Name: 定量的情景分析框架内流域规划 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 44 s
Description: 了解流域评估规划方法，利用GIS空间情景分析框架预测多重土地利用活动对水生系统的累积影响。该方法支持资源管理者进行监管决策与可持续开发。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

我们感谢众多参与本研究各项工作的野外和实验室协助人员，特别是Donna Hartman、Aaron Maxwell、Eric Miller和Alison Anderson。本研究的资金由美国地质调查局提供，得到了美国环境保护署（EPA）第三区的支持。本研究部分基于美国环保署授予的“实现成果科学”（Science To Achieve Results）奖学金援助协议编号FP-91766601-0。尽管本文所述研究由美国环保署资助，但尚未经过该机构要求的同行评审和政策审查，因此不一定反映该机构的观点，不应推断其官方认可。

1. 流域评估中应包含的目标位点
<ol>
	<li>识别影响目标8位水文单元代码（HUC）流域理化和生物状况的主要土地利用活动3, 7. 
	注意：本方法假设已具备关于目标流域内重要胁迫因子的先验知识。然而，咨询熟悉该系统的监管机构或流域管理组织可有助于此项工作。</li>
	<li>选择基于景观的主导土地利用活动测度指标例如， 2011年全美土地覆被数据库（NLCD） 3, 7.
	<ol>
		<li>参考已发表的文献，以帮助确定适用于每种土地利用活动的最佳基于景观的度量指标10联系自然资源机构，以识别并获取可供使用的区域特定景观数据集。然而，可能需要创建新的景观变量或数据集。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用地理信息系统（GIS）软件将土地覆盖和利用属性制表至 1:24,000 或 1:100,000 国家水文数据集（NHD）流域单元。
	<ol>
		<li>确保每个1:24,000或1:100,000流域具有唯一标识符。可使用任意用户定义的数字或分类标识符作为唯一标识符。</li>
		<li>制表矢量数据（例如，落入每个汇水区内的点或线。
		<ol>
			<li>使用每个集水区内的所有矢量特征进行汇总 制表交集 工具 统计学 工具集 分析 工具箱。选择 NHD 流域图层作为输入区域要素，以流域唯一标识符作为区域字段，以感兴趣的矢量数据集作为输入分类要素。</li>
			<li>将表格化的景观属性连接到集水区图层。在目录中的集水区图层上右键单击，然后选择 连接与关联 从下拉菜单中 加入 从后续菜单中选择唯一标识符作为连接所依据的字段，将1.3.2.1步骤输出的表格作为待连接的表格，并选择该表格中的唯一标识符作为连接所依据的字段。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>使用以下方法对栅格数据进行制表 面积制表 位于空间分析工具箱的区域分析工具集中的工具。
		<ol>
			<li>加载 Spatial Analyst 扩展模块。选择 扩展应用 来自 自定义 菜单。在“扩展”对话框中，选中与 Spatial Analyst 扩展对应的选择框。</li>
			<li>在“制表面积”对话框中，选择 NHD 汇水区矢量文件作为输入栅格或要素区域数据，以及唯一标识符（例如，FEATUREID）作为区域字段，以及土地覆盖数据集（例如，NLCD）作为输入的栅格或要素类数据。</li>
			<li>按照步骤 1.3.2.2 中的协议，将制表后的景观属性与集水区图层进行连接，使用面积制表结果表作为连接表。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>累积所有NHD流域的景观属性。
	<ol>
		<li>在 http://www2.epa.gov/waterdata/nhdplus-tools 下载 NHDPlusV2 汇水区属性分配与累积工具（CA3TV2）。使用 CA3TV2 的累积功能，对 1:100,000 NHD 汇水区的属性进行累积 11. 
		注：我们使用了自行编写的代码，用于汇总 1:24,000 比例尺 NHD 流域的景观属性12. CA3TV2 的使用详细说明已集成到该工具中，可通过以下方式访问 帮助 功能。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>根据累积的景观属性选择NHD流域作为研究地点。
	<ol>
		<li>创建所有NHD流域在主要土地利用活动累积值方面的散点图（图1A).</li>
		<li>选择研究位点（每个8位HUC流域约40个位点），以代表目标流域内主要土地利用活动影响的完整范围（图1B）。在独立胁迫梯度内选择样地（即，受单一土地利用活动影响）和胁迫因子组合（即， 受多种土地利用活动影响）（图1B).</li>
		<li>确保研究样点在目标流域内空间分布均匀，且在下游排水方面相互独立。确保位于各单一及复合胁迫梯度内的样点具有相似的平均集水区面积。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="地表采矿数据分析；显示胁迫因子组合与结构密度关系的散点图。" src="/files/ftp_upload/54095/54095fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图1"> 
图1. 假设流域内NHD汇水区受两种土地利用活动影响的散点图。假设流域内所有NHD汇水区（n=4,229）中两种土地利用活动影响程度的分布（A）。所选研究样点（n=40），代表该流域内观测到的独立及复合胁迫梯度条件的完整范围（B）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54095/54095fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的高清版本。</a>
2. 物理化学与生物数据采集的野外操作规程
注意：每个站点的所有数据应在一次现场访问期间、在正常基流条件下采集。本文所列方案代表西弗吉尼亚州环境保护部（WVDEP）的标准操作规程13。针对具体评估的流域，采用州级或联邦认可的规程可能更为合适。
<ol>
	<li>将每个站点的采样河段划定为40倍活动河道宽度（ACW），最小和最大长度分别为150 m和300 m3, 7.</li>
	<li>从具有代表性的采样点流动水区域采集水质属性样本（例如，不受支流或排水管道输入的直接影响。
	<ol>
		<li>使用手持式传感器测定溶解氧、电导率、温度和 pH 的瞬时值。每次采样前，按照制造商说明对传感器进行校准。</li>
		<li>在采集水样前，用去离子水冲洗过滤设备。</li>
		<li>过滤250 ml水（混合纤维素酯膜滤器， 0.45 µm 孔径）用于溶解态金属的分析。调节至 pH&lt;2 以确保金属保持在溶液中溶解。 
		注意：可在采集水样后向样品中加入正确体积的酸。或者，也可在采样前向采样瓶中加入正确体积的酸。所需酸的体积取决于将样品固定至目标 pH 所需的量。&lt;2 取决于酸的强度。
		<ol>
			<li>对于本研究所述实验，从每个采样点收集一份过滤后的样品，并用硝酸固定，用于测定溶解态的 Al、Ca、Fe、Mg、Mn、Na、Zn、K、Ba、Cd、Cr、Ni 和 Se3, 7. 
			注意：分析物的选择应根据特定流域的土地利用活动来确定。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>完全浸没采样瓶于水体中，采集250 ml未过滤的水样。轻轻挤压采样瓶以排出残留空气，同时盖紧瓶盖。将水样固定至pH &lt;2 如有需要（例如，防止生物活性影响营养物质。
		<ol>
			<li>在此项研究中，从每个采样点收集两份未过滤的样品。用硫酸固定第一份样品，用于测定NO2 和一氧化氮3 以及总磷。不要固定第二个未过滤的样品，并用其测定总碱度和碳酸氢盐碱度、Cl、SO4，以及总溶解固体3, 7. 
			注意：分析物的选择应根据特定流域的土地利用活动来确定。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>每次采样过程中，针对所使用的每种固定剂均需获取一个现场空白样。通过遵循所有样品采集的实验规程来获取现场空白样。即，用去离子水作为最终样品进行冲洗、过滤、固定） 
		注意：现场空白样用于识别样品采集和分析过程中的污染。</li>
		<li>所有水样均需储存于 4 °C 直到所有分析完成为止。确保所有待测物均在其规定的保存时间内完成测定14.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在每个采样点测量排放量。
	<ol>
		<li>将湿润的溪流宽度划分为等距的区间。</li>
		<li>测量各段中点处的水深和平均流速。
		<ol>
			<li>使用测深杆测量水深，即从溪流底部至水面的垂直距离。</li>
			<li>使用流速仪在水深60%处测量水流速度。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>通过累加各断面流速、水深与宽度乘积的总和来计算流量。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在每个采样点采集大型无脊椎动物群落样本。
	<ol>
		<li>获取踢网样本（网具尺寸 335 × 508 mm）2 500-µm 从采样河段全长范围内分布的4个具有代表性的急流区分别采集网筛样本。
		<ol>
			<li>在每个踢取位置，将踢网垂直于水流方向放置，并扰动0.50 × 0.50 m的区域2 (即，0.25 m2) 溪流上游河床区域。确保所有生物和碎屑均顺流进入踢网中。</li>
			<li>将4次踢击采样获得的生物体和碎屑合并为一个复合样本（代表1.00 m）2 河床的）并立即用95%乙醇保存。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>测量溪流河段内的物理栖息地质量和复杂性。
	<ol>
		<li>沿深泓线（溪流中主流或流速最快的部分）按均匀间距测量水深、水力河道单元类型、沉积物粒级以及距鱼类遮蔽物的距离。对于溪流，每隔1个平均河道宽度（ACW）进行一次测量。 &lt;5 米宽，溪流每隔 0.5 ACW &gt;5米宽15.
		<ol>
			<li>对每个深泓点所在河道单元进行分类例如， 急流、浅滩、深潭或缓流16.</li>
			<li>使用测深杆测量水深，即从河床到水面的距离。</li>
			<li>随机选取一份沉积物样品，确定其沃恩特（Wentworth）粒径分类（粉砂、砂、砾、卵石、巨石）17.</li>
			<li>估算每个河床最低点到最近覆盖物的距离。 
			注：鱼类遮蔽物定义为活动河床中任何可遮蔽一条20.32 cm（8 in）鱼类的结构18.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>统计活动河床内所有大型木质残体的数量。</li>
		<li>使用美国环境保护署（EPA）快速目视生境评估（RVHA）协议估算生境质量19.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>从随机选取的10%研究位点获取重复测量数据和样本。重复测量用于评估采样和实验室分析的精密度。</li>
</ol>
3. 物理化学与生物学数据的实验室方案
注：描述用于量化水质化学特性的实验室方案不在本文范围之内。然而，本研究采用了标准的化学方法来分析水和废弃物14。
<ol>
	<li>对每个大型无脊椎动物样本（按照2.4节中的方案采集）内的生物体进行亚样本取样，以获得各采样点大型无脊椎动物群落的代表性亚样本。
	<ol>
		<li>将整个复合宏无脊椎动物样品放入一个100 in2 网格化分选（尺寸为 5 × 20 英寸）2）。将每个 1 随机分配2 在 1 到 100 之间选择一个数字。</li>
		<li>使用体视显微镜对随机选取的1英寸范围内所有生物体进行计数和鉴定2 网格筛选直至获得 200 ± 20% 的已分选个体总数。使用大型无脊椎动物分类检索表（例如 Merritt 和 Cummins 发表的检索表）将生物鉴定至属。20.</li>
		<li>将属水平的丰度数据汇总为群落指标例如， 总丰富度和蜉蝣目、襀翅目与毛翅目（EPT）的百分比 [% Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera (EPT)]，用作统计模型中的响应变量及后续情景分析3, 7.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 统计与情景分析
<ol>
	<li>构建广义线性模型，利用基于景观的主导土地利用活动指标来预测河道内的物理、化学和生物状况。 
	注意：实验方案与分析均在 R 语言及统计计算环境（版本 3.2.1）中进行21.
	<ol>
		<li>使用 R 软件包中的 shapiro.test() 函数进行 Shapiro-Wilk 正态性检验 统计学21] 检验并转换变量以满足参数分析的假设条件，并线性化变量间关系。</li>
		<li>拟合初始最大模型，指定所有土地利用预测变量之间的两两交互作用 [R 软件包中的 glm() 函数] 统计学21].</li>
		<li>应用向后删除法以确定最小充分模型3, 7, 22.
		<ol>
			<li>确定最不显著的（即， 解释最大模型中变异程度最小的变量 [R 软件包中的 summary() 函数] 统计21] 并使用排除该变量后的新模型进行拟合 [R 软件包中的 glm() 函数] 统计学21].</li>
			<li>继续移除变量，直至所有剩余的预测因子与0相比均具有显著差异，并且使用偏差分析表和似然比检验 [R语言包中的lrtest()函数] 确认每个响应变量的解释能力与最大模型相比无显著差异 lmtest23].</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>预测当前状况。
	<ol>
		<li>利用最终模型，基于目标流域内所有未采样NHD集水区的当前景观特征，预测其理化与生物状况 [R语言包中的predict()函数] 统计学21].</li>
		<li>在GIS软件中可视化预测结果。
		<ol>
			<li>将预测结果连接到 NHD 流域。在内容列表中右键单击流域图层，然后选择 连接与关联 从下拉菜单中 加入 从后续菜单中选择唯一标识符作为连接所依据的字段，选择预测文件作为要连接的表格，并选择预测表格中的唯一标识符作为连接所依据的字段</li>
			<li>右键单击流域图层并选择 性质在“图层属性”对话框中，单击 符号学 标签并选择 数量. 选择感兴趣的预测值作为 价值 字段并单击 应用. 
			注意：可手动更改范围值，以符合公认的生态学标准 分类 按钮</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>开展情景分析，比较不同土地利用情景下水生环境条件的预测变化。
	<ol>
		<li>更新当前景观数据集以模拟合理的未来开发或缓解情景。对于本文所述的研究，需在属性表中手动更新目标流域的累积景观值例如，将10英亩林地转为采矿用地。
		<ol>
