Modelización espacialmente distribuida de la erosión y el transporte de sedimento en cuencas de montaña del Pirineo aragonés: retos para la calibración y validación

Resumen

Una gran parte de los modelos de erosión aplicados a escala de cuenca se basan en una representación espacialmente agregada, es decir en la subdivisión del espacio en superficies a las que se supone un comportamiento homogéneo (subcuencas, unidades hidrológicas, etc.). Esta aproximación conlleva una deseable simplificación de los cálculos, pero presenta dificultades para abordar problemas relacionados con el transporte de sedimentos y la identificación de áreas fuente de sedimento, que deben tratarse mediante una representación espacial continua. Los modelos espacialmente distribuidos, en cambio, permiten una aproximación mas precisa a este problema, a costa de una mayor complejidad de calculo. El objetivo de este trabajo es la calibración y validación del modelo WATEM/SEDEM, un modelo empírico-conceptual espacialmente distribuido, para predecir erosión y la producción de sedimentos en dos cuencas del Pirineo aragonés: i) la cuenca del embalse de Barasona (1504 km2), drenada por los ríos Ésera e Isábena, donde la base de datos para el proceso de calibración fue el registro de 3 anos de sedimentos en suspensión (mayo 2005-mayo 2008) a la salida de la subcuenca del Rio Isábena y para la validación se utilizo el registro histórico de sedimentación del embalse de Barasona; y, ii) la cuenca experimental de Arnás (2.84 km2), donde se contó para la calibración con datos espacialmente distribuidos de tasas de erosión y sedimentación derivadas de inventarios de Cs137, mas el registro de seis anos de sedimento en suspensión a la salida de la cuenca de Arnás para el proceso de validación. El proceso de calibración para el embalse de Barasona mostró el problema que se tiene al intentar calibrar los parámetros de capacidad de transporte con una sola variable (la exportación de sedimento a la salida de la cuenca), haciendo imposible encontrar un solo conjunto de parámetros que optimicen la función de error y obligando a adoptar una solución de compromiso. En la cuenca de Arnás el uso de datos espacialmente distribuidos de producción de sedimentos derivados de inventarios de Cs137 permitió calibrar los parámetros empíricos de capacidad de transporte de una forma satisfactoria, encontrando una sola combinación de valores que optimiza la función de error. Con los resultados obtenidos se demuestra que la calibración de los parámetros de capacidad de transporte es un aspecto fundamental de WATEM/SEDEM y de otros modelos similares. Para obtener una estimación fiable de la distribución espacial de los procesos de erosión y transporte de sedimento se requiere de una calibración y validación con datos espacialmente distribuidos de perdida o ganancia de suelo que permita a su vez realizar una calibración espacialmente distribuida de los parámetros relativos a la capacidad de transporte.