D.L. A 28-2007

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Las plantaciones de Eucalyptus grandis (Hill ex Maiden) tiene uno de los núcleos principales en el NE de Entre Ríos particularmente en una franja sobre la margen occidental del Río Uruguay. Aunque estas plantaciones son la base que sustenta una de las actividades productivas que caracterizan la región, han sido sometidas a cierta controversia sobre los efectos ambientales que producen. Para conocer la magnitud de estos potenciales riesgos ecológicos y su vinculación con la sustentabilidad de estas plantaciones en una amplia zona, resulta necesario precisar las relaciones entre distintos atributos estructurales de la masa arbórea y los derivados de imágenes satelitales. Para el área de estudio, se realizaron análisis de correlación y regresión considerando como variable predictora la biomasa obtenida de 31 parcelas de muestreo a campo y los valores medios de diferentes índices de vegetación extraídos de una imagen LANDSAT 5 TM de diciembre de 2008. Adicionalmente, se incorporaron a los modelos de regresión las variables categóricas método de repoblación, tratamiento de los residuos postcosecha y unidad cartográfica asociada al tipo de suelo. Se determinó que sólo existe una correlación significativa entre las variables continuas derivadas de los distintos índices de vegetación y la biomasa. Particularmente, los valores digitales de la Banda 5 (Infrarrojo medio) tienen una relación moderadamente alta e inversa con la biomasa (r=-0,714). El modelo de regresión lineal logarítmico propuesto utilizando esta variable tiene un ajuste adecuado en términos de R2 del 79,05%, el sesgo intrínseco de esta función implica la consideración de ciertas restricciones. Por otro lado, el estudio de la distribución espacial de los cambios del uso del suelo en términos de superficie a partir de imágenes LANDSAT 5 TM adquiridas en el período 1985-2008, indica un fuerte reemplazo de la clase pastizal por plantaciones de Eucalyptus spp. principalmente en el período 1992-1997, con una tasa de cambio de 137,64ha/año, asociado a algunos procesos económicos relevantes. Se resalta la implementación de los Sistemas de Información Geográfica para estudios de la dinámica del recurso forestal a nivel regional.

En los últimos 30 años el sector agropecuario de la Provincia de Buenos Aires experimentó una profunda transformación. El agro vivió un intenso proceso caracterizado por una mayor eficiencia en el uso de los factores productivos, acompañado por la adopción de cambios técnicos y por el desarrollo de nuevas formas de producción. Los planteos productivos se concentraron en pocos cultivos de alta productividad y homogeneidad genética, que a la par de maximizar la producción y la rentabilidad, simplificaron el manejo, pero al costo de concentrar mayor riesgo climático, económico y biológico, pérdida de materia orgánica, y sobre extracción de algunos macro y micro nutrientes. La cuenca alta del arroyo Napaleofú está situada en el sudeste de la provincia de Buenos Aires y es una cuenca con una predominante actividad agropecuaria, que no ha estado ajena a las problemáticas del sector rural de la región pampeana argentina de los últimos 30 años. Los recursos naturales directamente vinculados con la producción agropecuaria, que resultaron más afectados, fueron los suelos y el agua. Ante esta situación se plantó la realización de este estudio, que tuvo por objetivo analizar la influencia del cambio de uso del suelo sobre el escurrimiento superficial en la cuenca alta del Arroyo Napaleofú utilizando la metodología del Número de Curva integrando un Sistema de Información Geográfico (SIG) para el tratamiento de información espacial, generando una gran base de datos georreferenciada de la cuenca de estudio. La zonificación espacio – temporal de los cambios de cobertura y uso del suelo se realizó para el período 1986-2011. Se observó que las coberturas que experimentaron los mayores cambios correspondieron a los usos Agricultura y Ganadería. Los usos ganadero - agrícola y ganadero disminuyeron, mostrando una tendencia hacia el uso agrícola. El 32,98% de la superficie mantuvo los usos respectivos durante los 25 años analizados. El mayor cambio se evidenció en el uso agrícola, el cual manifestó un incremento del 20%. El cambio de uso del suelo generó aumento del escurrimiento superficial. En el año 1986 el 45,1% de la superficie presentaba escurrimientos menores a 10 mm, escurrimientos entre 10 y 20 mm ocurrían en el 10% de la cuenca y láminas de escurrimiento mayores a 20 mm se manifestaron en el 34,2% de la superficie. En el año 1996 los escurrimientos menores a 10 mm se presentaron en el 33,5% de la superficie, los comprendidos entre 10 y 20 mm en el 5,3% y los mayores a 20 mm en el 61,2% de la superficie de la cuenca. El año 2011, los escurrimientos menores a 10 mm se presentaron en el 4,2% de la superficie, los comprendidos entre 10 y 20 mm en el 81% y los mayores a 20 mm en el 15,6% de la superficie. Esta metodología permitió analizar la influencia del cambio de uso del suelo sobre el escurrimiento superficial en la cuenca alta del Arroyo Napaleofú. Los resultados alcanzados en esta tesis, expresan que la variabilidad espacial en los cambios manifestados en el uso del suelo establecidos por la modelización hidrológica, produce cambios en la generación de escorrentía (incremento o descenso) pudiendo extrapolar esta metodología a cuencas homólogas.

