A B S T R A C T
K
a vy
aP
.K
a st
u ri
:I m p l i
c at
i
o n s of V
a ri
at
i
o ni
nB
e st
M
a n ag
em
e nt
P
ra ct
i
c eE f f
e ct
i
v e n e s s ont
h
eS
el
e cti
o n of
aW
at
ersh
ed R
e st
o r at
i
o nSt
r at
eg
y
fo r
M
i
c rob i
al C
o nt
am i
nat
i
on(
U
nd
e rt
h
ed i
r e ct
i
o n of D
r.G
r eg
o ry
W
.C h
a r a ck l i
s)
P
at
h
og
en s a r et
h
em
o st
c om m
o n c a u se of
w
at
e rq
ual i
t
y i
m
p
ai
rm
ent
i
nN
o rt
h C
a r ol i
n a,a n
d
u rb
a n n o np
oi
nt
s o u r c e s a r e am
aj
o r c o nt
ri b
ut
o rt
oth
ep
r ob l
em
, n o n et
h
el
e s sw
at
e r sh
ed
-l
e v e
l
ap p
r o a ch
e st
ot
h
ei
r c o nt
r ol
a r el i m i
t
ed
.T h
e ef f
e ct
i
v e n e s s of w
at
e r sh
ed
r e s
t
o r at
i
o np l
a n s c a n n ot
b
eg
u a r a nt
e ed d
u et
oth
ei
nh
e r e nt
v a ri
ab i l it
y i
nm i
c r ob i
al
l
o ad i
ng
s, a sw
el l
a st
h
e ef f
e ct
i
v e n e s s of b
e st
m
a n ag
em
e nt
p
r a ct
i
c e s(
B
M
P
s)
c ap
ab l
e of
r e
d
u ci
ng l
o ad i
ng
s.T h
e r ef
o r ed
e v el
op m
e nt
of
a c o st
-e
f f
e ct
i
v e r e st
orat
i
onp l
an r eq
ui
re sc
h
a r a ct
e ri
z at
i
o n of B
M
P
ef f
e ct
i
v e n e s s, a nd it
s ef f
e ct
o nt
h
el i k
el i h
o od
of
c om
p l i
a n c ew i
t
h
re
g
ul
at
o ry
st
a nd
a rd
s.T h i
s st
ud y l i
nk
st
h
eH y d
r ol
og i
c al S i
m
ul
at
i
o nP
r og
r am
-
F O R T R
A
N
(
H SP F
)
w i
t
h
al i
n e a rp
r og
r am
t
o e v al
u at
ep
ot
e nti
al
r e st
o r ati
o n st
r at
eg i
e sf
o r a "p
at
h
og
e n"i
m
p
ai
r ed w
at
e rb
od y
(
N
o rt
h
e a st
C
r e ek
, n e a rD
u rh
am
,N C
)
, ap
r o c e s si
n v ol
vi
ng
t
h
ei d
e nti fi
c at
i
o n of B
M
P
-l
a nd
u s ep
ai
ri
ng
s.T h
e ef f
i c a cy
of p
ot
e nt
i
al B
M
P
sw
a s v a ri
ed
(
u si
ng
e st
ab l i
sh
ed d i
st
ri b
ut
i
o n s of B
M
P
ef f
e ct
i
v e n e s s)
d
u ri
ng m
ul
t
ip l
e si
m
ul
at
i
o n s of
e a c
h
r e st
o r at
i
o n st
r at
eg y
t
o a s s e s sth
e r a ng
e of p
o s si b l
ei
n st
r e am
f
e c al
c ol i f
o rm
c o n c e n
t
r ati
o n sp
o st
-i m p l
em
e nt
at
i
o n.L ik
el i h
o od
of
c om
p l i
a n c ew
a sd
et
e rm
i
n ed f
o re x
i
sti
ng
(
4 0 0 C F U / l OOm L
)
o r al
t
e r n at
e(
6 5 0 & 9 0 0 C F U / l OOm
L
)
st
a nd
a rd
s u si
ng fi
v ed i f f
e r e nt
r e st
o r at
i
o n st
r at
eg i
e sS i
n c eB
M
P
ef f
e ct
i
v e n e s si
sd i f fi
c ul
t t
o a s s e s s ap
ri
o ri
,i
n c r em
e nt
al
ap p
r o a ch
e st
ot
h
e st
r at
eg i
e s,w h
e r em
o nit
o ri
ng d
at
a c a nb
e u s ed
t
om
od i f y
t
h
e st
r at
eg y d
u ri
ng i
m
p l
em
e nt
at
i
o n,w
e r e al
s o e x am
i
n ed
.C O N T E N T S
P
ag
eL i
st of T
ab l
e s vL i
st
of F i g
u r e s vi
i
C ii a
p
te r
I
I N T R O D U C T I O
N
1
1
.1
R
eg
ul
at
o ry b
a ck g
r o u nd
1
1
.2
P
at
h
og
en s a nd
n o np
oi
nt
s o u r c ep
ol l
ut
i
o n2
1
.3
S
t
ud y
si g
ni f
i c a n c e3
I I
M
E T H
O
D S
8
2
.1
Stu
d y l
o c ati
o n8
2
.2
M
ode
l d
e s cri p
t
i
o n9
2 3
M
od
el i
ni
t
i
al i
z at
i
o n1 0
2
.4
F l
ow
c al i b
r at
i
o n1
1
2
.5
F
e c al
c ol i f
o rm
c al i b
r at
i
o n1 5
2
.6
L i
n e a rp
r og
r am d
e si g
n2 0
2
.6
.1 E
xp l
a n at
i
o n of p
a r am
ete r s
2 2
2
.7
L i
nk i
ng
th
el i
n e a rp
r og
r am
w it
h H S P F
2 7
2
.8
B
M
P
str at
eg y d
efi
ni
t
i
o n3 0
2
.1 0
D
et
erm
i
n at
i
o n of C
om
p l i
a n c eC
o n c e ntr a
t
i
o n a nd R
a ng
e3 3
2
.1 1
D
e v el
op
m
e nt
