La restauración de arroyos o restauración de ríos , también denominada a veces recuperación de ríos , es un trabajo realizado para mejorar la salud ambiental de un río o arroyo , en apoyo de la biodiversidad , la recreación, la gestión de inundaciones y/o el desarrollo del paisaje. [1]
Los enfoques de restauración de arroyos se pueden dividir en dos grandes categorías: restauración basada en la forma, que se basa en intervenciones físicas en un arroyo para mejorar sus condiciones; y restauración basada en procesos, que propugna la restauración de procesos hidrológicos y geomorfológicos (como el transporte de sedimentos o la conectividad entre el canal y la llanura de inundación ) para garantizar la resiliencia y la salud ecológica de un arroyo. [2] [3] Las técnicas de restauración basadas en la forma incluyen deflectores; paletas transversales; vertederos, pozas escalonadas y otras estructuras de control de pendiente; atascos de troncos diseñados; métodos de estabilización de riberas y otros esfuerzos de reconfiguración de canales. Estos inducen un cambio inmediato en un arroyo, pero a veces no logran los efectos deseados si la degradación se origina a una escala más amplia. La restauración basada en procesos incluye restaurar la conectividad lateral o longitudinal de los flujos de agua y sedimentos y limitar las intervenciones dentro de un corredor definido en función de la hidrología y la geomorfología del arroyo. Los efectos beneficiosos de los proyectos de restauración basados en procesos a veces pueden tardar en sentirse, ya que los cambios en el arroyo se producirán a un ritmo que depende de la dinámica del arroyo. [4]
A pesar del número significativo de proyectos de restauración de cursos de agua en todo el mundo, la eficacia de la restauración de cursos de agua sigue estando mal cuantificada, en parte debido a un seguimiento insuficiente . [5] [6] Sin embargo, en respuesta a la creciente conciencia ambiental, los requisitos de restauración de cursos de agua se adoptan cada vez más en la legislación de diferentes partes del mundo.
La restauración de ríos o arroyos, a veces llamada recuperación de ríos en el Reino Unido, es un conjunto de actividades que tienen como objetivo mejorar la salud ambiental de un río o arroyo. Estas actividades tienen como objetivo restaurar ríos y arroyos a sus estados originales o a un estado de referencia, en apoyo de la biodiversidad, la recreación, la gestión de inundaciones, el desarrollo del paisaje o una combinación de estos fenómenos. [1] La restauración de arroyos generalmente se asocia con la restauración ambiental y la restauración ecológica . En ese sentido, la restauración de arroyos se diferencia de:
La mejora de la salud de los arroyos puede estar indicada por un hábitat expandido para diversas especies (por ejemplo, peces, insectos acuáticos , otra vida silvestre) y una erosión reducida de las orillas de los arroyos , aunque cada vez se reconoce más que la erosión de las orillas contribuye a la salud ecológica de los arroyos. [7] [8] [9] [10] Las mejoras también pueden incluir una mejor calidad del agua (es decir, reducción de los niveles de contaminantes y aumento de los niveles de oxígeno disuelto ) y el logro de un sistema de arroyos autosustentable y resistente que no requiera una intervención humana periódica, como el dragado o la construcción de estructuras de control de inundaciones o erosión . [11] [12] Los proyectos de restauración de arroyos también pueden producir mayores valores de propiedad en áreas adyacentes. [13]
En las últimas décadas, la restauración de cursos de agua ha surgido como una disciplina importante en el campo de la gestión de los recursos hídricos, debido a la degradación de muchos ecosistemas acuáticos y ribereños relacionada con las actividades humanas. [14] Solo en los EE. UU. , se estimó a principios de la década de 2000 que se gastaban más de mil millones de dólares estadounidenses cada año para restaurar ríos y que se habían llevado a cabo cerca de 40 000 proyectos de restauración en la parte continental del país. [15] [16]
