Aplicaciones del lidar en la restauración fluvial: Simulación hidráulica y empleo de ric-dar en el estudio geomorfológico y de vegetación de ribera.

Hoy en día los nuevos desarrollos en teledetección permiten la mejora de la caracterización y gestión del entorno fluvial. Especial relevancia muestra el escaneo laser aerotransportado. Este sistema es conocido como LiDAR (Light Detection and Ranging) y desde sus orígenes ha mejorado de manera excepcional sus resultados tanto en la precisión espacial de los puntos obtenidos, su post-procesado como su clasificación. Todo ello con una reducción de los costes, ahora asumible para ser incorporado en los proyectos de restauración fluvial. Sin embargo, no ha sido hasta fechas recientes cuando han comenzado a aparecer referencias en este sentido. Dando continuidad a esta línea de investigación, en este trabajo se presenta el resumen de los avances en relación al papel que puede presentar la tecnología LiDAR en un proyecto de restauración fluvial

Los nuevos regímenes ecológicos de caudales como herramienta para la mejora ambiental de los ecosistemas acuáticos y riparios.

Dos estrategias fundamentales para una gestión correcta de los regímenes fluviales, en el ámbito de las exigencias impuestas por la Directiva Marco del Agua (2000/60/CE) y por la propia Directiva Hábitat (92/43/CE) son el análisis de la alteración hidrológica de las masas de agua, y el establecimiento de un régimen ambiental de caudales que permita alcanzar un estado ecológico adecuado a los objetivos medioambientales de cada una de esas masas. Por lo que respecta al primero de estos aspectos, el análisis de la alteración hidrológica de las masas superficiales, existen diferentes metodologías para su cálculo e interpretación, entre las que destaca el modelo español IAHRIS, basado en la utilización de Indicadores de Alteración Hidrológica. En cuanto al establecimiento de caudales ambientales, las últimas modificaciones de la Ley de Aguas española (RDL 1/2001) y del Reglamento de Planificación Hidrológica (R.D. 907/2007), que incluyen cambios sustanciales en los procedimientos de cálculo de los requerimientos hídricos mínimos de los ecosistemas fluviales, ha motivado un cambio de estrategia en cuanto a su cálculo, concertación y seguimiento adaptativo. El Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino ha desarrollado a lo largo de los últimos años, con el apoyo técnico del CEDEX en la coordinación y desarrollo de los trabajos, un amplio conjunto de estudios técnicos destinados a incorporar todos estos requerimientos normativos en los Planes de Gestión de Cuenca. Se han realizado estudios de detalle en más de 400 masas de agua, correspondientes a las cuencas hidrográficas intercomunitarias. Los resultados de los estudios permiten extraer importantes consecuencias científicas y de gestión sobre la compatibilización de la protección ambiental y el aprovechamiento de los recursos hídricos nacionales, cuyas implicaciones en la conservación y restauración de los ecosistemas acuáticos y riparios resulta del máximo interés para la gestión de las masas de agua españolas. Los resultados muestran la necesidad de adaptar las metodologías existentes en el ámbito internacional a las singularidades hidrológicas, geomorfológicas y ecológicas de los ríos españoles, con el fin de facilitar su integración con los objetivos medioambientales de la Directiva Marco del Agua, y de asegurar una protección efectiva de los ecosistemas fluviales. Es preciso, asimismo, de cara a los siguientes ciclos de planificación, incrementar el conocimiento sobre los requerimientos hídricos de las comunidades animales y vegetales, los efectos sobre ellas de diferentes escenarios de gestión, y los mecanismos de protección de los ecosistemas fluviales en condiciones de sequías prolongadas

Evolución hidrogeomorfológica del sector central del río Ebro a lo largo del siglo XX: implicaciones ecológicas para su restauración