of i
n c r em
e nta
l
ap p
r o a ch
e s3 4
2
.1 2
M
et
h
od
s s um m
a ry
3 7
I I I
R E S U L T S
3 8
3
.1
B
M
P
st
r at
eg y
ef f
e cti
v e n e s s r e s ult
s3 8
3
.2
I
n c r em
e nt
al
ap p
r o a ch
e st
ow
ate r s
h
ed
r e st
o r ati
o n r e s ult
s4 6
I V
C
o n cl
u si
o n s5 3
A P P E N D I C E S
A
.M
od
el i
nit
i
al i
z at
io n
d
et
ai l
s5 5
B
.W
e ath
e rd
at
ap
r ep
a r ati
o n5 8
C
.C
al ib
r ati
o nd
et
ai l
s a nd fi
n al H S P F p
a r am
et
e r v al
u e s6 1
D
.F
e c al
c ol i f
o rm
da
t
a a v ai l
ab i l it
y
6 5
E
.F
e c al
c ol i fo r
m
c al i b
r at
i
o n6 7
F
.L in e a r
p
r og
r am i
np
ut
s7 2
G
.B
e st
m
a n ag
em
e nt p
r a ct
i
c e ef f
e ct
i
v e n e s s v al
u e s7 3
H
.D
et
erm
in a
ti
o n of l
e a st
c o st
w
at
e r sh
ed
re st
orat
io n
st
r ate
g i
e s7 5
I
.B
M
P
str at
eg y i
np
ut
s a nd
r e s ul
ts
7 6
J
.L i
n e a rp
r og
r am
r u nda
t
afo r
de
t
erm i
ni
ng i
n c r em
e nt
al
a
p p
r o a ch
e s7 8
K
E
st
i m
at
i
ng B
M
P
st
r ateg y
c o st
s o n ap
e r c ap i
t
ab
a si
s7 6
R E F E R E
N
C E S
10 0
L I S T O F T A B L E S
T
ab l
eP
ag
e1
:P
e r c e nta
g
e of i m p
e r vi
o u s c o v e rba s e
d
o n u rba n
l
a nd
cl
a s s1 0
2
:S
ta
t
i
st
i
c sfr
om
th
e c al i b
r at
i
o n a nd
v al i da
t
i
o np
e rio
d
s1 3
3
:F
e c al
c ol i fo r
m
c al i b
r at
i
o n(
2 0 0 1
)
a nd
v al i d
at
i
on(
2 0 0 2
)
f
orR
e a ch 4
1 8
4
:S
um m
a ry
of l
a nd
u s e s,B
M
P
s, a nd
c o sts u s e
d i
nt
h
el i
n e a rp
r og
r am
2 4
5
:B
M
P
ef f
e ct
i
v e n e s s v al
u e s,m
a xi
m
um l
o ad
r ed
u ct
i
o n s, a nd
c om p l i
a n c ec o n c e n
t
r at
i
o n sb y
ef fe c
t
iv e n e s s
l
e v el
2 9
6
:T
ota
l
c o st t
ot
re at r u n of f f
r om 1 0 0
a c r e s of l
and
u s ek b y B
M
P i
3 3
7
:B
M
P
s a s si g
n ed
to
e a ch l
a nd
u s eb y
str a
t
eg y
3 3
8
:T h
r e sh
ol d l
o ad
r ed
u ct
i
o n sb y
t
a rg
et
c om
p l i
a n c e c o n c e nt
r at
i
o n3 7
9
:P
r ob
ab i l i
t
y
of m
e eti
ng
e xi
st
in
g
a nd p
ot
e nt
i
al f
e c al
c ol i fo
rm
st
a nd
a rd
s,i
np
e r c e nt
4 1
1 0
:I
n c r em
e nt
al p h
a s ed i
sti
n ct
i
o n sfo r st
r at
eg i
e sA & B
(A p p
r o a ch A
-B
)
4 6
1 1
:I
n c r em
e nt
al p h
a s ed i
st
i
n ct
i
o n sf
o r st
r at
eg i
e sC
,D
&
E
(A p p
r o a ch C
-D
-E
)
4 7
12
:L i
k
el i h
o od
of
c om p l i
a n c eg i
v e nm
o nit
o ri
ng d
ata o n
w
et
l
a nd
e
f f
e ct
i
v e n e s s5 1
C
.l
:P E R L N D h y d
r ol
og y p
a r am
et
e r s6 2
C
.3
:P E R L N D F
e c al C
ol if
o rm
p
a r am
et
e r s6 3
C
.4
:I
M
P E N D H y d
rol
og y p
a r am
et
e r s6 3
C
.5
:I
M
P E N D
s ol i d
sp
a r am
et
er s6 3
C
.6
:I
M
P E N D
f
e c al
c ol i f
o rm p
a r am
et
e r s6 4
C
.7
:R C H R E S f
e c al
c ol i f
o rm
p
a ram
et
ers6 4
E
.l
:A g
ri
c ult
u r al
a ni
m
al
sb y
sub w
at
e r sh
ed
6 8
E
.2
:W
i l d l i f
ed
e n si
t
i
e s6 8
F
.l
:A
re a a nd l
o ad i
ng i
np
ut
sf
o rt
h
el i
n e arp
rog
ram
7 2
G
.l
:B
e st
m
a n ag
em
e nt
p
r a ct
i
c e ef f
e ct
i
v e n e s s v al
u e s a nd
s o u r c e s7 3
I
.l
:R
a nd
om l y
s el
e ct
ed B
M
P
ef f
e ct
i
v e n e s s v al
u e sb y
st
r at
eg y
7 6
1
.2
:8 0
""p
e r c e nt
i l
e(
c om
p l i
a n c e)
c o n c e nt
r ati
o n sf
o r e a ch
r u n of
e a c
h
st
r at
eg y
7 7
J
.l
:B
M
P l
o c ati
o n sf
o rp h
a s e1
of
ap p
r o a ch A
-
B
7 8
J
.2
:B
M
P l
o c ati
o n sf
o rp h
a s e s1
a nd 2
