Análise de sensibilidade e calibração do modelo SWAT aplicado em bacia hidrográfica da região sudeste do Brasil

Abstract

Estimativas da perda de água e solo por erosão têm sido realizadas ao redor do mundo, com base na utilização de modelos empíricos ou conceituais, como o SWAT (Soil and Water Assessment Tool). O SWAT, amplamente utilizado para predizer o impacto das alterações no uso e no manejo do solo, entre outros, sobre a perda de solo e a vazão de curso de água, é extremamente sensível à qualidade dos dados de entrada. Assim, antes da simulação é necessário que se realize uma análise de sensibilidade de tal forma que se possa dar ênfase maior à aquisição e refinamento de determinados dados, diminuir as incertezas e aumentar a confiança nos resultados gerados. O processo de calibração, embora demorado, deve ser sempre realizado a fim de garantir que os resultados da simulação sejam comparáveis aos dados obtidos em campo. O sucesso da aplicação do modelo nessa bacia, sem estudos desse tipo, possibilita que os resultados sejam extrapolados para bacias de características semelhantes. Neste trabalho, a partir dos resultados produzidos em 10 parcelas experimentais instaladas na bacia hidrográfica do ribeirão São Bartolomeu, região Sudeste do Brasil, foram realizadas a análise de sensibilidade e a calibração do modelo SWAT. Os resultados foram satisfatórios, de acordo com o coeficiente de eficiência de Nash e Sutcliffe (COE), utilizado para avaliação do desempenho do modelo, sendo obtidos os valores de COE de 0,808 para a produção de sedimentos e 0,997 para a vazão, os quais representam modelos bem calibrados. A análise de sensibilidade não foi influenciada pela maior ou menor discretização da bacia, o que facilitou o processo de análise. A sensibilidade dos parâmetros foi variável em cada sub-bacia, de acordo com seu uso e ocupação, não podendo ser generalizada, isto é, as características das sub-bacias exercem influência na sensibilidade dos parâmetros.

Estimates of water and soil losses have been carried out worldwide, using empirical or conceptual models, such as SWAT (Soil and Water Assessment Tool). SWAT, widely used to predict the impact of changes in soil use and management on soil loss and stream flow rate, is extremely sensitive to the quality of input data. Consequently, prior to an application of the model, a sensitivity analysis is required to deal more carefully and with more precision with certain data, reducing the uncertainty and increasing the reliability of the results. Although a slow process, calibration is indispensable to ensure that the simulation results are comparable to the field data. A successful application of the model in this area, with no previous soil and water studies, allows an extrapolation of the results to watersheds with similar characteristics. In this study, a sensitivity analysis and SWAT calibration were carried out with data from 10 plots outlined in the Watershed Sao Bartolomeu, in southeastern Brazil. The results were satisfactory, according to the coefficient of efficiency of Nash and Sutcliffe (COE), used to evaluate the model performance; the COE was 0.808 for sediment yield and 0.997 for the stream flow rate, indicating well-calibrated models. Sensitivity analysis was not influenced by a higher or lower discretization of the watershed, which facilitated the analysis process. The sensitivity of the parameters varied according to the use and soil cover in each sub-watershed, and cannot be generalized, that is, the characteristics of the sub-watersheds influence the parameter sensitivity.