El principal objectiu d'aquesta investigació és estudiar la dinàmica hidrològica d'una conca Mediterràniaafectada per canvis d'ús del sòl, mitjançant el monitoreig d'aquest i de l'aigua superficial. Aquestobjectiu s'ha treballat a partir mesuraments de components del balanç hídric pels diferents tipus decobertura i sòl, amb règims d'humitat i temperatura de transició.Aquest estudi s'ha realitzat a la conca de la Ribera Salada (Prepirineu meridional Català, al NEd'Espanya), amb una extensió de 222.5 km2, i un interval altitudinal de 420 a 2385 m i predomini dependents entre 12 - 25 % i 25 - 50 %. El substrat consisteix en conglomerats calcaris massius, calcilutitesi llims. La precipitació es de 507 i 763 mm. Amb sòls poc profunds, calcaris i pedregosos, essentmajoritàriament Inceptisòls (Typic Calciusteps, Typic Haploustepts) i Entisòls (Typic Ustifluvents, TypicUdorthortents). A les zones més elevades de la conca, els sòls són més humits, degut a l'augment de laprecipitació, on es produeixen processos de descarbonatació del sòl. L'ús del sòl és majoritàriamentforestal, amb presència d'ecosistemes de ribera, subalpins i vegetació submediterrània. Algunes àrees estroben amb cultius de patata, cereal i pastures. Una de les característiques més importants d'aquestaconca són els canvis d'ús del sòl que ha patit en els últims 50 anys degut a l'abandó dels masos i cultiustradicionals. Es seleccionaren vuit llocs de mostreig considerant les següents cobertes: Quercus ilex, boscde ribera, Pinus sylvestris, pastures, cultius (cereal-patata) i Pinus uncinata. A partir de l'any 1997 fins el2005, s'han anat monitorejant el contingut d'humitat del sòl, l'escolament i els cabals. Des del 2004 s'hananat anotant dades de drenatge. Les variables meteorològiques es mesuren a l'estació de Lladurs de laXAC (Xarxa Agrometeorològica de Catalunya).Els resultats obtenguts durant tres anys mostren una domini del règim d'humitat ústic (SSS, 2006), o xèricen aquells anys més secs. En la modelització de règims d'humitat i temperatura del sòl, s'utilitzaren elsmodels de simulació NSM "Newhall simulation model" (Newhall, 1976) i JSM "Jarauta simulationmodel" (Jarauta 1989). NSM (Newhall,1976) tendeix a sobre estimar el règim d'humitat del sòl, peròJSM (Jarauta, 1989) simula correctament el règim d'humitat del sòl (SSS, 2006) de la conca, funcionantmillor en condicions intermitges d'humitat del sòl. Ambdós models simulen correctament el règim detemperatura dels sòls. Predomina un règim de temperatura mèsic-tèrmic, amb tendència a tèrmic els anyssecs. A petita escala la profunditat del sòl, pendent, pedregositat i una alta porositat del sòl són factoresque varien el règim d'humitat del sòl. La informació de sòl i clima, complementada mitjançant SIG, vapermetre l'obtenció de mapes de règim d'humitat del sòl de la conca, a escala 1:50000, els qualspermeten establir mediante simució els règims d'humitat del sòl en diferents escenaris de canvismeteorològics.El model TOPLATS ha sigut utilitzat en l'estimació de l'humitat del sòl en diferents usos del sòl. Aquestmodel fou calibrat amb les equacions del filtre Kalman estès (EKF), que deriven de la minimització delquadrat de la diferència entre els valors reals i els estimats (Goegebeur & Pauwels, 2007). Aquestametodologia interrelaciona correctament els valors de pluja, humitat del sòl, escolament i infiltració,essent els valors d'humitat els que més s'aproximen als reals. Els resultats mostren que aquest filtre ésuna eina útil per estimar el volum d'aigua del sòl emmagatzemada en conques a escala puntual,assegurant una aplicació correcta del model hidrològic.Per la modelització del comportament de l'humitat del sòl i diferents components del balanç hídrics'utilitzà el modelo TOPLATS (Famiglietti & Wood, 1994). El model de simulació TOPLATS permitesimulà acceptablement el comportament de l'humitat del sòl. Els resultats de infiltració, escolament,intercepció, evapotranspiració