of
ap p
r o a ch A
-
B
8 5
J
.3
:B
M
P l
o c ati
o n sf
o rp h
a s e1
of
ap p
r o a ch C
-D
-E
8 7
J
.4
:B
M
P l
o c ati
o n sf
o rp h
a s e s1
a nd 2
of
ap p
r o a ch C
-
D
-E
9 4
K
.l
:C
al
c ul
at
i
o n of p
e r c ap i
t
aB
M
P
st
r at
eg y
c o st
s9 9
L I S T O F F I G U R E S
F i g
u r eP
ag
e1
.W
at
e r sh
ed d
el i
n e at
i
o n(
l
eft
)
a nd
W
i
nH S P F
s ch
em
at
i
c(
ri g h
t
)
8
2
.F
-
C
u r v ef
o r r e a ch 4
1 1
3 R
e a ch 1 h y d
rog
r ap h
a nd
si g
ni f
ic a nt
st
o rm
cut
of f
12
4 C
al i b
r at
i
o n of f l
ow
- ob
s e r v ed
v sm
od
el
ed f l
ow f
o rJ
a n u a ry
t
h
r o ug h J
u n e2 0 0 4
1 4
4
.V
al i d
at
i
o n of f lo
w
-o
b
s e r v ed
v s.m
od
el
ed f l
ow f
o rA p
ri l
t
h
r o ug h O
ct
ob
e r2 0 0 5
14
6
.R
e a ch 4
ob
s e r v ed &
si m
ul
at
ed f
e c al
c ol i f
o rm i
n2 0 0 1
(
c al ib
r at
i
o n)
16
7
.R
e a ch 4
ob
s e r v ed
&
sim
ul
at
ed f
e c al
c ol i f
o rm i
n2 0 0 2
(
v al i d
at
i
o n)
1 6
8
.D
ay
s o nw h i
ch p
r e ci p i
t
at
i
o n o c c u r r ed
or s am
p l
e sw
e r et
ak
e n1 7
9
.C
om p
a ri
s o n of
ob
s e r v ed
v s.m
od
el
ed i
n-s
t
r e am
f
e c a
l
c ol i f
o rm f
o rr e a c
h 4
f
o r2 0 0 1
(
c al i b
r at
i
o n)
1 9
1 0
.C
om
p
a ri
s o n of
ob
s erv ed
v s.m
od
el
ed i
n-s
t
r e am f
e c al
c ol i f
o rm f
orr e a c
h 4 f
o r2 0 0 2
(
v al i da
t
i
o n)
1 9
1 1
.D i
st
ri b
ut
i
o n of
ef fe c
t
i
v e n e s s v al
u e sf
o rw
et
p
o nd
s2 5
1 2
.D i
st
ri b
ut
i
o n of
ef f
e ct
i
v e n e s s v al
u e sf
o rw
et
l
a nd
s2 6
1 3
.D i
st
ri b
ut
i
o n of
ef f
e ct
i
v e n e s s v alu e s
f
o r s a nd f
il
t
e r s2 6
14
.L i
n e a rp
r og
r am
-
H S P F
r ela
t
i
o n sh ip f l
ow
ch
art
2 6
1 5 8 0
t
h
p
e r c e nt
i le
(
c om
p
l i
a n c e)
c o n c e nt
r at
i
o n v s.m i
c r ob i
al l
o ad
r e
d
u ct
i
o n2 9
1 7
.R
a ng
e of
c om
p l i
a n c e c o n c e nt
r at
i
o n sb y
st
r at
eg y
c o st
4 1
1 8
.L i k
el i h
o od
of
c om p l i
a n c eb y
st
r at
eg y
c o st
4 5
1 9
.R
a ng
e of
c om p l i
a n c e c o n c e nt
rat
i
o np
o s sib l
ew
h
e r ew
et
l
a nd
s a r e0
%
(
A
)
,5 0
%
(
B
)
, a nd 9 9
%
(
C
)
ef f
e ct
i
v e a nd w h
e r e n om
o ni
t
ori
ng d
at
ai
s av ai l
ab l
e onw
et
l
and
ef f
e ct
i
v en es s(
D
)
5 0
D
l
.W
a ste
w
at
e rt
r e at
m
e nt
p l
a nt
a nd i
n str e am
f
e c al
c ol i f
orm
c o n c e n
t
r at
i
o n6 6
E
.l
.R
e a ch 7
ob
s e r v ed &
si m
ul
ate
d f
e c al
c ol i f
o rm i
n2 0 0 1
(
c al i b
r at
i
o n)
7 0
E
.2
.R
e a ch 7
ob
s e r v ed &
si m
ul
ate
d f
e c al
c ol i f
o rm i
n2 0 0 2
(
v al id
at
i
o n)
7 0
E
.3
.C
om p
a ri
s o n of
ob
s e r v ed
v s.m
od
ele
d i
n-str e a
m f
e c al
c ol
i f
o rm
f
o r r e a ch 7 f
o r2 0 0 1
(
c al i b
r at
i
o n)
7 1
E
.4
.C
om p
a ri
s o n of
ob
s erv ed
v s.m
od
el
ed i
n-s
tr e a
m f
e c al
c ol i f
o rm
f
o r r e a ch 7 f
o r2 0 0 2
(
v aH d
at
i
o n)
7 1
C h
ap
t
erI
I N T R O D U C T I O N
P
at
h
og
e n s a r ek
n ow
nt
ob
e a nim p
o rt
a nt
c a u s e of im
p
ai
rm
e nt t
oN
o rt
h C
a r ol i
n a's a sw
el l
a s n a
ti
o n al
s u rf
a c ew
at
e r sI
n o rd
e rt
o c o st
-ef f
e ct
i
v el y
r ed
u c em i
c r o
b i
al
c o nt
am i
n at
i
o n,p l
a n sf
o rw
at
e r sh
ed
r e st
o r at
i
o n sh
o ul d b
ed
e v el
op
ed
a nd i m p l
em
e nt
ed
.H
ow
e v e r,
t
h
e ef f
e ct
i
v ene s s of
w
at
e r sh
ed
re st
o r at
i
o np l
a n s c a n n ot
b
eg
