Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

مستجمعات المياه التخطيط ضمن إطار التحليل الكمي السيناريو

Published: July 24, 2016 doi: 10.3791/54095
Automatic Translation
1, 1, 2
1Division of Forestry and Natural Resources, West Virginia University, 2Division of Resource Management, West Virginia University

Summary

هناك حاجة ماسة لأدوات ومنهجيات قادرة على إدارة النظم المائية في مواجهة الظروف المستقبلية غير مؤكدة. ونحن نقدم طرق لإجراء تقييم مستجمعات المياه المستهدفة التي تمكن مديري الموارد لإنتاج القائم على المشهد الآثار التراكمية نماذج لاستخدامها في إطار سيناريو إدارة التحليل.

Abstract

هناك حاجة ماسة لأدوات ومنهجيات قادرة على إدارة النظم المائية في مستجمعات المياه أثرت بشكل كبير. كثيرا ما تقع الجهود الحالية قصيرة نتيجة لعدم القدرة على تحديد والتنبؤ الآثار التراكمية معقدة من سيناريوهات استخدام الأراضي الحالية والمستقبلية في النطاقات المكانية ذات الصلة. والهدف من هذا المخطوط هو توفير وسائل لإجراء تقييم مستجمعات المياه المستهدفة التي تمكن مديري الموارد لإنتاج القائم على المشهد الآثار التراكمية نماذج لاستخدامها في إطار سيناريو إدارة التحليل. ويتم اختيار مواقع لأول مرة لإدراجها ضمن تقييم مصادر المياه عن طريق تحديد المواقع التي تقع على طول التدرجات مستقلة ومجموعات من الضغوطات المعروفة. ثم يتم استخدام تقنيات الحقلية والمعملية للحصول على بيانات الفيزيائية والكيميائية، والآثار البيولوجية لأنشطة متعددة استخدام الأراضي. ثم يتم استخدام تحليل الانحدار الخطي المتعدد لإنتاج القائم على المشهد الآثار التراكمية نماذج للتنبؤ المائيةشروط التشنج. وأخيرا، وتناقش طرق لدمج نماذج الآثار التراكمية ضمن إطار تحليل السيناريو لإدارة وتوجيه القرارات التنظيمية (على سبيل المثال، تسمح والتخفيف) في مستجمعات المياه بنشاط بتطوير وأظهرت ل2 مستجمعات المياه الفرعية في منطقة التعدين الجبل في وسط أبالاتشيا. نهج تقييم إدارة مستجمعات المياه وتوفيرها هنا تمكن مديري الموارد لتسهيل النشاط الاقتصادي والتنمية مع حماية الموارد المائية وإنتاج فرص الفوائد البيئية الصافية من خلال المعالجة المستهدفة.

Introduction

تغيير البشري من المناظر الطبيعية هو من بين أكبر التهديدات الحالية للنظم الإيكولوجية المائية في جميع أنحاء العالم 1. في كثير من المناطق، إلا أن استمرار تدهور بالمعدلات الحالية يؤدي إلى ضرر لا يمكن إصلاحه في الموارد المائية، مما يحد في نهاية المطاف قدرتها على توفير خدمات النظم الإيكولوجية التي لا تقدر بثمن والتي لا يمكن تعويضها. وبالتالي، هناك حاجة ماسة لأدوات ومنهجيات قادرة على إدارة النظم المائية في مستجمعات المياه تطوير 2-3. هذا مهم بشكل خاص نظرا إلى أن المديرين غالبا ما المكلفة الحفاظ على الموارد المائية في مواجهة الضغوط الاجتماعية والاقتصادية والسياسية لمواصلة أنشطة التنمية.

إدارة النظم المائية في المناطق النامية بنشاط يتطلب القدرة على التنبؤ الآثار المحتملة لأنشطة التنمية المقترحة في سياق موجودة مسبقا المناظر الطبيعية والبشرية المنشأ سمات 3 و 4. ويتمثل التحدي الرئيسي لشركة أقواتإدارة الموارد جيم داخل مستجمعات المياه المتدهورة بشدة هو القدرة على تحديد وإدارة معقدة (أي المضافة أو التفاعلية) الآثار التراكمية للضغوطات متعددة استخدام الأراضي على مستويات مكانية ذات الصلة 2 و 5. وعلى الرغم من التحديات الراهنة، ومع ذلك، يجري إدراجها تقييم الآثار التراكمية إلى المبادئ التوجيهية التنظيمية في جميع أنحاء العالم 5-6.

تقييم فاصلا خططت لأخذ عينات من مجموعة كاملة من الشروط فيما يتعلق الضغوطات متعددة استخدام الأراضي يمكن أن تنتج بيانات قادرة على وضع نماذج الآثار التراكمية معقدة 7. وعلاوة على ذلك، تتضمن هذه النماذج ضمن إطار تحليل السيناريو [التنبؤ بالتغيرات البيئية في إطار مجموعة التنمية واقعية أو المقترحة أو إدارة مستجمعات المياه (استعادة والتخفيف) سيناريوهات] لديه القدرة على تحسين كبير لإدارة الموارد المائية في مستجمعات المياه أثرت بشكل كبير 3، 5، 8 -9. أبرزها، يتيح تحليل السيناريويحتاج إلى إطار لإضافة الموضوعية والشفافية في اتخاذ القرارات الإدارية من خلال دمج المعلومات العلمية (العلاقات البيئية والنماذج الإحصائية)، والأهداف التنظيمية، وأصحاب المصلحة في إطار صنع القرار واحد 3 و 9.

نقدم منهجية لتقييم وإدارة الآثار التراكمية للأنشطة متعددة استخدام الأراضي في إطار تحليل السيناريو. علينا أولا أن تصف كيفية استهداف بشكل مناسب على مواقع لتضمينها ضمن تقييم مصادر المياه على أساس الضغوطات استخدام الأراضي المعروفة. وصفنا تقنيات الحقلية والمعملية للحصول على بيانات عن الآثار البيئية لأنشطة متعددة استخدام الأراضي. وصفنا لفترة وجيزة تقنيات النمذجة لإنتاج القائم على المشهد الآثار التراكمية النماذج. وأخيرا، ونحن نناقش كيفية دمج نماذج الآثار التراكمية ضمن إطار تحليل السيناريو وإثبات فائدة هذه المنهجية في مساعدة القرارات التنظيمية (على سبيل المثال، تسمح وبقيةخطبة) ضمن مستجمعات المياه الملغومة بشكل مكثف في جنوب غرب ولاية فرجينيا.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. مواقع المستهدفة للإدراج في تقييم مصادر المياه

