Towards a Dynamic Effective Drainage Area Map for the Canadian Prairie: Sensitivity of Contributing Area to Wetland Storage Capacity

Authors
Stephanie Bascu
Christopher Spence
Resource Date:
2024

Wetlands that occupy topographic depressions are a defining feature of the Canadian Prairie. These features control hydrological connectivity as they contain high storage capacity relative to typically available precipitation and runoff. Altering wetland distribution changes the frequency with which areas can become hydrologically connected to the catchment outlet. There are several methods that have proven successful in estimating contributing area response to changes in wetland storage, but none have been applied widely across the Canadian Prairie. The objective of this study was (1) to determine if the rate at which contributing area changes with loss of wetland storage capacity is related to wetland distribution, and if so, (2) to map sensitivity across the region. To do so, a GIS analysis was employed in which iterative measurements were made of contributing area expansion with simulated wetland storage capacity loss. Results show that those catchments with more small wetlands have more sensitive contributing areas to storage capacity loss. Extrapolation of this relationship across the Canadian Prairie shows that areas in western Manitoba and southeastern Saskatchewan are among the most sensitive. These results provide a better understanding of how contributing area may change with loss of wetland storage capacity. This may inform implementation of beneficial management practices, transportation network design, and management of streamflow and nutrient transport to downstream lakes across the region.

Les milieux humides occupant une dépression topographique sont trés frèquents dans les des Prairies canadiennes. Ils contrôlent la connectivité hydrologique, du fait qu’ils possèdent une capacité de stockage élevée relative aux précipitations et aux ruissellements typiquement disponibles. Toute altération de la distribution des milieux humides change la fréquence à laquelle les différentes zones peuvent devenir connectées hydrologiquement à la sortie du bassin versant. Plusieurs méthodes ont donné de bons résultats pour estimer la réponse des zones contributives aux changements du stockage des milieux humides, mais aucune n’a été appliquée à large échelle dans les Prairies canadiennes. L’objectif de cette étude était 1) de déterminer si le taux auquel une zone contributive change avec la perte de capacité de stockage des milieux humides est lié à leur distribution, et si c’est le cas 2) de cartographier leur vulnérabilité dans la région. Pour ce faire, une analyse par système d‘information géographique des mesures itératives de l’expansion des aires contributives ont été faites en utilisant une simulation de la perte de capacité de stockage des milieux humides. Les résultats montrent que les bassins versants possédant davantage de milieux humides de petites dimensions ont davantage de zones contributives vulnérables à la perte de capacité de stockage. Une extrapolation l’ensemble des Prairies montre que les zones de l’ouest du Manitoba et du sud-est de la Saskatchewan font partie des plus vulnérables. Ces résultats permettent de mieux comprendre comment une zone contributive peut changer en fonction d’une perte de capacité de stockage des milieux humides. Ceci peut éclairer la mise en œuvre de meilleures pratiques de gestion la conception routière ainsi que la gestion et la gestion de l’écoulement et du transport des nutriments jusqu’aux lacs situés en aval des milieux humides.