Soil hydrology in the Ribera Salada Catchment (Catalan PrePyrenees)application of hydrologic models for the estimation of hydrologic transitional regimes

Resumen

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).