  1. التعرف على أنشطة استخدام الأراضي المهيمنة داخل الهدف 8 أرقام مستجمعات المياه الهيدرولوجي شفرة الوحدة (HUC) التي تؤثر الفيزيائية والبيولوجية حالة 3 و 7.
    ملاحظة: تفترض هذه المنهجية معرفتها المسبقة من الضغوطات الهامة في مستجمعات المياه في المصالح. ومع ذلك، والتشاور الهيئات التنظيمية أو مجموعات مستجمعات المياه مطلعة على نظام يمكن أن تساعد في هذا الجهد.
  2. حدد التدابير القائمة على المشهد من أنشطة استخدام الأراضي المهيمنة [على سبيل المثال، 2011 قاعدة بيانات الغطاء الأرضي (NLCD)] (3)، 7.
    1. استشارة الكتابات المنشورة للمساعدة في تحديد أفضل التدابير القائمة على المناظر الطبيعية لكل استخدام النشاط الأرض 10. الاتصال كالات الموارد الطبيعية لتحديد والحصول على مجموعات البيانات المناظر الطبيعية المنطقة المحددة التي تتوفر للاستخدام. ومع ذلك، قد يكون من الضروري إنشاء متغيرات المشهد جديدة أو قواعد البيانات.
  3. جدولة الغطاء الأرضي والصفات استخدام ل1: مستجمعات 100،000 مجموعة البيانات الهيدروغرافيا الوطني (NHD) باستخدام المعلومات الجغرافية (GIS) والبرمجيات: 24000 أو 1.
    1. ضمان كل 1: 24،000 أو 1: 100،000 مستجمعات المياه لديه معرف فريد. استخدام أي معرف رقمي أو القاطع المعرفة كمعرف فريد.
    2. جدولة البيانات ناقلات (على سبيل المثال، يشير أو خطوط) التي تقع ضمن كل مستجمعات المياه.
      1. تلخيص كل ميزات متجه داخل كل تجمع المياه باستخدام أداة جدولة تقاطع داخل الاحصائيات مجموعة أدوات من الأدوات تحليل. حدد طبقة مستجمعات NHD باعتبارها ميزة المنطقة المدخلات، ومستجمعات معرف فريد كحقل المنطقة، وبيانات متجه الفائدة الإدخال الدرجة ميزة.
      2. تاريخ سمات المشهد جدولتها لطبقة مستجمعات المياه. انقر بالزر الأيمن على طبقة مستجمعات في جدول المحتويات وحدد ينضم وصلته من القائمة المنسدلة وتاريخ من الصورةالقائمة التي تبعت. حدد معرف فريد كحقل أن ستعتمد على الانضمام، والجدول الناتج من 1.3.2.1 كما في الجدول أن انضم، ومعرف فريد كحقل في الجدول أن الانضمام سيكون على أساس.
    3. جدولة البيانات النقطية باستخدام أداة جدولة منطقة تقع ضمن مجموعة أدوات المناطق تتولى الأدوات محلل المكانية.
      1. تحميل تمديد محلل المكاني. تحديد الامتدادات من القائمة تخصيص. في مربع الحوار الامتدادات، ضع علامة في المربع الذي يتوافق مع تمديد محلل المكاني.
      2. في مربع الحوار جدولة المنطقة، تحديد مستجمعات المياه بحلقات NHD مثل إدخال البيانات النقطية أو منطقة الميزة، المعرف الفريد (على سبيل المثال، FEATUREID) كحقل المنطقة، والغطاء الأرضي بيانات (على سبيل المثال، NLCD) كما النقطية الإدخال أو ميزة بيانات الطبقة.
      3. تاريخ سمات المشهد جدولتها لطبقة مستجمعات البروتوكولات التالية في خطوة 1.3.2.2، مع جدولةجدول النتائج منطقة كجدول الانضمام.
  4. تتراكم سمات المشهد لجميع مستجمعات NHD.
    1. تحميل NHDPlusV2 مستجمعات السمة تخصيص وأداة تراكم (CA3TV2) في http://www2.epa.gov/waterdata/nhdplus-tools. استخدام وظيفة تراكم CA3TV2 لتراكم سمات 1: 100،000 مستجمعات NHD 11.
      ملاحظة: استخدمنا قانون مكتوب المخصصة التي تتراكم سمات المشهد ل1: 24،000 مقياس NHD مستجمعات المياه 12. يتم دمج تعليمات مفصلة لاستخدام CA3TV2 إلى أداة ويمكن الوصول إليها عن طريق وظيفة مساعدة.
  5. اختر مستجمعات NHD كمواقع الدراسة على أساس سمات المشهد المتراكمة.
    1. إنشاء مؤامرة مبعثر من جميع مستجمعات NHD فيما يتعلق القيم المتراكمة للأنشطة استخدام الأراضي الرئيسية (الشكل 1A).
    2. مواقع الدراسة المختارة (حوالي 40 موقعا في 8 أرقام HUC مستجمعات المياه) لتمثيل ص الكاملانجى النفوذ من أنشطة استخدام الأراضي المهيمنة وجدت داخل مستجمعات المياه الهدف (الشكل 1B). تحديد المواقع داخل التدرجات مستقلة الإجهاد (أي تأثر النشاط استخدام الأراضي واحد) ومجموعات الإجهاد (أي تأثر أنشطة متعددة استخدام الأراضي) (الشكل 1B).
    3. ضمان وتوزع أن مواقع الدراسة مكانيا في جميع أنحاء مستجمعات المياه الهدف ومستقلة عن بعضها البعض فيما يتعلق الصرف المصب. تأكد من أن المواقع التي تقع ضمن كل التدرج الضغوطات الفردية والمشتركة أيضا متوسط ​​مماثلة مناطق الحوض.

شكل 1
الشكل 1. افتراضية مؤامرة مبعثر من مستجمعات NHD مع الاحترام للتأثير من 2 أنشطة استخدام الأراضي. حجم النفوذ من 2 أنشطة استخدام الأراضي في جميع مستجمعات NHD داخل افتراضية ثatershed (ن = 4229) (A). مواقع الدراسة المختارة (ن = 40) التي تمثل مجموعة كاملة من الظروف التي رصدت في مستجمعات المياه فيما يتعلق التدرجات الإجهاد المستقلة والمجمعة (B). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. بروتوكولات الميدانية لجمع فيزيائية والبيانات البيولوجية

ملاحظة: يجب جمع جميع البيانات عن كل موقع خلال نفس زيارة الموقع في ظروف تدفق قاعدة طبيعية. البروتوكولات المعروضة هنا تمثل إجراءات التشغيل القياسية لإدارة غرب فرجينيا لحماية البيئة (WVDEP) 13. قد يكون من الأنسب استخدام دولة أو إجراءات معترف بها فدراليا لمستجمعات المياه المحددة التي يجري تقييمها.