The importance of the effect of land use changes on watersheds has been widely acknowledged. Several studies have evaluated this effect through various approaches including non-stationary analysis, hydrological simulation and the observation of paired watersheds. The present study aims to describe the effect of land use changes on the hydrological response of watersheds considering the variation of the hydraulic properties of soil, which are related to the soil type and vegetal cover. This investigation was conducted in the watershed of Combeima River, Colombia, South America. By using distributed hydrological modelling, the effect of historical land use changes - including forest, crops and grasslands - on the magnitude of peak flows and mean annual runoff volumes was described. The analysis was carried out by relating land use changes to the hydraulic properties of soil, namely, the soil water content in the root zone or static storage (Hu) and the saturated hydraulic conductivity (Ks). Variation of the Hu and Ks values with respect to each soil type allowed quantifying the effect of changes in vegetal covers on the peak flows of flood events in Combeima River. Results of the analysis indicate that low Hu and Ks values are associated with land covers such as grasslands, which are characterized by having low infiltration, while high Hu and Ks values are more characteristic of forests. It was also identified that a decrease in the watershed infiltration capacity results in an increase in the magnitude of peak flows, while an increase in the infiltration capacity and soil water retention contributes to the attenuation of peak flows. Land use changes have been demonstrated to be a source of non-stationarity in the flow series, which can be identified through changes, positive or negative, in the time series trend. The hypothesis of the joint application of scale theory was tested in this study, showing that the invariance properties of the soil hydraulic properties are related to the flood regime and mean annual runoff volumes. The analysis focused mainly on two parameters: the static storage Hu and the saturated hydraulic conductivity Ks; therefore, this study did not attempt to explain the problem of non-stationarity, but rather to introduce the scalability properties of the soil hydraulic properties to predict flows, as a hydrological response to scenarios of land use change. Scenarios of spatial variation of land uses with respect to soil hydraulic properties were set up to assess the effect of those changes on the scalability properties of Hu and Ks and peak flows. Likewise, tests were conducted to evaluate the potential effects of the homogeneous distribution of precipitation on the scalability of the soil hydraulic properties during flood events. Properties of scale invariance were evaluated for the parameters of two probability distribution functions: GEV and Gumbel, for scenarios of land use change, considering the relationship between Hu and Ks and the magnitude of the flood quantiles. A similar analysis was carried out for the regime of mean annual runoff volumes through the application of the LogNormal distribution. The effect of land use changes on the non-stationarity of Combeima River flow series was evaluated using linear and non-linear stationary analysis, whose results verified the convenience of introducing the non-stationarity hypothesis in the frequency analysis of peak flows. Results of this study indicate that the incorporation of fractal theory to relate the hydraulic properties of soil and flow behavior in a watershed has potential practical applications in engineering and watershed management, given its simplicity as a power relation and usefulness to estimate the effects of land use changes on the flood regime. / Se ha reconocido la importancia de conocer el efecto de los cambios de usos del suelo sobre el régimen de caudales en cuencas hidrográficas. En este sentido, se han desarrollado investigaciones para evaluar dicho efecto desde diferentes enfoques como el análisis no estacionario, la simulación hidrológica y la observación de cuencas pareadas, entre otros. De manera que esta investigación contribuye a describir el efecto de cambios de uso del suelo sobre la respuesta hidrológica de las cuencas, considerando la variación propiedades hidráulicas de los suelos, las cuales se relacionan con el tipo de suelo y cobertura vegetal. Esta investigación se desarrolló en la cuenca del