Application of a distributed 2D overland flow model for rainfall/runoff and erosion simulation in a Mediterranean watershed

Abstract

Soil erosion has reemerged as an environmental problem associated with climate change that requires the help of simulation tools for forecasting future consequences. This topic becomes even more relevant in Mediterranean catchments due to the highly variable and irregular rainfall regime. Hence, an approach that includes the rainfall/runoff and erosion phenomena is required for quantifying the amount of soil the catchments are transferring to the rivers. As the calibration process of the infiltration and erosion parameters can become cumbersome in terms of iterations to the optimal values to fit experimental data, a Simplified Catchment Model (SCM) is introduced as a first approach. The set of tuning constants that provides the best fit are used as input for re-calibrating the parameters by means of the simulation of the real catchment. The modeling effort here presented opens its application to the analysis of the hydro-sedimentary processes at larger temporal and spatial scales.

La erosión de suelos ha vuelto a emerger como un problema medio ambiental asociado con el cambio climático, el cual requiere de herramientas de simulación que ayuden en la predicción de futuras consecuencias. Este problema medio ambiental es incluso más relevante en las cuencas mediterráneas, debido a las precipitaciones variables e irregulares. Por todo ello, se requiere de una herramienta de simulación que incluya la lluvia, escorrentía y erosión de suelos para así determinar cuáles son los aportes sedimentarios de la cuenca al río. Puesto que el proceso de calibración de la cuenca para los parámetros de infiltración y erosión puede ser tedioso debido al alto número de iteraciones requerido hasta alcanzar un resultado satisfactorio, en este trabajo se presenta un modelo de cuenca simplificado (SCM) que acelera dicha calibración. Los parámetros calibrados en la cuenca simplificada son utilizados para guiar de manera efectiva la calibración de la cuenca real. El modelo numérico y la estrategia de calibración aquí presentados constituyen un primer paso para abordar proyectos más ambiciosos en donde investigar los efectos combinados de la hidrología y la erosión de suelos para grandes escalas temporales y espaciales.