  1. ترسيم متناول أخذ العينات لكل موقع 40 × عرض القناة النشط (ACW)، مع الحد الأقصى والحد الأدنى أطوال 150 و300 م 3، 7.
  2. سمات نوعية المياه عينة من المواقع مع نقل المياه التي هي سمة من موقع لأخذ العينات كامل (على سبيل المثال، لا تتأثر مباشرة رافد أو أنابيب الصرف المدخلات).
    1. الحصول على تدابير فورية من الأوكسجين المذاب، والموصلية معين ودرجة الحرارة والرقم الهيدروجيني باستخدام أجهزة الاستشعار المحمولة. معايرة أجهزة الاستشعار قبل كل حدث أخذ العينات باتباع تعليمات الشركة المصنعة.
    2. معدات للترشيح شطف مع الماء منزوع الأيونات قبل جمع عينة المياه.
    3. تصفية 250 مل من الماء (السليلوز استر مختلط مرشح غشاء، 0.45 ميكرون حجم المسام) لتحليل المعادن الذائبة. إصلاح إلى درجة الحموضة <2 لضمان بقاء المعادن الذائبة في المحلول.
      ملاحظة: يمكن إضافة حجم الصحيح من حمض إلى عينة المياه بعد جمع عينة. بدلا من ذلك، يمكن إضافة وحدة التخزين الصحيحة للزجاجة قبل أخذ العينات. الحجم المطلوب لإصلاح إلى درجة الحموضة <2 يتوقف على قوة الحمض.
      1. لدراسة الموصوفة هنا، وجمع عينة تصفيتها واحدة من كل موقع، وإصلاح مع حامض النيتريك لتحديد المنحل القاعدة، الكالسيوم، الحديد، المغنيسيوم، المنغنيز، الصوديوم، الزنك، البوتاسيوم، با، الكادميوم، الكروم، النيكل، وسي 3 و 7.
        ملاحظة: ينبغي أن يسترشد اختيار التحاليل التي كتبها أنشطة استخدام الأراضي مستجمعات المياه محددة.
    4. جمع 250 مل عينة غير المرشحة (ق) عن طريق غمر تماما زجاجة العينة في عمود الماء. الضغط بلطف الزجاجة لمحو أي الهواء المتبقية في وقت واحد وضع الغطاء على زجاجة عينة. إصلاح العينة (ق) إلى الرقم الهيدروجيني <2 إذا لزم الأمر (على سبيل المثال، منع النشاط البيولوجي من التأثير على المواد الغذائية).
      1. لدراسة الموصوفة هنا، وجمع عينتين غير المرشحة من كل موقع. إصلاح الأول مع حامض الكبريتيك لتحديد رقم 2 ورقم 3 وإجمالي P. لا إصلاح العينة غير المرشحة الثانية واستخدامه لتحديد القلوية الكلية والبيكربونات، الكلور، SO 4، ومجموع حل لذلكالأغطية 3 و 7.
        ملاحظة: ينبغي أن يسترشد اختيار التحاليل التي كتبها أنشطة استخدام الأراضي مستجمعات المياه محددة.
    5. الحصول على الحقل فارغا لكل تثبيتي المستخدمة في كل حالة أخذ العينات. الحصول على الفراغات الحقل باتباع جميع بروتوكولات لجمع العينات (أي الشطف، وتصفية، وتحديد) باستخدام الماء منزوع الأيونات كما العينة النهائية.
      ملاحظة: يتم استخدام الفراغات الميدان لتحديد التلوث في جمع العينات وتحليلها.
    6. تخزين جميع عينات المياه في 4 درجات مئوية حتى يتم الانتهاء من جميع التحليلات. ضمان قياس جميع التحاليل في وقتهم عقد المحدد 14.
  3. قياس التصريف في كل موقع العينة.
    1. تقسيم العرض تيار المبللة إلى بمقادير متساوية الحجم.
    2. قياس عمق ومتوسط ​​السرعة الحالية في منتصف كل قسم.
      1. باستخدام عمق قياس قضيب، وقياس عمق والمسافة من قاع النهر إلى سطح الماء.
      2. باستخدام كوريهالإقليم الشمالي متر، وقياس سرعة المياه بنسبة 60٪ عمق المياه.
    3. حساب التصريف كمجموع نتاج السرعة، العمق، والعرض في جميع الفروع.
  4. أخذ عينات من المجتمع macroinvertebrate في كل موقع.
    1. الحصول على عينات ركلة (صافي الأبعاد 335 × 508 مم 2 مع شبكة 500 ميكرون) من 4 بنادق تمثيلية منفصلة موزعة في جميع أنحاء طول عن متناول أخذ العينات.
      1. في كل موقع ركلة، ووضع شبكة ركلة عمودي لتيار تدفق وتخل منطقة 0.50 × 0.50 م 2 (أي 0.25 م 2) من السرير تيار فورا المنبع. تأكد من أن جميع الكائنات الحية والحطام تدفق المصب في الشباك ركلة.
      2. الجمع بين الكائنات الحية والانقاض من عينات ركلة 4 إلى عينة مركبة واحدة (التي تمثل 1.00 م 2 من السرير تيار) والحفاظ على الفور مع 95٪ من الإيثانول.
  5. قياس نوعية الموائل البدنيةوتعقد في جميع أنحاء متناول تيار.
    1. أخذ قياسات عمق المياه الهيدروليكية نوع القناة وحدة، والطبقة الرسوبية، والمسافة لصيد السمك كائن غطاء في نقاط متباعدة بشكل متساو على طول محور الوادي (جزء من تيار من خلالها يحدث التدفق الرئيسي أو أسرع). أخذ قياسات كل 1 ACW لتيارات <5 أمتار وكل 0.5 ACW لتيارات> 5 مترا (15).
      1. تصنيف وحدة القناة ضمن الذي يقع كل موقع ثالوك (على سبيل المثال، بندقية، تشغيل، تجمع، أو الانزلاق) 16.
      2. باستخدام عمق قياس قضيب، وقياس عمق والمسافة من قاع النهر إلى سطح الماء.
      3. عشوائيا تحديد قطعة من الرواسب وتحديد تصنيف حجم وينتوورث لها (الطمي والرمل والحصى، رصف، جلمود) 17.
      4. تقدير المسافة من كل نقطة ثالوك إلى أقرب كائن غطاء.
        ملحوظة: تم تعريف غطاء السمك مثل أي هيكل في قناة نشطة قادرة على التستر على 20.32 سم (8 في) الأسماك (18).
    2. عد كل قطعة من الحطام الخشبية واسع داخل القناة النشطة.
    3. تقدير نوعية الموائل مع الوكالة الأميركية لحماية البيئة (EPA) تقييم الموائل البصرية السريعة (RVHA) بروتوكولات 19.
  6. الحصول على القياسات المكررة وعينات من تم اختيارهم عشوائيا 10٪ من مواقع الدراسة. تستخدم تدابير مكررة لتقدير أخذ العينات والتحاليل المخبرية الدقيقة.