El objetivo general de este trabajo es la caracterización de la evolución hidrogeomorfológica del sector central del río Ebro (de una longitud aproximada de 250 kilómetros, a comienzos del siglo XXI), en el periodo de tiempo comprendido entre los años 1927 y 2003, y el análisis de sus implicaciones ecológicas, como marco para proponer su restauración integral. El sistema fluvial del Ebro cuenta con una gran importancia en la red de drenaje española, y en la propia cuenca mediterránea. El río Ebro es el segundo río más largo de la Península Ibérica, y también el segundo río con mayor aportación de agua al mar. El sector central del río Ebro presenta un patrón meandriforme libre, y ha sufrido notables alteraciones en su régimen hidrológico y en los usos del suelo a lo largo de su llanura de inundación. La alteración física y ambiental de sus principales atributos es, no obstante, muy heterogénea entre sus diferentes sub-tramos. Alrededor de este objetivo general, el trabajo desarrolla un análisis de los cambios sufridos por el régimen de caudales del río, en su sector central, a lo largo del siglo XX, y una caracterización de la alteración experimentada por sus principales componentes (caudales de estiaje, caudales bajos invernales, crecidas ordinarias y extraordinarias). El documento aborda, igualmente, la evolución espacial y temporal de sus principales parámetros geomorfológicos, y analiza la conveniencia del uso de un amplio conjunto de parámetros en la caracterización geomorfológica de un tramo fluvial de elevadas dimensiones, como el que representa el sector central del río Ebro. Adicionalmente, el trabajo describe la evolución espacio-temporal sufrida por los bosques riparios de la llanura de inundación del Ebro, evaluando las modificaciones sufridas por su conectividad longitudinal y transversal, y relacionando su evolución con las modificaciones desarrolladas en su patrón hidrogeomorfológico. Finalmente, el documento evalúa los principales procesos ecomorfológicos generados durante el siglo XX, y permite conocer el funcionamiento del sistema fluvial en el intervalo de tiempo 1927-2003, con especial atención a aquellos procesos que presentan una mayor significación ambiental, estudiando las implicaciones ecológicas de los cambios sufridos en la dinámica fluvial, y proponiendo las medidas necesarias para su restauración, así como los procedimientos precisos para la rehabilitación de los tramos que cuentan, en la actualidad, con una mayor presión antrópica. El análisis desarrollado muestra la alteración sufrida por el régimen hidrológico del río, concentrada en la variación de los caudales de estiaje. Esta alteración ha favorecido el desarrollo y predominancia de nuevos procesos ecológicos y geomorfológicos, muy diferentes en su funcionamiento a los que regían el comportamiento del sistema a comienzos del siglo pasado. La homogeneización del régimen de caudales ha acelerado la reducción de la variabilidad física y ambiental del tramo de estudio. Este cambio ha propiciado la aparición de condiciones idóneas para la creciente ocupación de la llanura de inundación del río, y para la modificación de los paisajes fluviales, a lo largo de todo el área de estudio. La actividad geomorfológica del cauce y de su llanura de inundación ha sufrido una completa transformación, durante el horizonte temporal analizado. La alteración global de los parámetros geomorfológicos se concentró, con especial intensidad, en la segunda mitad de siglo, y en aquellos sub-tramos del río, que a comienzos del siglo pasado, aún mostraban una mayor actividad ecológica y geomorfológica. Por su parte, la vegetación riparia reaccionó de manera acusada ante la transformación hidrogeomorfológica del sistema: la estructura original en mosaico evolucionó hacia una estructura lineal, y próxima al thalweg del río. La alteración del corredor ripario ha sido generalizada, pero de nuevo se ha acelerado a lo largo de las últimas décadas. Desde los años 60, la actividad biogeomorfológica del río retroalimenta la homogenización ecológica del sistema fluvial, y su tendencia hacia un equilibrio geomorfológico de tipo estático. El funcionamiento actual del corredor ripario puede derivar, en los próximos años, en una estructura dominada por especies no pioneras, en el seno de una matriz caracterizada por los usos agrícolas y forestales (plantaciones de chopos, fundamentalmente). Este proceso de empobrecimiento ecológico puede favorecer, a medio y largo plazo, una pérdida acusada de biodiversidad en el sistema Ebro, una reducción en la calidad de los hábitats fluviales, y una colonización progresiva de los hábitats existentes por especies exóticas de fauna y flora. La mejora del funcionamiento del río Ebro, con el fin de promover su restauración ecológica, obliga a la recuperación de algunos de sus procesos hidrogeomorfológicos básicos. La necesaria mejora de la integridad hidrogeomorfológica y ecológica del Ebro medio requiere el desarrollo de un escenario de gestión adaptativa y participativa, suficientemente flexible para (i) incorporar los avances en el conocimiento sobre el funcionamiento del sistema fluvial; (ii) adoptar los requerimientos normativos de la legislación española y europea en materia de agua y biodiversidad; (iii) permitir que todos los agentes sociales implicados en la gestión del sistema fluvial sean conscientes de su fragilidad, singularidad e importancia. El buen estado ecológico del