			<li>使用以下方法选择感兴趣的研究流域 按属性选择 位于“选择”下拉菜单中的功能。在“按属性选择”对话框中，选择NHD流域作为图层。双击唯一标识符属性，选择“=”，然后在等式框中输入目标流域的标识符。</li>
			<li>在目录中右键单击集水区图层，然后选择打开NHD集水区属性表 打开属性表 从下拉菜单中选择仅显示选定的流域。</li>
			<li>仅显示选定流域时，右键单击相关列并选择 字段计算器 输入新的模拟值。注意：可修改多个集水区，以模拟在大空间尺度上发生的多个具有明确空间位置的开发或管理活动。 
			注意：或者，可通过数字化新要素，或修改和删除原有要素，来更新原始的矢量和栅格数据集，以模拟新的土地利用活动或对已有土地利用影响的管理措施24。这可以通过使用 编辑 工具栏</li>
		</ol>
		</li>
		<li>使用步骤1.3-1.4中所述的协议，对所有NHD流域的景观属性进行重新分配和重新累积。</li>
		<li>根据更新后的景观数据集预测理化和生物状况 [R 包中的 predict() 函数] 统计学21].</li>
		<li>使用第4.2.2步中介绍的方案，可视化不同土地利用情景下的预测状况。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Allan, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Landscapes+and+riverscapes%3A+the+influence+of+land+use+on+stream+ecosystems%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Ecol.+Evol.+Syst%22%5BJournal%5D)">Landscapes and riverscapes: the influence of land use on stream ecosystems.</a> Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 35, 257-284 (2004).</li>
<li>Merovich, G. T., Petty, J. T., Strager, M. P., Fulton, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hierarchical+classification+of+stream+condition%3A+a+house-neighborhood+framework+for+establishing+conservartion+priorities+in+complex+riverscapes%5BTitle%5D)+AND+%22Freshwater+Science%22%5BJournal%5D)">Hierarchical classification of stream condition: a house-neighborhood framework for establishing conservartion priorities in complex riverscapes.</a> Freshwater Science. 32, 874-891 (2013).</li>
<li>Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P., Maxwell, A. E., Ziemkiewicz, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scenario+analysis+predicts+context-dependent+stream+response+to+land+use+change+in+a+heavily+mined+central+Appalachian+watershed%5BTitle%5D)+AND+%22Freshwater+Science%22%5BJournal%5D)">Scenario analysis predicts context-dependent stream response to land use change in a heavily mined central Appalachian watershed.</a> Freshwater Science. 32, 1246-1259 (2013).</li>
<li>Petty, J. T., Fulton, J. B., Strager, M. P., Merovich, G. T., Stiles, J. M., Ziemkiewicz, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Landscape+indicators+and+thresholds+of+stream+ecological+impairment+in+an+intensively+mined+Appalachian+watershed%5BTitle%5D)+AND+%22J.+N.+Am.+Benthol.+Soc%22%5BJournal%5D)">Landscape indicators and thresholds of stream ecological impairment in an intensively mined Appalachian watershed.</a> J. N. Am. Benthol. Soc. 29, 1292-1309 (2010).</li>
<li>Seitz, N. E., Westbrook, C. J., Noble, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bringing+science+into+river+systems+cumulative+effects+assessment+practice%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Impact+Asses%22%5BJournal%5D)">Bringing science into river systems cumulative effects assessment practice.</a> Environ. Impact Asses. 31, 172-179 (2011).</li>
<li>Duinker, P. N., Greig, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+importance+of+cumulative+effects+assessment+in+Canada%3A+ailments+and+ideas+for+redeployment%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Manage%22%5BJournal%5D)">The importance of cumulative effects assessment in Canada: ailments and ideas for redeployment.</a> Environ. Manage. 37, 153-161 (2006).</li>
<li>Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P., Maxwell, A. E., Ziemkiewicz, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Landscape-based+cumulative+effects+models+for+predicting+stream+response+to+mountaintop+mining+in+multistressor+Appalachian+watersheds%5BTitle%5D)+AND+%22Freshwater+Science%22%5BJournal%5D)">Landscape-based cumulative effects models for predicting stream response to mountaintop mining in multistressor Appalachian watersheds.</a> Freshwater Science. 34, 1006-1019 (2015).</li>
<li>Duinker, P. N., Greig, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scenario+analysis+in+environmental+impact+assessment%3A+improving+explorations+of+the+future%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Impact+Asses%22%5BJournal%5D)">Scenario analysis in environmental impact assessment: improving explorations of the future.</a> Environ. Impact Asses. 27, 206-219 (2007).</li>
<li>Kepner, W. G., Ramsey, M. M., Brown, E. S., Jarchow, M. E., Dickinson, K. J. M., Mark, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrologic+futures%3A+using+scenario+analysis+to+evaluate+impacts+of+forecasted+land+use+change+on+hydrologic+services%5BTitle%5D)+AND+%22Ecosphere%22%5BJournal%5D)">Hydrologic futures: using scenario analysis to evaluate impacts of forecasted land use change on hydrologic services.</a> Ecosphere. 3, 1-25 (2012).</li>
<li>Gergel, S. E., Turner, M. G., Miller, J. R., Melack, J. M., Stanley, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Landscape+indicators+of+human+impacts+to+riverine+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Aquat.+Sci%22%5BJournal%5D)">Landscape indicators of human impacts to riverine systems.</a> Aquat. Sci. 64, 118-128 (2002).</li>
<li>McKay, L., Bondelid, T., Dewald, T., Johnston, J., Moore, R., Rea, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMcKay%2C+L+%22NHDPlus+Version+2%3A+User+Guide%22">NHDPlus Version 2: User Guide</a>. , (2012).</li>
<li>Strager, M. P., Petty, J. T., Strager, J. M., Barker-Fulton, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+spatially+explicit+framework+for+quantifying+downstream+hydrologic+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Manag%22%5BJournal%5D)">A spatially explicit framework for quantifying downstream hydrologic conditions.</a> J. Environ. Manag. 90, 1854-1861 (2009).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22WVDEP+%28Virginia+Department+of+Environmental+Protection%29.+Standard+operating+proceedures%22">WVDEP (Virginia Department of Environmental Protection). Standard operating proceedures</a>. , West Virgina Department of Environmental Protection. Charleston, West Virginia. (2009).</li>
<li>EPA-60014-79-020. USEPA. Methods for chemical analysis of water and wastes. , Environmental Monitoring Systems Support Laboratory, Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency. Cincinnati, Ohio. (1983).</li>
<li>Merriam, E. R., Petty, J. T., Merovich, G. T., Fulton, J. B., Strager, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Additive+effects+of+mining+and+residential+development+on+stream+conditions+in+a+central+Appalachian+watershed%5BTitle%5D)+AND+%22J.+N.+Am.+Benthol.+Soc%22%5BJournal%5D)">Additive effects of mining and residential development on stream conditions in a central Appalachian watershed.</a> J. N. Am. Benthol. Soc. 30, 399-418 (2011).</li>
<li>Bisson, P. A., Nielsen, J. L., Palmason, R. A., Grove, L. E. A system of naming habitat types in streams, with examples of habitat utilization by salmonids during low streamflow. Acquisition and utilization of aquatic habitat inventory information. Proceedings of a symposium held 28-30 October, 1981. Armentrout, N. D. , Western Division of the American Fisheries Society. Bathesda, Maryland. 62-73 (1982).</li>