Las actividades de restauración de arroyos pueden variar desde la simple mejora o eliminación de una estructura que inhibe las funciones naturales de los arroyos (por ejemplo, reparar o reemplazar una alcantarilla , [18] o eliminar barreras para el paso de peces como vertederos ), hasta la estabilización de las orillas de los arroyos u otras intervenciones como la restauración de la zona ribereña o la instalación de instalaciones de gestión de aguas pluviales como humedales construidos . [19] El uso de agua reciclada para aumentar los flujos de los arroyos que se han agotado como resultado de las actividades humanas también puede considerarse una forma de restauración de los arroyos. [20] Cuando están presentes, las esclusas de navegación tienen el potencial de funcionar como escalas de peces de ranura vertical para restaurar el paso de los peces hasta cierto punto para una amplia gama de peces, incluidos los nadadores pobres. [21]
Los proyectos de restauración de cursos de agua normalmente comienzan con una evaluación de un sistema fluvial focal, que incluye datos climáticos , geología , hidrología de cuencas hidrográficas , hidráulica fluvial , patrones de transporte de sedimentos, geometría del canal, movilidad histórica del canal y registros de inundaciones. [22] Existen numerosos sistemas para clasificar los cursos de agua según su geomorfología. [23] Esta evaluación preliminar ayuda a comprender la dinámica del curso de agua y a determinar la causa de la degradación observada que se debe abordar; también se puede utilizar para determinar el estado objetivo para el trabajo de restauración previsto, especialmente porque el estado "natural" o inalterado a veces ya no se puede lograr debido a varias limitaciones. [3]
En las últimas décadas se han definido dos enfoques generales para la restauración de cursos de agua: la restauración basada en la forma y la restauración basada en el proceso. Mientras que la primera se centra en la restauración de características estructurales y/o patrones considerados característicos del sistema fluvial de destino, la segunda se basa en la restauración de procesos hidrológicos y geomorfológicos (como el transporte de sedimentos o la conectividad entre el cauce y la llanura de inundación) para garantizar la resiliencia y la salud ecológica de un curso de agua. [2]
La restauración de cauces basada en la forma promueve la modificación de un cauce para mejorar las condiciones del mismo. [3] Los resultados previstos pueden incluir una mejor calidad del agua, un hábitat y una abundancia de peces mejorados , así como una mayor estabilidad de los bancos y del cauce. [6] Este enfoque se utiliza ampliamente en todo el mundo y cuenta con el apoyo de varias agencias gubernamentales, incluida la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA). [2] [15]
Los proyectos de restauración basados en la forma se pueden llevar a cabo a varias escalas, incluida la escala de tramo . Pueden incluir medidas como la instalación de estructuras dentro del cauce, la estabilización de las riberas y esfuerzos más significativos de reconfiguración del canal. El trabajo de reconfiguración puede centrarse en la forma del canal (en términos de sinuosidad y características de meandro ), la sección transversal o el perfil del canal (pendiente a lo largo del lecho del canal). Estas alteraciones afectan la disipación de energía a través de un canal, lo que impacta la velocidad del flujo y la turbulencia , las elevaciones de la superficie del agua, el transporte de sedimentos y la erosión, entre otras características. [24]
Los deflectores son estructuras generalmente de madera o roca que se instalan en la base de la orilla y se extienden hacia el centro de un arroyo, con el fin de concentrar el flujo del mismo lejos de sus orillas. Pueden limitar la erosión de las orillas y generar condiciones de flujo variables en términos de profundidad y velocidad, lo que puede tener un impacto positivo en el hábitat de los peces. [25]
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Las paletas transversales son estructuras en forma de U hechas de rocas o troncos , construidas a lo largo del canal para concentrar el flujo del río en el centro del canal y, de ese modo, reducir la erosión de las orillas. No afectan la capacidad del canal y brindan otros beneficios, como un hábitat mejorado para las especies acuáticas. Las estructuras similares que se utilizan para disipar la energía del río incluyen los diques en forma de W y las paletas en forma de J. [26]
Estas estructuras, que pueden construirse con rocas o madera (troncos o restos leñosos), reducen gradualmente la altura del curso de agua y disipan la energía del flujo, reduciendo así su velocidad. [7] Pueden ayudar a limitar la degradación del lecho. Generan acumulación de agua aguas arriba y condiciones de flujo rápido aguas abajo, lo que puede mejorar el hábitat de los peces. Sin embargo, pueden limitar el paso de los peces si son demasiado altas.
