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Modelización de la Vegetación de Riberay el Régimen de Caudales

II Jornades sobre Bosc de RiberaEstratègies de Conservació i Restauració

Flix, 1-2 de octubre, 2009

Paco Martínez Capel, Virginia Garófano GómezInst. Inv. para la Gestión Integrada de Zonas CosterasFélix Francés García (IIAMA)U. Politécnica de Valencia

Introducción• Porqué estudiar la vegetación de ribera y su relació n con el flujo?

1. Las cualidades hidrológicas e hidráulicas del río determinan la supervivencia de los bosques de ribera: su regeneración y sus procesos de sucesión / retrogresión

2. Modelar las relaciones agua-vegetación es clave:

– Para integrar la vegetación de ribera en los criter ios de gestión del agua(plan de explotación de presas, rég. Ecológico de Caudales)

– Para la mitigación de los impactos por la regulació n de caudales o el cambio climático

Río Cabriel Río Guadalquivir

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Antecedentes• Partimos de estudios del régimen ecológico de caudales , metodol. IFIM simplificada,

con análisis de datos hidrológicos (reg. natural) y simulación del hábitat físico:– Caudales ecológicos mínimos del río Ojailén (1989); caudales aconsejables y mínimos ecológicos de los embalses alaveses (1990); Comunidad de Madrid (1990)…

• Años 90: esfuerzos para adaptar metod. IFIM a ríos ibéricos:– Proyecto I+D: “Estudio de caudales ecológicos en ríos ibéricos. Elaboración de unametodología para su estimación atendiendo a sus características físicas y biológicas.”El proyecto y una tesis doctoral avanzan en esta aportación, y modelizan la idoneidad de microhábitats para 3 peces endémicos (Dtor. D. García de Jalón)– Otros estudios aplican estos métodos bajo grandes presas: Tajo (1996-97), Guadalquivir (1996-97), Cuenca del Sur (1997-98), etc.

• Esta década : se aplican extensivamente métodos puramente hidrológicos (estimación económica y rápida); se contrastan con métodos de hábitat en Navarra y Cataluña.

• Los estudios en Cuencas Internas de Cataluña (2005-06) incorporaron simulación del hábitat 2-dim y análisis de conectividad, que posteriormente se aplican al resto deCataluña y Júcar, y otras cuencas peninsulares. Mayoría de estudios basados en estudio hidrológico combinado con requerimientos de hábitat de peces (% alto de la biomasa acuática, valores de conservación y recurso pesquero).

• Últimos 3 años: Gran esfuerzo en obtener estimaciones de caudales ambientales mínimos (toda España); menos énfasis en el problema de aplicar un régimen ambiental . Baja proporción de gasto para estudios científicos (vegetación, invert’s, peces, etc.).

Río Cabriel arriba Contreras (reg. Natural) – Est. aforo de Pajaroncillo

Río Cabriel abajo Contreras (regulado) – Est. aforo Hoces del Cabriel

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Freza e incubación

de loina del Júcar

AntecedentesComo se aplicará un régimen ambiental?

Diseminación y Viabilidad

de Salicaceas

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Antecedentes• Sin embargo…la legislación avanza:

• Directiva Marco Agua (Art. 8) -”Seguimiento del estado de las aguas superficiales…”–1. Los Estados miembros velarán por el establecimiento de programas de seguimiento del estado de las aguas con objeto de obtener una visión general coherente y completa del estado de las aguas en cada demarcación hidrográfica:

• En el caso de las aguas superficiales, los programas incluirán: i) el seguimiento del volumen y el nivel de flujo en la medida en que sea pertinente para el estado ecológico y químico y el potencial ecológico. Etc.

• Texto refundido ley de aguas (RDL 1/2001): los planes hidrológicos de cuenca. Se determinarán: Los caudales ecológicos, entendiendo como tales los que mantienen como mínimo la vida piscícola que de mane ra natural habitaría o pudiera habitar en el río, así como su vegetación de ribera .

• Instrucción de Planif. Hidrológica:…La distribución de caudales mínimos obtenida de esta forma se deberá validar mediante el análisis de su influencia sobre la vegetación de ribera… se recomienda el uso de indicadores de estado de la vegetación de ribera que permitan relacionar las características del régimen de caudales con los atributos principales de las formaciones vegetales ribereñas.

• Un claro objetivo de I+D es obtener modelos capaces de estimar cambios en la vegetación bajo escenarios de gestión del agua y de cambio climático.

Lo Primero…Qué necesita el Bosque de Ribera?

• El reclutamiento es esencial…para ello necesitamos la creación de hábitats idóne os(procesos morfológicos ↔ caudal)

Hydrogeomorphic Recruitment ModelAuble y Scott (1998)

Wetlands.

Sin cambio entre años Estrechamiento

Meandreo Crecidas + Sedimentación

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Lo Primero…Qué necesita el Bosque de Ribera?

• El reclutamiento es esencial…y necesitamos condiciones hidrológicas idóneas(procesos hidrológicos y gestión del agua)

Lo Primero…Qué necesita el Bosque de Ribera?

• El reclutamiento es esencial…y necesitamos condiciones hidrológicas idóneas(procesos hidrológicos y gestión del agua)Elevación sobre el nivel mínimo

Tasa de descenso idóneo: 2.5 cm/día

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Simplificando…Qué necesita el Bosque de Ribera?

