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Document Type: Dissertação
Title: Análise do comportamento hidrológico da bacia do rio Ipanema a partir da projeção de cenários modelados utilizando SWAT
Authors: Farias, Ramiro Ferreira dos Santos
Issue Date: 30-Mar-2020
Advisor: Cruz, Marcus Aurélio Soares
Resumo : O desmatamento da Caatinga é uma das principais agressões ao ambiente no semiárido brasileiro. Este desmatamento prejudica toda a dinâmica ambiental e interfere diretamente no comportamento hidrológico de uma bacia. Em função disto, neste estudo foi realizada a calibração do modelo hidrológico Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Uma tentativa de simular eventos e cenários ocorrentes na Bacia Hidrográfica do Rio Ipanema (BHRI) sub-bacia do Rio São Francisco. A finalidade foi avaliar tendências de como as alterações de cobertura e uso do solo interferem no regime de vazões do Rio Ipanema, já bastante impactado pela ação do homem. Foram considerados quatro cenários de simulação de uso e cobertura do solo entre os anos de 1980 e 2016, totalizando 37 anos de simulação. Foram eles: condições de cobertura real (cenário atual), utilizando um raster de cobertura e uso de 2011 da série MAPBIOMAS 4.0, e três cenários extremos projetados, considerando conversão total em pastagem, em floresta e em áreas agricultáveis. As configurações foram realizadas utilizando a ferramenta Land Use Update (.LUP) do QSWAT, após o procedimento de calibração e validação do modelo. A calibração alcançou um NSE de 0,61, PBIAS de -8,5 e um R² de 0,62, sendo considerada aceitável para prosseguir com a simulação, porém a validação não obteve bom resultado atingindo um NSE de 0.45, PBIAS de -6,27 e um R² de 0,50, estes problemas ocorreram em função da pouca disponibilidade de dados de vazão e monitoramento hidrológico além da má qualidade dos dados disponíveis. A modelagem também propiciou a obtenção de outras informações relativas ao espaço geográfico da BHRI, como por exemplo: predominância de tipos de solos com destaque para os neossolo litólico eutrófico (24,84%), neossolo regolítico eutrófico (25,21%), planossolo háplico eutrófico (40,70%); principais tipos de cobertura e uso, sendo o pasto responsável por cobrir 63% do território da bacia, florestas 28% com a maior parte em áreas de proteção permanente; e declividade predominante na faixa de 3% a 8% com 40% do terreno, de 0% a 3% com 30%, e de 8% a 20% com 19% do terreno. Quanto aos cenários simulados, o cenário de cobertura por florestas foi responsável por elevar, de maneira mais significativa, as taxas de evapotranspiração (Δ < 35 mm Atual, e Δ > 45 mm Florestas), fluxo de água subterrâneo (Δ < 37 mm Atual, e Δ > 40 mm Florestas) e produção de água da bacia (Δ < 45 mm Atual, e Δ > 47 mm Florestas), em contraponto ao cenário atual e de cobertura total por pastagem com as menores taxas para estas variáveis. Ao analisar a produção de sedimentos na bacia, a influência dos cenários muda passando a predominar a agricultura com a maior produção de sedimentos, e a floresta com a menor produção de sedimentos (Δ > 0.045 t/ha Agricultura, e Δ < 0.01 t/ha Florestas). Cabe ponderar que o desmatamento, a mecanização, a desagregação do solo e o plantio e irrigação mal planejados podem ocasionar a perda de solos, isso significa geração e transporte de sedimentos em direção aos cursos d’água. Tal contexto reforça a importância da manutenção e preservação das matas nativas em áreas estratégicas como as matas ciliares e áreas de amortecimento e preservação permanente no entorno de lagos, lagoas, reservatórios e nascentes. O cenário atual da BHRI é preocupante, posto que, do ponto de vista dos recursos hídricos evidencia uma situação de escarces de água que compromete a afluência no canal principal do rio e por consequência a disponibilidade hídrica para a população, para a agricultura e para a dessedentação animal. O modelo da BHRI no SWAT alcançou resultados favoráveis e têm potencial para novas pesquisas relacionadas ao manejo e cobertura do solo versus a produção de água. Também cabem novos estudos da pedologia e geologia da área da bacia com finalidade de avaliar a influencias destes caracteres geomorfológicos sobre os recursos hídricos na BHRI.