Una técnica emergente de restauración de arroyos es la instalación de atascos de troncos diseñados . [28] Debido a la canalización y eliminación de presas de castor y desechos leñosos, muchos arroyos carecen de la complejidad hidráulica necesaria para mantener la estabilización de las orillas y hábitats acuáticos saludables. La reintroducción de grandes desechos leñosos en arroyos es un método que se está experimentando en arroyos como Lagunitas Creek en el condado de Marin, California [29] y Thornton Creek , en Seattle, Washington. Los atascos de troncos agregan diversidad al flujo de agua al crear rápidos, charcas y variaciones de temperatura. Los trozos grandes de madera, tanto vivos [29] como muertos, [30] juegan un papel importante en la estabilidad a largo plazo de los atascos de troncos diseñados. Sin embargo, los trozos individuales de madera en atascos de troncos rara vez son estables durante largos períodos y son transportados naturalmente río abajo, donde pueden quedar atrapados en más atascos de troncos, otras características del arroyo o infraestructuras humanas, lo que puede generar molestias para el uso humano. [30]
La estabilización de las orillas es un objetivo común en los proyectos de restauración de cursos de agua, aunque la erosión de las orillas generalmente se considera favorable para la sostenibilidad y la diversidad de los hábitats acuáticos y ribereños. [9] Esta técnica puede emplearse cuando un tramo de curso de agua está muy confinado o cuando la infraestructura está amenazada. [31]
La estabilización de las riberas se logra mediante la instalación de escolleras , gaviones o mediante el uso de métodos de revegetación y/o bioingeniería, que se basan en el uso de plantas vivas para construir estructuras estabilizadoras de las riberas. A medida que las nuevas plantas brotan de las ramas vivas, las raíces anclan el suelo y evitan la erosión. [31] Esto hace que las estructuras de bioingeniería sean más naturales y más adaptables a las condiciones cambiantes que las estructuras de ingeniería "duras". Las estructuras de bioingeniería incluyen fascines , colchones de ramas, capas de ramas y geomallas vegetadas. [32]
La reconfiguración de un cauce implica la modificación física del cauce. Dependiendo de la escala del proyecto, se puede modificar la sección transversal de un cauce y construir meandros mediante movimientos de tierra para lograr la morfología deseada del cauce. En los EE. UU., este tipo de trabajo se basa con frecuencia en el Diseño de Canal Natural (NCD), un método desarrollado en la década de 1990. [33] [34] Este método implica una clasificación del cauce que se va a restaurar en función de parámetros como el patrón y la geometría del cauce, la topografía, la pendiente y el material del lecho. A esta clasificación le sigue una fase de diseño basada en el método NCD, que incluye 8 fases y 40 pasos. El método se basa en la construcción de la morfología deseada y su estabilización con materiales naturales como rocas y vegetación para limitar la erosión y la movilidad del cauce. [15]
A pesar de su popularidad, la restauración basada en la forma ha sido criticada por la comunidad científica. Las críticas comunes son que la escala en la que la restauración basada en la forma es a menudo mucho menor que las escalas espaciales y temporales de los procesos que causan los problemas observados y que el estado objetivo está frecuentemente influenciado por la concepción social de cómo debería ser un arroyo y no necesariamente tiene en cuenta el contexto geomorfológico del arroyo (por ejemplo, los ríos serpenteantes tienden a verse como más "naturales" y más hermosos, mientras que las condiciones locales a veces favorecen otros patrones como los ríos trenzados ). [2] [9] [15] [35] Numerosas críticas también han sido dirigidas al método NCD por geomorfólogos fluviales, quienes afirman que el método es un enfoque de "libro de recetas" a veces utilizado por profesionales que no tienen suficiente conocimiento de la geomorfología fluvial, lo que resulta en fracasos del proyecto. Otra crítica es la importancia que se le da a la estabilidad del canal en el método NCD (y con algunos otros métodos de restauración basados en la forma), lo que puede limitar la dinámica aluvial de los arroyos y la adaptabilidad a las condiciones cambiantes. [15] [36] [37] El método NCD ha sido criticado por su aplicación incorrecta en el área de Washington, DC a arroyos y humedales de cabecera superior , de orden pequeño y con bosques interiores , lo que lleva a la pérdida de ecosistemas forestales naturales. [38]