u a r ant
e ed i
nm
o st
c a s e sd
u et
oth
ei
nh
e r e nt
v a ri
ab i l i
t
y i
nm i
c r ob i
al l
o ad i
ng
s, a sw
el l
a sth
e ef f
e ct
i
v e n e s s of B
M
P
s c ap
ab l
e of
r ed
u ci
ng l
o ad i
ng
s.T h
e r ef
o r ei
t
i
si m p
o rt
a nt t
o ch
a r a ct
e ri
z eb
ot
h l
o ad i
ng
s a nd im p
a ct
s of B
M
P
ef
f
e ct
i
v e n e s sb
ef
o r e ch
o o si
ng
as
t
r at
eg y f
orb
ri
ng i
ng
th
ew
at
e rb
od y i
nt
o c om p l i
a n c e.1■
1 R
e g ul
at
o ry
b
a ck g
r o u nd
I
n1 9 7 2
,t
h
eU
ni
t
ed St
at
e sC
o ng
r e s s e n a ct
ed
t
h
eF
ed
e r al
W
at
e rP
ol l
ut
i
o nC
o nt
r ol A
ct
A m
e nd m
e nt
s,k
n ow
nt
od
ay
a st
h
eC l
e a nW
at
e rA
ct
(
C
W
A
)
,i
n o rd
e rt
op
r ot
e ct
, r e st
o r e a nd
m
ai
nt
ai
nt
h
eq
u al i
t
y
of
th
e n at
i
o n 's s u r
f
a c ew
at
e r s.T h
eC
W
A g
a v et
h
eU
nit
ed St
at
e sE
n vi
ro nm
e nt
al P
rot
e ct
i
o nA g
e n cy
(
U S E P A
)
th
e a ut
h
orit
y
t
o reg
ul
at
ed i
sch
a rg
e st
o s urf
a c ew
at
e ri
n o rd
e rt
o e n s u r et
h
at
,b y 19 8 3
, al l w
at
e r si
nth
eU
ni
t
ed S
t
at
e sw
e r e "fi
sh
ab l
e a nd
sw i m
m
ab l
e".W
h i l
et
h
ed
e ad l i
n eh
a sl
o ng p
a s s ed
, ov e r4 4
%
of
st
r e am
m
i l
e s a s s e s s ed i
nt
h
eU
ni
t
ed S
t
at
e s a r es
t
i l l
n ot
m
e et
i
ng
t
h i
sg
o al
(
U SE P A
,2 0 0 9
a)
I
n o rd
e rt
o at t
ai
nt
h i
s ob
j
e ct
i
v e,th
eC
W
A
r eq
ui
r ed
st
at
e st
o ad
op
t
w
at
e rq
u al i
t
y
st
a nd
a rd
sf
o rp
ol l
ut
a nt
s of
c o n c e r nW
at
e rb
od i
e sth
at
d
o n ot
m
e et t
h
e s e st
a nd
a rd
s a r e c o n si d
e r ed
"
i m p
ai
r ed
" a nd
a r ep l
a c ed
o nth
e st
at
e's3 0 3
(
d
)
l i
st
(
a sd
e s c ri b
ed i
n s e cti
o n3 0 3
(
d
)
of
t
h
eC
W
A
)
.(
T
M
D L
)
w h i
ch
,b y d
efi
ni
t
i
o n,d
et
ai l
st
h
em
a xi m
um
p
ol l
ut
a nt
l
o ad
t
ot
h
ew
at
e rb
od y
t
h
at
w i l l
a c
h i
e v ew
at
e rq
u al i
t
y
st
a nd
a rd
s, a nd
t
h
e n al l
o c at
e st
h i
sl
o ad
am
o ng
st t
h
eid
e nt
i fi
ed p
oi
nt
a nd
n o n
p
oi
nt
p
ol l
ut
ant
s ou r c e si
nt
h
ew
at
e r sh
ed
.I d
e al l y
,t
h
ed
e v el
op
m
e nt
of
aT
M
D L w
o uld
c u
l
m
i
n at
ei
nt
h
e c r e at
i
o n of
a ni m p l
em
e nt
at
i
o np l
a nt
ob
ri
ng
t
h
ew
at
erb
od y i
nt
o c om p l i
a n c e.P
at
h
og
e n s a r et
h
em
o st
c om m
o n c a u se of i m p
ai
rm
e nt
i
nt
h
eU
.S
., a cc ount
i
ng f
or1 5
%
of 3 0 3
(
d
)
-l i
st
ed w
at
e r s a nd 1 8
%
of
e xi
sfi
ng T
M
D L
s(
U S E P A
,2 0 0 9 b
)
.I
nN
o rt
h C
a r ol i
n a,p
at
h
og
e n sa c c o u n
t
f
o r4 9
%
of 3 0 3
(
d
)
-l i
st
ed w
at
e r s a nd 4 3
%
of
e xi
st
i
ng T
M
D L
s(
U S E P A
,2 0 0 6 b
)
.P
at
h
og
e ni m p
ai
rm
e nt
i
sm
o st
c om m
o nl y i
nd i
c at
ed b y
t
h
ep
r e s e n c e of
el
e v at
ed
c o n c ent
rat
i
o n s of
f
e c al
c ol i
f
o rm b
a ct
e ri
a(
U SE P A
,2 0 0 9
c)
.N
ort
h C
a r ol i
n a 's
f
r e sh w
at
er st
a nd
a rd f
o rf
e c al
c ol i f
o rm
c o nt
ai
n st
w
op
art
s.F i
r st
,t
h
eg
e om
et
ri
cm
e a n of fi
v e c o n s e c ut
i
v e s am p l
e s c ol l
e ct
ed w i
t
h i
n a3 0
-d
ay p
e ri
od
m
u st
n ot
e x c e ed
af
e c al
c ol i f
o rm
c o n c e nt
r at
i
o n of 2 0 0 C F U / l OOm L
(
N C D E N R
,2 0 0 7
c)
.A d d i
t
i
o n al ly
,w h i l
ei
t
i
se x
p
e ct
ed
t
h
at
s om
e vi
ol
at
i
o n sw i l l
o c c u rd
u ri
ng
r ai
nf
al l
e v e nt
s,f
ew
e rt
h
a n2 0
%
of
t
h
e s am p l
e sc o