<li>Wentworth, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+scale+of+grade+and+class+terms+for+clastic+sediments%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Geol%22%5BJournal%5D)">A scale of grade and class terms for clastic sediments.</a> J. Geol. 30, 377-392 (1922).</li>
<li>Petty, J. T., Freund, J., Lamothe, P., Mazik, P. Quantifying instream habitat in the upper Shavers Fork basin at multiple spatial scales. Proceedings of the Annual Conference of the Southeastern Association of Fisheries and Wildlife Agencies. 55, 81-94 (2001).</li>
<li>Barbour, M. T., Gerritsen, J., Snyder, B. D., Stribling, J. B. EPA/841-B-99-022. Rapid bioassessment protocols for use in streams and wadeable rivers: periphyton, benthic macroinvertebrates, and fish. 2nd edition. , US Environmental Protection Agency. Washington, DC. (1999).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22An+introduction+to+the+aquatic+insects+of+North+America.+4th+edition%22">An introduction to the aquatic insects of North America. 4th edition</a>. Merritt, R. W., Cummins, K. W. , Kendall/Hunt Publishing Co. Dubuque, Iowa. (2008).</li>
<li>A language and environment for statistical computing. , R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria, http://www.R-project.org. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.R-project.org">http://www.R-project.org</a> (2014).</li>
<li>Crawley, M. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCrawley%2C+MJ+%22Statistics%3A+an+introduction+using+R%22">Statistics: an introduction using R</a>. , Wiley and Sons. Chichester, UK. (2005).</li>
<li>Zeileis, A., Hothorn, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diagnostic+Checking+in+Regression+Relationships%5BTitle%5D)+AND+%22R+News%22%5BJournal%5D)">Diagnostic Checking in Regression Relationships.</a> R News. 2, 7-10 (2002).</li>
<li>Maxwell, A. E., Strager, M. P., Yuill, C., Petty, J. T., Merriam, E. R., Mazzarella, C. Disturbance mapping and landscape modeling of mountaintop mining using ArcGIS. Proceedings of the ESRI International User Conference. , San Diego, California. (2011).</li>
<li>Gerritsen, J., Burton, J., Barbour, M. T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGerritsen%2C+J+%22A+stream+condition+index+for+West+Virginia+wadeable+streams%22">A stream condition index for West Virginia wadeable streams</a>. , Tetra Tech, Inc. Owings Mills, Maryland. (2000).</li>
<li>Pond, G. J., Passmore, M. E., Borsuk, F. A., Reynolds, L., Rose, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Downstream+effects+of+mountaintop+coal+mining%3A+comparing+biological+conditions+using+family-+and+genus-level+macroinvertebrate+bioassessment+tools%5BTitle%5D)+AND+%22J.+N.+Am.+Benthol.+Soc%22%5BJournal%5D)">Downstream effects of mountaintop coal mining: comparing biological conditions using family- and genus-level macroinvertebrate bioassessment tools.</a> J. N. Am. Benthol. Soc. 27, 717-737 (2008).</li>
<li>Luo, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ecological+forecasting+and+data+assimilation+in+a+data-rich+era%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol.+Appl%22%5BJournal%5D)">Ecological forecasting and data assimilation in a data-rich era.</a> Ecol. Appl. 21, 1429-1442 (2011).</li>
<li>Petty, J. T., Strager, M. P., Merriam, E. R., Ziemkiewicz, P. F. Scenario analysis and the Watershed Futures Planner: predicting future aquatic condiditons in an intensively mined Appalachian watershed. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPetty%2C+JT+%22Environmental+Considerations+in+Energy+Productions%22">Environmental Considerations in Energy Productions</a>. Craynon, J. R. , Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. Englewood, CO. 5-19 (2013).</li>
<li>Daraio, J. A., Bales, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+land+use+and+climate+change+on+stream+temperature+I%3A+daily+flow+and+stream+temperature+projections%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Water+Resour.+As%22%5BJournal%5D)">Effects of land use and climate change on stream temperature I: daily flow and stream temperature projections.</a> J. Am. Water Resour. As. 50, 1155-1176 (2014).</li>
<li>Mantyka-Pringle, C. S., Martin, T. G., Moffatt, D. B., Linke, S., Rhodes, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+and+predicting+the+combined+effects+of+climate+change+and+land-use+change+on+freshwater+macroinvertebrates+and+fish%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Ecol%22%5BJournal%5D)">Understanding and predicting the combined effects of climate change and land-use change on freshwater macroinvertebrates and fish.</a> J. Appl. Ecol. 51, 572-581 (2014).</li>
<li>Piggott, J. J., Townsend, C. R., Matthaei, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Climate+warming+and+agricultural+stressors+interact+to+determine+stream+macroinvertebrate+community+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Glob.+Change+Biol%22%5BJournal%5D)">Climate warming and agricultural stressors interact to determine stream macroinvertebrate community dynamics.</a> Glob. Change Biol. 21, 1897-1906 (2015).</li>
<li>Elith, J., Leathwick, J. R., Hastie, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+working+guide+to+boosted+regression+trees%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Anim.+Ecol%22%5BJournal%5D)">A working guide to boosted regression trees.</a> J. Anim. Ecol. 77, 802-813 (2008).</li>
<li>Mattson, K. M., Angermeier, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrating+human+impacts+and+ecological+integrity+into+a+risk-based+protocol+for+conservation+planning%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Manage%22%5BJournal%5D)">Integrating human impacts and ecological integrity into a risk-based protocol for conservation planning.</a> Environ. Manage. 39, 125-138 (2007).</li>
<li>EPA 841-B-11-002. USEPA. Identifying and protecting healthy watersheds. Concepts, assessments, and management approaches. (US, U. S. E. P. A. , US Environment Protection Agency, Office of Water, Office of Wetlands, Oceans, and Watersheds. Washington, DC. (2012).</li>
<li>Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P., Maxwell, A. E., Ziemkiewicz, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complex+contaminant+mixtures+in+multi-stressor+Appalachian+riverscapes%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Toxicol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Complex contaminant mixtures in multi-stressor Appalachian riverscapes.</a> Environ. Toxicol. Chem. , (2015).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

