Uso de un modelo basado en eventos para evaluar la conductividad hidráulica en una cuenca de pequeñas dimensiones
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http://hdl.handle.net/2183/553Collections
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Uso de un modelo basado en eventos para evaluar la conductividad hidráulica en una cuenca de pequeñas dimensionesAuthor(s)
Date
2003Citation
Estudios de la zona no saturada del suelo : ZNS'03, editores, Javier Álvarez-Benedí, Pilar Marinero, p. 313-318
Abstract
Los suelos de cultivo situados en pendiente y
desarrollados sobre esquistos del Complejo de Órdenes en
Galicia, se consideran sensibles a la acción de la
escorrentía y a la erosión hídrica. Ello se debe al efecto
conjunto de un clima húmedo con precipitaciones elevadas
durante la estación invernal, a suelos de textura franca o
franco-limosa que pueden encostrarse y a la topografía
ondulada. Para luchar eficazmente en contra de los efectos
adversos de la erosión y la escorrentía es importante
conocer aquellos períodos de la estación húmeda en que la
intensidad de la infiltración es de menor cuantía, en
ausencia de cubierta vegetal. En este contexto se utilizó un
modelo determinista con base física (LISEM), que
funciona asociado a un SIG de tipo raster (PCRaster), para
predecir la erosión y la escorrentía. Mediante el modelo
LISEM se estimó la conductividad hidráulica a saturación
(Ks) en una pequeña cuenca agrícola mediante el método
de prueba y error, usando datos de precipitación y caudal.
Las series de datos experimentales corresponden a ocho
eventos medidos en la cuenca de 10,7 ha denominada
Abelar durante el período 1997/1998. Dado que LISEM
requiere una cantidad importante de parámetros de entrada,
se utilizaron diferentes fuentes de información para obtener
estos datos, incluyendo el calibrado del modelo,
experiencia previas y nuevas observaciones de campo. En
los ocho eventos estudiados la conductividad media de la
cuenca se obtuvo usando un procedimiento de prueba y
error. Para ello se activó una opción del modelo que
permite estimar para cada evento la fracción de la
conductividad hidráulica saturada considerada como
óptima. De este modo, mediante la interfaz de LISEM, se
modificó el porcentaje Ks con respecto al valor de
referencia, hasta alcanzar un ajuste visual razonable entre
el caudal medido y el simulado. Tras los ajustes, el valor
del parámetro E de Nash-and-Sutcliffe (1970) obtenido fue
de 0,51 y el valor medio del coeficiente de correlación
entre datos medidos y simulados en r2 = 0,69. El valor más
bajo de Ks fue 2,48 mm/h y se obtuvo durante un evento
considerado como excepcional. En los restantes siete
eventos este óptimo osciló entre 3,73 y 12,01 mm/h. La
conductividad hidráulica puede presentar una disminución
importante en otoño. Sin embargo, las menores
intensidades de infiltración a escala de cuenca tienden a
ocurrir a finales de invierno y comienzos de la primavera.
En base a estos resultados, se recomienda que las acciones
que puedan contribuir a reducir la escorrentía y por tanto la
erosión del suelo apliquen durante dicho período, dado que
en él los valores de conductividad hidráulica se alejan del
óptimo durante un intervalo importante / The combination of a wet climate with
elevated winter precipitation, loamy-silt or loamy soils
prone to crusting and rolling terrain makes the cultivated
slopes of soils developed over Ordenes schist parent
material in Galicia sensible to soil erosion and overland
flow. To efficiently counteract erosion and runoff, it is
important to know when the infiltration rate in the winter
season is lowest, in the absence of soil cover. For this
purpose, a deterministic, physically-based soil erosion and
runoff model (LISEM) coupled to a raster GIS (PCRaster)
was used. With the aid of the LISEM model, saturated
hydraulic conductivity (Ks) in a small agricultural
catchment was estimated by the trial-and-error method
from precipitation and discharge data. Experimental data
sets were measured during eight events in the 10,7 ha-sized
catchment of O Abelar in the winter season of 1997/1998.
Since LISEM demands a number of input data, they were
retrieved from several sources, including calibration,
literature and additional field observations. The catchmentaveraged
saturated hydraulic conductivity was inversely
modelled by trail-and-error for all eight events. For this
purpose a model option to estimate the fraction of the
optimal saturated hydraulic conductivity was used. The
effective percentage of saturated hydraulic conductivity
within the LISEM interface was adjusted until a reasonable
visually fit was reached between measured and modelled
discharge. The model fits had an average Nash-and-
Sutcliffe (1970) E of 0,51 and an average r2 of 0,69
between measured and simulated data was obtained. The
lowest value of Ks was 2,48 mm/h which was reached
during an event considered to be exceptional. For seven out
of eight events this figure was between 3,73 and 12,01
mm/h. The hydraulic conductivity can already drop
significantly during late-autumn events. However, in
general late winter-early spring is the time with the lowest
infiltration rate on catchment level. Thus, management
measures to mitigate runoff and erosion are recommend to
be applied especially during this period, since hydraulic conductivity is least optimal for a more prolonged time
ISBN
84-688-3698-2