l l
e ct
ed w i
t
h i
n a3 0
-d
ay p
e ri
od
sh
o ul d
e x c e ed
af
e c al
c ol i
f
o rm
c o n c e nt
r at
i
o n of 4 0 0
C F U / l OOm L
(
N C D E N R
,2 0 0 7
c)
.1
.2 P
at
h
og
e n s a nd
n o n p oi
nt
s o u r c ep
ol l
ut
i
o nI
nd i
c at
o r o rg
a ni
sm
s a r e of t
e n u s ed
a s s u r r og
at
e sf
o rp
at
h
og
e nd
et
e ct
i
o nb
e c a u s et
h
eo r
g
a ni
sm
s a r ep
r e s e nt
i
nh i g h
e r c o n c e nt
r at
i
o n st
h
a np
at
h
og
e n s a nd
t
y p i
c al ly l
e s s c o st
l y
t
od
et
e ct
(
O l i
vi
e ri
,1 9 8 2
;
G
el d
r ei
ch
,1 9 8 2
)
.S
o,w
h
i l
ef
e c al
c ol i f
o rm
s a r e n ot
p
at
h
og
e ni
ct
h
em
s el
v e s,t
h
ey
a r e a c o
m m
o nl y
u s ed i
nd ic a
t
o r o rg
a ni
sm
.T h
ei
rp
r e s e n c e s ug g
e st
st
h
at
f
e c al
c o nt
am i
n at
i
o ni
sa
l
s ol ik
el y p
r e s e nt
, r ai
si
ng
t
h
et
h
r e at t
h
at
p
at
h
og
e ni
c e nt
e ri
cm i
c r ob
e s, s u ch
a sG i
ard i
al
am b l
i
a,C
ryp
t
o sp
o ri
d i
um p
a rv um
,S
al m
o n el l
a,E
s ch
e ri
ch i
a c ol i 0 1 5 7
:H
7
a nd
e nt
e r o vi
r u s e s,m
ay
al
s ob
eou
t
b
re ak
s, s u ch
a st
h
e19 9 3
c ry p
t
o sp
o rid i
o si
s o ut
b
r e ak i
nM
i l w
a uk
e ew h i
ch
af f
e ct
ed m
o r et
h
a n4 0 0
,0 0 0 p
e op l
e(M
a cK
enzi
e,1 9 9 4
)
B
etw
e en1 9 7 1
a nd 1 9 9 4 i
t
i
s e st
i m
at
ed
t
h
at
at
l
e a st
10 8
w
at
e rb
o r n ed i
s e a s e o ut
b
r e ak
sf
r om
s u rf
a c ew
at
e r o c c u r r ed
th
r o ug h
o ut th
eU
ni
t
ed St
at
e s a nd
t
h
at
a
p p
r o xi m
at
el y 2 0
-4 0%
of
th
e o utb
r e ak
sw
e r e a s s o c
i
at
ed w
it
h
e xt
r em
ep
r e ci p i
t
at
i
o n(
R
o s e et
al
,2 0 0 0
;
C
u r ri
e r o,2 0 0 1
;
G
af f
i el d
et
al
.,2 0 0 3
)
T h
e r ef
orei
t
i
si m p
o rt
a nt t
o c o nt
r ol p
at
h
og
e nc o n
t
am i
n at
i
o n, e sp
e ci
al l y
t
h
at
w h i
ch i
s a s s o ci
at
ed w it
h
st
o rm w
at
e r.W
h
i l
ed i
r e ct
d i
s ch
a rg
e of m
i
c r ob
e st
o s u rf
a c ew
at
e r s vi
ap
oi
nt
s o u r c e s sti l l
o c c u r s,n o n
p
oi
nt
s o u r c e r u n of f d
u et
o r ai
nf
al l
t
e nd
st
ob
e of g
r e at
e r c u r r e nt
c o n c e r n(
G
a n n o n,19 8 9
)
.S i
n c ei
t
i
sp
o s si b l
eth
at
ah i g h
erf
r eq
u e n cy
of
e xt
r em
e st
orm
event
sw i l l
o c cu rd
u et
o cl im
at
ec
h
a ng
e,i
n c r e a s ed
n um
b
e r s of
o ut
b
r e ak
s a r ep
o s si b l
e a nd
ag
r e at
e r u nd
e r st
a nd i
ng
of m i
c r ob i
al
t
r a n sp
o rt
a nd
c o nt
r ol m
et
h
od
ol
og y
c o ul d h
el p
r ed
u c et
h
eim p
a ct
s(
R
o s e et
al
,2 0 0 0
;
C
u r ri
e r o,2 0 0 1
)
.T
r e at
i
ng
st
o rm w
at
e r vi
a c o n v e nt
i
o n al m
et
h
od
s(
e.g
.,f l
o c c ul
at
i
o n, s ed i m
e nt
at
i
o n,fi
l
t
r at
i
o n)
i
sl i k
ely i
nf
e a si
b l
ef
r om
a c o st
st
a nd p
oi
nt
,t
h
e r ef
o r ei m p l
em
e nti
ng b
e st
m
a n ag
em
e nt
p
r a ct
i
c e s(
e.g
.,
d
et
e nti
o nb
a si
n s,fi l
t
e r st
ri
p
s)
t
o r ed
u c em
i
c r ob i
al
c o nt
am i
n at
i
o np
ri
ort
oi
t
se n
t
r a n c ei
nt
oth
e e n vi
r o nm
e nt
o r s ew
e r sy
st
em m
ay b
e am
o r ep
r a ct
i
c al
s ol
ut
i
o n(
G
af fi
el d
et
al
,2 0 0 3
)
.1
.3 S
t
ud
y si g
ni fi
c a n c eWh i l
ep
r e vi
o u s st
ud
i
e sh
a v e e x am i
n ed
th
e ef fi
c a cy
of i
nd i
vi d
u al B
M
P
sf
o rf
e c al
c ol i f
o rm
r e
m
o v al
,l i
t t
l
ei
nf
o rm
at
i
o ni
s a v ai l
ab l
e o n ap p
r o a ch
e s
f
o r a ch i