Abstract: Caatinga deforestation is one of the main aggressions to the environment in the Brazilian semiarid region. This deforestation harms all the environmental dynamics and directly interferes with the hydrological behavior of a basin. As a result, this study carried out the calibration of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) hydrological model. An attempt to simulate events and scenarios occurring in the Rio Ipanema River Basin (BHRI) sub-basin of the São Francisco River. The purpose was to evaluate trends in how changes in coverage and land use interfere with the flow regime of the Ipanema River, which has already been greatly impacted by man. Four scenarios of land use and land cover simulation were considered between 1980 and 2016, totaling 37 years of simulation. They were: real coverage conditions (current scenario), using a coverage raster and 2011 use of the MAPBIOMAS 4.0 series, and three extreme projected scenarios, considering total conversion to pasture, forest and agricultural areas. The settings were made using the QSWAT Land Use Update (.LUP) tool, after the calibration and model validation procedure. The calibration reached an NSE of 0.61, PBIAS of -8.5 and an R² of 0.62, being considered acceptable to proceed with the simulation, however the validation did not obtain a good result reaching an NSE of 0.45, PBIAS of -6, 27 and an R² of 0.50, these problems occurred due to the low availability of flow data and hydrological monitoring in addition to the poor quality of the available data. The modeling also made it possible to obtain other information related to the geographical space of BHRI, such as: predominance of soil types with emphasis on the eutrophic litholic neossol (24.84%), eutrophic regolitic neossol (25.21%), planossol eutrophic haploid (40.70%); main types of cover and use, the pasture being responsible for covering 63% of the basin's territory, forests 28% with the majority in permanent protection areas; and predominant slope in the range of 3% to 8% with 40% of the land, 0% to 3% with 30%, and 8% to 20% with 19% of the land. As for the simulated scenarios, the forest cover scenario was responsible for raising, in a more significant way, the evapotranspiration rates (Δ <35 mm Current, and Δ> 45 mm Forests), underground water flow (Δ <37 mm Current, and Δ> 40 mm Forests) and water production in the basin (Δ <45 mm Current, and Δ> 47 mm Forests), in contrast to the current scenario and total coverage by pasture with the lowest rates for these variables. When analyzing the sediment production in the basin, the influence of the scenarios changes, with agriculture with the highest sediment production predominating, and the forest with the lowest sediment production (Δ> 0.045 t / ha Agriculture, and Δ <0.01 t / ha Forests). It is worth considering that deforestation, mechanization, soil disaggregation and poorly planned planting and irrigation can cause soil loss, this means generation and transportation of sediments towards the water courses. This context reinforces the importance of maintaining and preserving native forests in strategic areas such as riparian forests and areas of buffering and permanent preservation around lakes, lagoons, reservoirs and springs. BHRI's current scenario is worrying, since, from the point of view of water resources, it evidences a situation of water scarcity that compromises the affluence in the main channel of the river and consequently the water availability for the population, for agriculture and for the animal watering. BHRI's SWAT model achieved favorable results and has the potential for further research related to soil management and cover versus water production. New studies on pedology and geology in the basin area are also needed to assess the influence of these geomorphological characters on water resources at BHRI.
Keywords: Recursos hídricos
Modelagem hidrológica
Ipanema, Rio (SE)
São Francisco, Rio
SWAT
Soil and water assessment tool
Hydrological modeling
Subject CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Language: por
Institution: Universidade Federal de Sergipe
Program Affiliation: Pós-Graduação em Recursos Hídricos
Citation: FARIAS, Ramiro Ferreira dos Santos. Análise do comportamento hidrológico da bacia do rio Ipanema a partir da projeção de cenários modelados utilizando SWAT. 2020. 87 f. Dissertação (Pós-Graduação em Recursos Hídricos) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2020.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/14272
Appears in Collections:Mestrado em Recursos Hídricos

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