Modelagem hidrológica de bacia hidrográfica no semiárido do nordeste do Brasil
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i3.26735Palavras-chave:
Recursos hídricos; Qualidade da água; Monitoramento ambiental; Atividades antrópicas; Agricultura irrigada.Resumo
A utilização de modelos hidrológicos permite entender, avaliar e antecipar eventos de origem natural ou antrópicas de modo mais simples e econômico para a quantidade e qualidade dos recursos em uma bacia hidrográfica. O presente trabalho tem por objetivo realizar a modelagem hidrológica em bacia hidrográfica no semiárido, por meio da modelo SWAT, para verificar a influência do uso e ocupação da terra na produção de água. Para tal, foi utilizado o modelo hidrológico SWAT (Soil land Water Assessment Tool). A área de estudo está localizada na Bacia Escola Jacaré Curitiba, em Poço Redondo-SE, região semiárida do estado, inserida no bioma Caatinga e no baixo São Francisco. A metodologia adotada foi constituída de levantamento bibliográfico, trabalhos de campo, monitoramento hidrológico, análises físico-química da água e do solo, levantamento do uso e ocupação da terra, calibração e validação do modelo hidrológico. O modelo SWAT simulou com sucesso o hidrograma de fluxo para o período de nov/2015 a jul/2018, devidamente calibrado e validado. As simulações de diferentes cenários de uso da terra destacam a maior produção de água em áreas agrícolas, o que pode ocasionar maior geração de sedimentos. O modelo SWAT calibrado e validado significa uma possibilidade para estudos futuros em bacias hidrográficas no semiárido e, então, contribuir para estudos sobre manejo de água e solo.
Referências
Abbaspour, K. C. (2012). SWAT-CUP-2012: SWAT Calibration and Uncertainty program - A User Manual. Dübendorf: Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, 100p.
Aguiar Netto, A. O., Santana, L. L., Almeida, C. A. P., Faccioli, G. G., & Sales, J. M. J. (2016). Efeito da variabilidade de cenários de uso do solo sobre a dinâmica da vazão e de sedimentos na bacia hidrográfica do rio Jacaré-SE. In: FAPITEC. (Org.). Pesquisa em políticas públicas no estado de Sergipe. São Cristóvão: EDUFS, p.267-280.
Allaire, J. J. (2018). RStudio. https://www.rstudio.com.
Almeida, C. A. P. (2018). Prospecção da Crise Hídrica por meio da Modelagem Hidrológica no rio São Francisco. Tese de Doutorado em desenvolvimento e meio ambiente. São Cristóvão: UFS, 200p.
Andrade, C. W. L., Montenegro, S. M. G. L., Lima, J. R. S., Montenegro, A. A. A., & Magalhães, A. G. (2017). Modelagem hidrológica sob mudanças na cobertura vegetal de uma bacia hidrográfica no Nordeste do Brasil. Journal Environmental Analysis and Progress, 2(3), 239-248. http://dx.doi.org/10.24221/jeap.2.3.2017.1446.239-248
Andrade, C. W. L., Montenegro, S. M. G. L., Montenegro, A. A. M., Lima, J. R. S., Srinivasan, R., & Jones, C. A. (2019). Soil moisture and discharge modeling in a representative watershed in northeastern Brazil using SWAT. Ecohydrology & Hydrobiology, 19(2), 237-250. https://doi.org/10.1016/j.ecohyd.2018.09.002
Aragão, R., Cruz, M. A. S., Amorim, J. R. A., Mendonça, L. C., Figueiredo, E. E., & Srinivasan, V. S. (2013). Análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo SWAT e simulação dos processos hidrossedimentológicos em uma bacia no agreste nordestino. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 37(4), 1091-1102. https://doi.org/10.1590/S0100-06832013000400026.
Arnold, J. G., Kiniry, J. R., Srinivasan, R., Williams, J. R., Haney, E. B., & Neitsch, S. L. (2012). Soil and Water Assessment Tool input/output file documentation: Version 2012. Texas Water Resources Institute TR 436. 654p. http://swatmodel.tamu.edu/documentation
Awan, U. K., & Ismaeel, A. (2014). A new technique to map groundwater recharge in irrigated areas using a SWAT model under changing climate. Journal of. Hydroly, 519, 1368-1382. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.08.049
Ayala, L. M., Eupen, M. V., Zhang, G., Perez-Soba, M., Martorano, L. G., Lisboa, L. S. S., & Beltrao, N. E. (2016). Impact of agricultural expansion on water footprint in the Amazon under climate change scenarios. Science of the Total Environment, 569-570, 1159-1173. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.06.191
Blainski, E., Acosta, E., & Nogueira, P. C. P. (2017). Calibração e validação do modelo SWAT para simulação hidrológica em uma bacia hidrográfica do litoral norte catarinense. Revista Ambiente & Água, 12(2), p.226-237. https://doi.org/10.4136/ambi-agua.1951.