e vi
ng w
at
ersh
ed l
e v el g
o al
sw i
t
h
r e s
p
e ct t
om
i
c r ob i
al
c o nt
am i
n a nt
s(
C l
a ry
et
al
.,20 0 8
)
S
ch l
ei
ch
a nd
W
h i
t
e(
19 9 7
)
,B
eh
e r a et
al
.(
2 0 0 6
)
a nd C h i
u et
al
(
2 0 0 6
)
d
em
o n st
r at
ed
t
h
at
aw
at
e rq
u al i
t
y m
od
el
c o ul d b
e u s ed i
nc o n
j
u n ct
i
o nw i
th
v a ri
o u s op
t
im i
z at
i
o nt
e ch
ni q
u e sf
o rd
e v el
op i
ng
aw
at
e r sh
ed l
e v el w
at
e rq
u al it
y
a s e
i
t
h
e rt
ot
al
s u sp
e nd
ed
s ed i
m
e nt
(
T S S
)
o r nit
r at
e st
a nd
a rd
s, a nd w
e r e c o ndu c
te
d i
nw
at
e r sh
ed
sw h
e r e ag
ri
c ul
t
u r ew
a s sh
ow
nto
b
et
h
ep
ri m
a ry p
ol l
uta n
t
s o u r c e.D
uet
ot
h
el
ack
of
si m i l
a rs
t
ud i
e si
nm
o r eh
e a vi l y d
e v el
op
ed
a r e a s,E P A fi
i nd
ed
r e s e a r ch
t
od
e v el
op
t
o ol
sto
str a
te
g i
c al ly
s e
l
e ct
a nd p l
a c eB
M
P
si
n u rb
a nw
at
e r sh
ed
s(
L
ai
et
al
.,
2 0 0 7
)
.O
n et
o ol
.S
t
o rm
W
at
e rI
n v e st
m
e nt
S
tr a
t
eg y E
v al
u at
o r(
S
t
o rm
W
I S E
)
,l i
nk
sh y d
r ol
og i
c a nd
op
t
i m i
z at
io n
m
od
el
s and w
a s r e ce nt
l
y
u s e
d
t
op
ri
o rit
i
z eB
M
P p l
a c em
e nt
i
nL it t
le
C
r um C
r e ek w
at
e r sh
ed i
nP
e n n sy l
v a ni
a(
M
cG
a rit
y
,2 0 0 6
;
M
cG
arit
y
et
al
.,2 0 0 9
)
,b
ut
d
o e s n ot
h
a v et
h
e c ap
ab
i l i
t
y
t
om
ode
l m i
c r ob i
al
c o nt
am i
n a nt
s.
E P A i
s c u r r e nt
ly f
u nd i
ng
th
ed
e v el
op m
e nt
of
a n ot
h
e rt
o ol
,k
n ow
n a st
he
S y
ste
m
fo r
U
rb
a nS
to r
m
w
at
e rT
r e atm
e nt
a nd A
n al y
si
sI
nte
g
r at
i
o n(
S U ST A I N
)
,w h i
ch w i l l
n ot
o nl y l i
nk h y d
r ol
og i
ca n
d
op
t
i m i
z at
i
o nm
od
el
s,b
ut
w i l l
al l
ow fo r
d
eta
i le
d
ch
a r a ct
e ri
z at
i
o n of B
M
P
s a nd p
a r c el l
e v el
p l
a c em
e nt
(
L
ai
et
al
.,2 0 0 7
)
.T h
et
o ol
is s c
h
ed
ul
ed
to
be c o
m p l
et
ed i
n2 0 0 9
.T
he
U
ni
t
ed
S
ta
te s
E
n vi
r o nm
e nta
l
P
r ote c
t
i
o nA g
e n cy
sup p
o rt
st
h
e u s e of
ad
ap
t
i
v em
a n ag
em
e nt
i
nw
at
e r sh
ed
m
a n ag
em
e nt
(
U S E P A
,2 0 0 3
) W
h i l
e up f
r o nt
p l
a n ni
ng i
si m p
o rta n
t
,th
e ad
ap
ti
v em
a n ag
em
e nt
c o n c ep
t
e n c o u r ag
e s c o n c u r r e nt
p l
a n ni
ng
a nd im p l
em
e nt
at
i
o n a nd
u si
ng
i
nf
o rm
ati
o ng
ai
n ed
t
h
r o ug h i
m
p l
em
e nt
at
i
o nt
o r e vi
s e e xi
st
i
ng p l
a n s.T h
e stu
d i
e sd i
s c u s s ed
p
r e vi
o u sl y p
r e s e nt
m
eth
od
sf
o rd
e v el
op i
ng w
ate r s
h
ed l
e v el
ap p
r o a ch
e sto
w
at
e rq
u al i
t
y
m
a n ag
em
e nt
b
ut
d
o n ot
d i
s c u s st
h
e r ol
ef
o r ad
ap
t
i
v em
a n ag
em
e nt
i
ni m p
r o vi
ng
t
h
e st
r at
eg i
e sp
r e s e nt
ed
.S
ch l
ei
ch
a nd
W
h it
e(
1 9 9 7
)
sh
ow
v a ri
o u sl
e v el
s of i
m
p l
em
e nt
at
i
o nb
a s ed
o nt
he
d
e si
r ed
le v e
l
of p
ol l
ut
a nt
ab
at
em
e nt
b
ut
o nl y p
r e s e nt
a si
ng l
e st
r at
eg y
a nd
t
he r e
f
o r ed
o n ot
d i
s c u s sp l
a nm
od i f
i c at
i
o nth
r o ug h
ad
ap
t
i
v em
a n ag
em
e nt
.W
he r e
th
e r ei
sth
ep
o s si b i l i
t
y
t
ha
t
m
ul
t
i p l
ew
at
e r sh
ed
r e sto r a
t
i
o n str at
eg i
e s c o ul d b
e s uit
ab l
efo r a
p
a rti
c ul
a rw
at
e r sh
ed
, ad
ap
at
i
v em
a n ag
em
e nt
i
sim
p
o rt
a nt
a nd
c a nb
ei
n c o rp
o r ate
d
t
h
r o ug h
a nin c r e
m
e nt
al
ap p
