SEDAH: Servidor de datos para el estudio de la alteración hidrológica

Durante los años 2008, 2009 y 2010 se han llevado a cabo, a nivel estatal, diversas actuaciones encaminadas a evaluar la alteración ecohidrológica de las masas de agua. Esta evaluación se llevó a cabo con la metodología y aplicación IAHRIS. Durante el desarrollo de estos trabajos se constató la necesidad de crear una herramienta que permitiera una mejor adecuación de los valores de la Red Oficial de Estaciones de Aforo (ROEA) a las diferentes herramientas que permiten valorar la alteración hidrológica de los regímenes hidrológicos, con especial atención a su aplicación a través del modelo IAHRIS. La aplicación web creada, denominada SEDAR (Servidor de Datos para Estudio de la Alteración Hidrológica), ayuda a solventar esta tarea, por un lado agilizando el trámite de selección de estaciones de aforo, fechas, tipo de serie de aforo, valoración preliminar de la calidad de los datos, clasificación referencia-alterado de los caudales, exportación de datos, y por otro proporcionando información completada tanto para datos mensuales y diarios, disponiendo de esta manera de un mayor volumen de datos en los formatos nativos de IAHRIS e IHA. De este modo, se dispone de una aplicación de fácil acceso por el usuario y con gran valor para la realización de estudios de alteración hidrológica, propuestas de régimen de caudal ambiental y proyectos de restauración fluvial; además constituye una aplicación base para la incorporación de nuevas funcionalidades de mayor alcance ligadas a la obtención de datos en régimen natural o de referencia.

Inclusión en modelos de riesgo de presas de una metodología de estimación hidrológica basada en técnicas de Monte Carlo

En este estudio se aplica una metodología de obtención de las leyes de frecuencia derivadas (de caudales máximo vertidos y niveles máximos alcanzados) en un entorno de simulaciones de Monte Carlo, para su inclusión en un modelo de análisis de riesgo de presas. Se compara su comportamiento respecto del uso de leyes de frecuencia obtenidas con las técnicas tradicionalmente utilizadas.

Aplicación de Índicadores de Alteración Hidrológica para la designación de las masas de agua muy modificadas

En este trabajo se presenta un método, P-IAHRIS, integrado en la aplicación informática IAHRIS v2.2, que ofrece criterios objetivos para el proceso de la designación preliminar de masa de agua muy modificada.

Alteración hidrológica en ríos

Sesión impartida dentro de la Jornada Técnica del proyecto Life MedWetRivers.

Estudio de la alteración hidrológica actual en el río Eresma por el embalse del Pontón Alto y de la alteración futura por la construcción del nuevo embalse del Ciguinuela.

El trabajo que se presenta se encuadra en el área de los trabajos científico-técnicos relacionados con la evaluación de impactos. En concreto, se incluye en el campo de la valoración de la alteración hidrológica en ríos. La zona de estudio en la que se centra el trabajo se localiza en la provincia de Segovia (Castilla y León). Se estudia el tramo del río Eresma aguas abajo de la Presa del Pontón Alto hasta la confluencia con el río Ciguiñuela. En su recorrido el río deja atrás la Granja de San Ildefonso y pasa por los municipios de Palazuelos del Eresma y San Cristóbal de Segovia hasta llegar a la propia ciudad de Segovia. El motivo de la redacción de este estudio se basa en que La Sociedad Estatal de Aguas de las Cuencas de España, S.A. ha planteado la construcción de una nueva presa en el río Ciguiñuela, afluente del río Eresma, que sería llenada con aguas procedentes del río Eresma derivadas a través de una conducción que uniría el futuro embalse del Ciguiñuela con el actualmente existente embalse del Pontón Alto. Este trabajo pretende profundizar en los impactos hidrológicos que se producirían en el río Eresma tras la creación de esta nueva obra.

Estudio de la alteración hidrológica en el río Tera desde el embalse de Cernadilla hasta su confluencia con el río Esla.