de referència i temperatura del sòl són correctes. Les diferències existentsentre valors simulats i observats són: l'humitat del sòl no sobrepassa el 5%, la infiltració fluctua entre 4%i 15%, la diferència entre els valors reals i simulats d'evapotranspiració, depèn de l'estació de l'any,essent 1mm a l'hivern i 2.7 mm a l'estiu. La temperatura varia entre 0.01ºC i 3.5ºC. El model calibratprediu amb precisió el comportament de les diferents components del balanç hídric. Respecte als valorsmesurats d'aigua de drenatge correspon al 11-41 % de la pluja total.Respecte al balanç d'aigua en el sòl (ΔSW), els valors són negatius durant cert període de l'any, arribant avalors crítics els mesos secs. La recuperació de humitat del sòl durant la resta de mesos succeeix demanera parcial. A la part mitja de la conca, alguns mesos els valors d'humitat del sòl s'acosten acondicions de punt de marchites (ecosistema submediterrani). A la part alta de la conca el sòl conservahumitat (ecosistema subalpí). Els valors de cabal trobats corresponen a aportacions per escolament elcuals són molt baixos. La majoria de les sortides es deuen a evapotranspiració, intercepció, infiltració idrenatge (en ordre de importància). / El principal objetivo de esta investigación es estudiar la dinámica hidrológica de una cuenca Mediterráneaafectada por los cambios de uso del suelo, mediante el monitoreo del suelo y el agua superficial. Dicho objetivose ha abordado a partir de la medición de componentes del balance hídrico para diferentes tipos de cobertura ysuelo, considerando regimenes de humedad y temperatura de transición.Este estudio se ha realizado en la cuenca de la Ribera Salada (Prepirineo meridional Catalán, NE España) de222.5 km2, con un intervalo altitudinal de 420 a 2385 m y predominio de pendientes entre 12 - 25 % y 25 - 50%. El sustrato consiste en conglomerados calcáreos masivos, calcilutitas y limos. La precipitación anual es de507 y 763 mm. Los suelos són poco profundos, calcáreos y pedregosos, siendo en su mayoría Inceptisols(Typic Calciusteps, Typic Haploustepts) y Entisols (Typic Ustifluvents, Typic Udorthortents). En las partesaltas de la cuenca los suelos son más húmedos, debido al aumento de la precipitación, allí ocurren procesos dedescarbonatación del suelo. Predomina el uso forestal, con ecosistemas de ribera, subalpinos y vegetaciónsubmediterránea. Algunas áreas se dedican al cultivo de patatas, cereal y pastos. Una de las características másimportantes de esta cuenca es los importantes cambios de uso del suelo sufridos en los últimos 50 años, debidoal abandono de las masías y cultivos tradicionales.Se seleccionaron ocho sitios de muestreo, considerando las siguientes coberturas: Quercus ilex, bosque deribera, Pinus sylvestris, pastos, cultivo (cereal-patata) y Pinus uncinata. A partir del año 1997 hasta 2005, sehan venido monitoreando el contenido de humedad del suelo, escorrentía y caudales. Desde 2004 se vienentomando datos drenaje. Las variables meteorológicas se miden la estación Lladurs perteneciente a la XAC(Xarxa Agrometeorológica de Cataluña).Los resultados obtenidos par un period de tres años muestran una predominancia del regimen de humedadústico (SSS, 2006), o xérico en los años más secos. Se utilizaron los modelos de simulación NSM "Newhallsimulation model" (Newhall, 1976) y JSM "Jarauta simulation model" (Jarauta 1989) en la modelización deregimenes de humedad y temperatura del suelo. NSM (Newhall,1976) tiende a sobre estimar el régimen dehumedad del suelo. Por contra, JSM (Jarauta, 1989) simula de forma correcta el régimen de humedad del suelo(SSS, 2006) presente en la cuenca, funcionando mejor bajo condiciones medias de humedad del suelo. Ambosmodelos simulan de forma correcta el régimen de temperatura de los suelos. Predomina un régimen detemperatura mésico-térmico, con tendencia a térmico para los años secos. A pequeña escala la profundidad