Simulação hidrológica na bacia hidrográfica do rio Pomba usando o modelo SWAT

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Pereira, Donizete dos Reis
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ; Doutorado em Engenharia Agrícola; UFV
• Palavras-chave em Português: Modelagem hidrológica; Calibração; Validação; Hydrologic modeling; Calibration; Validation; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/744

A simulação hidrológica é uma importante ferramenta para o planejamento e gestão dos recursos hídricos em bacias hidrográficas, podendo ser utilizada na estimativa de disponibilidade hídrica, previsão de vazões e na análise da resposta hidrológica da bacia em decorrência de mudanças no uso do solo. Neste sentido, objetivou-se, com este trabalho, calibrar e validar o modelo SWAT para a bacia hidrográfica do rio Pomba tendo como seção de controle o posto fluviométrico Astolfo Dutra, validá -lo a montante e a jusante da seção de calibração, validá-lo em bacias distintas daquela utilizada na calibração e aplicá-lo na simulação de cenários de mudanças no uso e ocupação do solo. Os dados usados para a aplicação do SWAT foram o Modelo Digital de Elevação Hidrograficamente Condicionado (MDEHC), os mapas de solos e de seu uso, dados de precipitação (14 postos de monitoramento) e de vazão (10 postos de monitoramento) disponibilizados pela Agência Nacional de Águas (ANA), dados de clima de três estações climatológicas disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e de informações de solos obtidas do projeto RADAMBRASIL. A calibração do modelo foi realizada pelo método de tentativa e erro utilizando o período de 01/01/1995 a 31/12/1999. Para a validação do modelo utilizou-se o período de 01/01/2000 a 31/12/2004. As estatísticas utilizadas para avaliar a qualidade da calibração e validação foram o coeficiente de Nash e Sutcliffe (E NS) e sua versão logarítmica ((ENS)log) e o percentual de viés das vazões simuladas em relação às observadas (PBIAS). Complementarmente à validação do modelo hidrológico para a simulação de séries contínuas de vazão foram realizadas análises do modelo na simulação de vazões máximas e mínimas associadas a diferentes tempos de retorno e na simulação de vazões mínimas de referência para outorga de água, as quais foram feitas por meio de análise de regressão linear simples. Por fim, simulou-se três cenários de usos do solo diferentes para avaliar o comportamento hidrológico da bacia frente às alterações propostas. No cenário 1 simulou-se a bacia considerando as Áreas de Preservação Permanentes (APPs) e nos cenários 2 e 3 simulou-se a substituição de 18,75% da área coberta com pastagens por eucalipto e agricultura, respectivamente, o que equivale a uma substituição de 10% da área total da bacia. Obteve-se valores de ENS, (ENS)log e PBIAS iguais a 0,73, 0,58 e -1,8% e de 0,76, 0,78 e 5,1% nas etapas de calibração e validação, respectivamente, qualificando o modelo como adequado e bom para a simulação hidrológica da bacia do rio Pomba com seção de controle em Astolfo Dutra. Na validação do SWAT a montante e a jusante da seção de calibração, obteve-se desempenho satisfatório para bacias com áreas de drenagem superiores a 700 km2 e com melhor representatividade das chuvas, e não satisfatório para áreas de drenagem inferiores a 500 km2 e com baixa representatividade das chuvas. Na sua validação nas sub-bacias dos rios Novo e Xopotó (Proxi-basin test) obteve-se desempenho satisfatório nas seções fluviométricas do rio Novo que drenam áreas superiores a 800 km2 e desempenho não satisfatório na sub-bacia do rio Xopotó, devido, principalmente, à baixa representatividade das chuvas. Na avaliação do seu desempenho na simulação de vazões máximas e mínimas diárias anuais associadas a diferentes tempos de retorno, e na simulação de vazões mínimas de referência para outorga de uso da água, observou-se que os valores simulados não diferiram estatisticamente dos valores observados pelo teste t ao nível de 5% de probabilidade. Na avaliação dos impactos de alterações no uso do solo sobre o regime hidrológico da bacia do rio Pomba obteve-se uma redução média anual no escoamento, na vazão máxima e na vazão mínima de 13,6 mm, 32,6 m3 s-1 e 2,0 m3 s-1 , respectivamente, para o cenário 1. Para o cenário 2 obteve-se uma redução média anual no escoamento de 4,0 mm, e nas vazões máximas e mínimas de 5,6 m3 s-1 e 0,6 m3 s-1, respectivamente. Para o cenário 3 obteve-se uma redução média anual no escoamento e na vazão mínima de 6,5 mm e 1,5 m3 s-1, respectivamente, e aumento na vazão máxima de 24,0 m3 s-1. Conclui-se que o SWAT pode ser aplicado na simulação hidrológica da bacia do rio Pomba com boas estimativas das vazões em bacias com áreas de drenagem superiores a 700 km2, e que não é aplicável em bacias com áreas de drenagem inferiores a 500 km2 e com baixa representatividade espacial das chuvas.