Río Combeima en Colombia-Suramérica, donde a partir de la modelación hidrológica distribuida, se describe el efecto de cambios históricos de usos del suelo como bosques, cultivos y pastizales, sobre la magnitud de los caudales máximos y volúmenes medios anuales de escorrentía. Para el desarrollo de este análisis, se relacionaron los cambios en el uso del suelo con las propiedades hidráulicas del suelo, específicamente, el contenido de agua en el suelo en zona de raíces o almacenamiento estático Hu y la conductividad hidráulica saturada Ks. La variación de los valores de Hu y Ks relacionados con cada uso del suelo, condujo a cuantificar el efecto de los cambios en las coberturas vegetales sobre los caudales pico en el régimen de crecidas del Río Combeima. Los resultados obtenidos, sugieren que valores bajos de Hu y Ks, se asocian con los cambios de uso del suelo y a su vez, influyen en la magnitud de los eventos de crecidas. En este contexto, esta investigación no se desarrolló en torno a explicar el problema de la no estacionariedad, sino que propone introducir las propiedades de escalabilidad de las propiedades hidráulicas del suelo para predecir caudales como respuesta hidrológica en escenarios de cambios de uso del suelo. Para lograrlo, se realizaron simulaciones en una cuenca hipotética basada en la información de la cuenca del Río Combeima, en donde se plantearon escenarios de variación espacial de los usos del suelo en relación con las propiedades hidráulicas, para evaluar su efecto sobre las propiedades de escalabilidad de los parámetros Hu y Ks en relación con los caudales máximos. Por otra parte, se evaluaron las propiedades de invarianza en escala, de los parámetros de las funciones de distribución de probabilidad: GEV y Gumbel, en escenarios de cambios de uso del suelo, considerando la relación entre los parámetros Hu y Ks, y la magnitud de los cuantiles de crecidas. Adicionalmente, se realizó un análisis similar para el régimen de volúmenes anuales medios de escorrentía, mediante la aplicación de la función LogNormal. El efecto de los cambios de uso del suelo sobre la no estacionariedad de las series de caudales en la cuenca del Combeima se evaluó mediante un análisis no estacionario lineal y no lineal, cuyos resultados permitieron identificar la conveniencia de introducir la hipótesis de no estacionariedad en el análisis de frecuencia de caudales máximos. Los resultados obtenidos, indican que la incorporación de la teoría fractal en la relación entre las propiedades hidráulicas del suelo y el comportamiento de los caudales en cuencas hidrográficas, tiene potenciales aplicaciones prácticas en la ingeniería y la planificación de cuencas, dada su sencillez, ya que se expresa como una relación de potencia, útil para realizar estimaciones de los efectos de los cambios en los usos del suelo sobre el régimen de caudales. / S'ha reconegut l'importancia de coneixer l'efecte dels canvis d'usos del sol sobre el regim de cabals en conques hidrografiques. En este sentit, s'han desenrollat investigacions per a evaluar dit efecte des de diferents enfocaments com l'analisis no estacionari, la simulacio hidrologica i l'observacio de conques PAREADAS, entre atres. De manera que esta investigacio contribuix a descriure l'efecte de canvis d'us del sol sobre la resposta hidrologica de les conques, considerant la variacio propietats hidrauliques dels sols, les quals se relacionen en el tipo de sol i cobertura vegetal. Esta investigacio se desenrollà en la conca del Riu COMBEIMA en COLOMBIA-SURAMÉRICA, a on a partir de la MODELACIÓN hidrologica distribuida, se descriu l'efecte de canvis historics d'usos del sol com boscs, conreus i PASTIZALES, sobre la magnitut dels cabals maxims i VOLÚMENES mijos anuals d'ESCORRENTÍA. Per a el desenroll d'este analisis, se relacionaren els canvis en l'us del sol en les propietats hidrauliques del sol, especificament, el contingut d'aigua en el sol en zona d'arraïls o almagasenament estatic HU i la conductivitat hidraulica saturada KS. La variacio dels valors d'HU i KS relacionats en cada us del sol, condui a CUANTIFICAR l'efecte dels canvis en les cobertures vegetals sobre els cabals bec en el regim de creixcudes del Riu COMBEIMA. Els resultats obtinguts, sugerixen que valors baixos d'HU i KS, s'associen en els canvis d'us del sol i a la seua volta, influixen en la magnitut dels events de creixcudes. En este context, esta investigacio no se desenrollà en torn a explicar el problema