delsuelo, pendiente, pedregosidad y alta porosidad del suelo son factores que hacen variar el régimen de humedaddel suelo. La información de suelo y clima, complementada mediante SIG, permitió obtener mapas de régimende humedad del suelo para la cuenca, a una escala 1:50000, los cuales permiten establecer mediante simulaciónlos regimenes de humedad en el suelo bajo diferentes escenarios de cambios meteorológicos.El modelo TOPLATS ha sido utilizado en la estimación de la humedad en el suelo para diferentes usos delsuelo. Este modelo fue calibrado con las ecuaciones del filtro Kalman extendido (EKF), que se derivan de laminimización del cuadrado de la diferencia entre los valores reales y los estimados (Goegebeur & Pauwels,2007). Esta metodología interrelaciona correctamente los valores de lluvia, humedad en el suelo, escorrentía yinfiltración, siendo los valores de humedad los mas ajustados a los valores reales. Los resultados muestran queeste filtro es una herramienta para estimar el volumen de agua en el suelo almacenada en las cuencas a escalapuntual, asegurando una aplicación correcta del modelo hidrológico.Para la modelización del comportamiento de la humedad del suelo y los diferentes componentes del balancehídrico se utilizó el modelo TOPLATS (Famiglietti & Wood, 1994). El modelo de simulación TOPLATSpermite simular aceptablemente el comportamiento de la humedad del suelo. Los resultados para infiltración,escorrentía, intercepción, evapotranspiración de referencia y temperatura del suelo son correctos. Lasdiferencias existentes entre valores simulados y observados son: la humedad del suelo no sobrepasa el 5%, lainfiltración fluctúa entre 4% y 15%, la diferencia entre los valores reales y simulados de evapotranspiración,depende de la estación del año, siendo 1mm en invierno y 2.7 mm en verano, la temperatura varia entre 0.01 ºCy 3.5ºC. El modelo calibrado predice con precisión el comportamiento de las diferentes componentes delbalance hídrico. Respecto a los valores medidos para agua de drenaje corresponde al 11-41 % de la lluvia total.Respecto al balance de agua en el suelo (ΔSW), los valores son negativos para un corto periodo del año,alcanzando valores críticos en meses secos. La recuperación de humedad del suelo para el resto de los mesesocurre de manera parcial. En la parte media de la cuenca, para algunos meses los valores de humedad del sueloson cercanos a condiciones de punto de marchites permanente (ecosistema submediterráneo). En la parte altade la cuenca el suelo conserva condiciones intermedias de humedad (ecosistema subalpino). Los valores decaudal encontrados corresponden a los aportes por escorrentía, los cuales son muy bajos. La mayor parte de lassalidas ocurren por evapotranspiración, intercepción, infiltración y drenaje (en orden de importancia). / The main aim of this research is to study the hydrological dynamics of a Mediterranean mountain basinaffected by land use changes, by means of the monitoring of soil and surface water. This aim has beenreached by measuring and simulating hydric balance components of different soils and under differentvegetational types, considering water and temperature transition regimes.This research was done in Ribera Salada basin (Catalan Pre Pyrenees, NE Spain), with an area of 222.5km2, altitudes between 420 and 2385 m, with predominance slopes between 12 - 25 % and 25 - 50 %. Thesubstrate consists of massive calcareous conglomerates, calcilutites and limestones. Main annualprecipitation are 507 to 763 mm. Soils are shallow, calcareous and stony, being most of them Inceptisols(Typic Calciusteps, Typic Haploustepts) and Entisols (Typic Ustifluvents, Typic Udorthortents). In theupper and moister part of the basin soil decarbonatation takes place. Forest use is predominant, goingfrom brook forest environments to subalpine and submediterranean vegetation. Agricultural uses includemainly the growing of cereals, potatoes and pastures. One