3. بروتوكولات مختبر للكيمياء فيزيائية والبيانات البيولوجية

ملاحظة: وصف البروتوكولات مختبر لقياس كيمياء المياه سمات خارج نطاق هذه المخطوطة. ومع ذلك، استخدمت الدراسة الحالية الطرق الكيميائية القياسية للمياه والنفايات 14.

  1. الكائنات عينة فرعية الواردة في كل عينة macroinvertebrate (جمع باستخدام بروتوكولات في القسم 2.4) للحصول على عينة فرعية ممثلة للمجتمع macroinvertebrate في كل موقع.
    1. وضع كامل عينة macroinvertebrate المركبة إلى 100 ​​في 2 الشبكية الفرز (قياس 5 × 20 في 2). تعيين عشوائيا في كل عدد 1 في 2 شبكة 1-100.
    2. استخدام المجهر ستيريو لحساب وتحديد كل الكائنات الحية داخل تم اختيارها عشوائيا 1 في 2 شبكات حتى العدد الإجمالي للأفراد فرزها هو 200 ± 20٪. تعرف على الكائنات إلى جنس باستخدام مفاتيح macroinvertebrate، مثل تلك التي نشرتها ميريت والكمون 20.
    3. تجميع البيانات على مستوى جنس وفرة في مقاييس المجتمع [على سبيل المثال، بلغ مجموع ثراء و٪ Ephemeroptera، مطويات الأجنحة، وشعريات الأجنحة (EPT)] لاستخدامها بوصفها متغيرات استجابة في النماذج الإحصائية وتحليل السيناريو لاحقا 3 و 7.

4. التحليلات الإحصائية والسيناريو

  1. بناء النماذج الخطية المعممة للتنبؤ في تيار المادية والكيميائية والبيولوجية من الظروف indicato القائم على المشهدالتمرير من أنشطة استخدام الأراضي المهيمنة.
    وأجريت المراسم والتحليلات في اللغة R وبيئة الحوسبة الإحصائية (الإصدار 3.2.1) 21: مذكرة.
    1. اختبار الحياة الطبيعية باستخدام شابيرو-ويلك [وظيفة shaprio.test () في حزمة R احصائيات 21] الاختبارات وتحويل المتغيرات لتلبية الافتراضات التحليلات حدودي وخطي العلاقات.
    2. تناسب النماذج القصوى الأولية تحديد التفاعلات 2-الطريق بين جميع تنبئ استخدام الأراضي [GLM () وظيفة في حزمة R احصاءات 21].
    3. تطبيق حذف الوراء لتحديد الحد الأدنى للنموذج ملائم 3 و 7 و 22.
      1. تحديد المتغير الأقل أهمية (أي ما يفسر أقل قدر من الاختلاف) في نموذج القصوى [ملخص () وظيفة في حزمة R احصاءات 21] وتناسب نموذج جديد مع هذا المتغير استبعاد [GLM () وظيفة في حزمة R احصاءات 21] .
      2. تواصل إزالة المتغيراتحتى كل تنبئ المتبقية تختلف اختلافا كبيرا من 0 وتفسيرية السلطة لا تختلف كثيرا عن النموذج القصوى لكل متغير استجابة باستخدام تحليل الجداول الانحراف واختبارات نسبة احتمال [lrtest وظيفة () في حزمة R lmtest 23].
  2. التنبؤ الظروف الراهنة.
    1. استخدام النماذج النهائية للتنبؤ بحالة الفيزيائية والبيولوجية نظرا خصائص المشهد الحالي في جميع مستجمعات NHD الامم المتحدة وعينات في جميع أنحاء الهدف مستجمعات المياه [التنبؤ () وظيفة في حزمة R احصاءات 21].
    2. تصور التنبؤات في برمجيات نظم المعلومات الجغرافية.
      1. تاريخ التنبؤات لمستجمعات NHD. انقر بالزر الأيمن على طبقة مستجمعات في جدول المحتويات وحدد ينضم وصلته من القائمة المنسدلة وتاريخ من القائمة اللاحقة. حدد معرف فريد كحقل أن ستعتمد على الانضمام، ملف التوقعات حسب الجدول المقرر أن ينضم، ومعرف فريد كحقل في الجدول أن الانضمام سيكون على أساس
      2. انقر بالزر الأيمن على طبقة مستجمعات واختر خصائص. في مربع الحوار خصائص طبقة، انقر فوق علامة التبويب الرموز، وحدد كميات. حدد القيمة المتوقعة للاهتمام كحقل القيمة وانقر فوق تطبيق.
        ملاحظة: القيم المدى يمكن تغييرها يدويا لمطابقة المعايير البيئية المعترف بها باستخدام زر صنف.
  3. السيناريو إجراء تحليلات لمقارنة التغيرات المتوقعة في الظروف المائية في مختلف سيناريوهات استخدام الأراضي.
    1. تحديث بيانات المشهد الحالي لمحاكاة سيناريوهات تنمية المستقبل أو التخفيف معقولة. لدراسة الموصوفة هنا، يدويا تحديث المتراكمة قيم المناظر الطبيعية لمستجمعات المياه من المصالح داخل الجدول السمة (على سبيل المثال، تغيير 10 فدانا من الغابات في مجال التعدين الغطاء الأرضي).
      1. حدد مستجمعات المياه من ينتيريسر باستخدام الاختيار عن طريق وظيفة سمة تقع ضمن اختيار القائمة المنسدلة. في مربع الحوار تحديد السمة التي كتبها، واختيار مستجمعات NHD كما طبقة. انقر نقرا مزدوجا فوق سمة المعرف الفريد، وحدد =، ثم اكتب المعرف لمستجمعات المياه ذات الأهمية في مربع المعادلة.
      2. فتح الجدول السمة مستجمعات NHD طريق النقر على الحق في طبقة مستجمعات في جدول المحتويات واختيار الجدول السمة فتح من القائمة المنسدلة. اختيار عرض مستجمعات المحددة فقط.
      3. مع مستجمعات مختارة فقط تظهر، انقر بالزر الأيمن على عمود من الفائدة وتحديد حاسبة الميدان وإدخال قيمة محاكاة جديدة. ملاحظة: مستجمعات متعددة يمكن تغييرها لمحاكاة متعددة الأنشطة الإنمائية أو إدارة صريحة مكانيا تحدث عبر نطاقات مكانية كبيرة.
        ملاحظة: بدلا من ذلك، يمكن تحديثها وناقلات النقطية مجموعات البيانات الأصلية من التحويل الرقمي ميزات جديدة أو تغيير وإزالة الأصلي الحديدatures لمحاكاة النشاط استخدام الأراضي الجديدة أو إدارة تأثير استخدام الأراضي موجودة من قبل (24). ويمكن تحقيق ذلك باستخدام شريط أدوات محرر.
    2. إعادة تخصيص وسمات المشهد إعادة تتراكم لجميع مستجمعات NHD باستخدام البروتوكولات المعروضة في خطوات 1،3-1،4.
    3. التنبؤ حالة الفيزيائية والبيولوجية بوصفها وظيفة من مجموعة البيانات المشهد تحديث [التنبؤ () وظيفة في حزمة R احصاءات 21].
    4. وتوقع تصور الظروف السيناريوهات البديلة لاستخدام الأراضي باستخدام البروتوكولات المعروضة في الخطوة 4.2.2.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وقد تم اختيار 24،000 مستجمعات NHD كمواقع الدراسة داخل نهر الفحم، فيرجينيا الغربية (الشكل 2): أربعون 1. وقد تم اختيار مواقع الدراسة لتشمل تأثير مجموعة من التعدين السطحي (٪ مساحة الأرض 24)، والتنمية السكنية [كثافة الهيكل (no./km 2)]، والتعدين تحت الأرض [نظام التلوث تصريف القضاء الوطني (NPDES) كثافة تصريح (رقم / كم 2)] مثل أن كل نشاط رئيسي استخدام الأراضي وقعت في كل من العزلة وفي الجمع إلى أقصى حد ممكن (الشكل 3). في كل موقع، تم جمع البيانات على الظروف الفيزيائية وبنية المجتمع macroinvertebrate.