El territorio a estudiar se localiza en las comarcas de Sanabria y Benavente, en Zamora (Castilla y León), formando parte de la cuenca hidrográfica del Duero. En concreto el tramo de estudio comprende desde el embalse de Cernadilla hasta la confluencia del río Tera con el Esla. El Estudio consiste en la caracterización hidrológica y evaluación de la alteración de los tramos medio y bajo del río Tera. El primer tramo a estudiar se comprende desde el embalse de Cernadilla hasta la presa de Nuestra Señora del Agavanzal, compuesto por un sistema de embalses para uso hidroeléctrico y para derivaciones de riego. El segundo tramo se compone del curso del Tera desde la presa de Nuestra Señora del Agavanzal hasta la confluencia con el Esla, distinguido por la elevada superficie de cultivos que componen la zona. Dicha caracterización y evaluación se llevarán a cabo a partir de la metodología de Índices de Alteración Hidrológica, para ello se emplearán de forma complementaria dos software: IAHRIS, promovido por la Universidad Politécnica de Madrid por Carolina Martínez y José Anastasio Fernández; IHA en base a las ideas de Richter promovido por The Nature Conservancy.

Modelización de servicios ecosistémicos en una cuenca hidrológica del área mediterránea = Modeling ecosystem services in a mediterranean area river basin

La modelización es un proceso por el que se obtienen modelos de los procesos del ´mundo real´ mediante la utilización de simplificaciones. Sin embargo, las estimaciones obtenidas con el modelo llevan implícitas incertidumbre que se debe evaluar. Mediante un análisis de sensibilidad se puede mejorar la confianza en los resultados, sin embargo, este paso a veces no se realiza debido básicamente al trabajo que lleva consigo este tipo de análisis. Además, al crear un modelo, hay que mantener un equilibrio entre la obtención de resultados lo más exactos posible mediante un modelo lo más sencillo posible. Por ello, una vez creado un modelo, es imprescindible comprobar si es necesario o no incluir más procesos que en un principio no se habían incluido. Los servicios ecosistémicos son los procesos mediante los cuales los ecosistemas mantienen y satisfacen el bienestar humano. La importancia que los servicios ecosistémicos y sus beneficios asociados tienen, junto con la necesidad de realizar una buena gestión de los mismos, han estimulado la aparición de modelos y herramientas para cuantificarlos. InVEST (Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradoffs) es una de estas herramientas específicas para calcular servicios eco-sistémicos, desarrollada por Natural Capital Project (Universidad de Stanford, EEUU). Como resultado del creciente interés en calcular los servicios eco-sistémicos, se prevé un incremento en la aplicación del InVEST. La investigación desarrollada en esta Tesis pretende ayudar en esas otras importantes fases necesarias después de la creación de un modelo, abarcando los dos siguientes trabajos. El primero es la aplicación de un análisis de sensibilidad al modelo en una cuenca concreta mediante la metodología más adecuada. El segundo es relativo a los procesos dentro de la corriente fluvial que actualmente no se incluyen en el modelo mediante la creación y aplicación de una metodología que estudiara el papel que juegan estos procesos en el modelo InVEST de retención de nutrientes en el área de estudio. Los resultados de esta Tesis contribuirán a comprender la incertidumbre involucrada en el proceso de modelado. También pondrá de manifiesto la necesidad de comprobar el comportamiento de un modelo antes de utilizarlo y en el momento de interpretar los resultados obtenidos. El trabajo en esta Tesis contribuirá a mejorar la plataforma InVEST, que es una herramienta importante en el ámbito de los servicios de los ecosistemas. Dicho trabajo beneficiará a los futuros usuarios de la herramienta, ya sean investigadores (en investigaciones futuras), o técnicos (en futuros trabajos de toma de decisiones o gestión ecosistemas). ABSTRACT Modeling is the process to idealize real-world situations through simplifications in order to obtain a model. However, model estimations lead to uncertainties that have to be evaluated formally. The role of the sensitivity analysis (SA) is to assign model output uncertainty based on the inputs and can increase confidence in model, however, it is often omitted in modelling, usually as a result of the growing effort it involves. In addition, the balance between accuracy and simplicity is not easy to assess. For this reason, when a model is developed, it is necessary to test it in order to understand its behavior and to include, if necessary, more complexity to get a better response. Ecosystem services are the conditions and processes through which natural ecosystems, and their constituent species, sustain and fulfill human life. The relevance of ecosystem services and the need to better manage them and their associated benefits have stimulated the emergence of models and tools to measure them. InVEST, Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradoffs, is one of these ecosystem services-specific tools developed by the Natural Capital Project (Stanford University, USA). As a result of the growing interest in measuring ecosystem services, the use of InVEST is anticipated to grow exponentially in the coming years. However, apart from model development, making a model involves other crucial stages such as its evaluation and application in order to validate estimations. The work developed in this thesis tries to help in this relevant and imperative phase of the modeling process, and does so in two different ways. The first one is to conduct a sensitivity analysis of the model, which consists in choosing and applying a methodology in an area and analyzing the results obtained. The second is related to the in-stream processes that are not modeled in the current model, and consists in creating and applying a methodology for testing the streams role in the InVEST nutrient retention model in a case study, analyzing the results obtained. The results of this Thesis will contribute to the understanding of the uncertainties involved in the modeling process. It will also illustrate the need to check the behavior of every model developed before putting them in production and illustrate the importance of understanding their behavior in terms of correctly interpreting the results obtained in light of uncertainty. The work in this thesis will contribute to improve the InVEST platform, which is an important tool in the field of ecosystem services. Such work will benefit future users, whether they are researchers (in their future research), or technicians (in their future work in ecosystem conservation or management decisions).