r o a ch
t
o st
r at
eg y
i
m
p l
em
e nt
at
i
o n .A
ni
n c r em
e nt
al
ap p
r o a ch m
ay b
ep
r efe r a
b l
ef
o rtw
o r e a s o n si
n cl
ud i
nt
o:1
)
i
m
p
ro v ew
at
e rq
u al i
t
y
a sq
ui
ck l
y
a nd
c o st
-e
f f
e ct
i
vel y
asp
o s si b l
eb y p
ri
o ri
t
i
zi
ng
a r e a sw i
t
h
t
h
eg
r e at
e st
p
ot
ent
i
al f
orl
o ad
r ed
uct
i
o nf
orB
M
P
c o n st
r u ct
i
o n(
p
a rt
i
cul
a rly w h
e ret
i m
e and
r e s o u r c e s a r e
l i m i
t
ed
)
;
a nd 2
)
al l
ow
m
o ni
t
o ri
ng d
at
ag
at
h
e r ed d
u ri
ng i m p l
em
e nt
at
i
o nt
ob
e u s ed
t
om
od i f y
t
h
e st
r at
eg y w h
e n n e c e s s a ry
.C h i
u et
al
.(
2 0 0 6
)
al
s oid
e nt
i f i
ed
t
ot
al
c o st
s a s s oci
at
ed w i
t
h
a ch i
e vi
ng
al
t
e r n at
ec o n c e n
t
r at
i
o n st
a nd
a rd
sf
o rT P
a nd T S S
,w h i l
eJ
a c ob & T i m
m
o n s(
1 9 7 4
)
a nd S
ch l
ei
ch
a nd
W
h i
t
e(
1 9 9 7
)
d
et
e rm i
n ed m
a rg
i
n al
c o st
s a s s o ci
at
ed w i
t
h
a r a ng
e of
ab
at
em
e nt
l
e v el
s.B
ot
h
of
t
h
e s e st
ud i
e sf
o u nd
t
h
at
m
a rg i
n al
c o st
sd
e c r e a s ed
a s ab
at
em
e nt
g
o al
sw
e r e r el
a x ed
.I f
t
h i
si
s al
s ot
h
e c a s ef
o rN
o rt
h
e a st
C
r e ek
, a n e v al
u at
i
o n of m
a rg i
n al
c o st
s a nd h
ow
t
h
ey
v a ry w i
t
h i
n st
r e am
c o n c e n
t
r at
i
o nw
o ul d b
ej
u st
i
f
i ed
.C
u r r e nt
l y
, c o n c e nt
r at
i
o ng
o al
s a r eb
a s ed
o nt
h
e a s s um p
t
i
o nt
h
at
N
o rt
h
e a st
C
r e ek i
s u s ed
f
o rp
ri m
a ry
c o nt
a ct
r e c r e ati
o n(
e.g
., sw i m m i
ng
a nd d i
vi
ng
)
,h
ow
e v e r,i
t
i
s u n cl
e a rw h
et
h
ert
h
at
i
st
h
e c a s e.E l l i
s a nd
W
y
c of f
(
19 8 1
)
s ug g
e st t
h
at t
h
e e xt
e nt
of
t
h
ew
at
e rq
u al i
t
y p
r ob l
em b
ed
et
e rm i
n ed b
a s ed
up
o nt
h
ei
nt
e nd
ed
u s e of
t
h
ew
at
e rb
od y
, a nd
t
h
at
a c a r ef
ul
a n al y
si
sb
eu n
d
e rt
ak
e nt
od
et
e rm
i
n ew h
et
h
e rw
at
e rt
r e at
m
e nt
o r a ch
a ng
ei
nw
at
e rq
u al i
t
y g
o al
si
sm
o r e c o st
-e
f f
e ct
i
v e.K
al m
a n et
al
.(
2 0 0 0
)
c om p l
et
ed
ab
e n efi
t
-c o s
t
a n al y
si
s o nB
al
o o n aC
r e ek
, ah
e a vi l y
u r
b
a ni
z ed w
at
e r sh
ed i
nt
h
eL
o sA
ng
el
e s a r e a.A
ni
n v e st
ig
at
i
o n sh
ow
ed
t
h
at t
h
e op p
o rt
u ni
t
y
t
oa c
h i
e v e s om
e of
t
h
eC
r e ek
's
d
e si g
n at
ed
u s e sw
a sl i m i
t
ed d
u et
ot
h
ei
n st
al l
at
i
o n of
c o n c r et
el i
ni
ng
i
np
ort
i
o n s of
t
h
e c r e ek
.T h
e a ut
h
orst
h
e n e v al
uat
ed
t
h
ei m p
a ct
of
st
o rm
w
at
e r o n a ch i
e vi
ng
t
h
ed
e si g
n at
ed
u s e s a nd f
o u nd
t
h
at t
h
e c o st
of
st
o rm
w
at
e rt
r e at
m
e nt
o ut
w
ei g h
ed
t
h
ep
ol l
ut
i
o n c o nt
r ol
b
e n ef
it
s.T h
eB
al
o o n aC
r e ek
st
ud
y i
nd i
c at
e st
h
ei m p
o rt
a n c e of
ap p
r op
ri
at
el
y i d
e nt
i f y i
ng
aw
at
e rb
od y
's u s e sw h
e n s et t
i
ng w
at
e rq
u al i
t
y g
o al
s a nd
a s s e s si
ng
t
h
e c o st
-ef f
e ct
i
v e n e s s of
t
r e at
m
e nt
.W
h i l
eN
o rt
h
e a st
C
r e ek h
a s n ot
b
e e np h y
si
c al ly
al
t
e r ed l i k
eB
al
o o n aC
p
o s si b l
et
h
at
u rb
a ni
z at
i
o ni
nt
h
ew
at
e r sh
ed h
a sl i
m
i
t
ed
t
h
e op p
o rt
u ni
t
y
t
o a ch i
e v ei
t
sd
e si g
n at
ed
u ses, a n
d
t
h
e r ef
ore re e v al
uat
i
o n of i
t
sd
e si g
n at
ed
u s e sm
ay b
ew
arr a nt
ed
.
