Baseflow recession analysis in the inland Pacific Northwest of the United States

Abstract

The storage-discharge relationships of 26 water sheds in the inland Pacific Northwest of the United States were analyzed. Four fitting methods were used to obtain the baseflow coefficients: lower envelope, organic corre lation, and ordinary and inverse least squares. Several climatic and terrain attributes were evaluated as predictors of baseflow coefficients. Watersheds dominated by basalt and flatter landscapes exhibited the smallest recession time scales (K) (12.5–20.0 days). Greater K values (33.3–66.7 days) were obtained over catchments dominated by metamorphic and sedimentary rocks. Mean basin slope and the aridity index were found to be the best estimators of baseflow coefficients. Baseflow in flat basalt landscapes, located in dry warm climates, decrease rapidly during summer months and are most sensitive to future droughts and warming climates. Groundwater systems feeding streams during the driest months can drop to less than 1 mm of effective storage in these sensitive systems. In contrast, the minimum annual storage in mountainous systems can have greater than 10 mm effective storage. By understanding the main factors controlling baseflow recession characteristics, environmental agencies could prioritize efforts in areas where future droughts and land use changes may affect ecological assemblages and socio-economic activities.

Se analizaron las relaciones de almacenamiento-descarga de 26 cuencas hidrográficas en el noroeste del Pacífico interior de los Estados Unidos. Se utilizaron cuatro métodos de ajuste para obtener los coeficientes de caudal base: envolvente inferior, correlación orgánica y mínimos cuadrados ordinarios e inversos. Se evaluaron varios atributos climáticos y del terreno como predictores de los coeficientes de caudal base. Las cuencas hidrográficas dominadas por basalto y paisajes más planos exhibieron las escalas de tiempo de recesión más pequeñas (K) (12,5–20,0 días). Se obtuvieron valores de K mayores (33,3–66,7 días) en cuencas dominadas por rocas metamórficas y sedimentarias. Se encontró que la pendiente media de la cuenca y el índice de aridez son los mejores estimadores de los coeficientes de caudal base. El flujo base en paisajes planos de basalto, ubicados en climas secos y cálidos, disminuye rápidamente durante los meses de verano y es más sensible a futuras sequías y climas cálidos. Los sistemas de aguas subterráneas que alimentan las corrientes durante los meses más secos pueden disminuir a menos de 1 mm de almacenamiento efectivo en estos sistemas sensibles. En cambio, el almacenamiento mínimo anual en sistemas montañosos puede tener un almacenamiento efectivo superior a 10 mm. Al comprender los principales factores que controlan las características de la recesión del flujo base, las agencias ambientales podrían priorizar los esfuerzos en áreas donde futuras sequías y cambios en el uso de la tierra pueden afectar los conjuntos ecológicos y las actividades socioeconómicas.