我们提供了一个用于评估和管理在受强烈影响流域中多种土地利用活动累积效应的框架。本文所述方法解决了以往在管理受强烈影响流域水生系统时所发现的局限性5-6。尤为突出的是，目标流域评估设计（即，沿单一和复合胁迫梯度进行采样）所产生的数据非常适合通过易于解释和实施的建模技术，在相关空间尺度（即，流域尺度）上量化复杂的累积效应3, 7。此外，这些模型可轻松整合到情景分析框架中，从而准确预测未来管理措施（例如，生态修复与缓解措施）以及开发活动的结果。因此，该方法对于水生资源管理者而言可能具有重要价值，后者正越来越多地依赖在不同土地利用情景下对环境状况的预测，以支持监管决策27。
德劳迪溪与劳雷尔叉流的对比凸显了在社会经济重要且处于积极开发区域中管理水生系统时，所提出框架的实用性。情景分析表明，仅受地表采矿（10.9%）影响的劳雷尔叉流能够在不超出化学和生物学标准的前提下同化额外的土地利用开发。而受到相当程度地表采矿影响（10.7%）的德劳迪溪，由于与地下采矿和居民建筑相关的累...

人类对自然景观的改变是当前全球水生生态系统面临的最严重威胁之一1。在许多地区，若以目前的速度持续退化，将导致水生资源遭受不可逆转的损害，最终限制其提供宝贵且不可替代的生态系统服务的能力。因此，迫切需要能够管理正在开发流域内水生系统的工具和方法2-3。这一点尤为重要，因为管理者往往需要在持续发展的社会经济和政治压力下，承担保护水生资源的任务。
在快速发展的区域中，水生系统的管理需要具备预测拟议开发活动可能影响的能力，这些预测需结合已有的自然和人为景观特征3, 4。在严重退化的流域内，水生资源管理面临的主要挑战之一是在相关空间尺度上量化并管理多种土地利用胁迫因子所产生的复杂（即，叠加性或交互性）累积效应2, 5。尽管目前仍存在诸多挑战，累积效应评估正逐步被纳入全球范围内的监管指南中5-6。
旨在针对多种土地利用胁迫因素下的全范围条件进行采样的靶向流域评估，可生成能够模拟复杂累积效应的数据7。此外，将此类模型纳入情景分析框架中（即预测在一系列现实或拟议的开发、流域管理（修复与缓解）情景下的生态变化），有望显著改善受强烈影响流域内的水生资源管理3, 5, 8-9。尤为重要的是，情景分析通过将科学信息（生态关系和统计模型）、监管目标以及利益相关者的需求整合到一个统一的决策框架中，为管理决策提供了增强客观性和透明度的途径3, 9。
我们提出了一种在情景分析框架内评估和管理多种土地利用活动累积效应的方法。首先，我们阐述了如何根据已知的土地利用胁迫因子，合理选定纳入流域评估的站点。接着，我们介绍了获取多种土地利用活动生态效应数据的野外与实验室技术。我们简要描述了基于景观的累积效应模型的建模方法。最后，我们讨论了如何将累积效应模型整合到情景分析框架中，并展示了该方法在支持监管决策方面的实用性。例如， 在西弗吉尼亚州南部一个经历密集采矿的流域内进行许可与生态修复工作。

