CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Estudio de la aplicabilidad del modelo SWAT para la gestión hidrológica en cuencas de montaña

Estudiant que ha llegit aquest projecte:

Tutor/Cotutor: HERETER QUINTANA, AGNÈS

Departament: DEAB

Títol: Estudio de la aplicabilidad del modelo SWAT para la gestión hidrológica en cuencas de montaña

Data inici oferta: 31-01-2022      Data finalització oferta: 30-09-2022

Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG AGRO PAISATGE

Lloc de realització:
EEABB

Segon tutor extern: Mariano Moreno de las Heras

Paraules clau:
hidrología, modelización, gestión forestal, caudal

Descripció del contingut i pla d'activitats:
Las cuencas de cabecera de las zonas montañosas en Cataluña son
las principales fuentes de recursos hídricos que se consumen en
la comunidad autónoma. A raíz del éxodo rural a las grandes
ciudades, estas regiones han visto notablemente incrementadas su
superficie forestal principalmente en los últimos 50 años, cuyos
efectos negativos sobre los recursos hídricos han sido
demostrados y cuya gestión actual es deficitaria por la escasa
rentabilidad económica de la madera. Por otro lado, el conocer
las consecuencias del cambio climático sobre la vegetación y por
ende en la hidrología y los procesos erosivos relacionados en
dichas zonas es de vital importancia para la planificación
futura. La información medioambiental que se dispone actualmente
de algunas cuencas de cabecera de los grandes ríos permite el uso
de modelos hidrológicos para simular la realidad y para plantear
posibles escenarios socieconómicos y/o de gestión. En este
sentido, el presente trabajo tiene como principal objetivo
calibrar y validar un modelo ampliamente utilizado como
herramienta de gestión del territorio, el modelo SWAT, en una
cuenca forestal tributaria del río Llobregat (en la estación de
aforo asociada al embalse de Sant Ponç) gracias a las series
históricas de datos disponibles desde el año 1972 hasta la
actualidad. Una vez analizada la idoneidad del modelo para
predecir el caudal, el siguiente objetivo del trabajo será el
estudio del efecto de un posible escenario de gestión forestal
sobre los recursos hídricos, lo que permitirá llevar a cabo
valoraciones de diversos ámbitos necesarias para la planificación
y gestión de dichos espacios.

Overview (resum en anglès): The mountain basins of Catalonia have seen their forest area progressively increased in recent decades. Having tools that allow us to assess the impact of changes in land use on water resources is essential for proper management and planning. In this sense, this work has configured, calibrated and validated the ¿Soil and Water Assessment Tool¿ (SWAT) hydrological model in the tributary sub-basin of La Baells Reservoir, a mountain basin located halfway between the Pyrenees and the Catalan Pre-Pyrenees belonging to the Llobregat River basin. A "Split-sample test" type Calibration-Validation has been followed with flow data restored to the natural regime at the outlet of the reservoir, with a calibration period from 01/01/1988 to 12/31/1999 (12 years) and 12 years of warming up, and with a validation period from 01/01/1978 to 12/31/1987 (10 years) and 2 years of warming up. After identifying the parameters that provided the greatest improvement in behavior, combinations of these were tested, increasing the number 1 by 1 in the order of individual improvement. The best ones from these combinations of parameters in terms of statistics about the behavior of the model in the calibration period were selected, and then the calibrated model was run according to these configurations in the validation period, choosing the configuration with the best behavior both in the validation and calibration period. The chosen configuration has consisted in the relative change of the values of the parameters SOL_AWC (.sol), SOL_Z (.sol), SOL_CBN (.sol) of 0.444773, 0.7875 and 4.41853 respectively, and in the replacement of the values of CO2 (.sub) and LAI_INIT (.mgt, {[],1} (Planting)) by 316 and 52.5 respectively. The study also evaluated the effects of: a) introducing only meteorological data for temperature and precipitation (Spain02_v5 grid of Universidad de Cantabria (UC) and Agencia Estatal de Meteorología (AEMET)), b) introducing this meteorological data by creating virtual stations at the centroids of the sub-basins based on the proportion of the area of influence of the grid points with data according to the accumulated cost taking into account the orography, or c) the use of more complete data interpolated for the centroids of the sub-basins using the Meteoland App tool of the Laboratori Forestal Català (Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals ¿ Centre de Ciència i Tecnologia Forestal de Catalunya, CREAF-CTFC). In this sense, the third option yielded the best results, with average improvements in the statistics of 14.11% and 23.86%, respectively, compared to the first option during the calibration period for the uncalibrated model.
As a result of this work, a very good evaluation of the behavior of the model has been obtained for the calibration period according to Coefficient of Determination (R2) (0.86), ¿Nash-Sutcliffe Efficiency¿ coefficient (NSE) (0.81), ¿Ratio of Standard Deviation of Observation to Root Mean Square Error¿ (RSR) (0.44) and ¿Index of Agreement¿ (d) (0.96), and good according to ¿Percent Bias¿ (PBIAS) (6.7%), with average improvements in the statistics of 32.48% compared to the uncalibrated model results, while very good according to PBIAS (0.1%) and d (0.92), good according to R2 (0.81) and satisfactory according to NSE (0.53) and RSR (0.68) for the validation period, with average improvements in the statistics of 28.05% compared to the uncalibrated model results. In this way, we can affirm that the SWAT hydrological model can be considered a useful and robust tool for estimating flows in the study basin, and thereby, for quantifying the effects that changes in climate and/or land use could have in them.

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