Planificación de cuencas dentro de un marco de análisis cuantitativo Escenario

El objetivo general de esta metodología es proporcionar a los investigadores y administradores de recursos un marco para acceder y gestionar los sistemas acuáticos dentro de las cuencas hidrográficas en desarrollo activo afectadas por múltiples actividades de uso de la tierra. El enfoque de planificación de la evaluación de cuencas hidrográficas descrito en este video beneficiará a los investigadores y administradores de recursos acuáticos al permitir la caracterización y predicción de los impactos acumulativos asociados con múltiples actividades de uso de la tierra. Una de las principales ventajas de esta técnica es que incorpora un marco de análisis acumulativo dentro de un marco de análisis de escenarios de espacio GI.

Esto permite a los gerentes acceder de forma interactiva a los resultados de las decisiones regulatorias, como los permisos y la mitigación. Por ejemplo, el enfoque presentado permite facilitar tanto la actividad económica como la de desarrollo, al tiempo que produce beneficios para los ecosistemas acuáticos a través de la remediación específica de otros factores de estrés. En preparación, seleccionar medidas basadas en el paisaje de las actividades dominantes de uso de la tierra dentro de la cuenca hidrográfica objetivo, como los atributos de la cobertura del suelo dentro de la Base de Datos Nacional de Cobertura del Suelo.

A continuación, en el SIG, abra el archivo de cuenca NHD para el área objetivo. Antes de comenzar el resumen, asegúrese de que cada cuenca tenga un identificador único. Para empezar, asigne datos vectoriales de uso del suelo a cada cuenca hidrográfica poligonal.

Utilice la herramienta de intersección tabulada para calcular los atributos del paisaje para cada cuenca. Seleccione la capa de cuencas vertientes como la entidad de zona de entrada, el identificador único como el campo de zona y los datos vectoriales de uso del suelo como la entidad de clase de entrada. A continuación, asigne datos ráster de uso del suelo a cada cuenca.

Utilice la herramienta tabular área para calcular los atributos de cada cuenca. Seleccione la capa de la cuenca vertiente como los datos de la zona de características, el identificador único como el campo de zona y el conjunto de datos de cobertura del suelo como el ráster de entrada. Ahora, únase los atributos de uso del suelo tabulados a la capa de cuenca vertiente.

Haga clic con el botón derecho en la capa de captación en la tabla de contenido. En el cuadro de diálogo, seleccione uniones y relaciones y, a continuación, combinación. Seleccione la salida vectorial tabulada como la tabla que se va a unir y, a continuación, seleccione el identificador único de cuenca vertiente como el campo en el que se basará la combinación.

Repita este paso para unir la salida ráster tabulada. A continuación, acumule todos los atributos del paisaje y el campo de área para cada cuenca mediante un script automatizado. Este paso calcula las áreas totales de la cuenca aguas arriba y los atributos del paisaje y se puede lograr para cuencas NHD de una a 100.000 escalas utilizando la herramienta de asignación y acumulación de atributos de cuenca.

Seleccione las cuencas de NHD como sitios de estudio en función de sus atributos paisajísticos. En primer lugar, crear un diagrama de dispersión de todas las cuencas del NHD con respecto a sus valores acumulados de las principales actividades de uso de la tierra. Seleccione aproximadamente 40 cuencas como sitios de estudio dentro de cada cuenca hidrográfica con código de unidad hidrológica de ocho dígitos.

Estos sitios deben representar toda la gama de influencias de las actividades dominantes de uso de la tierra que se encuentran dentro de la cuenca hidrográfica objetivo. Seleccione sitios dentro de gradientes de estresores independientes, que son sitios influenciados por una sola actividad de uso de la tierra. Además, seleccione sitios con combinaciones de factores estresantes que estén influenciados por múltiples actividades de uso de la tierra.

Asegúrese de que los sitios estén bien distribuidos en la cuenca hidrográfica e independientes entre sí con respecto a su drenaje aguas abajo. Asegurar que los sitios que se encuentran dentro de cada gradiente de estresor individual y combinado también tengan áreas de cuenca promedio similares. En el campo, delinee el alcance de muestreo como 40 veces el ancho del canal activo con una longitud máxima y mínima de 300 y 150 metros.

