Applying hydrological modeling to unravel the effects of land use change on the runoff of a paramo ecosystem

Abstract

El páramo es muy susceptible al cambio en el uso de la tierra y al cambio climático, y la forestación de ecosistemas de páramo con pino es una práctica común. Los efectos de las plantaciones de pinos son múltiples, incluso sobre la hidrología de la cuenca. Para conocer mejor el impacto de la forestación en la hidrología de una cuenca hidrográfica se realizó un estudio comparativo con el objetivo de obtener respuestas a las siguientes preguntas: 1) ¿Cómo calibrar los parámetros de los modelos hidrológicos sujetos a cambios de uso de la tierra? 2) ¿Cuál es el impacto sobre los picos, el caudal total y el caudal base cuando el uso de la tierra cambia gradualmente de pasto a plantaciones de pinos? y 3) ¿El impacto es diferente cuando el uso de la tierra cambia gradualmente de aguas arriba a aguas abajo (U-D) o de aguas abajo a aguas arriba (D-U)? La investigación se llevó a cabo en dos cuencas pares, respectivamente, la cuenca del Zhurucay con vegetación de pasto y la cuenca de Mpinos con plantaciones de pino. La hidrología se simuló con el software HBV-light. Además de la calibración tradicional, se utilizó la relación caudal base / caudal total como función objetivo. Este procedimiento muestra una mejora considerable en la sensibilidad del parámetro PERC, mejorando la calibración del modelo para imitar el cambio de uso de la tierra. Después de la calibración y validación, se simularon escenarios de cambio de uso de la tierra transfiriendo los valores de los parámetros calibrados. Los resultados muestran que el flujo total y el flujo base se reducen respectivamente en un 21% y un 66% y los picos se reducen en un promedio del 21%, pero individualmente pueden caer hasta el 61%. Además, encontramos que el impacto es más fuerte en los períodos secos que en los húmedos. La diferencia en el impacto entre los enfoques D-U y U-D no es contundente y debería estudiarse más. Este estudio presenta un procedimiento de calibración para cuantificar los efectos del cambio de uso de la tierra antes de que se lleve a cabo. Estas herramientas son de bajo costo y podrían usarse en muchas aplicaciones en temas como la planificación del uso de la tierra, la gestión de los recursos hídricos y la conservación del agua.