Evaluación integral, mediante lógica difusa y modelación, de la subcuenca Santa Cruz de Aquismón, SLP, México

Abstract

RESUMEN. La evaluación integral de cuencas bajo el paradigma de interacción sociedad-ecosistema es de suma importancia para asignar y gestionar de manera eficaz los recursos naturales (suelo y agua), en especial en aquellas cuencas que presentan escasez de datos, debido a que ayudan a comprender las condiciones reales de la cuenca para posteriormente aplicarse como base o apoyo en medidas de gestión, restauración o mitigación. El estudio de la evaluación integral de cuencas se ha centrado en el análisis de variables ambientales y sociales, pero en lo que respecta a la investigación de la evolución espacio-temporal e integración con el cambio climático existe una escasez de estudios, en especial en México. En este sentido, conocer la salud de cuenca por medio de la lógica difusa puede mejorar la evaluación integral de cuencas, debido a su eficaz integración y ponderación de variables. El objetivo de esta tesis fue evaluar la evolución espacio-temporal de la salud de cuenca mediante la integración de la condición hidrológica, ecológica, social y los cambios de clima y de paisaje por medio de lógica difusa, con el fin de identificar zonas prioritarias y optimizar el manejo integrado de cuencas. Para ello, se evaluó la salud de la subcuenca Santa Cruz de Aquismón, S. L. P., México, para un periodo de 42 años, desde el año 1985 hasta una proyección del cambio climático al año 2027. Las condiciones hidrológicas fueron modeladas por medio de distintos programas como el SWAT (escorrentía), SedInConnect (conectividad hidrológica y de sedimentos) e Iber 2.6 (inundación), mientras que la sequía fue obtenida por medio del índice de precipitación estandarizado (SPI). Los resultados muestran un incremento de magnitud en las variables de escorrentía, conectividad e inundación con respecto al paso de los años, en especial en zonas donde la actividad antropogénica generó que la vegetación natural cambiara a pastizales cultivados o agricultura. La condición ecológica de la subcuenca se analizó por medio de la fragmentación de la vegetación, en específico con el índice de división (SPLIT), obtenido con el programa Fragstats 4.2. El índice SPLIT mostró que la vegetación natural se ha fragmentado a lo largo de los años hasta llegar a parches de tamaño pequeño y dispersos en la subcuenca. La agricultura y los pastizales cultivados han aumentado considerablemente en tamaño hasta abarcar grandes áreas de un solo parche, ubicándose en la parte norte de la subcuenca, donde existe una mayor presión antropogénica. Las condiciones sociales se revisaron a través de la densidad de población indígena e índices como de educación, salud, ingresos e impacto humano en la biodiversidad terrestre. Los resultados de la condición social indicaron que el índice de impacto humano en la biodiversidad terrestre y la densidad de población indígena son los de mayor importancia y con influencia a lo largo de toda la subcuenca, pero en la parte sur de la subcuenca (zona montañosa) existe una mayor densidad de población indígena, pero un menor impacto humano. La tesis muestra como la integración de las características ambientales y sociales en tiempo y espacio pueden mejorar la comprensión de la dinámica de las cuencas, así como la importancia de caracterizar su evolución con la finalidad de emitir recomendaciones prácticas y teóricas para la gestión y manejo de cuencas hidrográficas con una alta confiabilidad.

ABSTRACT. Integrated watershed assessment under the paradigm of society-ecosystem interaction is of utmost importance for the efficient allocation and management of natural resources (land and water), especially in those watersheds where data are scarce, because they help to understand the real conditions of the watershed in order to apply management, restoration or mitigation measures. The study of integrated watershed assessment has focused on the analysis of environmental and social variables, but concerning the investigation of spatio-temporal evolution and integration with climate change, studies are scare, especially in Mexico. In this sense, knowing the watershed health fusing of fuzzy logic can improve the integral evaluation of watersheds, due to its effective integration and weighting of variables. This thesis aimed to evaluate the spatio-temporal evolution of watershed health by integrating hydrological, ecological, social, climate and landscape changes by means of fuzzy logic to identify priority areas and optimize integrated watershed management. For this purpose, the health of the Santa Cruz de Aquismón sub-basin, S. L. P., Mexico, was evaluated for 42 years, from 1985 to a climate change projection to 2027. Hydrologic conditions were modeled through different programs such as SWAT (runoff), SedInConnect (hydrologic and sediment connectivity) and Iber 2.6 (flooding), while drought was obtained by means of the standardized precipitation index (SPI). The results show an increase in magnitude in the runoff, connectivity and flooding variables over the years, especially in areas where anthropogenic activity caused the natural vegetation to change to cultivated pastures or agriculture. The ecological condition of the sub-basin was analyzed vegetation fragmentation, specifically with the partition index (SPLIT), obtained with the Fragstats 4.2 program. The SPLIT index showed that the natural vegetation has fragmented to small-sized, scattered patches in the subwatershed over the years over the years. Agriculture and cultivated pastures have increased considerably to cover large areas of a single patch located in the northern part of the sub-basin, where there is greater anthropogenic pressure. Social conditions were reviewed through indigenous population density and indices such as education, health, income and human impact on terrestrial biodiversity. The results of the social condition indicated that the index of human impact on terrestrial biodiversity and indigenous population density are the most important and influential throughout the sub-basin, but in the southern part of the sub-basin (mountainous zone) there is a higher density of indigenous population, but a lower human impact. The thesis shows how integrating environmental and social characteristics in time and space can improve the understanding of watershed dynamics, as well as the importance of characterizing their evolution to issue practical and theoretical recommendations for watershed management with high reliability.