USO DE UN MODELO BASADO EN EVENTOS PARA EVALUAR LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA EN UNA CUENCA DE PEQUEÑAS DIMENSIONES

A. Paz González1, F. Díaz-Fierros Viqueira2, B. Soto González3 y E. López Periago3

1 Facultad de Ciencias. Universidad de La Coruña. A Zapateira s/n. 15071 La Coruña. tucho@udc.es
2 Facultad de Farmacia. Universidad de Santiago de Compostela.
3 Facultad de Ciencias de Orense. Universidad de Vigo.



RESUMEN. 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 Nashand-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.

ABSTRACT. 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, physicallybased 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 catchment-averaged 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.