Estudio de viabilidad técnica e hidrológica para el almacenamiento de agua de lluvia en la Barranca del Carbón, San Juan Ihualtepec, Oaxaca (México)

La comunidad de San Juan Ihualtepec, ubicada en una de las zonas de la Región Mixteca con mayores índices de rezago social y pobreza, no está aislada de la problemática de falta de agua. Por lo que respecta a la utilización de sus recursos, principalmente suelo y agua, se observa un uso intensivo de los mismos, pero sin considerar prácticas para su manejo y conservación. La agricultura es la actividad principal de esta comunidad, la cual se ve afectada por la escasa precipitación. La falta de agua para el riego durante la época de estiaje es de difícil solución, ya que la baja precipitación reduce la presencia de fuentes de abastecimiento de agua permanentes, lo que ha obligado a los campesinos a una agricultura prácticamente de auto-consumo y de subsistencia. En este trabajo se evaluó la factibilidad hidrológica y geológica de almacenar agua de lluvia con fines de desarrollo rural, llevándose a cabo estudios hidrológicos, topográficos y geológicos.

SEDAH: Servidor de datos para el estudio de la alteración hidrológica

Durante los años 2008, 2009 y 2010 se han llevado a cabo, a nivel estatal, diversas actuaciones encaminadas a evaluar la alteración ecohidrológica de las masas de agua. Esta evaluación se llevó a cabo con la metodología y aplicación IAHRIS. Durante el desarrollo de estos trabajos se constató la necesidad de crear una herramienta que permitiera una mejor adecuación de los valores de la Red Oficial de Estaciones de Aforo (ROEA) a las diferentes herramientas que permiten valorar la alteración hidrológica de los regímenes hidrológicos, con especial atención a su aplicación a través del modelo IAHRIS. La aplicación web creada, denominada SEDAR (Servidor de Datos para Estudio de la Alteración Hidrológica), ayuda a solventar esta tarea, por un lado agilizando el trámite de selección de estaciones de aforo, fechas, tipo de serie de aforo, valoración preliminar de la calidad de los datos, clasificación referencia-alterado de los caudales, exportación de datos, y por otro proporcionando información completada tanto para datos mensuales y diarios, disponiendo de esta manera de un mayor volumen de datos en los formatos nativos de IAHRIS e IRA. De este modo, se dispone de una aplicación de fácil acceso por el usuario y con gran valor para la realización de estudios de alteración hidrológica, propuestas de régimen de caudal ambiental y proyectos de restauración fluvial; además constituye una aplicación base para la incorporación de nuevas funcionalidades de mayor alcance ligadas a la obtención de datos en régimen natural o de referencia.

Modelización de servicios ecosistémicos en una cuenca hidrológica del área mediterránea = Modeling ecosystem services in a mediterranean area river basin

La modelización es un proceso por el que se obtienen modelos de los procesos del ´mundo real´ mediante la utilización de simplificaciones. Sin embargo, las estimaciones obtenidas con el modelo llevan implícitas incertidumbre que se debe evaluar. Mediante un análisis de sensibilidad se puede mejorar la confianza en los resultados, sin embargo, este paso a veces no se realiza debido básicamente al trabajo que lleva consigo este tipo de análisis. Además, al crear un modelo, hay que mantener un equilibrio entre la obtención de resultados lo más exactos posible mediante un modelo lo más sencillo posible. Por ello, una vez creado un modelo, es imprescindible comprobar si es necesario o no incluir más procesos que en un principio no se habían incluido. Los servicios ecosistémicos son los procesos mediante los cuales los ecosistemas mantienen y satisfacen el bienestar humano. La importancia que los servicios ecosistémicos y sus beneficios asociados tienen, junto con la necesidad de realizar una buena gestión de los mismos, han estimulado la aparición de modelos y herramientas para cuantificarlos. InVEST (Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradoffs) es una de estas herramientas específicas para calcular servicios eco-sistémicos, desarrollada por Natural Capital Project (Universidad de Stanford, EEUU). Como resultado del creciente interés en calcular los servicios eco-sistémicos, se prevé un incremento en la aplicación del InVEST. La investigación desarrollada en esta Tesis pretende ayudar en esas otras importantes fases necesarias después de la creación de un modelo, abarcando los dos siguientes trabajos. El primero es la aplicación de un análisis de sensibilidad al modelo en una cuenca concreta mediante la metodología más adecuada. El segundo es relativo a los procesos dentro de la corriente fluvial que actualmente no se incluyen en el modelo mediante la creación y aplicación de una metodología que estudiara el papel que juegan estos procesos en el modelo InVEST de retención de nutrientes en el área de estudio. Los resultados de esta Tesis contribuirán a comprender la incertidumbre involucrada en el proceso de modelado. También pondrá de manifiesto la necesidad de comprobar el comportamiento de un modelo antes de utilizarlo y en el momento de interpretar los resultados obtenidos. El trabajo en esta Tesis contribuirá a mejorar la plataforma InVEST, que es una herramienta importante en el ámbito de los servicios de los ecosistemas. Dicho trabajo beneficiará a los futuros usuarios de la herramienta, ya sean investigadores (en investigaciones futuras), o técnicos (en futuros trabajos de toma de decisiones o gestión ecosistemas). ABSTRACT Modeling is the process to idealize real-world situations through simplifications in order to obtain a model. However, model estimations lead to uncertainties that have to be evaluated formally. The role of the sensitivity analysis (SA) is to assign model output uncertainty based on the inputs and can increase confidence in model, however, it is often omitted in modelling, usually as a result of the growing effort it involves. In addition, the balance between accuracy and simplicity is not easy to assess. For this reason, when a model is developed, it is necessary to test it in order to understand its behavior and to include, if necessary, more complexity to get a better response. Ecosystem services are the conditions and processes through which natural ecosystems, and their constituent species, sustain and fulfill human life. The relevance of ecosystem services and the need to better manage them and their associated benefits have stimulated the emergence of models and tools to measure them. InVEST, Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradoffs, is one of these ecosystem services-specific tools developed by the Natural Capital Project (Stanford University, USA). As a result of the growing interest in measuring ecosystem services, the use of InVEST is anticipated to grow exponentially in the coming years. However, apart from model development, making a model involves other crucial stages such as its evaluation and application in order to validate estimations. The work developed in this thesis tries to help in this relevant and imperative phase of the modeling process, and does so in two different ways. The first one is to conduct a sensitivity analysis of the model, which consists in choosing and applying a methodology in an area and analyzing the results obtained. The second is related to the in-stream processes that are not modeled in the current model, and consists in creating and applying a methodology for testing the streams role in the InVEST nutrient retention model in a case study, analyzing the results obtained. The results of this Thesis will contribute to the understanding of the uncertainties involved in the modeling process. It will also illustrate the need to check the behavior of every model developed before putting them in production and illustrate the importance of understanding their behavior in terms of correctly interpreting the results obtained in light of uncertainty. The work in this thesis will contribute to improve the InVEST platform, which is an important tool in the field of ecosystem services. Such work will benefit future users, whether they are researchers (in their future research), or technicians (in their future work in ecosystem conservation or management decisions).

Estudio del estado de la vegetación de ribera en la España peninsular. Implicaciones de la alteración hidrológica y herramientas para su manejo y gestión

El objetivo general de este trabajo es explorar las potenciales interacciones entre la alteración hidrológica y el estado de la vegetación de ribera en diversas cuencas hidrográficas españolas. La mayor parte del área de estudio está dentro de la región Mediterránea, una región caracterizada por un particular comportamiento climatológico, ecológico y socio-económico. Las cuencas estudiadas son: Guadiana, Guadalquivir, Tajo, y Duero. Para complementar el estudio y comparar resultados con otras regiones climáticas españolas se estudiaron dos Demarcaciones atlánticas: Cantábrico y Miño-Sil. El funcionamiento fluvial, en las áreas mediterráneas, presenta grandes variaciones en el régimen hídrico, siendo uno de los principales controladores de la estructura, composición y distribución de la vegetación de ribera. Para investigar las interacciones mencionadas previamente, se presenta un nuevo índice, Riparian Forest Evaluation (RFV). El objetivo de este índice es valorar el estado de la vegetación de ribera en base a los principales controladores hidro-morfológicos responsables de la dinámica fluvial, y por tanto, relacionados con el desarrollo del corredor ribereño. RFV divide la evaluación del bosque de ribera en cuatro componentes: continuidad longitudinal, transversal, y vertical (dimensiones espaciales), y condiciones del regenerado (dimensión temporal). La clasificación final está basada en las mismas cinco clases fijadas por la Directiva europea Marco del Agua (DMA) (2000/60/CE) para valorar el estado ecológico de las masas de agua. La aplicación de este índice en 187 masas de agua ha mostrado su facilidad de aplicación y su consistencia desde un punto de vista legislativo y técnicocientífico. En paralelo al diseño del índice RFV, se ha desarrollado una nueva herramienta para dar apoyo a la evaluación del bosque de ribera (RFV) y la extracción de variables hidromorfológicas a escala de masa de agua en lugar de a escala local (muestreo de campo local). Se trata de Riparian Characterisation by LiDAR (RiC-DAR), que permite valorar el estado del bosque de ribera de una manera semiautomática, en un modo cuasi-continuo, usando LiDAR de alta resolución. Esto hecho permite mejorar significativamente la calidad y cantidad de información comparado con la toma de datos en campo, lo que permite reducir los recursos, particularmente cuando se trabaja a escala de masas de agua. Una de las potenciales causas de la degradación del bosque de ribera es la alteración hidrológica; así una vez se ha realizado la evaluación del bosque de ribera basada en elementos hidro-morfológicos ligados al régimen hídrico (RFV), se han identificado las potenciales relaciones entre la alteración hidrológica y la degradación de la vegetación riparia. Para ello, se requiere contar con series de aforos fiables y de una duración apropiada. Para satisfacer este requerimiento, se ha creado una nueva herramienta: el Servidor de Datos para el Estudio de la Alteración Hidrológica (SEDAH). Esta herramienta genera datos diarios y mensuales completados para más años, construyendo así bases de datos más aptas para el estudio de la alteración hidrológica. (http://ambiental.cedex.es/Sedah) Haciendo uso de las herramientas y métodos desarrollados previamente, se han calculado diferentes indicadores de alteración hidrológica en 87 masas de agua que han sido analizados conjuntamente con el estado de la vegetación de ribera. Los resultados estadísticos han mostrado relaciones significativas entre ellos: la degradación de la vegetación podría estar fuertemente ligada a la alteración del régimen hídrico en años secos y a las sequías en el entorno mediterráneo. A su vez se ha analizado la relación del estado del bosque de ribera con el estado ecológico basado en la DMA, mostrando una relación no significativa. Esta y otras potenciales relaciones son discutidas a lo largo del documento. Los resultados permiten proponer recomendaciones de gestión de la vegetación de ribera y de manejo del régimen de caudales para masas de agua reguladas. ABSTRACT The general objective of this work is to explore the potential interactions between hydrologic alteration and degradation of the riparian vegetation, mainly focused in the Mediterranean Environment. The majority of the study area is part of the Spanish Mediterranean region, a geographical environment characterized by a singular climatologic, ecological and socio-economical behavior. The basins analysed in this work are: Guadiana, Guadalquivir, Tagus, Douro. In