A diferencia de la restauración basada en la forma, que consiste en mejorar las condiciones de un arroyo modificando su estructura, la restauración basada en procesos se centra en restaurar los procesos hidrológicos y geomorfológicos (o funciones) que contribuyen a la dinámica aluvial y ecológica del arroyo. [2] [3] [6] Este tipo de restauración de arroyos ha ganado popularidad desde mediados de la década de 1990, como un enfoque más centrado en el ecosistema. [39] La restauración basada en procesos incluye restaurar la conectividad lateral (entre el arroyo y su llanura de inundación), la conectividad longitudinal (a lo largo del arroyo) y los flujos de agua y/o sedimentos, que podrían verse afectados por represas hidroeléctricas, estructuras de control de pendiente, estructuras de control de erosión y estructuras de protección contra inundaciones. [2] El restablecimiento del fondo del valle personifica la restauración basada en procesos al rellenar el canal del río y permitir que el arroyo talle su canal anastomosado de nuevo, coincidiendo con la "Etapa Cero" en el Modelo de Evolución del Arroyo. [40] En general, la restauración basada en procesos tiene como objetivo maximizar la resiliencia del sistema y minimizar los requisitos de mantenimiento. [23] En algunos casos, los métodos de restauración basados en la forma se pueden combinar con la restauración basada en el proceso para restaurar estructuras clave y lograr resultados más rápidos mientras se espera que los procesos restaurados garanticen condiciones adecuadas a largo plazo. [3]
La conectividad de los cursos de agua con sus llanuras de inundación adyacentes a lo largo de toda su longitud desempeña un papel importante en el equilibrio del sistema fluvial. Los cursos de agua se configuran a partir de los flujos de agua y sedimentos de su cuenca, y cualquier alteración de estos flujos (ya sea en cantidad, intensidad o tiempo) dará lugar a cambios en la forma de equilibrio y la geometría de la sección transversal, así como a modificaciones del ecosistema acuático y ribereño. La eliminación o modificación de diques puede permitir una mejor conexión entre los cursos de agua y sus llanuras de inundación. [2] De manera similar, la eliminación de presas y estructuras de control de pendiente puede restablecer los flujos de agua y sedimentos y dar lugar a hábitats más diversificados, aunque los impactos en las comunidades de peces pueden ser difíciles de evaluar. [3]
En los cursos de agua en los que no es posible eliminar o modificar las infraestructuras existentes, también es posible optimizar la gestión de los sedimentos y el agua para maximizar la conectividad y lograr patrones de flujo que garanticen los requisitos mínimos del ecosistema. Esto puede incluir la liberación de agua de las represas, pero también el retraso y/o el tratamiento del agua de fuentes agrícolas y urbanas. [41] [42]
Otro método para asegurar la salud ecológica de los arroyos y limitar al mismo tiempo los impactos sobre las infraestructuras humanas es delinear un corredor dentro del cual se espera que el arroyo migre con el tiempo. [10] [39] Este método se basa en el concepto de mínima intervención dentro de este corredor, cuyos límites deben determinarse en función de la hidrología y la geomorfología del arroyo. Aunque este concepto suele restringirse a la movilidad lateral de los arroyos (relacionada con la erosión de las orillas), algunos sistemas también integran el espacio necesario para inundaciones de varios períodos de retorno . [39] Este concepto ha sido desarrollado y adaptado en varios países alrededor del mundo, resultando en la noción de "corredor fluvial" o "corredor fluvial" en los EE.UU., [25] [43] [44] "espacio para el río" en los Países Bajos, [45] [46] " espace de liberté " ("espacio de libertad") en Francia [10] [47] (donde también se utiliza el concepto de "corredor erosionable") y Québec (Canadá), [39] [48] " espace réservé aux eaux " ("espacio reservado para agua(s)") en Suiza, [49] [50] " fascia di pertinenza fluviale " en Italia, [51] "territorio fluvial" en España [52] y "hacer espacio para el agua" en el Reino Unido. [10] Un análisis de costo-beneficio ha demostrado que este enfoque podría ser beneficioso a largo plazo debido a menores costos de estabilización y mantenimiento de los arroyos, menores daños resultantes de la erosión y las inundaciones, y servicios ecológicos prestados por los arroyos restaurados. [48] Sin embargo, este enfoque no se puede implementar solo si los factores de estrés a escala de la cuenca hidrográfica contribuyen a la degradación de los arroyos. [43]
