Análise de sensibilidade e calibração espacial do modelo SWAT aplicado em uma bacia do litoral pernambucano através de dados climáticos observados e de reanálise (Analysis of sensitivity and calibration of the SWAT model applied in a basin in northeast of Brazil using observed and reanalysis climatic data)

Paz, Yêne Medeiros; Galvíncio, Josiclêda Domiciano; Holanda, Romildo Morant de; Srinivasan, Raghavan; Jones, Charles

doi:10.26848/rbgf.v11.1.p371-388

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“…O modelo também é sensível ao comprimento médio do declive, provavelmente porque está relacionado com a velocidade da enxurrada e a infiltração de água no solo. Esse fato ocorre devido à maior influência desses parâmetros na estimativa da vazão (Paz et al, 2018). CN2 foi o parâmetro que apresentou maior sensibilidade na bacia do Ribeirão do Pinhal, a maior sensibilidade desse parâmetro também foi relatada por Fukunaga et al (2015), Pereira et al (2016) e Paz et al (2018).…”

Section: B) A)unclassified

“…As bacias hidrográficas atuam como receptoras de sedimentos e água e a dinâmica na produção de água e sedimentos nestas unidades da paisagem podem ser quantificadas com a utilização de modelos hidrossedimentológicos, os quais estão sendo amplamente utilizados para o planejamento, gestão e monitoramento de bacias hidrográficas (Kim et al, 2016;Strehmel et al, 2016;Mello et al, 2017;Paz et al, 2018;Santos et al, 2018;Silva et al, 2018;Qiu et al, 2019;Nunes et al, 2019). Esses modelos foram desenvolvidos com o objetivo de avaliar a ocorrência de processos hidrossedimentológicos em diferentes escalas temporais e espaciais, com a possibilidade de inferir sobre diversos cenários.…”

Section: Introductionunclassified

“…O SWAT é um software de domínio público, desenvolvido com o objetivo de predizer os impactos das mudanças no uso e manejo do solo atual e futuro, através da simulação de cenários, na produção de água, sedimentos, nutrientes e agroquímicos em bacias hidrográficas (Arnold et al, 1998;Gassman et al, 2007). No entanto, para que os resultados disponibilizados pelo modelo possam ser utilizados com confiabilidade, torna-se necessário calibrá-lo, ou seja, ajustar os dados simulados aos dados observados (Abbaspour et al, 2017;Paz et al, 2018;Premand et al, 2018;Ashikary et al, 2019).…”

Section: Introductionunclassified

“…Estudos referentes à calibração e validação do modelo SWAT são realizados em todo mundo. No Brasil há trabalhos que realizaram estes procedimentos e obtiveram resultados satisfatórios (Rodrigues et al, 2015;Pereira et al, 2016;Brighenti et al, 2016;Monteiro et al, 2016;Pontes et al, 2016;Franco e Bonumá, 2017;Paz et al, 2018;Santos et al, 2018), comprovando, que o modelo se aplica às regiões edafoclimáticas diferentes das quais foi desenvolvido. O principal obstáculo para a calibração do modelo em bacias hidrográficas brasileiras é a disponibilidade de dados confiáveis, que quando existentes, geralmente apresentam elevado percentual de falhas, aumentando a dificuldade do processo de calibração (Brigenthi et al, 2016;Andrade et al, 2017).…”

Section: Introductionunclassified

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Calibração hidrológica do modelo SWAT em bacia hidrográfica caracterizada pela expansão do cultivo da cana-de-açúcar

Martins

Moraes

et al. 2020

Rev. Bras. Geog. Fis.

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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.

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Section: B) A)unclassified

Section: Introductionunclassified

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Calibração hidrológica do modelo SWAT em bacia hidrográfica caracterizada pela expansão do cultivo da cana-de-açúcar

Martins

Moraes

et al. 2020

Rev. Bras. Geog. Fis.

