Utilização do modelo SWAT para análise de respostas hidrológicas em diferentes cenários na Bacia Hidrográfica do Rio Paraguaçu - Bahia

Abstract

Os problemas relacionados ao uso e ocupação do solo sem o devido planejamento em bacias hidrográficas, acabam influenciando no comportamento hidrológico e afetando o balanço hídrico das bacias, sobretudo em regiões semiáridas, onde em condições normais as dificuldades associadas a escassez hídrica já existem. Nesse sentido, os modelos hidrológicos têm sido amplamente utilizados como ferramentas que auxiliam na representação, simulação e compreensão do comportamento das bacias hidrográficas, sendo dessa forma capaz de prever os impactos ocasionados pela atividade antrópica no seu regime hidrológico. Diante do exposto, esse trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos dos diferentes cenários de uso nos processos hidrológicos da bacia do rio Paraguaçu, Bahia, com a utilização do modelo Soil and Water Assestement Tool (SWAT). Para modelagem inicial e criação das Unidades de Respostas Hidrológica (HRUs) foram utilizados o Modelo Digital de Elevação do terreno (MDE), o mapa de solos e o mapa de cobertura e uso da terra. Além disso, foram inseridos os dados tabulares referentes as séries de vazão e as informações climáticas da área de estudo. O período de simulação estipulado foi de 2012 a 2019, sendo três anos para aquecimento do modelo (2012- 2014), três anos para a calibração (2015-2017) e dois anos para validação (2018-2019). A análise de desempenho indicou valores de R2=0,83 e Nash=0,7, considerados bons. Os parâmetros mais sensíveis foram CN2 e EPCO. Os resultados indicaram a influência da sazonalidade climática da bacia nos processos hidrológicos, principalmente na relação entre a precipitação e os componentes hidrológicos. Durante o período de 2015 a 2019 a evapotranspiração apresentou maior variabilidade em detrimento dos diferentes tipos de uso. Os resultados obtidos evidenciam a ampla gama de análises que podem ser realizadas através dos dados disponibilizados pelo modelo e que servem para análise dos processos físicos que ocorrem na bacia. Sendo dessa forma possível avaliar os impactos e promover a proteção e o gerenciamento dos recursos hídricos.

Problems related to land use and occupation without proper planning in river basins end up influencing hydrological behavior and affecting the water balance of the basin, especially in semi-arid regions, where under normal conditions the difficulties associated with water scarcity already exist. In this sense, hydrological models have been widely used as tools that help in the representation, simulation and understanding of the behavior of river basins, thus being able to predict the impacts caused by human activity on their hydrological regime. In view of the above, this work aimed to evaluate the effects of different use scenarios on the hydrological processes of the Paraguaçu river basin, Bahia, using the SWAT model (Soil and Water Assessment Tool). For initial modeling and creation of HRUs (Hydrological Response Units), the digital terrain elevation model (MDE), the soil map and the land cover and use map were used. In addition, tabular data relating to the flow series and climatic information of the study area were inserted. The stipulated simulation period was from 2012 to 2019, with three years for model warm-up (2012-2014), three years for calibration (2015-2017) and two years for validation (2018-2019). Calibration and validation sensitivity analysis were performed using the SWAT Calibration and Uncertainty Procedures-SWAT CUP interface. The performance analysis indicated values of R2=0.83 and Nash=0.7, considered good. The most sensitive parameters were CN2 and EPCO. The results indicated the influence of the basin's climatic seasonality on hydrological processes, mainly in the relationship between precipitation and hydrological components. During the period from 2015 to 2019, evapotranspiration showed greater variability due to different types of use. The results obtained highlight the wide range of analyzes that can be carried out using the data provided by the model and which serve to analyze the physical processes that occur in the basin. This makes it possible to assess impacts and promote the protection and management of water resources.

Los problemas relacionados con el uso y ocupación del suelo sin una adecuada planificación en las cuencas fluviales terminan influyendo en el comportamiento hidrológico y afectando el balance hídrico de la cuenca, especialmente en regiones semiáridas, donde en condiciones normales las dificultades asociadas a la escasez de agua ya existen. En este sentido, los modelos hidrológicos han sido ampliamente utilizados como herramientas que ayudan en la representación, simulación y comprensión del comportamiento de las cuencas fluviales, pudiendo así predecir los impactos provocados por la actividad humana sobre su régimen hidrológico. Teniendo en cuenta lo anterior, este trabajo tuvo como objetivo evaluar los efectos de diferentes escenarios de uso en los procesos hidrológicos de la cuenca del río Paraguaçu, Bahía, utilizando el modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Para el modelado inicial y creación de las HRU (Unidades de Respuesta Hidrológica) se utilizó el modelo digital de elevación del terreno (MDE), el mapa de suelos y el mapa de cobertura y uso del suelo. Además, se insertaron datos tabulares relativos a las series de caudales e información climática de la zona de estudio. El período de simulación estipulado fue de 2012 a 2019, con tres años de calentamiento del modelo (2012-2014), tres años de calibración (2015-2017) y dos años de validación (2018-2019). Los análisis de sensibilidad de calibración y validación se realizaron utilizando la interfaz SWAT Procedimientos de calibración e incertidumbre-SWAT CUP. El análisis de desempeño indicó valores de R2=0,83 y Nash=0,7, considerados buenos. Los parámetros más sensibles fueron CN2 y EPCO. Los resultados indicaron la influencia de la estacionalidad climática de la cuenca sobre los procesos hidrológicos, principalmente en la relación entre precipitación y componentes hidrológicos. Durante el periodo 2015 a 2019 la evapotranspiración mostró mayor variabilidad debido a los diferentes tipos de uso. Los resultados obtenidos ponen de relieve la amplia gama de análisis que se pueden realizar a partir de los datos que proporciona el modelo y que sirven para analizar los procesos físicos que se producen en la cuenca. Esto permite evaluar impactos y promover la protección y gestión de los recursos hídricos.