<table><tbody><tr><td>Slack 倒置采样套件</td><td>Wildco</td><td>3-425-N56</td><td></td></tr><tr><td>HDPE 方形瓶</td><td>美国塑料公司</td><td>66188</td><td>32 盎司；用于储存固定的复合无脊椎动物样本</td></tr><tr><td>乙醇 190 proof</td><td>PHARMCO-AAPER</td><td>111000190</td><td>用于无脊椎动物样本的固定与保存</td></tr><tr><td>5 英寸 × 20 英寸 大型无脊椎动物亚样品分格板</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>此物品无法购买，必须自行制备</td></tr><tr><td>体视显微镜 Stemi 2000 配 C 型 LED 支架</td><td>ZEISS</td><td>000000-1106-133</td><td>用于大型无脊椎动物的分拣与鉴定</td></tr><tr><td>Thermo Scientific Nalgene 可重复使用滤器支架（带接收瓶）</td><td>Fisher Scientific</td><td>09-740-23A</td><td></td></tr><tr><td>Immobilon-NC 转印膜</td><td>Millipore</td><td>HATF04700</td><td>无Triton，混合纤维素酯，0.45&amp;nbsp;&amp;#956;米，47&amp;nbsp;毫米，圆片</td></tr><tr><td>Actron 真空泵刹车排气工具包</td><td>高级汽车零部件</td><td>CP7835</td><td></td></tr><tr><td>硝酸溶液</td><td>HACH</td><td>254049</td><td>1:1, 500&amp;nbsp;毫升</td></tr><tr><td>椭圆形NDPE广口瓶</td><td>托马斯科学公司</td><td>1229Z38</td><td>250 ml；用于采集水样</td></tr><tr><td>650 多参数显示器，标准内存</td><td>Fondriest Environmental</td><td>650-01</td><td></td></tr><tr><td>带温度/电导率传感器的600XL探头</td><td>Fondriest Environmental</td><td>065862</td><td></td></tr><tr><td>pH 校准缓冲液套装</td><td>Fondriest Environmental</td><td>603824</td><td>各2品脱的pH值为4和7的溶液 &amp;和 10</td></tr><tr><td>电导率标准品</td><td>Fondriest Environmental</td><td>065270</td><td>1 夸脱，1,000 &amp;micro;S</td></tr><tr><td>Flo-Mate 2000</td><td>TTT 环境</td><td>2000-11</td><td></td></tr><tr><td>Keson 英制/公制开放式卷盘玻璃纤维卷尺</td><td>林业供应商</td><td>40025</td><td>300'/100 m</td></tr><tr><td>ArcGIS 10.3.1</td><td>ESRI</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