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“…In these types of studies, hydrological modeling is presented as a useful tool to simulate future scenarios in different land uses and climatic variations (Clark et al, 2015;Kauffeldt et al, 2016;Sorribas et al, 2016). There are several hydrological models described in the literature, among them are the SWAT and the Hydrological Model of Large Basins (MGB-IPH) (Pontes et al, 2016;Paz et al, 2018;Brewer et al, 2018;Daggupati et al, 2018). The MGB-IPH is a mathematical model written in Fortran that can be used to represent hydrological processes in watersheds with areas equal to or greater than 10,000 km 2 (Collischonn et al, 2007).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Sensitivity test of the Hydrological Model of Large Basins (MGB-IPH) in scenarios of extreme changes in soil use and occupation, precipitation regime and mean air temperature.

Jati

Tóta

Tapajós

et al. 2020

Rev. Bras. Geog. Fis.

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a rainfall-type model validated in several basins in South America, including in rivers of the Amazon Basin. The inputs of the model are climatological, rainfall, relief, and soil cover data. The objective of this study is to test the sensitivity of the model in extreme scenarios of soil use and occupation, changes in precipitation and mean air temperature. The case study was carried out in the Curuá-Una river basin, located southeast of Santarém-Pará. The MapWindow-GIS software and the IPH-Hydro Tools plug-in were used in the preprocessing, and the MGB-IPH plugin was processed. The results showed that the MGB-IPH has sensitivity to changes in soil use, precipitation, and mean air temperature. In the sensitivity test of soil use and occupation the results showed that low vegetation and anthropization increase the maximum peaks of flow; In periods of Amazon flood with low rainfall occurrence, the low vegetation scenario has a higher flow rate; And the forest scenery prevents intense floods. In the tests of changes in the precipitation regime, a 50% decrease in rainfall reduced the flow by 32% and a 50% increase in rainfall increased the flow by 218.6%. However, in the tests of increase of the mean air temperature the results did not show significant responses in the flow regime, however, this scenario, added with the increase and / or decrease of the precipitation regime, presented as attenuator for both floods and droughts. Teste de sensibilidade do Modelo Hidrológico de Grandes Bacias (MGB-IPH)em cenários de mudanças extremas no uso e ocupação do solo e, regime de precipitação e temperatura média do ar R E S U M O O Modelo Hidrológico Conceitual Distribuído de Grandes Bacias do Instituto de Pesquisas Hidráulicas (MGB-IPH) é um modelo do tipo chuva-vazão validado em diversas bacias da América do Sul, inclusive, em rios da bacia amazônica. As entradas do modelo são dados climatológicos, relevo e cobertura do solo. Pretende-se neste estudo testar a sensibilidade do modelo em cenários extremos de uso e ocupação do solo e, alterações na precipitação e temperatura média do ar. O estudo de caso foi realizado na bacia do rio Curuá-Una localizado a sudeste de Santarém-Pará. No pré-processamento utilizou-se o software MapWindow-GIS e o plugin IPH-Hydro Tools e no processamento utilizou-se o plugin MGB-IPH. Os resultados mostraram que o MGB-IPH possui sensibilidade às mudanças no uso do solo, precipitação e temperatura média do ar. No teste de sensibilidade de uso e ocupação do solo os resultados mostraram que vegetação baixa e antropização aumentam os picos máximos de vazão; em períodos de cheia amazônica com ocorrência de baixa precipitação o cenário vegetação baixa possui maior vazão; e o cenário floresta evita cheias intensas. Nos testes de mudanças no regime de precipitação a diminuição de 50% de chuvas reduziu a vazão em 32% e, o aumento de 50% de chuvas aumentou a vazão em 218,6%. Já nos testes de aumento da temperatura média do ar os resultados não mostraram respostas significativas no regime de vazão, porém este c...

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Hydrological modeling for the Piracicaba River basin to support water management and ecosystem services

Lopes

Folegatti

Duarte

et al. 2020

Journal of South American Earth Sciences

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Calibração hidrológica do modelo SWAT em bacia hidrográfica caracterizada pela expansão do cultivo da cana-de-açúcar

Calibração hidrológica do modelo SWAT em bacia hidrográfica caracterizada pela expansão do cultivo da cana-de-açúcar

Sensitivity test of the Hydrological Model of Large Basins (MGB-IPH) in scenarios of extreme changes in soil use and occupation, precipitation regime and mean air temperature.

Hydrological modeling for the Piracicaba River basin to support water management and ecosystem services

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