Uso de un modelo semi-distribuido en las estimación de la tasa de transporte de sedimentos en la cuenca del Río Jequetepeque

Abstract

El conocimiento de los procesos hidrológicos y los cambios climáticos que ocurren sobre la subcuenca hidrográfica del río Jequetepeque que se ubica en la costa Norte del Perú y abarca los departamentos de Cajamarca y La Libertad, permiten establecer su grado de afectación, su comportamiento y predecir las tendencias. Esta información permitirá desarrollar procesos de planificación y toma de decisiones en el corto, mediano y largo plazo. En los últimos años, los modelos hidrológicos han sido cada vez más utilizados para comprender y gestionar las actividades naturales y humanas que afectan a los sistemas de cuencas hidrográficas. Estos modelos hidrológicos pueden contener parámetros que no se pueden medir directamente debido a las limitaciones para su medición En este estudio se empleó el programa Soil and Water Assessment Tool (SWAT) en la subcuenca del río Jequetepeque para cuantificar todas las variables del balance hídrico del flujo del agua en el suelo (Producción de agua, agua en el suelo y recarga de acuífero profundo) y agua en la vegetación (Evapotranspiración potencial y actual) para un periodo diario de 14 años (1997-2010). El modelo fue calibrado y validado comparando con datos existente de caudal y sedimentos; esta metodología básicamente consistió en: a) Calibración del modelo, para lograr un ajuste satisfactorio entre los datos medidos y los simulados, mediante un análisis de sensibilidad en los parámetros del modelo, con un periodo de calibración de 9 años de observación (1997-2005): b) Validación del modelo, para evaluar la capacidad predictiva mediante la comparación de los datos medidos y simulados para un periodo de 5 años de observación (2006-2010). La capacidad del modelo SWAT para predecir los caudales y sedimentos simulados con respecto a los datos registrados en la estación de Yonan se analizó mediante el uso de coeficientes estadísticos tales como: el coeficiente de determinación (R2), con resultados para el período de calibración del caudal de escorrentía superficial de 0.82 a nivel diario y 0.90 a nivel mensual y el coeficiente de Nash Sutcliffe (NSE) el cual fue de 0.74 a nivel diario y a nivel mensual. Asimismo, para el transporte de sedimentos el coeficiente de determinación (R2), para el período de validación fue de 0.42 a nivel diario y 0.73 a nivel Mensual y el coeficiente de Nash Sutcliffe (NSE) el cual fue de -0.65 a nivel diario y 0.58 a nivel mensual. De lo anterior se concluye que el modelo SWAT es una herramienta valiosa para la simulación del impacto del manejo del suelo y la vegetación en la producción de agua y sedimentos en la cuenca del río Jequetepeque, la cual experimenta una alta variación en suelos, uso de suelo, pendientes y condiciones climáticas. El estudio provee una fuerte base para futuros estudios concernientes al agua, alimentación, seguridad y administración de estrategias para el recurso del agua en las provincias dentro de la cuenca del río Jequetepeque.

Knowledge of hydrological processes and climate changes occurring on the sub-basin of the river Jequetepeque is located on the north coast of Peru and covers the departments of Cajamarca and La Libertad, allow you to set your level of involvement, behavior and predict tendencies. This information will allow the planning processes and decision making in the short, medium and long term. In recent years, the hydrological models have been increasingly used to understand and manage natural and human activities that affect the watershed systems. These hydrological models may contain parameters that cannot be measured directly because of the limitations for their measurement In this study the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) program was used in the Jequetepeque river basin to quantify all the variables of water balance of water flow in soil (water production, soil water and deep aquifer recharge) and water in vegetation (current and potential evapotranspiration) for a daily period of 14 years (1997-2010). The model was calibrated and validated by comparing with existing data flow; this methodology basically consisted of: a) Calibration of the model to achieve a satisfactory fit between measured and simulated data, using a sensitivity analysis on the model parameters, a calibration period of 9 years of observation (1997-2005): b) Validation of the model, to assess the predictive capability by comparing the measured and simulated data for a period of 5 years of observation (2006-2010). The capacity of the SWAT model to predict the flow and sediment simulated with respect to data recorded in the station Yonan was analyzed using statistical coefficients such as: the coefficient of determination (R2), with surface runoff results for the calibration period of 0.82 and 0.90 daily and monthly Nash Sutcliffe coefficient (NSE) level which was 0.74 on a daily level and monthly level. Likewise, sediment transport for the coefficient of determination (R2) for the validation period was 0.42 and 0.73 daily and monthly level and a Nash Sutcliffe coefficient (NSE) which was between -0.65 a daily level and 0.58 monthly level. From the above it is concluded that the SWAT model is a valuable tool for simulating the impact of management of soil and vegetation in the production of water and sediments in the Jequetepeque river basin, which experiences a high variation in soil, land use, slope, and climate conditions. The study provides a strong base for future studies concerning water, food, security, and management strategies for water resources in the provinces within the Jequetepeque river basin.