraten regressielijn aangepast aan alle oeverpositie, wat een statistisch robuuste schatting van erosie- of accumatiesnelheden biedt.
  • Net Shoreline Movement (NSM): De totale laterale verplaatsing tussen de oudste en de jongste oeverlijnen.
• Oppervlaktegebaseerde Analyse: Om decadale veranderingen in erosie- en accumulatiegebieden te schatten, maakte de studie gebruik van de Modified Normalized Difference Water Index (MNDWI) om rivierkanaalpolygonen te extraheren. Een methode van meervoudige polygoonoverlay werd toegepast op opeenvolgende jaren om de ruimtelijke omvang van erosie (nieuw bezette zones), accumulatie (verlaten zones) en ongewijzigde gebieden te berekenen.

Belangrijkste Resultaten
De analyse onthulde een uitgesproken asymmetrie in het gedrag van de oeverlijn tussen de twee oevers van de Saryu Rivier gedurende de 30-jarige periode:

• Linkeroever (Gonda–Basti zijde): Deze oever vertoonde een dominante erosietrend. Van de 5.197 transecten vertoonden 81,7% erosie. De gemiddelde Linear Regression Rate (LRR) was −49,39 m yr⁻¹, en de gemiddelde End Point Rate (EPR) was −44,96 m yr⁻¹. De gemiddelde Net Bankline Movement (NBM) gaf een terugtrekking aan van −1.286,73 m.
• Rechteroever (Ayodhya zijde): In contrast hiermee vertoonde de rechteroever een lichte accumatietendens. Ongeveer 55,86% van de 5.016 transecten werd geclassificeerd als accumatie. De gemiddelde LRR was +12,31 m yr⁻¹, en de gemiddelde EPR was +11,28 m yr⁻¹, met een gemiddelde NBM van +337,75 m.
• Temporele Variabiliteit (Oppervlaktegebaseerd): De decadale analyse benadrukte verschuivende dynamiek:
  • 1995–2005: Erosie domineerde, met een dekking van 66,10 km², vergeleken met 28,17 km² aan accumulatie.
  • 2005–2015: Accumulatie overtrof erosie, met 59,56 km² aan accumulatie versus 48,51 km² aan erosie.
  • 2015–2025: Het systeem bereikte een bijna evenwicht, waarbij erosie (50,15 km²) en accumulatie (49,80 km²) bijna gelijk waren.
• Omvang van Verandering: De Shoreline Change Envelope (SCE) waarden waren aanzienlijk, met gemiddelde waarden van 2.697 m op de linkeroever en 2.168 m op de rechteroever, wat wijst op uitgebreide laterale kanaalaanpassing over een breed floodplain-corridor.

Betekenis en Claims
De auteurs stellen dat deze studie het eerste kwantitatieve bewijs levert van langdurige, asymmetrische laterale kanaalmigratie en continue herwerking van de overstromingsvlaktes langs de Saryu Rivier in de regio Ayodhya. Het onderzoek toont aan dat het kanaal niet symmetrisch oscilleert, maar een netto laterale verschuiving ondergaat naar de linkeroever, gedreven door meander-migratie en beïnvloed door regionale topografische controles zoals de Faizabad Ridge.

De studie stelt dat het gecombineerde gebruik van DSAS en polygoonoverlay-technieken een robuust geospatiaal kader biedt voor het monitoren van rivieroeversveranderingen. De bevindingen worden gepresenteerd als een wetenschappelijke basis voor:

1. Rivierfrontplanning: Het informeren van ontwikkelingsstrategieën in de cultureel en economisch belangrijke Ayodhya-sectie.
2. Erosierisicobeheer: Het identificeren van zones met een hoge kwetsbaarheid, met name langs de linkeroever.
3. Duurzaam Beheer van de Riviercorridor: Het ondersteunen van strategieën voor oeverbescherming en het begrijpen van de dynamische aard van kanaalevolutie in grote alluviale rivieren.

De auteurs merken op dat hoewel de temporele variabiliteit van erosie en accumulatie (verschuivend van een erosie-gedomineerde naar een accumulatie-gedomineerde fase) de kracht van lineaire regressietrends in bepaalde contexten vermindert, de algehele omvang van de verplaatsing de zeer dynamische aard van het riviersysteem bevestigt. De studie concludeert dat deze kwantitatieve beoordelingen essentieel zijn voor geïnformeerde besluitvorming met betrekking tot rivierbeheer en de veiligheid van infrastructuur in de regio.