Además de los enfoques y métodos de restauración antes mencionados, se pueden implementar medidas adicionales si se producen factores de degradación de los arroyos a escala de la cuenca hidrográfica. En primer lugar, también se deben proteger las áreas de alta calidad. Las medidas adicionales incluyen esfuerzos de revegetación / reforestación (idealmente con especies nativas); la adopción de mejores prácticas de gestión agrícola que minimicen la erosión y la escorrentía ; el tratamiento adecuado de las aguas residuales y las descargas industriales en toda la cuenca hidrográfica; y una mejor gestión de las aguas pluviales para retrasar / minimizar el transporte de agua al arroyo y minimizar la migración de contaminantes. [2] [41] [42] Las instalaciones alternativas de gestión de aguas pluviales incluyen las siguientes opciones:
En la década de 2000, un estudio de los esfuerzos de restauración de arroyos en los EE. UU. condujo a la creación de la base de datos National River Restoration Science Synthesis (NRRSS), que incluía información sobre más de 35 000 proyectos de restauración de arroyos llevados a cabo en los EE. UU. [16] También se llevan a cabo esfuerzos de síntesis en otras partes del mundo, como Europa. [53] Sin embargo, a pesar de la gran cantidad de proyectos de restauración de arroyos que se llevan a cabo cada año en todo el mundo, la efectividad de los proyectos de restauración de arroyos sigue estando mal cuantificada. [15] Esta situación parece ser el resultado de datos limitados sobre los contextos biofísicos y geoquímicos de los arroyos restaurados, de un trabajo de seguimiento posterior insuficiente y de las diferentes métricas utilizadas para evaluar la efectividad del proyecto. [5] [6] [23] Dependiendo de los objetivos del proyecto de restauración, las metas (restauración de las poblaciones de peces, de la dinámica aluvial, etc.) pueden tardar un tiempo considerable en alcanzarse por completo. Por lo tanto, aunque los esfuerzos de seguimiento deben ser proporcionales a la escala de la situación que se debe abordar, a menudo es necesario un seguimiento a largo plazo para poder evaluar plenamente la eficacia de un proyecto. [4] [23]
En general, se ha determinado que la eficacia de los proyectos depende de la selección de un método de restauración adecuado teniendo en cuenta la naturaleza, la causa y la escala del problema de degradación. Por ello, los proyectos a escala de tramos generalmente fracasan en la restauración de condiciones cuya causa fundamental se encuentra en la escala de la cuenca hidrográfica, como los problemas de calidad del agua. [2] Además, los fracasos de los proyectos a veces se han atribuido a un diseño basado en bases científicas insuficientes; en algunos casos, las técnicas de restauración pueden haber sido seleccionadas principalmente por razones estéticas. [12] [54] Otros factores que pueden influir en la eficacia de los proyectos de restauración de ríos incluyen la selección de los sitios que se restaurarán (por ejemplo, los sitios ubicados cerca de tramos no perturbados podrían recolonizarse de manera más eficaz) y la cantidad de tala de árboles y otros trabajos destructivos necesarios para llevar a cabo el trabajo de restauración (que pueden tener efectos perjudiciales duraderos en la calidad del hábitat). [55] Aunque a menudo se considera un desafío, la participación pública generalmente se considera un factor positivo para el éxito a largo plazo de los proyectos de restauración de ríos. [3]
La restauración de los cursos de agua se está introduciendo gradualmente en el marco legislativo de varios estados. Algunos ejemplos incluyen el compromiso del marco europeo del agua de restaurar las masas de agua superficiales, [56] la adopción del concepto de espacio de libertad en la legislación francesa, [10] la inclusión en la legislación suiza de la noción de espacio reservado para los cursos de agua y de la obligación de restaurar los cursos de agua a un estado cercano a su estado natural, [49] y la inclusión de corredores fluviales en la planificación del uso del suelo en los estados norteamericanos de Vermont y Washington. [43] [44] Aunque esta evolución es vista en general como positiva por la comunidad científica, una preocupación expresada por algunos es que podría conducir a una menor flexibilidad y menos espacio para la innovación en un campo que aún está en desarrollo. [2] [39]
El Centro de Restauración de Ríos, con sede en la Universidad de Cranfield , es responsable del Inventario Nacional de Restauración de Ríos, que se utiliza para documentar las mejores prácticas en los esfuerzos de restauración, mejora y gestión de cursos de agua y llanuras de inundación de ríos en el Reino Unido. [57] Otras fuentes establecidas para obtener información sobre la restauración de arroyos incluyen el NRRSS en los EE. UU. [58] y el Centro Europeo para la Restauración de Ríos (ECRR), que contiene detalles de proyectos en toda Europa. [59] El ECRR y el proyecto LIFE+ RESTORE han desarrollado un inventario basado en wiki de estudios de casos de restauración de ríos. [53]
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