基于定量情景分析框架的流域规划

Watershed Planning within a Quantitative Scenario Analysis Framework

在受到严重影响的流域内，迫切需要能够管理水生系统的工具和方法。由于无法在相关空间尺度上量化和预测当前及未来土地利用情景所产生的复杂累积效应，现有努力往往难以奏效。本文旨在提供一种有针对性的流域评估方法，使资源管理者能够构建基于景观的累积效应模型，并将其应用于情景分析管理框架中。首先，通过识别位于已知胁迫因子独立梯度及其组合上的样点，确定纳入流域评估的站点。随后，采用野外和实验室技术，获取多种土地利用活动对物理、化学和生物方面影响的数据。接着，利用多元线性回归分析构建基于景观的累积效应模型，以预测水生环境状况。最后，本文讨论并演示了如何将累积效应模型整合到情景分析框架中，以指导正在开发的流域内的管理与监管决策（例如，许可审批与缓解措施），案例研究涵盖中阿巴拉契亚山区山顶采矿区域内的两个子流域。本文所提供的流域评估与管理方法，可帮助资源管理者在保护水生资源的同时促进经济与开发活动，并通过有针对性的修复措施创造净生态效益的机会。

在中国西弗吉尼亚州的煤炭河（Coal River）内，选取了40个1:24,000比例的NHD集水区作为研究样地（图2）。研究样地的选择旨在涵盖地表采矿（土地面积百分比24）、住宅开发［建筑密度（个/km2）］和地下采矿［国家污染物排放消除系统（NPDES）许可密度（个/km2）］等不同影响范围，使每种主要土地利用活动尽可能单独出现，也以不同组合形式出现（图3）。在每个样地，均采集了理化环境条件和大型无脊椎动物群落结构的数据。
在之前的一项研究中，这些数据被用于构建累积效应模型，以高精度和准确度预测西弗吉尼亚州溪流状况指数（WVSCI）——一种为西弗吉尼亚州开发的基于分类单元级别的多指标生物完整性指数25，以及比电导率7。本文利用这些模型，在多种土地利用开发情景下，预测科爾河（...

