A dificuldade na gestão de recursos hídricos aliada à dinâmica do uso e ocupação do solo em bacias hidrográficas agrícolas são fatores relevantes para a conservação da água e solo. A gestão de bacias hidrográficas, bem como o monitoramento de cenários de expansão agrícola e mudança no uso do solo, podem se beneficiar de ferramentas de modelagem hidrossedimentológica, como o SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Entretanto, para que os resultados obtidos sejam confiáveis, os modelos precisam ser calibrados. Objetivou-se, neste trabalho, calibrar e validar o modelo SWAT, para a variável vazão, tendo como base a bacia hidrográfica do Ribeirão do Pinhal, Limeira -São Paulo, que se caracteriza pela expansão da cana-de-açúcar sobre áreas citrícolas. Dados de vazão de um posto fluviométrico localizado no exutório da bacia foram utilizados para a calibração e validação, a partir de séries temporais diferentes. Utilizou-se o software QSWAT para a simulação hidrológica e o SWAT-CUP para a calibração e validação do modelo. O modelo foi calibrado e validado resultando nos seguintes índices estatísticos NSE=0,64; PBIAS=15,2 e RSR=0,60 para calibração e NSE=0,68 PBIAS=-2,8 e RSR=0,56 para a validação. O ajuste de parâmetros do SWAT (USLE_P, USLE_C, CN2) e do calendário de operações da cana-de-açúcar em acordo com a situação real da bacia foi necessário para a calibração do modelo. Os resultados indicam que o modelo SWAT subestima as vazões extremas, no entanto, dentro de faixa aceitável. O SWAT, após a calibração, pode ser utilizado na gestão de recursos hídricos na bacia do Ribeirão do Pinhal.Hydrological calibration of the SWAT model in a watershed characterized by the expansion of sugarcane cultivationA B S T R A C TThe difficulty in water resources management combined with the dynamics of land use and occupation in agricultural watersheds are relevant factors for water and soil conservation. River basin management, as well as monitoring scenarios of agricultural expansion and land-use change, can benefit from hydrossedimentological modeling tools such as the SWAT (Soil and Water Assessment Tool). However, for the results to be reliable, the models must be calibrated. The objective of this study was to calibrate and validate the SWAT model for the flow variable, based on the Ribeirão do Pinhal watershed, Limeira-São Paulo, which is characterized by the expansion of sugarcane over citrus areas. Flow data from a fluviometric station located in the basin's outfall were used for calibration and validation from different time series. QSWAT software was used for hydrological simulation and SWAT-CUP for model calibration and validation. The model was calibrated and validated resulting in the following statistical indices NSE = 0.64; PBIAS = 15.2 and RSR = 0.60 for calibration and NSE = 0.68 PBIAS = -2.8 and RSR = 0.56 for validation. Adjustment of SWAT parameters (USLE_P, USLE_C, and CN2) and the sugarcane operation schedule according to the actual basin situation was necessary for model calibration. The results indicate that the SWAT model underestimates the extreme flow rates, however, within an acceptable range. After calibration, the SWAT can be used to manage water resources in the Ribeirão do Pinhal basin.Keywords: Hydrologic simulation; land use; flow rate.
Gap-filling of daily precipitation and streamflow time series: a method comparison at random and sequential gapsFig. S1. Box-plot showing the seasonal variability of rainfall in the PCJ. The red dot represents the mean, and the black dot represents the outliers.
A grande preocupação com a preservação dos recursos hídricos demanda estudos capazes de avaliar e mitigar os impactos decorrentes das ações antrópicas. O uso de modelos hidrológicos constitui-se numa ferramenta importante, pois permitem simular diferentes cenários e seus impactos na disponibilidade hídrica. No entanto, a complexidade de obter dados meteorológicos observados, torna necessária a utilização de outras fontes de dados. Objetivou-se avaliar se com a utilização de dados meteorológicos de reanálise obtidos do modelo Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) é possível calibrar o modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT) e simular a produção de água numa bacia hidrográfica. A área de estudo é a bacia hidrográfica do Ribeirão do Pinhal (BHRP), situada no município de Limeira-SP. Utilizou-se o modelo SWAT para simulação hidrológica com os dados meteorológicos observados e de reanálise. Foi possível calibrar o modelo SWAT utilizando os dados meteorológicos observados e de reanálise. Porém, o ajuste foi melhor quando se utilizou os dados meteorológicos observados. A vazão simulada utilizando dados de reanálise foi superestimada. Os dados meteorológicos de reanálise são adequados para simulações hidrológicas com o modelo SWAT, o que é evidenciado por meio dos índices estatísticos satisfatórios obtidos no procedimento de calibração do modelo SWAT.
Riparian vegetation plays an important role in sediment retention, thus reduces sediment yield in watersheds. The Brazilian Forest Law (Law 12,651/2012) requires maintenance of fixed-width buffers of riparian vegetation but allows the continuity of agriculture, livestock, and forestry farming activities in some parts of the Areas of Permanent Preservation (APP). This paper aimed to evaluate sediment reduction by recovering the APPs with vegetation strips of permitted widths (5, 8, 15, and 30 m), as per the Forest Law. We considered three land use scenarios that present distinct erosion rates - predominance of areas with forest cover, pasture, and agriculture. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was used to simulate sediment yield in these scenarios at the Jundiaí-Mirim Watershed in São Paulo, Brazil. The SWAT was calibrated and validated for monthly streamflow. We obtained statistical indices for the processes of calibration and validation, respectively, as: NS = 0.77 and 0.70, PBIAS = -10.2 and -12.5, and RSR = 0.48 and 0.55. The highest reduction in sediment yield (30%) was observed with the total recovery of the APPs (vegetation strips of 30 m) in the current land use scenario. The recovery of the APPs with vegetation strips of 5, 8, and 15 m yielded sediment reduction below 10% in the alternative land use scenarios. The APP strips with reduced recovery maintained high rates of sediment yield. Additionally, even with a total recovery of the APP it is necessary to adopt soil conservation practices throughout the basin’s agricultural area to minimize the impacts on water resources.
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