Bir Kantitatif Senaryo Analizi Çerçevesinde Planlama Havza
Summary
araçları ve belirsiz gelecek koşullara rağmen su sistemleri yönetebilen metodolojileri için kritik bir ihtiyaç vardır. Bir senaryo analizleri yönetimi çerçevesinde kullanılmak üzere peyzaj tabanlı birikimli etkileri modelleri üretmek için kaynak yöneticileri sağlar hedeflenen havza değerlendirme yapmasına yönelik yöntemleri sağlar.
Abstract
araçlar ve ağır etkilenen havzalarda su sistemleri yönetebilen metodolojileri için kritik bir ihtiyaç vardır. Güncel çabalar genellikle ölçmek ve ilgili mekansal ölçeklerde mevcut ve gelecekteki arazi kullanım senaryoları karmaşık kümülatif etkilerini tahmin etmek bir yetersizlik sonucu yetersiz kalmaktadır. Bu yazının amacı, senaryo analizi yönetimi çerçevesinde kullanılmak üzere peyzaj tabanlı birikimli etkileri modelleri üretmek için kaynak yöneticileri sağlar hedeflenen havza değerlendirme yapmasına yönelik yöntemler sunmaktır. Yer ilk bağımsız geçişlerini ve bilinen stres kombinasyonları boyunca düşmek siteleri tespit ederek havza değerlendirmeye dahil edilmesi için seçilir. Saha ve laboratuar teknikleri daha sonra fiziksel, kimyasal verileri ve çoklu arazi kullanım faaliyetleri biyolojik etkilerini elde etmek için kullanılır. Çoklu lineer regresyon analizi daha sonra aqua tahmin etmek için peyzaj tabanlı birikimli etkileri modeller üretmek için kullanılırtik koşullar. Son olarak, aktif gelişmekte olan havzalarda (örneğin, izin ve hafifletme) yönetimi ve düzenleyici kararlar ilerletilmesi için bir senaryo analizleri çerçevesinde birikimli etkileri modelleri içeren yöntemleri tartışıldı ve merkezi Apalaçyalılar'ın dağın madencilik bölgesi içinde 2 alt havzalarda için gösterilmiştir. Burada sağlanan havza değerlendirme ve yönetim yaklaşımı su kaynaklarının korunması ve hedeflenen iyileştirme yoluyla net ekolojik yararları için fırsat üretirken ekonomik ve kalkınma faaliyeti kolaylaştırmak için kaynak yöneticileri sağlar.
Introduction
Doğal manzaralar antropojenik değişiklik dünyasının 1 genelinde su ekosistemlerine en büyük güncel tehditler arasında yer alıyor. Pek çok bölgede, cari fiyatlarla devam bozulması sonuçta paha biçilmez ve yeri doldurulamaz ekosistem hizmetleri sağlamak için kendi kapasitesini sınırlayan, su kaynaklarına onarılamaz hasara neden olur. Dolayısıyla, araçlar ve gelişmekte olan su havzalarında 2-3 olan suda sistemleri yönetebilen yöntemleri için ciddi bir ihtiyaç vardır. Bu yöneticiler, genellikle geliştirme faaliyetlerini devam sosyo-ekonomik ve politik baskılar karşısında su kaynakların korunması ile görevli göz önüne alındığında özellikle önemlidir.
Aktif gelişmekte olan bölgeler içinde su sistemlerinin yönetimi, 3 nitelikleri önceden mevcut doğal ve insan kaynaklı peyzaj kapsamında önerilen kalkınma faaliyetlerinin olası etkilerini tahmin etmek için bir yeteneği gerektirir 4.. Büyük bir meydan okuma aquat içinağır bozulmuş havzalarının içinde ic kaynak yönetimi mevcut zorluklara rağmen ölçmek ve ilgili mekansal ölçeklerde 2, 5 anda birden fazla arazi kullanım stres karmaşık (yani, katkı maddesi ya da interaktif) kümülatif etkilerini yönetmek yeteneği., ancak, birikimli etkileri değerlendirmeler içine dahil ediliyor dünya genelinde 5-6 düzenleyici kurallar.
Karmaşık kümülatif etkileri 7 modelleme yeteneğine verileri üretebilir birden fazla arazi kullanım stres ile ilgili koşulların tam kapsamlı örnek için tasarlanmış Hedeflenen havza değerlendirmeler. Dahası, bir senaryo analizleri çerçevesinde bu tür modeller içeren [gerçekçi veya önerilen kalkınma ya da havza yönetimi (restorasyon ve hafifletme) senaryoları bir dizi altında ekolojik değişiklikler tahmin] büyük ölçüde ağır etkiledi havzalarda 3, 5 içinde 8 su kaynak yönetimini geliştirmek için bir potansiyele sahiptir -9. En önemlisi, senaryo analizi sağlarBilimsel bilgi (ekolojik ilişkiler ve istatistiksel modeller), düzenleyici hedefleri ve paydaş dahil ederek yönetim kararlarına objektiflik ve şeffaflık eklemek için bir çerçeve tek bir karar verme çerçevesi 3, 9 içine ihtiyacı var.
