Groundwater is the main source of water in the semi-arid Calera watershed, located in the State of Zacatecas, Mexico. Due to increasing population, rapid industrial growth, and increased irrigation to meet growing food demand, groundwater extraction in the Calera watershed are exceeding recharge rates. Therefore, development and evaluation of alternative water management strategies are needed for sustainable development of the region. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was selected for this purpose as it has been used to simulate a wide range of agricultural production, the extensive testing and application in diverse watersheds worldwide, and the potential for future linkage of this model to groundwater models. However, crucial flow data which are commonly used for calibrating hydrologic models are not available in this watershed. This paper describes a novel calibration methodology that uses biomass and water balance approach which has potential for calibration of hydrologic models in ungauged or data-scarce watersheds, which are prevalent in many parts of the world. Estimated long-term annual average actual evapotranspiration (AET), and deep aquifer recharge rates and plant biomass values based on the expert knowledge of researchers and managers in the watershed were used as targets for calibration. The model performance was assessed using the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE), coefficient of determination (R 2 ), and percent bias (PBIAS, %) statistics. On average, the calibrated SWAT model yielded annual Nash-Sutcliffe efficiency coefficient values of 0.95, 0.99, and 0.85 for AET, recharge, and biomass, respectively. The coefficient of determination, values for AET, recharge, and biomass were 0.95, 0.94, and 0.99 respectively. The percent bias values of ±2.21%, ±0.18%, and ±0.96% for AET, recharge, and biomass, respectively, indicated that the model reproduced the calibration target values of the three water budget variables within an acceptable value of ±10.0%. Therefore, it is concluded that the calibrated SWAT model can be used in evaluating alternative water management scenarios for the Calera watershed without further validation. Considering the relative ease in developing calibration data and excellent performance statistics, the calibration methodology proposed in this study may have the potential to be used for ungauged or data-scare agricultural watersheds that are prevalent in many parts of the world.
Calera y Chupaderos son dos de los acuíferos más sobreexplotados de la zona hidrográfica Cuencas Centrales del Norte, éstos proveen agua a la parte central del estado de Zacatecas. La agricultura consume 88% del agua extraída de los acuíferos. La mayoría de los sistemas de riego son ineficientes, perdiendo un estimado de 40% a 60% del agua. La extracción sobreexplotación de los acuíferos atenta contra la capacidad de futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades. Este estudio se realizó para determinar la disposición a aceptar (DAA) ahorrar agua de los productores, usuarios de los acuíferos de Calera y Chupaderos, a cambio de un apoyo gubernamental, monetario o tecnológico. Se utilizó el método de valoración contingente, obteniéndose la información mediante una encuesta aplicada a una muestra representativa de productores. Los datos fueron procesados con un modelo probit de intervalos múltiples aplicando la técnica de máxima verosimilitud. Los productores manifestaron alta disposición a ahorrar agua de riego a cambio de nueva tecnología. Este cambio haría posible disminuir el consumo de agua en riego agrícola sin afectar el nivel de productividad, con posibilidad de reducir costos de bombeo. La DAA ahorrar agua promedio por hectárea resultó de 21.2% y 22.4%, para los acuíferos de Calera y Chupaderos, de los 6 000 m3 ha-1 año-1 concesionados. Esto representa un ahorro de 1 272 m3 ha-1 año-1 y 1 344 m3 ha-1 año-1 de agua por acuífero, mismo que coadyuvaría a cumplir las metas gubernamentales referentes a reducir la extracción de agua para la sustentabilidad de los acuíferos en el largo plazo.
ResumenActualmente en México existen 85 distritos de riego que cubren 3´498,164 ha del territorio nacional, durante los últimos 20 años la sequía ha originado que en 8 de ellos no se tenga agua para riego. El Distrito de Riego 025 Bajo Río Bravo se localiza en el estado de Tamaulipas con una superficie física de riego de 192,438 ha. En este distrito se practica en un 96% el riego por gravedad mientras que en el resto se lleva a cabo el riego presurizado en sus diversas modalidades. Para un periodo de 11 años de registro se tiene una productividad bruta promedio de 1.16 kg/m 3 de agua para los cultivos de maíz y sorgo. El presente trabajo se realizo en una superficie de riego que consistió de tres naves protegidas con casa-malla, cada una con un superficie de 1.3 ha, Los cultivos seleccionados para la producción piloto fueron: tomate en tres de sus variedades, pepino, chile habanero y pimiento morrón, con una superficie física de 6 712 m 2 , 6 712 m 2 , 6 712 m 2 , 20 136 m 2 , respectivamente. Se realizaron diversos trabajos para habilitar cada nave como: la preparación de tierras, formación de camas, instalación y reparación del sistema de riego, acolchado plástico sobre las camas de siembra, instalación de medidores de flujo y de presión. Se llevó a cabo el monitoreo del clima con el uso de 4 estaciones climatológicas una a cielo abierto y tres dentro de las naves; como un factor más para la aplicación del riego, se monitoreó la humedad del suelo a profundidades de 30 y 60 cm utilizando 24 sensores puntuales distribuidos equitativamente en todas las naves.Se obtuvieron rendimientos en los cultivos de: 34.61 ton/ha para el pepino, 40.9 ton/ha para el jitomate, 9.19 ton/ha para pimiento morrón y 1.05 ton/ha para el chile habanero. 1-IntroducciónEl uso consuntivo de agua predominante en México es el del sector agrícola, con alrededor del 52.9 por ciento del total de agua extraída de la superficie y 24.1 por ciento subterránea, mientras que el consumo de población e industrial requieren el 14 y 9 por ciento, respectivamente (CONAGUA, 2010).Los distritos de riego localizados en toda la extensión de México son divisiones de superficies para la gestión del agua mediante obras como presas, derivaciones, plantas de bombeo, pozos, canales, etc. Actualmente en México existen 85 distritos de riego que cubren 3'498,164 ha del territorio nacional, durante los últimos 20 años la sequía ha
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.