في دراسة سابقة، واستخدمت هذه البيانات لبناء نماذج الآثار التراكمية للتنبؤ ولاية فرجينيا الغربية تيار الشرط مؤشر (WVSCI)، وهو مؤشر متعدد متري مستوى الأسرة من سلامة الأحيائية وضعت لغرب فرجينيا 25والتوصيل محددة مع وجود درجة عالية من الدقة ودقة 7. هنا، يتم استخدام هذه النماذج للتنبؤ الظروف الحالية والمستقبلية لمدة مستجمعات المياه الفرعية من نهر الفحم [Drawdy كريك (الشكل 4A) والغار شوكة (الشكل 4B)] في إطار مختلف سيناريوهات تطوير استخدام الأراضي. Drawdy الخور والغار شوكة لديها مستويات مماثلة تقريبا من التعدين السطحي والتنمية٪ (الجدول 1). ومع ذلك، يتأثر Drawdy كريك الهياكل السكنية والتعدين تحت الأرض، في حين الغار شوكة ليست كذلك. ونتيجة لذلك، توفر هذه مستجمعات المياه اثنين فرصة فريدة لتقييم ومقارنة مدى الآثار التراكمية للأنشطة متعددة استخدام الأراضي تسيطر على الأوضاع المائية الحالية ونتائج سيناريوهات تطوير استخدام الأراضي في المستقبل.

لم توقع الغار شوكة يتجاوز الكيميائية (الموصلية معين> 500 ميكرو ثانية / سم 26) أو biolog معايير كال (WVSCI <68 25)، مما يشير إلى أنه يمكن استيعاب نشاط إضافي استخدام الأراضي دون المخاطرة ضعف (الجدول 1). ثم تم تقييم مجموعة من السيناريوهات لتحديد الحد الأقصى من التعدين السطحي إضافية والتعدين تحت الأرض، والتنمية السكنية الغار شوكة تحتمل استيعاب تدفق قبل ليعبر كل معيار. للقيام بذلك، وتوقع التوصيل محددة وWVSCI تحت مجموعة كاملة من كل نشاط استخدام الأراضي في حين عقد مقاييس المشهد الأخرى ثابتة. ويشير تحليل السيناريو لوريل شوكة يمكن استيعاب 14٪ (25٪ من المجموع) و 21٪ (32٪ من المجموع) يزيد في الأراضي الألغام السطح قبل عبور التوصيل محددة ومعايير WVSCI، على التوالي (الشكل 5A، 5B). الغار شوكة يمكن أيضا استيعاب 8 تصاريح NPDES منجم تحت الأرض و 22 مبان سكنية قبل عبور التوصيل محددة ومعايير WVSCI، على التوالي (الشكل 5A، 5B).

ontent "FO: المحافظة على together.within الصفحات =" 1 "> وفي المقابل، من المتوقع تدفق Drawdy كريك أن يتجاوز كل من المعايير الكيميائية والبيولوجية، مما يدل على عدم القدرة على استيعاب أي تطور إضافية لاستخدام الأراضي من دون آثار أولا التخفيف من الضغوطات الحالية (الجدول 1). ونتيجة لذلك، تم محاكاة سيناريوهات التخفيف التي تقلل من حجم التأثير الكلي للأنشطة استخدام الأراضي الموجودة مسبقا (على سبيل المثال، فإن تخفيض بنسبة 10٪ في تأثير 100 هياكل معادلا ل90 مبنى). التخفيف الكامل ل لم تأثير التنمية السكنية والتعدين تحت الأرض لا يؤدي إلى زيادة منها في WVSCI فوق 68 أو نقصان في تصرف معين دون 500 ميكرو ثانية / سم معيار (الشكل 6A، 6B). ومع ذلك، كان من المتوقع تدفق Drawdy كريك لتتجاوز WVSCI النتيجة من 68 وانخفاض أقل من 500 ميكرو ثانية / سم مع تخفيضات في وقت واحد في كل من التنمية السكنية والتعدين تحت الأرض من 94 و 75٪ على التوالي. < / P>

الشكل 2
الشكل 2. خريطة نهر الفحم مستجمعات المياه. يظهر مستجمعات المياه نهر الفحم مع الاحترام لموقعها ضمن ولاية فرجينيا الغربية. تعرض مواقع مواقع الدراسة (ن = 40) والغار شوكة وDrawdy كريك مستجمعات المياه الفرعية أيضا. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. مواقع الدراسة نهر الفحم. حجم التعدين السطحي والتنمية سكنية للمواقع الدراسة المختارة (ن = 40) ضمن تدرجات الضغوطات مستقلة والجمع بينهما. رمز حجم النسبي لعدد التعدين تحت الأرض من التلوث وطني نظام القضاء التفريغ (NPDES) تصاريح. ttps: //www.jove.com/files/ftp_upload/54095/54095fig3large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4. خرائط تصور أنشطة استخدام الأراضي داخل Drawdy كريك (A) والغار شوكة (B). وتمثل هذه مستجمعات المياه أنماط استخدام الأراضي نموذجية الجغرافيا في جميع أنحاء المنطقة MTR-VF. مشروع سكني [الغطاء الأرضي (كما هو محدد من قبل NLCD) والهياكل] والتعدين (التعدين تحت الأرض تصاريح NPDES والسطحية مدى الألغام) وترد أنشطة استخدام الأراضي. وترد تصاريح الملغومة الامم المتحدة الإضافية المستخدمة في تحليل السيناريوهات. انظر الشكل 2 للموقع فاصلا في ولاية فرجينيا الغربية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