sector central del río Ebro, en el futuro, significará también un adecuado nivel de bienestar y desarrollo para las poblaciones que dependen, de manera más directa, de sus funciones y valores, y ofrecerá, al conjunto de la sociedad, un rango de valores ecológicos, culturales y recreativos de primera magnitud, en el ámbito mediterráneo. Abstract The general target of this work is the characterization of the hydrogeomorphological evolution of the central sector of the Ebro River (ca. 250 kilometers long in 2003), between 1927 and 2003, and the analysis of its ecological implications, as a framework for proposing its integral restoration. The Ebro river system has a huge importance in the Spanish drainage network, and in the Mediterranean basin. The Ebro River is the second longest river in the Iberian Peninsula and also the second in the volume of water debouched into the sea. The central sector of the Ebro River has a free-meandering pattern, and has suffered remarkable alterations in its flow regime and land uses along its floodplain. The physical and ecological alteration of its attributes is, however, heterogeneous and variable among its different sub-reaches. Around this main goal, this work deals with the analysis of the changes suffered by the flow regime in the middle Ebro, along the 20th century, and characterizes the alteration suffered by its main components (summer flows, low flows, ordinary and extraordinary floods). It also studies the spatial and temporal evolution of the main geomorphic parameters of the river system and analyzes the convenience of the utilization of a wide range of parameters in the geomorphological characterization of a long and large river reach. Additionally, it depicts the spatial and temporal evolution suffered by the riparian forests of the Ebro floodplain, assessing the changes in their longitudinal and transversal connectivity and relating their evolution to the modifications of the hydrogeomorphological pattern of the river. Finally, the document evaluates the main ecomorphological processes generated during the 20th century, and explains the river functioning in the interval 1927-2003, with special focus on those processes with a larger environmental meaning, studying the ecological implications of the changes of the hydrogeomorphological pattern of the Ebro River, and proposing the required measurements for its integral restoration, and the necessary procedures for the rehabilitation of the most humanpressured sub-reaches. The analysis conducted shows that the river system has witnessed a large alteration of its hydrology, concentrated on the large changes suffered by the summer flows. This hydrological alteration has fostered the development of new ecological and geomorphological processes, very different from those dominant in the early 20th century. The homogenization of the flow regime has accelerated the reduction of the physical and environmental variability of the study reach. This has generated proper conditions for the growing occupation of the river margins and for the modification of the fluvial landscape in the whole system. The geomorphological activity of the channel and its floodplain has suffered an utter transformation along the temporal scenario analyzed. This alteration of the geomorphic parameters became a most common process along the study reach, but was concentrated, at the time, on the second half of the last century, and on those sub-reaches where the ecological and geomorphological dynamism was higher in the early 20th century. The riparian vegetation reacted briskly to the hydrogeomorphological alteration of the study reach: the original mosaic spatial structure of the riparian forest stands changes, in the 21st century, to a linear and thalweg-close structure. The alteration of the forest corridor has been progressive, but accelerated through the last decades. From the 60´s, the biogeomorphic activity of the river feedbacks the ecological homogenization of the fluvial system and its trend towards a geomorphological static equilibrium. The nowadays functioning of the forest corridor may drive, in future decades, into a structure dominated by non-pioneer species, inside a matrix characterized by agricultural and forest cultivations. This process of ecological impoverishment could enhance a drastic loss of biodiversity, a decrease of the fluvial habitats quality, and the progressive colonization of the river habitats by alien species. The improvement of the functioning of the Middle Ebro, with the objective of promoting its ecological restoration, obliges to the amelioration of some of its basic hydromorphological processes. The necessary rehabilitation of the ecological and hydrogeomorphological integrity of the middle Ebro requires a scenario of adaptative and participative management, flexible enough for (i) incorporating further improvements in the knowledge of the river system, (ii) implementing the legal requirements of the European and Spanish legislations, and (iii) allowing that all social agents related with its management become effectively conscious of its singularity, fragility and importance. The good future status of the middle Ebro will mean well-being and development for the populations that most directly depend on its functions and values, and it will offer, to the whole society, a range of first-order cultural, ecological and recreative values, in the Mediterranean environment

