Application of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT Model) on a small tropical island (Great River Watershed, Jamaica) as a tool in Integrated Watershed and Coastal Zone Management / Aplicación de la herramienta de evaluación de suelo y agua (modelo SWAT) en una isla tropical pequeña (Gran Cuenca del Río, Jamaica) como una herramienta en la gestión integral de cuencas y manejo de la zona costera

ABSTRACT

The Great River Watershed, located in north-west Jamaica, is critical for development, particularly for housing, tourism, agriculture, and mining. It is a source of sediment and nutrient loading to the coastal environment including the Montego Bay Marine Park. We produced a modeling framework using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and GIS. The calculated model performance statistics for high flow discharge yielded a Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) value of 0.68 and a R² value of 0.70 suggesting good measured and simulated (calibrated) discharge correlation. Calibration and validation results for streamflow were similar to the observed streamflows. For the dry season the simulated urban landuse scenario predicted an increase in surface runoff in excess of 150%. During the wet season it is predicted to range from 98 to 234% presenting a significant risk of flooding, erosion and other environmental issues. The model should be used for the remaining 25 watersheds in Jamaica and elsewhere in the Caribbean. The models suggests that projected landuse changes will have serious impacts on available water (streamflow), stream health, potable water treatment, flooding and sensitive coastal ecosystems.

RESUMEN

Aplicación de la herramienta de evaluación de suelo y agua (modelo SWAT) en una isla tropical pequeña (Gran Cuenca del Río, Jamaica) como una herramienta en la gestión integral de cuencas y manejo de la zona costera. La gran cuenca del Río Grande, ubicada en el noroeste de Jamaica, crítico para el desarrollo, particularmente para vivienda, turismo, agricultura y minería. Es una fuente de sedimentos y nutrientes de recarga para el ambiente costero incluyendo el Parque Marino Bahía Montego. Proponemos un marco integrado de modelado utilizando la herramienta de evaluación de suelo y agua (SWAT) y SIG. Las estadísticas de rendimiento del modelo calculadas para la descarga de alto flujo rindió una eficacia de Nash-Sutcliffe (NSE) de 0.68 y un R² de 0.70 sugiriendo una buena medición y correlación de descarga simulada (calibrada). Los estados insulares con frecuencia toman decisiones basándose en los impactos de la cuenca. Esto requiere un profundo entendimiento y análisis de factores como los recursos hídricos, uso del suelo/cobertura, sedimentos y nutrientes de recarga entre otros factores a nivel de cuenca. Con financiamiento del Instituto Interamericano para la investigación del Cambio Global (IAI) se examinó la aplicación del modelo de acceso libre en una cuenca jamaiquina. Los resultados de la calibración y validación para caudales fueron similares a los observados en los caudales respectivos, según lo indicado por la eficacia de Nash-Sutcliffe y el coeficiente de determinación. La calibración y validación de los resultados para el caudal son similares a los observados en el caudal. Durante la estación seca el escenario simulado en el uso de suelo urbano predijo un aumento de la escorrentía superficial superior al 150%. Durante la estación lluviosa el aumento de la escorrentía superficial se prevé que alcance desde 98 a 234% lo que representa un riesgo significativo de inundaciones, erosión y otros problemas ambientales. El modelo sugiere que cambios en los usos proyectados de suelo tendrán serios impactos sobre la disponibilidad de agua (caudal), salud de la cuenca, tratamiento de agua potable, inundaciones y ecosistemas costeros sensibles.