ithin الصفحات = "1"> الرقم 5
الشكل 5. مثال نتائج تحليل السيناريو توقع في تيار استجابة لتنمية استخدام الأراضي محاكاة داخل الغار شوكة. وتوقع عشرات WVSCI في أعقاب الزيادات محاكاة في التعدين السطحي والتنمية السكنية (A) وتوقع تصرف معين في أعقاب الزيادات محاكاة في التعدين السطحي والتعدين تحت الأرض ( ب) داخل مستجمعات المياه لوريل شوكة. خطوط أفقية تمثل WVSCI (68) ومعايير تصرف معين (500 ميكرو ثانية / سم). خطوط عمودية تمثل مستويات إضافية من التعدين مما أدى إلى عبور لكل معيار. وحدات لمحور س تختلف باختلاف المشهد سمات تغيرت تحت كل سيناريو وتتوافق مع الوحدات المحددة في أسطورة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الحمار = "jove_content" FO: المحافظة على together.within الصفحات = "1"> الشكل (6)
الشكل 6. مثال نتائج تحليل السيناريو توقع استجابة في تيار لأنشطة التخفيف محاكاة ضمن Drawdy كريك. وتوقع عشرات WVSCI (A) والتوصيل محددة (ب) بعد انخفاضات محاكاة في حجم تأثير التنمية السكنية والتعدين تحت الأرض الحالية، على التوالي. وترد أيضا الظروف توقع بعد إجراء تخفيضات في وقت واحد في حجم تأثير كل من التنمية السكنية والتعدين تحت الأرض لكل استجابة. خطوط أفقية تمثل WVSCI (68) ومعايير تصرف معين (500 ميكرو ثانية / سم). خطوط عمودية تشير أنشطة التخفيف مما أدى إلى تحسينات تتجاوز كل معيار. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

المحافظة على together.within الصفحات = "1">
المشهد الحالي
Drawdy كريك الغار شوكة
خصائص استخدام الأراضي
التعدين السطحي (٪) 10.7 10.9
التعدين تحت الأرض (تصاريح # NPDES) 9 0
تطوير (٪) 4.1 4.8
كثافة الهيكل (#) 470 0
الظروف المشهودة
تصرف معين (ميكرو ثانية / سم) 686 156
WVSCI 65 68.8
شروط وتوقع
تصرف معين (ميكرو ثانية / سم) 831 279
WVSCI 60.9 73.1

الجدول 1. الخصائص المناظر الطبيعية، ولاحظ وتوقع الظروف المائية لDrawdy الخور والغار شوكة. خصائص استخدام الأراضي (التعدين السطحي والتعدين تحت الأرض، والتنمية السكنية) وتوقع الظروف الكيميائية والبيولوجية للDrawdy الخور والغار شوكة في ظل ظروف المشهد الحالي و السيناريو التعدين إضافية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

نحن نوفر إطارا لتقييم وإدارة الآثار التراكمية للأنشطة استخدام الأراضي متعددة في مستجمعات المياه أثرت بشكل كبير. النهج الموصوفة هنا عناوين حددت سابقا القيود المرتبطة بإدارة النظم المائية في مستجمعات المياه أثرت بشكل كبير 5-6. وأبرزها، واستهدفت تصميم تقييم مستجمعات المياه (أي أخذ العينات على طول الضغوطات الفردية والمشتركة محاور) وتنتج البيانات التي هي مناسبة تماما لقياس الآثار التراكمية معقدة على المستويات المكانية ذات الصلة (أي على نطاق ومستجمعات المياه) عن طريق التأويل بسهولة والنمذجة للتنفيذ تقنيات 3 و 7 وعلاوة على ذلك، تم إدراج هذه النماذج بسهولة في إطار تحليل السيناريو الذي يمكن التنبؤ الدقيق لإدارة المستقبل (على سبيل المثال، واستعادة والتخفيف) ونتائج التنمية. ونتيجة لذلك، فإن نهج قدمت من المرجح أن تكون ذات قيمة لمديري الموارد المائية الذين يعتمدون بشكل متزايد على كونديت التنبؤأيونات تحت مختلف سيناريوهات استخدام الأراضي للمساعدة في اتخاذ القرارات التنظيمية 27.

التناقض بين Drawdy الخور والغار شوكة يسلط الضوء على فائدة الإطار المقدم عند إدارة النظم المائية في المناطق النامية بنشاط وهامة اجتماعيا واقتصاديا. اقترح تحليل السيناريو الذي الغار شوكة، الذي يتأثر فقط عن طريق التعدين السطحي (10.9٪)، ويمكن استيعاب إضافية للتنمية استخدام الأراضي دون تجاوز المعايير الكيميائية والبيولوجية. ومن المتوقع Drawdy كريك، التي تتأثر مستويات مماثلة من التعدين السطحي (10.7٪)، لعدم تلبية أي معيار نتيجة الآثار التراكمية المرتبطة التعدين تحت الأرض والمباني السكنية. ومع ذلك، يمكن التخفيف محاكاة من الضغوطات غير تعدين سطحي (على سبيل المثال، تحت الأرض النفايات السائلة الألغام ومياه الصرف الصحي السكنية) تحسين الظروف البيئية، مما يشير إلى أنشطة الإدارة الاستراتيجية تمكين مزيد من التطوير لتحدث. وبالتالي، فإن الحاضرنهج الطبعة يجعل من الممكن لتسهيل النشاط الاقتصادي والتنمية في الوقت الذي تنتج أيضا فرصة لصافي الفوائد من خلال علاج الضغوطات الأخرى 28.

تحديد الناجح وأخذ عينات من الضغوطات استخدام الأراضي المهيمنة هو خطوة حاسمة في تنفيذ المنهجيات المقدمة هنا بنجاح. ومن الأهمية بمكان أيضا أن التحاليل وأخذ العينات واللاحقة بيانات تستند إلى أفضل المعلومات المتاحة ومعظم الغطاء النباتي يصل إلى تاريخ واستخدامها. الاتساق الزمني بين الغطاء النباتي وفي دفق البيانات تساعد على ضمان علاقات إحصائية دقيقة والتنبؤات البيئية اللاحقة 3، 9، وإذا أجريت بشكل مناسب، تقنية التقييم فاصلا قدمت تنتج البيانات التي هي منحازة إلى حد كبير (أي يقلل من الخطأ مواصفات وحذف التحيز متغير) و تتأثر الخطية المتعددة. ونتيجة لذلك، وهذه البيانات هي مناسبة تماما لالنمذجة التنبؤية عبر تقنيات الانحدار التقليدية.واحد الحد المحتمل لنهج الحالي، ومع ذلك، هو أن قدرة قوية على التنبؤ تجريبيا النمط المكاني لا يضمن القدرة على التنبؤ التغيير مع مرور الوقت. والجدير بالذكر، وقد لاحظ دراسات التفاعلات بين تغير المناخ واستخدام الأراضي على الظروف الفيزيائية والبيولوجية 29-31. وهكذا، فإن نهج الإدارة التكيفية التي اختبار التنبؤات الزمنية وتحديث النماذج التنبؤية المكانية عنصرا هاما من جهود الإدارة. وينبغي أن يشمل دمج تغير المناخ في النماذج الإحصائية وتحليل السيناريو لاحقا.