Evaluating the quality of riparian forest vegetation: The Riparian Forest Evaluation (RFV) index

Aim of study: This paper presents a novel index, the Riparian Forest Evaluation (RFV) index, for assessing the ecological condition of riparian forests. The status of riparian ecosystems has global importance due to the ecological and social benefits and services they provide. The initiation of the European Water Framework Directive (2000/60/CE) requires the assessment of the hydromorphological quality of natural channels. The Directive describes riparian forests as one of the fundamental components that determine the structure of riverine areas. The RFV index was developed to meet the aim of the Directive and to complement the existing methodologies for the evaluation of riparian forests. Area of study: The RFV index was applied to a wide range of streams and rivers (170 water bodies) inSpain. Materials and methods: The calculation of the RFV index is based on the assessment of both the spatial continuity of the forest (in its three core dimensions: longitudinal, transversal and vertical) and the regeneration capacity of the forest, in a sampling area related to the river hydromorphological pattern. This index enables an evaluation of the quality and degree of alteration of riparian forests. In addition, it helps to determine the scenarios that are necessary to improve the status of riparian forests and to develop processes for restoring their structure and composition. Main results: The results were compared with some previous tools for the assessment of riparian vegetation. The RFV index got the highest average scores in the basins of northernSpain, which suffer lower human influence. The forests in central and southern rivers got worse scores. The bigger differences with other tools were found in complex and partially altered streams and rivers. Research highlights: The study showed the index’s applicability under diverse hydromorphological and ecological conditions and the main advantages of its application. The utilization of the index allows a better understanding of the status of riparian forests, and enhances improvements in the conservation and management of riparian areas

Aplicaciones de la teledetección láser (LiDAR) en la caracterización y gestión del medio fluvial

Las últimas técnicas de teledetección existentes en el mercado han abierto la posibilidad de introducir mejoras en los trabajos de caracterización y gestión del medio fluvial. Es el caso de los sensores láser transportados desde plataformas aéreas, cuyas innovaciones tecnológicas suponen un gran incremento de la resolución horizontal, y sobre todo vertical, de las imágenes y datos resultantes. Estas técnicas, conocidas con el nombre genérico de LiDAR (Light Detection and Ranging) están ya siendo empleadas en la actualidad en multitud de aplicaciones relacionadas con la ingeniería civil, la creación de cartografía especializada, o la gestión del medio natural. Sin embargo, hasta la fecha, existen escasas referencias sobre la utilización de esta herramienta en la caracterización y gestión del medio fluvial. Este artículo repasa las principales características técnicas de la teledetección láser, la evolución sufrida por esta herramienta en los últimos años, y muy especialmente las aplicaciones que ofrece para el manejo de los sistemas fluviales. Se exponen, además, ejemplos prácticos de utilización de los datos LiDAR en el medio ribereño, en diferentes tramos y cauces, algunos de ellos pertenecientes a la cuenca del Ebro

Evolution of the Riparian forest corridor in a large Mediterranean river system

The well-documented re-colonisation of the French large river basins of Loire and Rhone by European otter and beaver allowed the analysis of explanatory factors and threats to species movement in the river corridor. To what extent anthropogenic disturbance of the riparian zone influences the corridor functioning is a central question in the understanding of ecological networks and the definition of restoration goals for river networks. The generalist or specialist nature of target species might be determining for the responses to habitat quality and barriers in the riparian corridor. Detailed datasets of land use, human stressors and hydro-morphological characteristics of river segments for the entire river basins allowed identifying the habitat requirements of the two species for the riparian zone. The identified critical factors were entered in a network analysis based on the ecological niche factor approach. Significant responses to riparian corridor quality for forest cover, alterations of channel straightening and urbanisation and infrastructure in the riparian zone are observed for both species, so they may well serve as indicators for corridor functioning. The hypothesis for generalists being less sensitive to human disturbance was withdrawn, since the otter as generalist species responded strongest to hydro-morphological alterations and human presence in general. The beaver responded the strongest to the physical environment as expected for this specialist species. The difference in responses for generalist and specialist species is clearly present and the two species have a strong complementary indicator value. The interpretation of the network analysis outcomes stresses the need for an estimation of ecological requirements of more species in the evaluation of riparian corridor functioning and in conservation planning