面对未来不确定的环境条件，迫切需要能够管理水生系统的工具和方法。本文提供了开展针对性流域评估的方法，使资源管理者能够构建基于景观的累积效应模型，并将其应用于情景分析管理框架中。

在受强烈影响的流域内，对能够管理水生系统的工具和方法存在迫切需求。目前的许多工作往往未能……

本方法学的总体目标是为研究人员和资源管理者提供一个框架，用于在受多种土地利用活动影响且正处于开发阶段的流域内，对水生系统进行评估和管理。本视频中描述的流域评估规划方法将有助于研究人员和水生资源管理者表征并预测与多种土地利用活动相关的累积影响。该技术的主要优势在于，它将累积分析框架整合到地理信息空间情景分析框架之中。这使得管理者能够交互式地获取监管决策（如许可和缓解措施）的结果。例如，所提出的方法能够在促进经济和开发活动的同时，通过有针对性地修复其他胁迫因素，为水生生态系统带来益处。在准备阶段，选择基于景观的指标来表征目标流域内的主要土地利用活动，例如美国国家土地覆被数据库中的土地覆被属性。然后，在地理信息系统（GIS）中打开目标区域的 NHD 流域文件。在开始汇总之前，确保每个流域都有唯一的标识符。首先，将矢量土地利用数据分配给每个多边形流域。使用制表交集工具计算每个集水区的景观属性。选择集水区图层作为输入区域要素，唯一标识符作为区域字段，矢量土地利用数据作为输入分类要素。接下来，将栅格土地利用数据分配至各个集水区。使用制表区域工具计算每个集水区的属性。选择集水区图层作为要素区域数据，唯一标识符作为区域字段，土地覆盖数据集作为输入栅格。然后，将制表后的土地利用属性连接到集水区图层。在目录表中右键单击集水区图层。在弹出的对话框中，选择“连接与关联”，然后选择“连接”。选择表格化的矢量输出作为要连接的表格，然后选择集水区唯一标识符作为连接所依据的字段。重复此步骤以连接制表的栅格输出。然后，使用自动化脚本对每个汇水区累积所有景观属性和面积字段。此步骤可计算总上游流域面积和景观属性，可利用汇水区属性分配与累积工具完成，适用于1至100,000比例尺的NHD汇水区。根据景观属性选择 NHD 汇水区作为研究地点。首先，绘制所有 NHD 汇水区主要土地利用活动累积值的散点图。在每个八位水文单元代码流域内选择约 40 个汇水区作为研究地点。这些采样点应能代表目标流域内主要土地利用活动所产生的全部影响范围。应选择位于独立胁迫梯度内的采样点，即受单一土地利用活动影响的地点；同时还应选择具有复合胁迫因素的采样点，即受多种土地利用活动共同影响的地点。确保采样点在流域内分布均匀，且在下游排水方面相互独立。对于处于单一及复合胁迫梯度内的采样点，应保证其平均集水区面积相近。在野外，将采样河段界定为活动河堤断面宽度的40倍，长度范围控制在150至300米之间。首先采集水样。选择能够代表整个采样点特征的流动水体。使用手持式传感器，现场测定溶解氧、电导率、温度和 pH 值。接下来，采集过滤后的样品。首先，用去离子水冲洗过滤装置。然后，过滤250毫升水样用于溶解态金属的分析，并将样品酸化至pH小于2，以确保金属在溶液中保持溶解状态。接下来，将采样瓶完全浸入水体中，收集 250 毫升未过滤的水样。轻轻挤压采样瓶以排出残留空气，并同时盖上瓶盖。如有必要，将样品调节至 pH 小于 2，以终止可能影响待测组分的生物活性。根据当地的土地利用活动选择分析物。每次采样过程中采集一次阴性对照，按照所有水质采样规程采集去离子水样品，以确保各采样点之间无交叉污染。将所有水样在 4°C 下保存。下一步是在每个采样点测量流量。为此，首先使用测深杆将涉水测量的河道宽度划分为等距的区间，测量水深（即从河床到水面的距离），然后使用流速仪在水深 60% 处测量水流速度。现在，通过计算各断面流速、水深和宽度乘积的总和，来确定流量。为采集各采样点的大型底栖无脊椎动物，在整个采样河段的四个不同急流区域分别采集踢网样本。在每个采样位置，将踢网垂直于水流方向放置，并用脚扰动踢网上游方向面积为50平方厘米的区域，使生物落入网中收集。采集完四个样品后，将它们混合，并立即用95%乙醇固定。接下来，在溪流河段内沿主流线（即溪道中水流最急的位置）等间距选取测点，测量物理生境的质量和复杂性。最后，统计主河槽内所有大型木质残体的数量。对采样点获得的每个大型无脊椎动物样品中所含的生物进行亚样品分析。将整个复合样品放入一个100平方英寸带网格的分样盘中，并将网格的每一平方英寸随机编号为1至100。从一个随机选择的网格位置中取出生物体和碎屑，在体视显微镜下计数并鉴定所有生物体。继续从随机选择的网格位置计数并鉴定生物体，直至分类个体总数达到160至240之间。使用大型无脊椎动物鉴定图谱将生物体鉴定至属。然后，将属级丰度数据汇总为群落指标，作为统计模型的响应变量。此类变量包括总丰富度和EPT百分比。在利用数据构建用于预测物理、化学和生物状况的统计模型后，使用GIS软件对预测结果进行可视化。首先，将预测结果关联至NHD流域单元。在目录中的集水区图层上单击右键，选择“连接与关联”，然后选择“连接”。选择模型预测结果作为要连接的表格，并选择集水区唯一标识符作为连接所依据的字段。接下来，在集水区图层上单击右键，选择“属性”。在图层属性对话框中，单击符号系统选项卡并选择“数量”。选择感兴趣的预测值作为数值字段，然后单击应用。如有需要，使用分类选项手动调整范围值，以符合公认的生态学标准。现在进行情景分析。通过使用字段计算器功能直接编辑集水区图层的属性表，来更新当前的景观数据集。例如，将先前为森林覆盖的集水区更改为采矿用地覆盖。用户还可以编辑多个集水区，以量化在大空间尺度上发生的多种活动可能产生的影响。另一个未在此处展示的编辑选项是编辑原始的矢量或栅格景观数据集。现在，利用前文已介绍的步骤，对所有 NHD 集水区更新后的土地利用属性进行重新分配和重新累积。根据更新后的景观数据集预测河道内的环境状况，并对预测结果进行可视化。在美国西弗吉尼亚州的科爾河流域内，选取了41至24,000个符合NHD集水区比例尺的研究位点。所选研究位点涵盖了包括露天采矿、居民区开发以及地下采矿在内的多种影响梯度。在收集数据并构建统计模型后，选取了两个具有相似地表采矿活动的子流域，分析了多种土地利用开发与缓解情景。Drawdy Creek 与 Laurel Fork 的不同之处在于，Drawdy Creek 受到住宅建筑和地下采矿的影响。情景分析表明，在发生生物功能退化之前，Laurel Fork 能够容纳地表采矿土地覆盖面积增加 21%，或增加 22 栋住宅建筑。在发生化学损伤之前，月桂溪能够同化14%的地表采矿用地增加量或八个地下矿井。相比之下，德劳迪溪的出水预计会同时超过化学和生物标准，因此测试了多种缓解情景。无论是完全缓解住宅开发的影响，还是完全缓解地下采矿的影响，均不足以满足生物或化学标准。相反，据预测，为使德劳迪溪流出水体满足生物和化学标准，需要将住宅开发和地下采矿的影响分别减少94%和75%，如图中虚线所示。该方法针对以往在管理水生系统和积极开发流域过程中所发现的局限性提出了解决方案。值得注意的是，这一有针对性的流域评估能够生成可在相关空间尺度上量化复杂累积效应的数据，并将模型与现有的地理信息系统（GIS）功能相结合，从而构建出一个易于解释和实施的情景分析框架。将这一方法纳入适应性管理框架对我们而言至关重要，在该框架中，我们将做出预测，并随时间推移评估管理措施的效果。特别是展望未来，我们希望将气候变化的影响纳入考虑，并将这些影响整合到未来的场景模型中。该框架适用于受各种土地利用活动影响的区域和流域，可用于在持续发展活动所带来社会经济和政治压力下保护水生资源。