ويمكن أيضا أن منهجيتنا تكييفها للاستفادة من قواعد البيانات الموجودة التي قد لا تفي افتراضات تقنيات الانحدار التقليدية (على سبيل المثال، الخطية المتعددة والاستقلال العينة). استخدام بيانات موجودة مسبقا مفيد في الحالات التي يكون مديرو الوقت أو الموارد محدودة. قد يكون عزز الانحدار شجرة (BRT) نماذج مفيدة بشكل خاص عند تحليل كبيرةوقواعد البيانات الموجودة مسبقا لأنها تتأثر إلى حد كبير الخطية المتعددة، البيانات المفقودة، القيم المتطرفة الإحصائية والبيانات غير العادية 32. وعلاوة على ذلك، BRT يقدم أداء التنبؤية العالية وأثبتت فائدة في إطار تحليل السيناريو 28.

ومن المهم أن نلاحظ السياق الذي وضعت منهجية لدينا. أولا، تم تطوير نهجنا لمستجمعات المياه التي تتميز التدرجات استخدام الأراضي واضحة المعالم. ومع ذلك، واضح المعالم التدرجات استخدام الأراضي لا تحدث دائما في مستجمعات المياه على نطاق و(على سبيل المثال، مناطق غرب الولايات المتحدة مع اختلاف بسيط في حد الزراعي). ونتيجة لذلك، مناهج أخرى لتخطيط الحفظ، مثل الطرق القائمة على المخاطر التي تحتل مرتبة أهداف الحفظ على أساس المخاطر لأنشطة متعددة استخدام الأراضي، قد يكون من الأنسب 33-34. وعلاوة على ذلك، تم تصميم نهجنا في 8 أرقام HUC مستجمعات المياه. في دراسة سابقة، وجدنا أن نماذج بناء الطرقالمديرية عبر عدة المكون من 8 أرقام مستجمعات المياه HUC تفشل في التنبؤ الفروق الدقيقة مستجمعات المياه الخاصة بين استخدام الأراضي وفي تيار الظروف 7. بناء النماذج عبر النطاقات المكانية الأصغر (على سبيل المثال، 12 أرقام مستجمعات المياه HUC) قد تحد من حجم العينة، والحد من قدرة النماذج لتحديد الآثار التراكمية معقدة. ومع ذلك، نهجنا يمكن استخدامها لإدارة عبر النطاقات المكانية من خلال أطر منزل حي 2. وفي هذا الإطار، تم تحديد الأولويات ترميم وحماية للتيارات الفردية ضمن سياق الظروف المحيطة بها. على سبيل المثال، واستعادة الزيادات المحتملة مع زيادة حالة حي بسبب الفوائد المرتبطة مع وجود تيارات الجيدة القريبة (على سبيل المثال، وإمكانات عالية إعادة الاستعمار).

ونحن نقدم وإظهار بروتوكولات لتقييم وإدارة الآثار التراكمية في مستجمعات المياه أثرت بشكل كبير. على الرغم من أن المخطوطة الحالية تركز على بناء وتنفيذنماذج الآثار التراكمية ضمن إطار تحليل السيناريو، تقنيات تقييم مستجمعات المياه أثبتت تنتج بيانات قادرة على قياس أنماط مفصلة من تدهور الفيزيائية والبيولوجية ذات الصلة إلى تراكم أنشطة استخدام الأراضي التي تهيمن على مستويات مكانية أكبر 35. ونتيجة لذلك، البيانات التي ينتجها تصميم وأخذ العينات بروتوكولات الدراسة المذكورة هنا لها فوائد إدارة المحتملة التي تمتد إلى ما وراء تلك التي تمت مناقشتها. ولعل الأهم من ذلك، هذا الإطار هو تحويل لمستجمعات المياه الأخرى التي تواجه التحولات الجارية في عدد من أنشطة استخدام الأرض.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