order to complete the results and compare those to other climatic regions in Spain, two Atlantic Districts where selected: Cantábrico and Miño-Sil. The river functioning, in the Mediterranean areas, presents great variations in the flow regimes being one of the main drivers of the riparian vegetation development. To explore the interactions stated above, a new index is presented, Riparian Forest Evaluation (RFV). This index is aimed to assess the status of the riparian vegetation based on the main hydromorphological drivers responsible of the river dynamic, and so, related to the development of the riparian corridor. RFV split the evaluation of the riparian forest into four components: longitudinal continuity, transversal continuity, vertical (structure) continuity and regeneration (temporal) continuity. The final classification is based in the same five classes to those stated in the European Water Frame Work directive to assess the ecological status. The application of this index over 187 water bodies has shown to be easily applicable and consistent from a regulatory perspective. In parallel to the design of RFV, a new tool has been developed to enhance the evaluation of the riparian forest and river morphology (RFV and morphological parameters) at water body scale rather than at local scale, i.e. when field surveyed at different sites. The Riparian Characterisation by LiDAR, RiC-DAR allows to assess the status of the riparian vegetation semi-automatically in a quasi-continuous way using high resolution LiDAR. This improves significantly the quantity and quality of information gathered through field sampling methods, reducing resources when working at larger scales. One of the potential major causes of degradation of the riparian forest is the hydrologic alteration; hence, once the evaluation of the riparian forest is done consistently based on hydro-morphological features linked to the hydrological regime (RVF), this work has identified potential relationships between hydrologic alteration and degradation of riparian vegetation. In order to do this, it is required to count with reliable series of flow records describing both reference and altered regimes. To satisfy this need, a new tool has been created, SEDAH, data server for assessing hydrologic alteration. This tool has completed daily and monthly gaps in the flow series to build up an improved database to assess the hydrologic alteration. This application is available on line (http://ambiental.cedex.es). Making use of the tools and methods developed previously, this work uses these data to work out indicators of hydrologic alteration through 87 water bodies to be analysed against the riparian status. These indicators are statistically analysed exploring significant relationships with the status of riparian vegetation and ecological status, showing some potential significant relationships; hence it seems that the degradation of riparian vegetation, particularly the regeneration, is associated with the alteration of the hydrologic regimen in dry years and draughts in Mediterranean environments. Furthermore, the analysis of the status of the ecological status and the status of the riparian vegetation has shown the lack of significant influence of the riparian vegetation in the final ecological status using the WFD approach applied in Spain. This and other potential relationships are discussed in this work. The results allow giving guidance on the management of both riparian vegetation and environmental flows of water bodies affected by flow regulation.

Retos de la planificación hidrológica y la aplicación de la Directiva Marco del Agua en la cuenca del Guadiana

La Directiva Marco del Agua (DMA) (CE, 2000) ha supuesto un importante salto cualitativo en la política del agua europea y española, a través de la introducción del concepto de la Gestión Integrada de los Recursos Hídricos y de una perspectiva fundamentalmente medioambiental en cuanto a la planificación de cuencas hidrográficas. Este nuevo enfoque ofrece importantes oportunidades para una gestión más eficiente y sostenible de los recursos hídricos pero plantea también importantes retos, tanto para las autoridades en esta materia como para los usuarios del agua. La DMA constituye el marco común europeo para la gestión del agua y marca las directrices fundamentales que han de guiar la planificación y la gestión de los recursos hídricos en los Estados miembros. El objetivo de la DMA es alcanzar el buen estado ecológico de las masas de agua en las cuencas europeas en el año 2015, aunque establece distintos plazos hasta el año 2027 en caso de que existan impedimentos para lograr este objetivo.