� Criterios Morfológicos e Hidrológicos generales:� Caudales de magnitud media o baja que con cierta fre cuencia

mantengan el nivel freático aproximado para la vida de los árboles adultos (si hay descensos bruscos… posible mortandad)

� Caudales elevados capaz de mantener los procesos mo rfológicos esenciales (migración del cauce, estrechamiento, se dimentación…) capaces de crear hábitats idóneos para regeneración

� Caudales altos seguidos de descenso gradual, en perio do de diseminación, capaces de distribuir semillas en fran jas de ribera protegidas de perturbaciones hidrológicas ordinaria s (no cada año) y ausencia temporal de crecidas que destruyan las plántul as.

� La secuencia de procesos que llevan al establecimiento de plántulas y al reclutamiento no necesariamente ocurren en el mismo año, pero deben crearse los hábitats idóneos antes de producirse los siguientes procesos.

� Los criterios concretos para especies mediterráneas deben estudiarse (nivel especie, nivel gremios, nivel tipos de vegetación)

1. Hidrometría para simulación hidráulica2. Muestreo geo-referenciado de vegetación por

especies; muestreo de suelos.

Materiales empleados en trabajo de campo y laboratorio.

Ejemplos Modelación (UPV)Enfoque Especies y Gremios

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3. Cálculo de curvas altura-caudal para cada transecto con modelación hidráulica 1D �

Transformar series temp. de Q en series elevación4. Cálculo de variables hidrológicas por tramos5. Asociación de variables hidrológicas con cada

planta en su periodo de vida6. Generación de curvas de idoneidad de Variables

Hidrológicas significativas para especies principales

Ejemplo de curvas de gasto y mapa de inundación par a periodos de recurrenciade 50, 100 y 500 años (tramo Cirat- río Mijares)

Ejemplos Modelación (UPV)Enfoque Especies y Gremios

Enfoque Especies y GremiosResultados preliminares – tramos regulados

Mijares - Cirat

Mijares - TormoSerpis - Lorcha

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Enfoque Especies y GremiosResultados preliminares – tramos regulados

(P<0.001) (P<0.05) (P<0.10)

Figura comparativa de elevación respecto al thalweg ,Salix atrocinerea, Nerium oleander, Populus nigra

Ejemplos Modelación (UPV)Enfoque Gremios – Mod. dinámico RibAV

• Inputs:– Precipitación– ETP– Nivel freático

• Procesos:– Escorrentía y percolación

por excedente – Transpiración:

•Saturada•No saturada•Ahogamiento

– Ascenso capilar– Ascenso radicular CZr

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Ejemplos Modelación (UPV)Enfoque Gremios - Mod. dinámico RibAV

• En cada parche de la sección transversal se evalúa la idoneidad del régimen de caudales para distintos grupos funcionales (gremios) �se estima que grupo es más probable que aparezca tras un tiempo.

• La idoneidad en este modelo se estima como: ETtotal / ETPotencial

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Ele

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Potential Evapotranspiration [mm] Saturated Zone Evapotranspiration[mm]

Actual Total Evapotranspiration [mm] Water Table Elevation (i) [m]

Root Depth Elevation (m)

Enfoque Tipos de VegetaciónModelo Dinámico de sucesión RIPFLOW

• Objetivo principal: obtener un modelo de simulación dinámica de sucesión vegetal que integre efectos de caudales altos (via tensión cortante, T) y efectos de escasez de agua (estress hídrico).

• El modelo (libre distribución) debe predecir cambios generales en tipos de vegetación bajo escenarios de gestión del agua y cambio climático.

•Participantes:–U.Politécnica Valencia–Inst. Superior Agronomia, Lisboa–Umweltbüro Klagenfurt, Austria

RIPFLOW PROJECT: RIPFLOW PROJECT: IWRMIWRM--Net MIDNet MID--TERM EVENT TERM EVENT 11/02/0911/02/09

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Enfoque Tipos de VegetaciónModelo Dinámico de sucesión RIPFLOW

• Objetivo principal: obtener un modelo de simulación dinámica de sucesión vegetal que integre efectos de caudales altos (via tensión cortante, T) y efectos de escasez de agua (estress hídrico).

Escenario-1

Escenario-2

Escenario-3

Enfoque Tipos de VegetaciónModelo Dinámico de sucesión RIPFLOW

Inputs:

• Escenarios hidrológicos• Mapas:� Morfologia: DEM� Mapa zonas

(water, banks,floodplain)� Mapa de elevación del agua:

� Q medio anual� Q base� Q medio reclutam.

� Mapas tensión cortante en crecidas de diversos periodos de recurrencia

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RIPFLOW: Tramos en EspañaRío Serpis (regulado)

RIPFLOW: Tramos en EspañaRío Mijares (reg. Natural)

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Tramo río Serpis: Vegetación Actual• A partir del conjunto de datos y mapas, se simulan los cambios por

sucesión y retrogresión vegetal, hasta llegar al resultado después de N años.

Gracias!• Marc Viñas por la invitación • Fondos:

– Convocatoria IWRM-Net MID-TERM EVENT, Ministerio Educación y Ciencia: Riparian vegetation modelling for the assessment of environmental flow regimes and climate change impac ts within theWFD (RIPFLOW). 2008-10.

– Ministerio De Medio Ambiente. “Modelación matemática de ecosistemas de ribera para la determinación de regí menes ecológicos en el río”

– Plan Nac.I+D. Proyecto Tetis2 (2005-08)– Fundació Alfons el Vell de Gandia