نشكر الحقلية والمعملية العديد من المساعدين الذين شاركوا في مختلف جوانب هذا العمل، ولا سيما دونا هارتمان، هارون ماكسويل، اريك ميلر، وأليسون أندرسون. تم تمويل هذه الدراسة من قبل هيئة المسح الجيولوجي الامريكية من خلال دعم من وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) المنطقة الثالثة. وقد وضعت هذه الدراسة جزئيا تحت العلم لتحقيق نتائج زمالة عدد اتفاقية المساعدة FP-91766601-0 التي تمنحها وكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة. على الرغم من أن الأبحاث المذكورة في هذه المقالة تم تمويله من قبل وكالة حماية البيئة الأمريكية، لم يخضع لوكالة الأقران وسياسة المراجعة المطلوبة، وبالتالي لا تعكس بالضرورة وجهة نظر الوكالة، وينبغي الاستدلال لا موافقة رسمية.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Slack Invert Sampling Kit Wildco 3-425-N56
HDPE Square Jars US Plastic Corp 66188 32 oz; for storing fixed, composite invertebrate samples
Ethyl Alcohol 190 Proof PHARMCO-AAPER 111000190 For fixing and storing invertebrate samples
5 in. by 20 in. Macroinvertebrate sub-samplilng grid N/A N/A This item cannot be purchased and must be made in house
Stereomicroscope Stemi 2000 with stand C LED ZEISS 000000-1106-133 For macroinvertebrate sorting and identification
Thermo Scientific Nalgene Reusable Filter Holders with Receiver Fisher Scientific 09-740-23A
Immobilon-NC Transfer Membrane Millipore HATF04700 Triton-free, mixed cellulose exters, 0.45 μm, 47 mm, disc
Actron Vacuum Pump Brake Bleeder Kit Advanced Auto Parts CP7835
Nitric Acid Solution HACH 254049 1:1, 500 ml
Oblong NDPE Wide Mouth Bottles Thomas Scientific 1229Z38 250 ml; for collection of water samples
650 Multi-parameter display, standard memory Fondriest Environmental 650-01
600XL Sonde with temperature/conductivity sensor Fondriest Environmental 065862
pH calibration buffer pack Fondriest Environmental 603824 2 pints each of pH 4, 7, & 10
conductivity standard Fondriest Environmental 065270 1 quart, 1,000 µS
Flo-Mate 2000 TTT Environmental 2000-11
Keson English/Metric Open Reel Fiberglass Tape Forestry Suppliers 40025 300'/100 m
ArcGIS 10.3.1 ESRI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Allan, J. D. Landscapes and riverscapes: the influence of land use on stream ecosystems. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 35, 257-284 (2004).
  2. Merovich, G. T., Petty, J. T., Strager, M. P., Fulton, J. B. Hierarchical classification of stream condition: a house-neighborhood framework for establishing conservartion priorities in complex riverscapes. Freshwater Science. 32, 874-891 (2013).
  3. Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P., Maxwell, A. E., Ziemkiewicz, P. F. Scenario analysis predicts context-dependent stream response to land use change in a heavily mined central Appalachian watershed. Freshwater Science. 32, 1246-1259 (2013).
  4. Petty, J. T., Fulton, J. B., Strager, M. P., Merovich, G. T., Stiles, J. M., Ziemkiewicz, P. F. Landscape indicators and thresholds of stream ecological impairment in an intensively mined Appalachian watershed. J. N. Am. Benthol. Soc. 29, 1292-1309 (2010).
  5. Seitz, N. E., Westbrook, C. J., Noble, B. F. Bringing science into river systems cumulative effects assessment practice. Environ. Impact Asses. 31, 172-179 (2011).
  6. Duinker, P. N., Greig, L. A. The importance of cumulative effects assessment in Canada: ailments and ideas for redeployment. Environ. Manage. 37, 153-161 (2006).
  7. Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P., Maxwell, A. E., Ziemkiewicz, P. F. Landscape-based cumulative effects models for predicting stream response to mountaintop mining in multistressor Appalachian watersheds. Freshwater Science. 34, 1006-1019 (2015).
  8. Duinker, P. N., Greig, L. A. Scenario analysis in environmental impact assessment: improving explorations of the future. Environ. Impact Asses. 27, 206-219 (2007).
  9. Kepner, W. G., Ramsey, M. M., Brown, E. S., Jarchow, M. E., Dickinson, K. J. M., Mark, A. F. Hydrologic futures: using scenario analysis to evaluate impacts of forecasted land use change on hydrologic services. Ecosphere. 3, 1-25 (2012).
  10. Gergel, S. E., Turner, M. G., Miller, J. R., Melack, J. M., Stanley, E. H. Landscape indicators of human impacts to riverine systems. Aquat. Sci. 64, 118-128 (2002).
  11. McKay, L., Bondelid, T., Dewald, T., Johnston, J., Moore, R., Rea, A. NHDPlus Version 2: User Guide. , (2012).
  12. Strager, M. P., Petty, J. T., Strager, J. M., Barker-Fulton, J. A spatially explicit framework for quantifying downstream hydrologic conditions. J. Environ. Manag. 90, 1854-1861 (2009).
  13. WVDEP (Virginia Department of Environmental Protection). Standard operating proceedures. , West Virgina Department of Environmental Protection. Charleston, West Virginia. (2009).
  14. 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).
  15. Merriam, E. R., Petty, J. T., Merovich, G. T., Fulton, J. B., Strager, M. P. Additive effects of mining and residential development on stream conditions in a central Appalachian watershed. J. N. Am. Benthol. Soc. 30, 399-418 (2011).
  16. 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).
  17. Wentworth, C. K. A scale of grade and class terms for clastic sediments. J. Geol. 30, 377-392 (1922).
  18. 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).
  19. 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).
  20. An introduction to the aquatic insects of North America. 4th edition. Merritt, R. W., Cummins, K. W. , Kendall/Hunt Publishing Co. Dubuque, Iowa. (2008).
  21. A language and environment for statistical computing. , R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria, http://www.R-project.org. Available from: http://www.R-project.org (2014).
  22. Crawley, M. J. Statistics: an introduction using R. , Wiley and Sons. Chichester, UK. (2005).
  23. Zeileis, A., Hothorn, T. Diagnostic Checking in Regression Relationships. R News. 2, 7-10 (2002).
  24. 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).
  25. Gerritsen, J., Burton, J., Barbour, M. T. A stream condition index for West Virginia wadeable streams. , Tetra Tech, Inc. Owings Mills, Maryland. (2000).
  26. Pond, G. J., Passmore, M. E., Borsuk, F. A., Reynolds, L., Rose, C. J. Downstream effects of mountaintop coal mining: comparing biological conditions using family- and genus-level macroinvertebrate bioassessment tools. J. N. Am. Benthol. Soc. 27, 717-737 (2008).
  27. Luo, Y., et al. Ecological forecasting and data assimilation in a data-rich era. Ecol. Appl. 21, 1429-1442 (2011).
  28. 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. Environmental Considerations in Energy Productions. Craynon, J. R. , Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. Englewood, CO. 5-19 (2013).
  29. Daraio, J. A., Bales, J. D. Effects of land use and climate change on stream temperature I: daily flow and stream temperature projections. J. Am. Water Resour. As. 50, 1155-1176 (2014).
  30. Mantyka-Pringle, C. S., Martin, T. G., Moffatt, D. B., Linke, S., Rhodes, J. R. Understanding and predicting the combined effects of climate change and land-use change on freshwater macroinvertebrates and fish. J. Appl. Ecol. 51, 572-581 (2014).
  31. Piggott, J. J., Townsend, C. R., Matthaei, C. D. Climate warming and agricultural stressors interact to determine stream macroinvertebrate community dynamics. Glob. Change Biol. 21, 1897-1906 (2015).
  32. Elith, J., Leathwick, J. R., Hastie, T. A working guide to boosted regression trees. J. Anim. Ecol. 77, 802-813 (2008).
  33. Mattson, K. M., Angermeier, P. L. Integrating human impacts and ecological integrity into a risk-based protocol for conservation planning. Environ. Manage. 39, 125-138 (2007).
  34. 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).
  35. Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P., Maxwell, A. E., Ziemkiewicz, P. F. Complex contaminant mixtures in multi-stressor Appalachian riverscapes. Environ. Toxicol. Chem. , (2015).

Tags

العلوم البيئية، العدد 113، تقييم مصادر المياه، والنمذجة مستجمعات المياه، تحليل السيناريو، والآثار التراكمية، واستخدام الأراضي، شرط تيار
مستجمعات المياه التخطيط ضمن إطار التحليل الكمي السيناريو
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Merriam, E. R., Petty, J. T.,… More

Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P. Watershed Planning within a Quantitative Scenario Analysis Framework. J. Vis. Exp. (113), e54095, doi:10.3791/54095 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter