Watershed תכנון במסגרת ניתוח תרחיש כמותי

המטרה הכוללת של מתודולוגיה זו היא לספק לחוקרים ולמנהלי משאבים מסגרת לגישה וניהול מערכות ימיות בתוך פרשת מים המתפתחת באופן פעיל המושפעת מפעילויות מרובות של שימוש בקרקע. גישת תכנון הערכת פרשת המים המתוארת בסרטון זה תועיל לחוקרים ולמנהלי משאבי מים על ידי מתן אפשרות לאפיון וחיזוי של השפעות מצטברות הקשורות לפעילויות מרובות של שימוש בקרקע. יתרון עיקרי של טכניקה זו הוא שהיא משלבת מסגרת ניתוח מצטברת בתוך מסגרת ניתוח תרחישי מרחב GI.

זה מאפשר למנהלים לגשת באופן אינטראקטיבי לתוצאות של החלטות רגולטוריות, כגון אישור והפחתה. לדוגמה, הגישה המוצגת מאפשרת להקל על פעילות כלכלית ופיתוחית כאחד, תוך הפקת תועלת זו למערכות אקולוגיות ימיות באמצעות תיקון ממוקד של גורמי לחץ אחרים. כהכנה, בחר מדדים מבוססי נוף של פעילויות שימושי קרקע דומיננטיות בתוך פרשת המים הממוקדת, כגון תכונות כיסוי קרקע בתוך מסד הנתונים הלאומי של כיסוי הקרקע.

לאחר מכן, ב-GIS, פתח את קובץ התפיסה של NHD עבור האזור הממוקד. לפני תחילת הסיכום, ודא שלכל אגן יש מזהה ייחודי. כדי להתחיל, הקצה נתוני שימוש בקרקע וקטורית לכל אגן מצולע.

השתמש בכלי הצטלבות כדי לחשב תכונות נוף עבור כל אגן. בחר את שכבת האגמים כתכונת אזור הקלט, את המזהה הייחודי כשדה האזור, ואת נתוני השימוש בקרקע וקטורית כתכונת מחלקת הקלט. לאחר מכן, הקצה נתוני שימוש בקרקע רסטר לכל אגן.

השתמש בכלי אזור הטבלה כדי לחשב את התכונות עבור כל אגן. בחר את שכבת אגן ההיקוות כנתוני אזור התכונה, את המזהה הייחודי כשדה האזור ואת ערכת נתוני כיסוי הקרקע כרסטר הקלט. כעת, הצטרפו למאפייני השימוש בקרקע בטבלה לשכבת האגם.

לחץ לחיצה ימנית על שכבת התפיסה בתוכן העניינים. בתיבת הדו-שיח, בחר צירופים וקשרים ולאחר מכן צירוף. בחר את הפלט הווקטורי המחולק בטבלה כטבלה שיש לצרף ולאחר מכן בחר את המזהה הייחודי של התפיסה כשדה שעליו יתבסס הצירוף.

חזור על שלב זה כדי לצרף את פלט הרסטר בטבלה. לאחר מכן, צברו את כל תכונות הנוף ואת שדה השטח עבור כל אגן באמצעות סקריפט אוטומטי. שלב זה מחשב את סך שטחי האגן במעלה הזרם ותכונות הנוף וניתן לבצע אותו עבור אחד עד 100,000 אגני NHD בקנה מידה באמצעות כלי ההקצאה והצבירה של תכונות האגם.

בחר אגני NHD כאתרי מחקר על סמך תכונות הנוף שלהם. ראשית, צור חלקת פיזור של כל אגני ה-NHD ביחס לערכים המצטברים שלהם של פעילויות שימושי קרקע עיקריות. בחר כ-40 אגני מים כאתרי מחקר בתוך כל פרשת מים של יחידה הידרולוגית בת שמונה ספרות.

אתרים אלה צריכים לייצג את כל מגוון ההשפעות מפעילויות השימוש בקרקע הדומיננטיות שנמצאות בתוך פרשת המים של היעד. בחר אתרים בתוך שיפועי לחץ עצמאיים, שהם אתרים המושפעים מפעילות שימוש יחיד בקרקע. כמו כן, בחר אתרים עם שילובי גורמי לחץ המושפעים מפעילויות שימוש בקרקע מרובות.

ודא שהאתרים מפוזרים היטב בקו פרשת המים ובלתי תלויים זה בזה ביחס לניקוז במורד הזרם. ודא שלאתרים הנופלים בתוך כל שיפוע לחץ בודד ומשולב יש גם שטחי אגן ממוצעים דומים. בשטח, תוחם את טווח הדגימה פי 40 מרוחב הערוץ הפעיל עם אורך מקסימלי ומינימלי של 300 ו-150 מטר.

