Avaliação da aplicação do modelo hidrológico swat à bacia do Ribeirão Concórdia – Lontras, SC

Abstract

Modelos hidrológicos têm sido amplamente utilizados na avaliação de impactos das mudanças de uso do solo sobre os aspectos quantitativos e qualitativos da água em uma bacia hidrográfica. O modelo hidrológico SWAT (Soil and Water Assessment Tool), desenvolvido pelo Departamento de Agricultura norte-americano USDA, é um modelo de base física e parâmetros distribuídos, auxiliado por uma interface gráfica de software GIS. Neste trabalho, foi avaliada a aplicação do modelo SWAT à bacia experimental do ribeirão Concórdia, com área de 30,74 km2, localizada em Lontras, SC, Brasil, parte integrante da bacia do Itajaí, maior bacia da vertente atlântica do estado de Santa Catarina. A avaliação foi feita através da comparação entre dados medidos e simulados de vazão e de concentrações de sedimentos e nutrientes (nitrito, nitrato, fósforo total e ortofosfato) no canal, após análises de sensibilidade de parâmetros e calibração manual, para o período compreendido entre os anos de 2006 e 2009. O principal índice utilizado na avaliação de desempenho do modelo foi o coeficiente de eficiência de Nash-Sutcliffe (COE). Os resultados demonstraram que foi possível obter um bom ajuste para as simulações na escala de tempo mensal para vazão (COE igual a 0,88) e sedimentos (COE igual a 0,84). Entretanto, as simulações diárias revelaram que limitações nos dados de entrada e na parametrização afetaram profundamente a eficiência do modelo. Os valores de COE para a escala de tempo diária foram decrescendo à medida que se avançava na calibração (0,32 para vazão, -0,01 para sedimentos, 0,20 para nitrito, -0,35 para nitrato, -0,04 para ortofosfato e -4,76 para fósforo total). Apesar disto, os valores médios simulados de vazão e sedimentos ficaram muito próximos aos valores médios medidos e, para os nutrientes, os valores simulados ficaram dentro da faixa de abrangência dos valores medidos.

Hydrological models have been widely used in assessing impacts of land use changes on the quantitative and qualitative aspects of water in a watershed. The hydrological model SWAT (Soil and Water Assessment Tool), developed by the United States Department of Agriculture (USDA), is a physically based model and distributed parameters, aided by a graphical user interface of GIS software. In this study, it was evaluated the application of SWAT model to the Concórdia Creek Experimental Watershed, with an area of 30.74 km2, located in Lontras, SC, Brazil, part of the Itajaí River Basin, the largest basin of the Atlantic slope of the state of Santa Catarina. The evaluation was made through comparison between measured and simulated data for flow, sediment and nutrients concentrations (nitrite, nitrate, total phosphorus and orthophosphate) in the channel, after sensitivity analysis and manual calibration of parameters, for the period between years 2006 and 2009. The primary index used in the evaluation of model performance was the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE). The results showed that it was possible to obtain a good fit for the simulations in the monthly time scale for flow (NSE equal to 0.88) and sediment (NSE equal to 0.84). However, the daily simulations revealed that limits on the input data and parameterization profoundly affected the efficiency of the model. NSE values for the daily time scale decreased in the following of the calibration (0.32 for flow, -0.01 for sediment, 0.20 for nitrite, -0.35 for nitrate, -0.04 for orthophosphate and -4.76 for total phosphorus). Despite this, the average values for simulated flow and sediment were close to the average values of measured data, and for the nutrients, the simulated values were within the range of coverage of the measured values.