of the most important characteristics in thisbasin are the significant soil use changes in the last 50 years, due to the abandonment of farms andtraditional crops.Eight sites were studied, corresponding to soils under Quercus ilex, brook forest, Pinus sylvestris, pasture,crops (cereal-potatoes) and Pinus uncinata. From 1997 until 2005, soil moisture, run-off, water flow andinterception were monitored. From 2004 on, drainage data has been recorded. Meteorological variableswere measured by means of a complete Lladurs meteorological station, belonging to XAC (CatalanAgrometeorological Network).The obtained results to three years show the predominance of ustic moisture regime (SSS, 2006), or xericduring the driest years. The simulation models NSM "Newhall simulation model" (Newhall, 1976) andJSM "Jarauta simulation model" (Jarauta 1989) were used to represent soil moisture and temperatureregimes. NSM estimates a higher level of soil moisture regimes than observed. On the contrary, JSMsimulates correctly soil moisture regimes, working better under intermediate soil moisture conditions.Both models simulate correctly the soil temperature regimes, being mesic-thermic to thermic during thedriest years. At detailed scale (plot observation), soil depth, slope, stone amount and high soil porosity arefactors that affect the soil moisture regimes. Soil and climate information, implemented through a GIS,allowed us to obtain soil moisture regime maps of the basin at a 1:50000 scale, which are very useful tosimulate soil moisture regimes in different scenarios of meteorological changes.The TOPLATS model, when used to estimate soil moisture under different cover types, was calibratedwith Extend Kalman filter (EKF) equations derived through a minimization of the square differencebetween the true and estimated model state (Goegebeur & Pauwels, 2007). This methodology interrelatescorrectly rainfall, soil moisture, runoff and infiltration. Among them, the obtained soil moisture valuescorresponded the best to observed data. The results show that it is a useful tool to estimate soil watervolume stored in basins at a point scale, ensuring a correct application of this hydrological model.To model soil moisture behaviour and the different hydric balance components, the TOPLATS model(Famiglietti & Wood, 1994) was used. TOPLATS model simulates correctly the soil moisture behaviour.The differences between observed and simulated values are the following: soil moisture does not surpass5%; the infiltration fluctuates between 4% to 15%; in evapotraspiration depends on the season beingbetween 1 mm in winter to 2.7 mm in summer, soil temperature values difference fluctuates between0.01ºC and 3.5ºC.The calibrated model predicts precisely the behaviour of different hydric balancecomponents. The measured water drainage amount is 11-41 % of total rain.The observed and simulated soil water storage in the basin (ΔSW), has negative values during the driestmonths. Soil moisture recovery during the rest of the months is only partial. In the medium part of thebasin, occupied by submediterranean ecosystems, soil moisture values are closer to drought conditionsduring some months of the year. In the highest part of the basin (subalpine ecosystems) there areintermediate soil moisture conditions in dry periods. Most part of water outputs are due toevapotranspiration, interception, infiltration and drainage, in decreasing order of importance. Run-offvalues are very low.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UDL/oai:www.tdx.cat:10803/8235 |
| Date | 10 July 2007 |
| Creators | Loaiza Usuga, Juan Carlos |
| Contributors | Poch, Rosa M., Universitat de Lleida. Departament de Medi Ambient i Ciències del Sòl |
| Publisher | Universitat de Lleida |
| Source Sets | Universitat de Lleida |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs., info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0069 seconds