de la no ESTACIONARIEDAD, sino que propon introduir les propietats d'ESCALABILIDAD de les propietats hidrauliques del sol per a PREDECIR cabals com resposta hidrologica en escenaris de canvis d'us del sol. Per a conseguir-ho, se realisaren simulacions en una conca hipotetica basada en l'informacio de la conca del Riu COMBEIMA, a on se plantejaren escenaris de variacio ESPACIAL dels usos del sol en relacio en les propietats hidrauliques, per a evaluar el seu efecte sobre les propietats d'ESCALABILIDAD dels parametros HU i KS en relacio en els cabals maxims. Per atra part, s'evaluaren les propietats d'INVARIANZA en escala, dels parametros de les funcions de distribucio de provabilitat: GEV i GUMBEL, en escenaris de canvis d'us del sol, considerant la relacio entre els parametros HU i KS, i la magnitut dels CUANTILES de creixcudes. Adicionalment, se realisà un analisis similar per al regim de VOLÚMENES anuals mijos d'ESCORRENTÍA, mediant l'aplicacio de la funcio LOGNORMAL. L'efecte dels canvis d'us del sol sobre la no ESTACIONARIEDAD de les series de cabals en la conca del COMBEIMA s'evaluà mediant un analisis no estacionari llinial i no llinial, CUYOS resultats permeteren identificar la cominencia d'introduir l'HIPÓTESIS de no ESTACIONARIEDAD en l'analisis de freqüencia de cabals maxims. Els resultats obtinguts, indiquen que l'incorporacio de la teoria FRACTAL en la relacio entre les propietats hidrauliques del sol i el comportament dels cabals en conques hidrografiques, te potencials aplicacions practiques en l'ingenieria i la PLANIFICACIÓN de conques, donada la seua senzillea, ya que s'expressa com una relacio de potencia, util per a realisar valoracions dels efectes dels canvis en els usos del sol sobre el regim de cabals. / Peña Rojas, LE. (2017). ESCALAMIENTO DE PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL SUELO EN EL RÉGIMEN DE CRECIDAS A ESCALA DE CUENCA. APLICACIÓN EN LA CUENCA DEL RÍO COMBEIMA (SURAMÉRICA) [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90390 / TESIS

Dans les régions néo-tropicales, l’augmentation des taux de changements d’occupation et d’usages des sols et une forte déforestation durant la deuxième moitié du 20e siècle ont engendré une forte dégradation de l’environnement et une forte perte de biodiversité. Cette étude analyse les empreintes spatiales et les processus des changements d’occupation et d’usages des sols et de la déforestation pour le bassin versant du Grijalva-Usumacinta, l’un des plus importants du sud Mexique en matière hydrologique et de biodiversité, pour être confrontée aux discussions sur les changements forestiers émergents. Des cartes d’occupation et d’usages des sols de 1992, 2002 et 2007, dérivées d’images satellitaires et de photographies aériennes sont utilisées pour tester l’hypothèse d’un changement de trajectoires d’évolution à l’échelle régionale. Les probabilités et taux de changements ont été calculés pour les deux périodes 1992-2002 et 2002-2007, et les processus de changements dominants ont été identifiés. Les changements d’occupation et d’usages des sols sont complexes et ne peuvent s’expliquer par une histoire prédominante et linéaire de la déforestation. Deux des principaux résultats concernent (1) un taux anormalement élevé de dégradation des forêts primaires, équivalent à 1,7 fois la surface déforestée ; (2) les processus de déforestation se produisent principalement dans les forêts secondaires. Les activités agricoles, encouragées par les politiques publiques, sont les principaux moteurs de ces changements, parmi lesquelles le pâturage a le plus d'impact sur la déforestation. Les probabilités et taux de déforestation et de changement d’occupation et d’usages de sols ont stagné alors que la reforestation naturelle a augmenté. Bien que ces tendances sont essentielles pour le commencement de la transition forestière, la déforestation et la dégradation l'emportent bien sur la repousse de la végétation. / This study explores how to use techniques of prospective analysis in order to incorporate dynamic factors that put into risk the persistence of biodiversity into systematic conservation planning. Land use and cover change (LUCC) and climate change (CC) represent the main impacts and future threats to biodiversity and thus were the subject of analyses that provided information on prioritization for conservation actions. Since LUCC, CC and biodiversity loss, as well as the related socio-economic structures take place on a regional