Simulación hidrológica de la cuenca del rio Lebrija mediante el modelo de grandes bacías: configuración de un modelo regional para la gestión local de cuencas

Abstract

El área de estudio de la cuenca del Río Lebrija, situada en el noreste de Colombia, es una zona de desarrollo socioeconómico y agroindustrial, la cual goza de gran biodiversidad y de variedad de ecosistemas. Sin embargo, esta parte del territorio representa un reto para la modelación hidrológica debido a la complejidad de su relieve y la baja densidad de medición con relación a su área. Este trabajo tiene como objetivo evaluar el rendimiento del MGB (Modelo de Grandes Bacías) como modelo hidrológico alternativo y analizar el impacto del cambio climático sobre la oferta hídrica de la cuenca. La metodología consideró cinco etapas, donde la primera fue conocer el modelo en su estructura, entradas y salidas. La segunda y tercera etapa cubrieron las actividades de modelación y la primera ejecución, donde se trabajaron cuatro configuraciones distintas basadas en el uso de dos mapas de URH y dos métodos de propagación del flujo diferentes. La cuarta etapa comprendió los procesos de calibración y validación, donde se evaluó el desempeño mediante los índices Nash-Sutcliffe, PBIAS y RSR. Posterior a ello, en la última etapa, se evaluó el impacto del cambio climático a partir de los datos del ensamble Eta MIROC5, escenarios RCP 4.5 y 8.5 para el periodo proyectado (2011-2040, 2041-2070 y 2071-2099). Los resultados obtenidos muestran un desempeño no satisfactorio para casi todas las configuraciones, excepto MCIGAC, la cual se clasificó dentro del rango satisfactorio tanto para el periodo de calibración como para el de validación. Los resultados bajo los escenarios futuros mostraron un aumento de la temperatura y una disminución generalizada de las precipitaciones en la cuenca. La disponibilidad de agua se vio gravemente afectada, ya que se identificó una reducción superior al 60% en la descarga del río y del caudal base.

The study area of the Lebrija river basin, located in north-eastern Colombia, is an area of socio-economic and agro-industrial development, which has great biodiversity and a variety of ecosystems. However, this part of the territory represents a challenge for hydrological modelling due to the complexity of its relief and the low density of measurement concerning its area. This work aims to evaluate the performance of MGB (Modelo de Grandes Bacías) as an alternative hydrologic model and to analyse the impacts of climate change on the water supply of the basin. The methodology considered five stages, where the first step was getting to know the model on its structure, inputs, and outputs. The second and third stages covered the modelling activities and the first run, where four different configurations were worked out based on the use of two different HRU maps and two different flow propagation methods. The fourth stage comprised the calibration and validation processes, where performance was evaluated using Nash-Sutcliffe, PBIAS, and RSR indices. Subsequently, in the last stage, the impact of climate change was assessed using data from the Eta MIROC5 ensemble, RCP 4.5 and 8.5 scenarios for the projection period (2011-2040, 2041-2070, and 2071-2099). The results obtained show unsatisfactory performance for almost all the configurations, except MC- IGAC, which is classified within satisfactory range for both, the calibration and validation periods. The results under future scenarios showed an increase in temperature and a generalised decrease in the rainfall over the basin. Water availability was severely affected, as a reduction of more than 60% in river discharge and base flow was identified.