Comience con la recolección de muestras de agua. Elija el agua en movimiento característica de todo el sitio de muestreo. En primer lugar, obtenga mediciones instantáneas del oxígeno disuelto, la conductividad específica, la temperatura y el pH, utilizando sensores manuales.

A continuación, recoja una muestra filtrada. Primero, enjuague el equipo de filtración con agua desionizada. Luego, filtre 250 mililitros de agua para el análisis de metales disueltos y fije la muestra a un pH inferior a dos para garantizar que los metales permanezcan disueltos en la solución.

A continuación, recoja 250 mililitros de agua sin filtrar sumergiendo completamente una botella de muestra en la columna de agua. Apriete suavemente la botella para eliminar el aire restante y, al mismo tiempo, coloque la tapa en la botella de muestra. Si es necesario, fije la muestra a un pH inferior a dos para eliminar la actividad biológica que pueda afectar a los analitos.

Seleccione los analitos en función de las actividades locales de uso de la tierra. Recoja un control negativo una vez durante cada evento de muestreo siguiendo todos los protocolos de muestreo de agua para obtener muestras de agua desionizada. Esto es para garantizar que no haya contaminación cruzada entre los sitios de muestreo.

Almacene todas las muestras de agua a cuatro grados centígrados. El siguiente procedimiento es medir la secreción en cada sitio de muestreo. Para hacer esto, primero divida el ancho del arroyo vadeado en incrementos de igual tamaño usando una varilla de medidor de profundidad, mida la profundidad como la distancia desde el lecho del arroyo hasta la superficie del agua, luego, con un medidor de corriente, mida la velocidad del agua al 60% de la profundidad del agua.

Ahora, calcule la descarga como la suma de todos los productos de la velocidad, la profundidad y el ancho en cada sección. Para tomar muestras del macroinvertebrado en cada sitio, tome muestras de patada de cuatro rifles separados distribuidos a lo largo de toda la longitud del alcance de muestreo. En cada lugar, coloque la red de patada perpendicular al flujo del arroyo y, a pie, perturbe un área de 50 centímetros cuadrados inmediatamente aguas arriba para recoger la materia en la red de patada.

Una vez recogidas las cuatro muestras, combínelas y consérvelas inmediatamente con etanol al 95%. El siguiente procedimiento consiste en medir la calidad y complejidad del hábitat físico en todo el tramo del arroyo mediante la toma de medidas en puntos igualmente espaciados a lo largo de la estela del thow, que es la ubicación dentro del canal del arroyo con el flujo más rápido. Finalmente, cuente todas las piezas de escombros leñosos grandes dentro del canal activo.

Submuestreo de los organismos contenidos en cada muestra de macroinvertebrados obtenida en el sitio de ensayo. Coloque toda la muestra compuesta en una bandeja clasificadora cuadriculada de 100 pulgadas cuadradas y asigne aleatoriamente a cada pulgada cuadrada de la cuadrícula un número del uno al 100. Retire los organismos y los desechos de una ubicación de cuadrícula seleccionada al azar y, con un microscopio estereoscópico, cuente e identifique todos los organismos.

Continúe contando e identificando organismos de ubicaciones de cuadrícula seleccionadas al azar hasta que el número total de individuos clasificados esté entre 160 y 240. Identifique el organismo al género utilizando una clave de macroinvertebrados. A continuación, compile los datos de abundancia a nivel de género en métricas de la comunidad para utilizarlos como variables de respuesta para el modelado estadístico.

Dichas variables incluyen la riqueza total y el porcentaje de EPT. Después de utilizar los datos para construir modelos estadísticos que predigan las condiciones físicas, químicas y biológicas, utilice el software SIG para visualizar las predicciones. En primer lugar, unir las predicciones a las cuencas del NHD.