watershed-planning-within-a-quantitative-scenario-analysis-framework

Research

科研

JoVE Journal

Environment

环境

定量的情景分析框架内流域规划

本研究展示了一种将水质模型与基于进化算法的优化组件相结合的方法，用于求解在特定水质改善目标下农业保护措施的最优（最低成本）布局方案。该方法采用多目标优化途径生成解决方案，能够明确量化各项权衡关系。...

利用SWAT模型和进化算法对农业保护措施进行空间多目标优化

随着技术的进步和终端用户期望的提升，污染物负荷估算对更高时间分辨率数据的需求和使用日益增加。本方案描述了一种连续 原位...

农业流域中养分和沉积物的连续在线监测

以颗粒形式存在的养分在农业排水水中可能对总负荷产生显著贡献。本研究描述了一种新方法，可在整个排水事件期间采集来自农田渠道排水的流量加权水样及悬浮颗粒物。...

在排水事件期间采集农业沟渠中流量加权的水样及悬浮颗粒物

景观过程是土壤形成的关键组成部分，在决定景观中土壤性质和空间结构方面起着重要作用。我们提出一种新方法，采用逐步主成分回归来预测不同空间尺度下的土壤再分配和土壤有机碳含量。...

利用主成分分析放大地形模型以绘制土壤再分布和土壤有机碳分布图

这种高通量、遥测式、全植株水分关系的称重表型分析方法，能够直接、同步地进行实时测量，并分析参与动态植物-环境相互作用的多种与产量相关的生理性状。...

一种用于植物–环境互作实时生理表型分析的遥测式称重平台

本方案描述了使用（1）实验室校准程序和（2）作者开发的在线工具“堰流方程系数计算器”，获取排水控制结构中V型堰堰流方程系数的方法。这些方法适用于V型槽内的水流以及漫顶水流。...

排水控制结构中用于流量监测的V型堰方程参数化

人工湿地处理系统已用于废水处理数十年，但将其应用于油砂工艺受影响水体的处理相对较新。为了探索这一潜力，本文概述了地表流中型实验系统的设计与实验方法。该方法旨在加深我们对关键设计参数的理解，并提高处理效果。...

中型规模人工湿地污水处理系统设计

本文描述了一种基于机械细胞破碎、溶剂法脂质提取、转酯化反应以及气相色谱对脂肪酸进行定性和定量分析的方法，用于测定微藻中的脂肪酸含量及组成。采用三棕榈酸甘油酯作为内标物，以校正提取过程中可能发生的损失以及转酯化反应不完全所造成的影响。...

微藻中脂肪酸含量与组成的分析

我们提供一种保存完整树木韧皮部并对其进行观察前处理的技术。我们构建了一种称为“韧皮部三明治”的装置，可用于引入并观察栖息于韧皮部组织中的节肢动物、微生物及其他生物体。...

研究树木组织内节肢动物与微生物群落的技术

在一项关于尿素（一种非点源环境污染物）归趋与迁移的研究中，使用降雨模拟器向压实的土壤箱施加了稳定且均匀的降雨。在土壤条件和降雨条件均保持均匀的情况下，前期土壤含水量对尿素通过地表径流的流失具有显著控制作用。...

一种用于研究土壤径流的降雨模拟实验方案

了解流域评估规划方法，利用GIS空间情景分析框架预测多重土地利用活动对水生系统的累积影响。该方法支持资源管理者进行监管决策与可持续开发。

基于定量情景分析框架的流域规划

探索更多视频