Índice RFV para la valoración del estado del bosque de ribera

Se presenta en este documento un índice (RFV- Riparían Forest EValuation) para la valoración del estado del bosque de ribera en ríos permanentes. La Directiva 2000/60/CE establece la necesidad de introducir elementos de valoración de la calidad hidromorfológica de los cauces naturales. Entre otros aspectos, incorpora la calidad del bosque rípario como uno de los aspectos fundamentales en la determinación de la estructura de la zona ribereña. Con tal fin, y con objeto de completar las metodologías de valoración del bosque ripario existentes en la actualidad, se presenta este índice RFV. Su determinación se basa en la valoración de la continuidad espacial del bosque de ribera (en sus tres dimensiones -longitudinal, transversal y vertical) y de la continuidad temporal del bosque, representada por la regeneración natural de la vegetación, garante de su continuidad futura. El índice presentado permite evaluar la calidad y grado de alteración del bosque ripario. Asimismo, permite establecer los objetivos de gestión necesarios para mejorar el estado del bosque de ribera, y para llevar a cabo procesos de restauración de su estructura y composición

Laser remote sensing applications (LiDAR) in forest hydrology and the management of river ecosystems.

La utilización de sensores láser desde plataformas aéreas (LiDAR) ofrece nuevas posibilidades en el cartografiado de sistemas fluviales, tanto en áreas densamente cubiertas por vegetación, como en aquellas que presentan una escasa cubierta. La información topográfica de alta resolución que se obtiene a partir de las medidas láser puede ser utilizada en el análisis y estimación de diversas variables hidrológicas, y en el estudio de diferentes componentes del medio fluvial. Entre éstas, cabe citar la vegetación riparia, la morfología fluvial, el régimen hidrológico o el grado de alteración de los ecosistemas debido a las presiones de origen antrópico. La gestión del medio fluvial puede ser mejorada en gran medida gracias a la precisión y fiabilidad de esta información. En muchas ocasiones, el escaso relieve de los valles fluviales y la densa cubierta vegetal que existe en ellos han dificultado la aplicación de otras técnicas de teledetección. Sin embargo, los datos obtenidos mediante altimetría láser son especialmente aconsejables para estos trabajos, mediante análisis numéricos o a través de la simple interpretación de las imágenes obtenidas. Este artículo muestra las posibilidades de uso de los datos LiDAR en hidrología forestal y en la gestión de zonas húmedas, a lo largo de tramos con condiciones climáticas bien diferenciadas. En todas ellas, se comparan los resultados obtenidos mediante la aplicación de distinto software, con el fin de mostrar la mejor metodología de tratamiento de la información láser. Asimismo, se muestra la diferencia con otras técnicas de teledetección, y se muestra la fácil integración de los datos LiDAR con otras herramientas y metodologías de estudio de las variables citadas

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

La instrucción de planificación hidrólogica y el régimen ambiental de caudales: principios, realidades y tareas pendientes

El objetivo de este artículo es presentar los contenidos que deben ofrecer las metodologías para la estimación de regímenes ambientales de caudales y analizar el proceso de estimación, implantación y seguimiento que se abre en España en esta materia, como consecuencia de los planes de cuenca que deben aplicarse para dar cumplimiento a la Directiva Marco del Agua. Se presenta un recorrido en la evolución conceptual y metodológica que, en los últimos veinte años, ha tenido la estimación de caudales ecológicos. Una vez enmarcados los conceptos y principios que actualmente se están considerando, se caracterizan y discuten las cualidades que debe tener cualquier régimen ambiental de caudales. Asimismo, se recoge el proceso actual de estimación de regímenes ambientales en España, y se relaciona su estructura metodológica y su desarrollo con los planteamientos conceptuales y técnicos vigentes en el ámbito científico y en la gestión ecohidrológica, reflexionando, por último, sobre las fases de implantación y seguimiento