scale, this work is based on a large watershed in southern Mexico, the Grijalva-Usumacinta Basin. This basin is not only one of the most important areas for biological diversity, but is also renowned for its cultural complexity and hydrological importance and the multiple environmental and social problems that put biodiversity in peril. The main finding is that deforestation and forest degradation are the main LUCC processes and their high rates and strong future trends make it difficult to get to the point of forest transition in the near future, when deforestation and regeneration are balanced. Nevertheless, the scenario analysis shows that it is possible to influence LUCC trajectories in a substantial way in order to halt negative effects over biodiversity in the next decade. CC represents an additional threat to biodiversity difficult to evaluate, especially if the multiple synergistic effects between CC and LUCC are considered that could lead to much higher impacts. Anyway, the analysis showed that even until 2030 CC could have impacts on bioclimatic variables and species composition that could further hamper conservation efforts in the study area. Criteria for a proactive prioritization of sites for conservation are proposed based on scenarios of LUCC and CC. These criteria are used to identify “hot spots” (high probability of LUCC and severe CC impacts) and “refuges” (high probability of permanence and minor CC impacts). This joint analysis of CCUS and CC shows that there are differences between the conservation and the probable scenario; the effort needed to conserve the biodiversity contained in the priority sites in the conservation scenario is considerable less. The spatial pattern of hot spots and refuges of change is very similar across scenarios, despite the differences in absolute areas compromised by each. / Este estudio explora cómo aplicar técnicas de análisis prospectivos para incorporar factores dinámicos que ponen en riesgo la persistencia de biodiversidad en la planeación sistemática de la conservación (PSC). El cambio de cobertura y uso del suelo (CCUS) y el cambio climático (CC) representan los impactos y amenazas futuras más importantes para la biodiversidad, por lo que fueron escogidos como sujetos de análisis que proveen información para la priorización para acciones de conservación. Como el CCUS, el CC, la pérdida de biodiversidad, así como las estructuras socio-económicas relacionadas, ocurren a una escala regional, este trabajo está basado en una cuenca grande en el sur de México. La cuenca Grijalva-Usumacinta no sólo es una de las áreas más biodiversas en el mundo, también es reconocida por su complejidad cultural y su importancia hidrológica. A la vez se han documentado diversos problemas ambientales y sociales que ponen en peligro la persistencia de la biodiversidad. El resultado principal es que la deforestación y la degradación forestal son los procesos dominantes de CCUS y sus altas tasas y fuertes tendencias hacia el futuro vuelven difícil de llegar al punto de la transición forestal, en el cual la deforestación y la regeneración son balanceadas. Sin embargo, el análisis de escenarios muestra que es posible influenciar las trayectorias de CCUS de manera sustancial para detener los efectos adversos en la biodiversidad en la próxima década. El CC representa una amenaza adicional para la biodiversidad difícil de evaluar, especialmente si se consideran los múltiples efectos sinérgicos entre el CC y el CCUS que podrían hacer que el impacto sea mucho mayor. Aun así, el análisis mostró que hasta el 2030 el CC podría tener impactos en las variables bioclimáticas y la composición de especies que podrían dificultar más los esfuerzos de conservación en el área de estudio. Se proponen criterios para una priorización proactiva de la conservación son propuestos basados en escenarios de CCUS y CC. Estos criterios son usados para identificar focos rojos (alta probabilidad de CCUS e impactos de CC severos) y refugios (alta probabilidad de permanencia natural e impactos de CC menores). Este análisis conjunto de CCUS y CC muestra que hay diferencias entre el escenario de conservación y el escenario probable; el esfuerzo necesario para conservar la biodiversidad dentro de los sitios prioritarios es considerablemente menor. Los patrones espaciales de los focos rojos de cambio y los refugios son muy similares en los dos escenarios, a pesar de la diferencia absoluta de áreas en cada uno.