Spatial variations of runoff thresholds associated with changes in land use over the period 1990-2018 in the Mediterranean side of Andalusia

Abstract

The runoff threshold is the amount of precipitation that exceeds the infiltration capacity of the soil and from which water begins to flow over the land surface. Its spatial variation will determine the appearance of a series of processes and risks such as soil erosion, sediment transport, water pollution or flooding, all of which are of great interest in the field of land planning and management. This article provides an update of the runoff threshold in the territorial scope of the Demarcación Hidrográfica de las Cuencas Mediterráneas Andaluzas and evaluates the spatial changes occurred between 1990 and 2018 because of land use dynamics. For this purpose, the methodology described in Regulation 5.2-IC related to surface drainage, of the Instrucción de Carreteras (Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo [MOPU], 1990; Ministerio de Fomento, 2016, 2019) was used. The results obtained show very contrasting runoff threshold values, with maximums in the western sector and minimums in the eastern sector. On the other hand, the dynamics of land use changes have led to a significant increase in impermeable surfaces and sclerophyllous vegetation, which has generated a clear reduction in runoff threshold values in different areas, mainly in the eastern region. Specifically, the former forest areas, currently occupied by sclerophyllous vegetation, stand out, with a reduction of 17 mm over an area of approximately 229.1 km2. The conversion of agricultural lands into urban areas is also noteworthy, with a decrease in their retention capacity by up to 14 mm of precipitation, covering a total area of 97.1 km2.

El umbral de escorrentía es el valor de precipitación que excede la capacidad de infiltración del suelo y a partir del cual el agua comienza a fluir sobre la superficie del terreno. Su variación espacial va vinculado a la aparición de una serie de procesos y riesgos ambientales como la erosión del suelo, el transporte de sedimentos y contaminantes hacia cuerpos de agua o inundaciones, todos ellos de gran interés en el ámbito de la planificación y la gestión del territorio. Por tanto, vinculado directamente con los conceptos de peligrosidad y riesgo relativos al agua. En este estudio proporcionamos una actualización del umbral de escorrentía en el ámbito territorial de la Demarcación hidrográfica de las Cuencas Mediterráneas Andaluzas basado en los cambios espaciales producidos entre 1990 y 2018 como consecuencia de la dinámica de usos del suelo. Para ello, se ha utilizado la metodología descrita en la Norma 5.2-IC del Ministerio de Fomento de 2019 relativa al drenaje superficial. Los resultados obtenidos muestran una variabilidad espacial y temporal de los valores, con máximos coincidentes en el sector occidental y mínimos en el oriental. Y, además, como la dinámica de cambios de usos del suelo ha supuesto un incremento significativo de las superficies impermeables y de vegetación esclerófila rala, lo que ha generado una clara reducción de los valores del umbral de escorrentía en diferentes áreas, especialmente de la mitad oriental, con las consecuentes implicaciones en los riesgos del agua. Concretamente, destacan las antiguas áreas de bosque, actualmente ocupadas por vegetación esclerófila, con una reducción de 17 mm y con una extensión de unos 229,1 km2. También es notable la conversión de tierras agrícolas en áreas urbanas, con una disminución en su capacidad de retención de hasta 14 mm de precipitación, cambio que afecta a 97,1 km2