Aplicación del modelo SWAT para el análisis del flujo base en una cuenca mexicana del pacífico sur

Abstract

La cuenca del río Copalita se encuentra en el Pacífico Mexicano, tiene una superficie de 1 522.50 km2 y una población de 36 172 personas. Sus recursos naturales han sido disminuidos y afectados por procesos de degradación como son: pérdida de bosques por cambio de uso de suelo, erosión hídrica, sedimentación, contaminación de cauces y detrimento de productividad. Esto ha alterado el ciclo hidrológico y limitado el abasto de agua (flujo base) a los sistemas riparios, urbanos y turísticos. El objetivo de este estudio fue analizar el flujo base del río Copalita con el modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT2009). Se utilizaron datos de escurrimientos y sedimentos de 1973 para el ajuste, 1974-1977 para la calibración y los periodos de 1979-1980 y 1982-1983 para la validación del modelo, registrados en la estación hidrométrica La Hamaca, información climática, uso del suelo y vegetación, relieve y propiedades del suelo. Se delimitaron 10 subcuencas y 428 Unidades de Respuesta Hidrológica. Con base en el índice de eficiencia de Nash Sutcliffe (NSE), la calibración del modelo SWAT tuvo una eficiencia excelente (0.855) para simular la producción de biomasa anual, escurrimiento anual (0.949) y mensual (0.866), flujo base mensual (0.908), sedimento anual (0.985) y bueno para sedimento mensual (0.424). Para el flujo base, la pendiente de regresión fue de 1.04 y el coeficiente de determinación (r2) de 0.919. Para validación, el escurrimiento anual fue insuficiente (-0.088) y mensual excelente (0.805), sedimento anual satisfactorio (0.251) y mensual muy bueno (0.726) y flujo base mensual satisfactorio (0.335) con una pendiente de regresión de 1.137 y r2 de 0.609. El modelo SWAT simuló satisfactoriamente el flujo base mensual en el periodo de calibración y validación, por lo que se recomienda emplearlo como una herramienta de planificación en el manejo de los recursos naturales de la cuenca bajo estudio. _______________ APPLICATION OF SWAT MODEL FOR ANALYSIS OF BASEFLOW ON A MEXICAN SOUTH PACIFIC BASIN. ABSTRACT: Copalita river basin is located in the Mexican Pacific. It covers an area of 1 522.50 km2 with a population of 36 172 inhabitants. The watershed natural resources has been declined and affected by degradation processes such as: deforestation by changes on land use, water erosion, reservoirs siltation, water pollution, and decreases of crop productivity. Those changes have altered the hydrologic cycle and limited water supply (baseflow) to the riparian, urban and tourism issues. The objective of this research was to analyze the baseflow by using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT2009). Runoff and sediment yield data from the hydrometric station La Hamaca were used as follows: data from 1973 for model setup, 1974-1977 data for model calibration and data from the periods 1979-1980, 1982-1983 for model validation. The model was also fed with basin's data related to climate, land use and vegetation, topography and soil properties. The basin was subdivided in 10 subbasins and 428 Hydrologic Response Units. According to Nash-Sutcliffe's (NSE) efficiency coefficient, during calibration, the SWAT model had an excellent efficiency to simulate annual biomass production (0.855), annual runoff (0.949), monthly runoff (0.866), monthly baseflow (0.908), and annual sediment (0.985); and performed well for monthly sediment (0.424). For baseflow, the regression slope was 1.04 and the coefficient of determination (r2) on 0.919. For model validation, annual runoff was insufficient (-0.088) and for monthly basis was excellent (0.805). The annual validation for sediment was satisfactory (0.251) and the monthly one was very good (0.726). The monthly baseflow validation was satisfactory (NSE = 0.335) with a regression slope of 1.137 and r2 of 0.609. The results show that SWAT model was successful to simulate the baseflow on monthly basis during the calibration and validation periods. Therefore, it is recommended using it as planning tool for management of Copalita's basin.