Assessing the effects of land cover change in runoff processes with RHESSys: a case study in the Waterford River Watershed, Newfoundland and Labrador, Canada

Abstract

Evaluating the current state of hydrologic processes in urban and semi-urban areas is an essential part of ensuring the sustainable management of water and preventing emergencies of extreme events. This study evaluated the effects of land use and land cover (LULC) change on runoff processes in the Waterford River Watershed (WRW), located in the eastern part of the province of Newfoundland and Labrador (NL), Canada. The Regional Hydro – Ecological Simulation System (RHESSys), a GIS-based hydro-ecological model, was used in a new urbanistic approach to simulate the effects of increasing impervious land as well as reducing urban green areas. The increase in hypothetical peak flows had a direct relationship with the reduction of pervious areas in the watershed. The most sizeable flow increases were observed in the periods of April to May and October to December. This study emphasizes the importance of using a prominent network of green and pervious structures or water retention areas when allocation for residential and commercial land increase.

Résumé

Afin d’assurer une gestion durable des ressources hydriques et d’éviter les urgences liées aux évènements catastrophiques, l’examen des conditions actuelles des processus hydrologiques dans les milieux urbains et périurbains est nécessaire. Cette étude évalua les effets liés à la modification quant à la couverture terrestre et l’utilisation des sols (Land Use & Land Cover – LULC) sur le ruissellement dans le basin de la rivière Waterford (Waterford River Watershed – WRW), située dans l’est de la province de Terre-Neuve-et-Labrador, Canada. La modélisation par SIG du Système de simulation hydro-écologique régional (Regional Hydro–Ecological Simulation System – RHESSys) fut utilisée dans une nouvelle démarche urbanistique pour simuler les effets de l’augmentation de l’imperméabilité des sols et la diminution des espaces verts urbains. La relation directe entre l’accroissement des débits maximums hypothétiques et la réduction des zones perméables fut démontrée, avec une intensification considérable des flux pendant les mois d’avril-mai et d’octobre à décembre. Cette étude souligne l’importance de l’utilisation d’un réseau de structures perméables et « vertes » majeur ou de zones de rétention d’eau lors de la hausse de l’allocation des parcelles résidentielles et commerciales.

Keywords:

• Flooding
• green urban areas
• land use & land cover
• RHESSys
• runoff

Disclosure statement

The authors declare that they have no known competing personal or financial interests that could influence the work reported in this paper.

Data availability statement

The data that support the findings of this research are openly available in figshare doi: 10.6084/m9.figshare.21821901 at https://figshare.com/s/fe80895e3b0228454b48

Additional information

Funding

This research was supported by the contribution of the Department of Fisheries, Forestry and Agriculture of the Government of Newfoundland and Labrador and their GIS and Mapping division that facilitated geographical and remote sensing information.