I f
t
h
ed
e si g
n at
ed
usesare r e v
i
s ed
,l
e s s st
ri
ng
e nt
c o n c e nt
r at
i
o ng
o al
sm
ay b
e s uf f
i ci
e nt
,t
h
e r eb y
r ed
u ci
ng
t
h
e c o st
s of
c o
m p l i
a n c e.A
st
ud y
o nC
a n ad i
a nl
ak
e si
nd i
c at
e st
h
at
l
e s s st
ri
ng
e nt
f
e c al
c ol i f
o rm
st
a nd
a rd
sm
ay
no
t
h
a v ed
r am
at
i
ci m p
a ct
s o nh
um
a nh
e al
t
h
(
S
ey
f
ri
e nd
et
al
,1 9 8 5
)
T h
e st
ud
y
f
ound
t
h
at
w h i l
e as
i g
ni fi
c a nt
r el
at
i
o n sh i p
e xi
st
sb
et
w
e e nf
e c al
c ol i f
o rm
c o n c e nt
rat
i
o n si
nl
ak
e s a nd i l l
n e s si
ns
w i
m m
e r s,t
h
e ap p l i
c at
i
o n of
t
h i
s rel
at
i
o n sh i p i
nd i
c at
e s a2
%
i
n cre a s ei
ni l l
n e s si f
t
h
ef
e c al
c o
l if
o rm
c o n c e nt
r at
i
o ni
n c r e a s ed f
r om 4 0 0 C F U / l OO
m
L
t
o9 0 0 C F U / l OOm L w h i
ch m
ay
b
e a na c c e
p
t
ab l
ei
n cre a s e e sp
e ci
al l y
sin
c ei
t
i
s n ot
e xp
e ct
ed
t
h
at
N
ort
h
e a st
C
r e ek i
sh
e a vi l y
u s ed f
o rfi
il l b
od y
c o nt
a ct
r e c r e at
i
o n(
S
ey f
ri
ed
et
al
.,
1 9 8 5
)
.E
v e ni f
t
h
e at t
ai
nm
e nt
of
c u r r e nt
d
e si g
n at
ed
u s e s
i
sd
e em
ed f
e a si
b
l
e,t
h
eC
r e ek
m
ay
n ot
a ct
u al l y b
e u s ed f
o r al l
of i
t
sd
e si g
n at
ed
u s e s a nd
t
h
e r ef
o r et
h
e c o st
of w
at
e rq
u al i
t
y i m p
r o v em
e nt
m
ay
e x c e ed
t
h
ew
at
e r sh
ed
r e si d
e nt
s'w i l l i
ng
n e s s-t
o-p
ay
.I
nd
et
e rm
i
ni
ng
c o st
s,p
r e vi
o u s st
ud i
e sh
a v e a s s um
ed
t
h
at
b
e st
m
a n ag
em
e nt
p
r a ct
i
c e sa c
h i
e v e a sp
e ci fi
ed
l
e v el
of
ab
at
em
e nt
a nd
h
a v e n ot
c o n si d
e r ed
v a ri
ab i l i
t
y i
nB
M
P
ef f
e ct
i
v e n e s s.S
ch l
ei
ch
a nd
W
h i
t
e(
1 9 9 7
)
c o n si d
e rt
h
at t
h
e ef f
e ct
i
v e n e s s of
a s ui
t
e of B
M
P
s o n a sp
e ci f
i ed l
a nd
u s e
w i l l
v a ry b y
s ub w
at
e r sh
ed d
u et
od i f f
e r e n c e s am
o ng
t
h
e s ub w
at
e r sh
ed
s,b
ut t
h
ey d
o n ot
c o n s
i d
e rt
h
ei
nh
e r e nt
u n c e rt
ai
nt
y i
nB
M
P p
e rf
o rm
a n c e.R
ep
o rt
ed B
M
P
ef f
e ct
i
v e n e s s v al
u e si
nt
h
el i
t
e r at
u r eh
a v e v a ri
ed w i d
ely
a nd m
ay b
el
a rg
el y
at t
ri
b
ut
ab
l
et
oi
n c o n si
st
e nt
i
m
p l
em
e nt
at
i
o nm
et
h
od
ol
og i
e s a nd
/
o r si
t
e c o nd i
t
i
o n s(
G i
t
a u et
al
,2 0 0 5
;
S
t
r e ck
e r et
al
.,
2 0 0 0
)
.N
o rt
h C
a r ol i
n aD
ep
art
m
e nt
of E
n vi
r o nm
e nt
al
a nd N
at
u r al R
e s o u r c e sh
a sp
ub l i
sh
ed g
ui d
el i
n e s o nT S S
a nd T P
r e
m
o v al
b
y B
M
P
sf
o rd
et
e rm
i
ni
ng
c om
p l i
a n c e(
N C D E N R
,2 0 0 7
a)
.F
o rf
e c al
c ol i f
o rm
,
N C D E N R
o n