Haga clic con el botón derecho en la capa de cuencas vertientes de la tabla de contenido y seleccione uniones y relaciones y, a continuación, una. Seleccione las predicciones del modelo como la tabla que se va a unir y seleccione el identificador único de cuenca vertiente como el campo en el que se basará la unión. A continuación, haga clic con el botón derecho en la capa de cuencas vertientes y seleccione propiedades.

En el cuadro de diálogo de propiedades de capa, haga clic en la pestaña simbología y seleccione cantidades. Seleccione el valor de interés previsto como campo de valor y haga clic en aplicar. Si es necesario, utilice la opción de clasificación para cambiar manualmente los valores del rango para que coincidan con los criterios ecológicos reconocidos.

Ahora, realice un análisis de escenarios. Actualice el conjunto de datos del paisaje actual editando directamente la tabla de atributos de las capas de cuenca con la función de calculadora de campos. Por ejemplo, cambiar una cuenca previamente boscosa por una cobertura de tierra minera.

Los usuarios también pueden editar varias cuencas para cuantificar los efectos probables de múltiples actividades que ocurren a grandes escalas espaciales. Otra opción de edición que no se muestra aquí es editar los conjuntos de datos de paisaje ráster o vectorial originales. Ahora, utilizando los procedimientos ya presentados, reasignar y volver a acumular los atributos de uso de la tierra actualizados para todas las cuencas del NHD.

Prediga las condiciones en la corriente en función del conjunto de datos del paisaje actualizado y visualice las condiciones predichas. Se seleccionaron entre 41 y 24.000 cuencas de NHD a escala como sitios de estudio dentro del río Coal, Virginia Occidental. Los sitios de estudio se seleccionaron para abarcar una variedad de influencias que incluyen minería a cielo abierto, desarrollo residencial y minería subterránea.

Después de recopilar datos y construir modelos estadísticos, se analizaron dos subcuencas hidrográficas con minería a cielo abierto similar para varios escenarios de desarrollo y mitigación del uso de la tierra. Lo que diferencia a Drawdy Creek de Laurel Fork es que Drawdy Creek está influenciado por estructuras residenciales y minería subterránea. El análisis de escenarios sugirió que Laurel Fork puede asimilar un aumento del 21% en la cobertura del suelo de minería a cielo abierto o 22 estructuras residenciales antes del deterioro biológico.

Antes de que ocurra el deterioro químico, Laurel Creek podría asimilar un aumento del 14% en la tierra de minería a cielo abierto u ocho minas subterráneas. En contraste, se predice que el flujo de salida de Drawdy Creek excederá los criterios químicos y biológicos, por lo que se probaron escenarios de mitigación. Ni la mitigación total del efecto del desarrollo residencial, ni la mitigación total de la minería subterránea fueron suficientes para cumplir con los criterios biológicos o químicos.

En cambio, se predijo que para lograr que el flujo de salida de Drawdy Creek cumpliera con los criterios biológicos y químicos, el desarrollo residencial y la minería subterránea tendrían que mitigarse en un 94 y 75% respectivamente, como se indica en las líneas discontinuas. Este enfoque aborda las limitaciones previamente identificadas asociadas con el manejo de los sistemas acuáticos y las cuencas hidrográficas en desarrollo activo. En particular, la evaluación de cuencas hidrográficas específicas produce datos capaces de cuantificar efectos acumulativos complejos a escalas espaciales relevantes e integra modelos con las capacidades SIG existentes para crear un marco de análisis de escenarios fácilmente interpretable e implementable.

Será importante para nosotros situar esta metodología dentro de un marco de gestión adaptativa en el que hagamos predicciones y luego accedamos a las actividades de gestión a lo largo del tiempo, y en particular en el futuro, nos gustaría incorporar los efectos del cambio climático e incorporar estos efectos en nuestros modelos de escenarios futuros. Este marco es aplicable a las regiones y cuencas hidrográficas afectadas por cualquier número de actividades de uso de la tierra y puede utilizarse para conservar los recursos acuáticos frente a las presiones socioeconómicas y políticas para continuar las actividades de desarrollo.