התחל באיסוף דגימות מים. בחר מים נעים האופייניים לכל אתר הדגימה. ראשית, השג מדדים מיידיים של חמצן מומס, מוליכות ספציפית, טמפרטורה ו-pH, באמצעות חיישנים ידניים.

לאחר מכן, אסוף דגימה מסוננת. ראשית, יש לשטוף את ציוד הסינון במים נטולי יונים. לאחר מכן, סנן 250 מיליליטר מים לניתוח מתכות מומסות וקבע את הדגימה ל-pH של פחות משניים כדי להבטיח שהמתכות יישארו מומסות בתמיסה.

לאחר מכן, אספו 250 מיליליטר מים לא מסוננים על ידי טבילה מלאה של בקבוק דגימה בעמוד המים. סחטו בעדינות את הבקבוק כדי להוציא את כל האוויר שנותר ובמקביל הניחו את הפקק על בקבוק הדגימה. במידת הצורך, קבע את הדגימה ל-pH של פחות מ-2 כדי להרוג פעילות ביולוגית שעלולה להשפיע על האנליטים.

בחר את האנליטים על סמך פעילויות שימושי קרקע מקומיות. אסוף בקרה שלילית פעם אחת במהלך כל אירוע דגימה על ידי ביצוע כל פרוטוקולי דגימת המים כדי לקבל דגימות של מים נטולי יונים. זאת על מנת להבטיח שאין זיהום צולב בין אתרי הדגימה.

אחסן את כל דגימות המים בארבע מעלות צלזיוס. ההליך הבא הוא מדידת הפריקה בכל אתר דגימה. לשם כך, תחילה חלקו את רוחב הנחל המשוכשך למרווחים שווים בגודלם באמצעות מוט מד עומק, מדדו את העומק כמרחק מקרקעית הנחל לפני המים, ולאחר מכן, באמצעות מד זרם, מדדו את מהירות המים ב-60% מעומק המים.

כעת, חשב את הפריקה כסכום כל מכפלות המהירות, העומק והרוחב בכל קטע. כדי לדגום את חסרי החוליות המאקרו בכל אתר, קחו דגימות בעיטה מארבעה ריפלים נפרדים המפוזרים לכל אורך טווח הדגימה. בכל מיקום, הנח את רשת הבעיטה בניצב לזרימת הנחל וברגל, הפריע לשטח של 50 סנטימטרים רבועים מיד במעלה הזרם כדי לאסוף חומר ברשת הבעיטה.

לאחר איסוף ארבע הדגימות, שלבו אותן ושמרו אותן מיד עם 95% אתנול. ההליך הבא הוא למדוד את איכות ומורכבות בית הגידול הפיזי לאורך הנחל על ידי ביצוע מדידות בנקודות במרווחים שווים לאורך התעוררות, שהיא המיקום בתוך ערוץ הנחל עם הזרימה המהירה ביותר. לבסוף, ספרו את כל פיסות הפסולת העצי הגדולה בתוך התעלה הפעילה.

תת-דגימה של האורגניזמים הכלולים בכל דגימת מקרו-חסרי חוליות שהתקבלה באתר הבדיקה. הנח את כל הדגימה המרוכבת במגש מיון מרושת בגודל 100 אינץ' רבוע והקצה באופן אקראי לכל אינץ' מרובע של הרשת מספר מאחד עד 100. הסר אורגניזמים ופסולת ממיקום רשת שנבחר באופן אקראי ובאמצעות מיקרוסקופ סטריאו, ספור וזהה את כל האורגניזמים.

המשך לספור ולזהות אורגניזמים ממיקומי רשת שנבחרו באופן אקראי עד שהמספר הכולל של הפרטים הממוינים הוא בין 160 ל-240. זהה את האורגניזם לסוג באמצעות מפתח מקרו-חסרי חוליות. לאחר מכן, אספו את נתוני השפע ברמת הסוג למדדי קהילה שישמשו כמשתני תגובה למודלים סטטיסטיים.

משתנים כאלה כוללים עושר כולל ואחוז EPT. לאחר שימוש בנתונים לבניית מודלים סטטיסטיים המנבאים את התנאים הפיזיקליים, הכימיים והביולוגיים, השתמש בתוכנת GIS כדי להמחיש את התחזיות. ראשית, הצטרפו לתחזיות לאזורי NHD.

