Изследването прилага интегриран и интердисциплинарен подход, който съчетава теория и методи от различни научни направления и области като геология/геоморфология, хидрология, устойчиво развитие на природната среда, (гео)статистика, дистанционни методи, ГИС и картография.
На основата на налична информация се анализира настоящото потребление на вода във водосборните басейни на реките Чепеларска и Чепинска и ще се оцени натиска и трансформацията на водните ресурси.
В областта на качеството на водите се прилагат принципите на многофакторност, пространствено-времева обвързаност на единство и взаимодействие между речните води, природните условия и антропогенното въздействие. Принципът на пространствено-времевата обвързаност намира израз при установяването на промените, които настъпват в хидрохимичното състояние на повърхностните води на моделните райони като цяло и в отделни техни участъци.
Основен подход при прилагане на посочените принципи е универсалният подход DPSIR, който се състои от пет компонента: Drivers (Движещи сили), Pressures (Натиск), State (Състояние), Impact (Въздействие), Response (Отговор). Той се използва широко за изследване на причинно-следствените връзки между трансформациите в природната среда и в отделни нейни компоненти, както и за природно и антропогенно обусловените въздействия върху тях. Движещите сили, които обхващат широк спектър от стопански дейности оказват съществен натиск върху качеството на водите. Информацията за този натиск може да бъде използвана като индикатор за оценка на състоянието на водите и природната среда като цяло. Комплексният анализ на въздействието, трансформациите в качеството на водите обратимите и/или необратими изменения във водите създава предпоставки за формиране на препоръки, политики и действия по ограничаване на въздействието и подобряване на състоянието на водите.
В изследването намират приложение и два други основни подхода – екосистемен и индикаторен. Според първият подход, речният басейн се схваща като единна природно-антропогенна система, в която функционират разностранни връзки между елементите на всички въздействия върху нея. Във връзка с това е важно да се определи степента до която единната природно-антропогенната система може да понесе антропогенно натоварване без да се достигне до необратими изменения. Индикаторният подход в проекта се изразява в избор на оптимален набор от хидрохимични показатели на базата, на които да се извърши последваща класификация и типологизация на речните води от гледна точка на тяхното качество. В резултат на приложените подходи, методи и техники в настоящия проект ще бъдат дефинирани характера, произхода и величините на замърсяващите вещества в басейните на р. Чепинска и р. Чепеларска. За определяне на хидрохимичното състояние на речните води и неговото изменение във времето и пространството се прилагат два основни типа оценки – диференцирана и комплексна.
Предварително определените физикохимичните показатели, по които ще бъде оценено хидрохимичното състояние на повърхностните води на изследваните пилотни райони са следните: рН, електропроводимост, разтворени вещества, твърдост на водата, наличие на метали като: желязо, манган, мед, кобалт, кадмий, арсен, олово, никел и др., анионно съдържание (нитрити, нитрати, фосфати, амониев азот), разтворен кислород, биохимична потребност от кислород (БПК5) и общо органично съдържание (ХПК). Определянето на цялостния хидрохимичен статус на речното течение ще се реализира след обобщаването на получените резултати.
Методическият подход за ГИС-базиран анализ на пространствени данни и на цифровото картографиране предоставя алгоритъм за намиране на пространствени и числени зависимости между отделните видове антропогенно въздействие върху природната среда, като релеф, земно покритие и земеползване и др., както и тяхното моделиране и визуализация на получените резултати. Той включва следните основни стъпки: 1) събиране и обработка на свободни геопространствени и атрибутивни данни от световни бази данни и български институции (цифрови модели на релефа и земната повърхност, климатични, почвени, данни за земното покритие, хидрографска мрежа, повърхностни водни тела, селищна и пътна мрежа и др.), 2) разработване на модел и създаване на интегрирана географска база данни; 3) обработка на събраните изходни геопространствени данни, вкл. георефериране в единна референтна координатна система и въвеждане в геобазата данни; 4) ГИС-базиран анализ на отделните тематични геопространствени данни и избор на индикатори и класове за оценка и моделиране на антропогенното въздействие върху природната среда в избраните водосборни басейни (ВБ). 5) проучване на антропогенни изменения на релефа и земното покритие/земеползване в моделните басейни на реките Чепеларска и Чепинска чрез конвенционални и дистанционни изследвания (анализ на сателитни изображения) и ГИС; 6) проучване и систематизация на антропогенните дейности в пилотните райони и тяхната класификация по вид (позитивно/негативно) и степен на въздействие върху природната среда; 7) определяне на индикатори за интегрирана оценка на антропогенното въздействие върху природната среда на базата на свободни геопространствени климатични, хидроложки и почвени данни; и 8) интегриран анализ и модели на антропогенно въздействие върху природната среда на ниво „речен басейн“ в ГИС среда, както и визуализиране и реализация на получените резултати.