Biz değerlendirilmesi ve senaryo analizleri çerçevesinde birden fazla arazi kullanım faaliyetleri kümülatif etkilerini yönetmek için bir metodoloji sunuyoruz. Biz ilk uygun bilinen arazi kullanım stres dayalı havza değerlendirmeye dahil edilmesi için siteleri hedeflemek açıklanmıştır. Birden fazla arazi kullanım faaliyetleri ekolojik etkileri hakkında veri elde etmek için arazi ve laboratuvar tekniklerini açıklar. Biz kısaca manzara tabanlı birikimli etkileri modeller üretmek için modelleme teknikleri tarif eder. Son olarak, bir senaryo analizleri çerçevesinde birikimli etkileri modeller dahil nasıl tartışmak ve (düzenleyici kararlar yardım örneğin, izin ve dinlenme bu metodolojinin yararını göstermektedirGüney Batı Virginia'da bir yoğun mayınlı havza içinde oration).
Protocol
Representative Results
Discussion
Biz değerlendirilmesi ve ağır etkilenen havzalarda birden arazi kullanım faaliyetleri kümülatif etkilerini yönetmek için bir çerçeve sunmaktadır. Burada tarif edilen yaklaşım, daha önce ağır etkilenen havzalarda 5-6 sucul sistemlerin yönetimi ile ilgili sınırlamaları tespit adresler. En önemlisi, hedeflenen havza değerlendirme tasarımı (yani, tek tek ve kombine stresörün boyunca örnekleme eksenleri), 7 kolayca yorumlanabilir ve uygulanabilir modelleme tekniklerin…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz bu işin çeşitli yönleri, özellikle Donna Hartman, Aaron Maxwell, Eric Miller, ve Alison Anderson dahil edildi sayıda arazi ve laboratuvar yardımcıları teşekkür ederiz. Bu çalışma için finansman, ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) Bölgesinde III desteğiyle ABD Jeolojik Araştırmalar tarafından sağlandı. Bu çalışma kısmen Sonuçları Burs Yardımı Anlaşma numarası FP-91.766.601-0 US EPA tarafından verilen ulaşmak için Fen altında geliştirilmiştir. Bu makalede açıklanan araştırma US EPA tarafından finanse edilmiştir rağmen, kurumun gerekli akran ve politika gözden tabi olmamıştır ve bu nedenle zorunlu olarak ajans görüşlerini yansıtmaz, ve hiçbir resmi onay sonucuna varılamaz.
Materials
| Slack Invert Sampling Kit | Wildco | 3-425-N56 | |
| HDPE Square Jars | US Plastic Corp | 66188 | 32oz./for storing fixed, composite invertebrate samples |
| Ethyl Alcohol 190 Proof | PHARMCO-AAPER | 111000190 | For fixing and storing invertebrate samples |
| 5in. by 20in. 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, 0.45um, 47mm, disc |
| Actron Vacuum Pump Brake Bleeder Kit | Advanced Auto Parts | CP7835 | |
| Nitric Acid Solution | HACH | 254049 | 1:1, 500mL |
| 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, 1000 uS |
| Flo-Mate 2000 | TTT Environmental | 2000-11 | |
| Keson English/Metric Open Reel Fiberglass Tape | Forestry Suppliers | 40025 | 300'/100m |
| ArcGIS 10.3.1 | ESRI |
References
- Allan, J. D. Landscapes and riverscapes: the influence of land use on stream ecosystems. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 35, 257-284 (2004).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Duinker, P. N., Greig, L. A. Scenario analysis in environmental impact assessment: improving explorations of the future. Environ. Impact Asses. 27, 206-219 (2007).
- 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).
- 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).
- McKay, L., Bondelid, T., Dewald, T., Johnston, J., Moore, R., Rea, A. . NHDPlus Version 2: User Guide. , (2012).
- 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).
- . . WVDEP (Virginia Department of Environmental Protection). Standard operating proceedures. , (2009).
- . EPA-60014-79-020. USEPA. Methods for chemical analysis of water and wastes. , (1983).
- 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).
- Bisson, P. A., Nielsen, J. L., Palmason, R. A., Grove, L. E., Armentrout, N. D. 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. , 62-73 (1982).
- Wentworth, C. K. A scale of grade and class terms for clastic sediments. J. Geol. 30, 377-392 (1922).
- 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).
- 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. , (1999).
- Merritt, R. W., Cummins, K. W. . An introduction to the aquatic insects of North America. 4th edition. , (2008).
- Crawley, M. J. . Statistics: an introduction using R. , (2005).
- Zeileis, A., Hothorn, T. Diagnostic Checking in Regression Relationships. R News. 2, 7-10 (2002).
- 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. , (2011).
- Gerritsen, J., Burton, J., Barbour, M. T. . A stream condition index for West Virginia wadeable streams. , (2000).
- 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).
- Luo, Y., et al. Ecological forecasting and data assimilation in a data-rich era. Ecol. Appl. 21, 1429-1442 (2011).
- Petty, J. T., Strager, M. P., Merriam, E. R., Ziemkiewicz, P. F., Craynon, J. R. Scenario analysis and the Watershed Futures Planner: predicting future aquatic condiditons in an intensively mined Appalachian watershed. Environmental Considerations in Energy Productions. , 5-19 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- Elith, J., Leathwick, J. R., Hastie, T. A working guide to boosted regression trees. J. Anim. Ecol. 77, 802-813 (2008).
- 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).
- (US, U. S. E. P. A. EPA 841-B-11-002. USEPA. Identifying and protecting healthy watersheds. Concepts, assessments, and management approaches. , (2012).
- 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).