לחץ לחיצה ימנית על שכבת האגמים בתוכן העניינים ובחר צירופים וקשרים, ולאחר מכן הצטרף. בחר את תחזיות המודל כטבלה שיש לצרף אליה ובחר את המזהה הייחודי של התפיסה כשדה שעליו יתבסס הצירוף. לאחר מכן, לחץ לחיצה ימנית על שכבת האגמים ובחר מאפיינים.

בתיבת הדו-שיח מאפייני שכבה, לחץ על הכרטיסייה סמליות ובחר כמויות. בחר את ערך העניין החזוי כשדה הערך ולחץ על החל. במידת הצורך, השתמש באפשרות הסיווג כדי לשנות באופן ידני את ערכי הטווח כך שיתאימו לקריטריונים אקולוגיים מוכרים.

כעת, ערכו ניתוח תרחישים. עדכן את ערכת נתוני הנוף הנוכחית על-ידי עריכה ישירה של טבלת התכונות של שכבות האגירה באמצעות פונקציית מחשבון השדות. לדוגמה, לשנות אגן מיוער בעבר לכיסוי קרקע לכרייה.

משתמשים יכולים גם לערוך מספר תפיסות כדי לכמת את ההשפעות הסבירות של פעילויות מרובות המתרחשות בקנה מידה מרחבי גדול. אפשרות עריכה נוספת שאינה מוצגת כאן היא לערוך את ערכות הנתונים המקוריות של וקטור או נוף רסטר. כעת, באמצעות נהלים שכבר הוצגו, הקצה מחדש וצבר מחדש את תכונות השימוש בקרקע המעודכנות עבור כל אגני NHD.

לחזות את התנאים בזרם כפונקציה של מערך נתוני הנוף המעודכן ולהמחיש את התנאים החזויים. 41 עד 24,000 אגני NHD בקנה מידה נבחרו כאתרי מחקר בתוך נהר הפחם, מערב וירג'יניה. אתרי המחקר נבחרו כך שיכללו מגוון השפעות, כולל כרייה עילית, פיתוח מגורים וכרייה תת-קרקעית.

לאחר איסוף נתונים ובניית מודלים סטטיסטיים, נותחו שני תת-אגני מים עם כרייה עילית דומה לתרחישי פיתוח והפחתת שימושי קרקע שונים. מה שמבדיל את דראודי קריק מלורל פורק הוא שדרודי קריק מושפע ממבני מגורים וכרייה תת קרקעית. ניתוח תרחישים העלה כי לורל פורק יכולה להטמיע עלייה של 21% בכיסוי הקרקע של כריית פני השטח או 22 מבני מגורים לפני פגיעה ביולוגית.

לפני שתתרחש פגיעה כימית, נחל לורל יכול להטמיע עלייה של 14% בשטחי כרייה עיליים או שמונה מכרות תת-קרקעיים. לעומת זאת, הזרימה של דראודי קריק צפויה לחרוג מהקריטריונים הכימיים והביולוגיים כאחד, ולכן נבדקו תרחישים מקלים. לא הפחתה מלאה של השפעת הפיתוח למגורים, ולא הפחתה מלאה של הכרייה התת-קרקעית היו מספיקים כדי לעמוד בקריטריונים ביולוגיים או כימיים.

במקום זאת, נחזה שכדי להצליח לגרום לזרימה של נחל דראודי לעמוד בקריטריונים ביולוגיים וכימיים, יהיה צורך להפחית את פיתוח המגורים והכרייה התת-קרקעית ב-94% ו-75% בהתאמה, כפי שצוין על ידי הקווים המקווקוים. גישה זו מתייחסת למגבלות שזוהו בעבר הקשורות לניהול מערכות ימיות ופיתוח פעיל של פרשת מים. יש לציין כי הערכת פרשת המים הממוקדת מייצרת נתונים המסוגלים לכמת השפעות מצטברות מורכבות בקנה מידה מרחבי רלוונטי והיא משלבת מודלים עם יכולות GIS קיימות כדי ליצור מסגרת ניתוח תרחישים הניתנת לפירוש ויישום בקלות.

יהיה חשוב לנו למקם את המתודולוגיה הזו בתוך מסגרת ניהול אדפטיבית שבה אנו מבצעים תחזיות ולאחר מכן ניגשים לפעילויות ניהול לאורך זמן, ובמיוחד בהמשך, נרצה לשלב את ההשפעות של שינויי האקלים ולשלב את ההשפעות הללו במודלים של התרחישים העתידיים שלנו. מסגרת זו חלה על אזורים ואגני מים המושפעים ממספר רב של פעילויות שימוש בקרקע וניתן להשתמש בה לשימור משאבי מים לנוכח לחצים סוציו-אקונומיים ופוליטיים להמשיך בפעילויות הפיתוח.