Brito, F. B., Aguiar Netto, A. O., Vasco, A. N., & Silva, G. M. (2017). Aplicação do modelo SWAT para avaliar o potencial de contaminação por agrotóxicos num afluente do rio São Francisco, Brasil. Scientia Plena, 13(10), 1-15.
Brouziyne, Y., Abouabdillah, A., Bouabid, R., Benaabidate, L., & Oueslati, O. (2017). SWAT manual calibration and parameters sensitivity analysis in a semiarid watershed in North-western Morocco. Arabian Journal. Geosciences, 10(427). https://doi.org/10.1007/s12517-017-3220-9
Celeste, A. B., Menezes, T. N., & Fontes, V. (2014). Modelagem do processo chuva-vazão pelo Tank Model e por redes neurais artificiais na bacia do rio Japaratuba, Sergipe. Scientia Plena, 10(7), 073301. https://www.scientiaplena.org.br/sp/article/view/1802
Creech, C.T., Siqueira, R. B., Selegean, J. P., & Miller, C. (2015). Anthropogenic impacts tothe sediment budget of São Francisco River navigation channel using SWAT. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 8(3), 140-157. https://ijabe.org/index.php/ijabe/article/view/1372/pdf
Durães, M. F., Mello, C. R., & Naghettini, M. (2011). Applicability of the SWAT model for hydrologic simulation in Paraopeba river basin, MG. Cerne, 17(4), 481-488. https://doi.org/10.1590/S0104-77602011000400006
Ferreira, E. C.., Silva, A. C.., Cabral, J. J. S. P., & Azevedo, J. R. G. (2022). Avaliação dos parâmetros hidrológicos da bacia do Rio Goiana no Estado de Pernambuco utilizando ferramenta de calibração automática do modelo hidrodinâmico PCSWMM em múltiplas estações fluviométricas. Research, Society and Development, 11(2), e15011225331. https://doi.org/10.33448/rsd-v11i2.25331
Fontes Júnior, R., & Montenegro, A. (2019). Impact of land use change on the water balance in a representative watershed in the semiarid of the state of Pernambuco using the swat model. Engenharia Agrícola, 39(1), 110-117. https://doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v39n1p110-117/2019
Fukunaga, D. C., Cecílio, R. V., Zanetti, S. S., Oliveira, L. T., & Caiado, M. A. C. (2015). Application of the SWAT hydrologic model to a tropical watershed at Brazil. Catena, 125, 206-213. https://doi.org/10.1016/j.catena.2014.10.032
Kobiyama, M., Chaffe, P. L. B., Rocha, H. L., Corseuil, C. W., & Malutta, S. (2008). School catchments network in the Upper Negro River basin, southern Brazil: Scientific research and environmental education. Anais... In: Oficina Internacional sobre Enfoques Regionais para o Desenvolvimento e Gestão de Reservatórios na Bacia do Prata, 5, Foz do Iguaçu: UNESCO/ICHARM/UNEP, 2008.
Kristensen, P. (2012). European Waters: Assessment of Status and Pressures. European Environmental Agency, Copenhagen.
Larson, W. E., Lindstrom, M. J., & Schumacher, T. E. (1997). The role of severe storms in soil erosion: a problem needing consideration. Journal of Soil and Water Conservation, 52(2), 90-95. https://www.jswconline.org/content/52/2/90
Lucas, A. A. T., Farias, D. B. S., Santos S. J. S., Silva, A. J., Aguiar Netto, A. O., & Araújo, R. R. (2019). Recuperação de solo salino-sódico no semiárido brasileiro. In: Aguiar Netto, A. O., Lima, A. V. O., & Santos, T. I. S. (Org.). Opará. Aracaju: Criação Editora, 135-146.
Mello, K.; Randhir, T. O., Valente, R. A., & Vettorazzi, C. A. (2017). Riparian restoration for protecting water quality in tropical agricultural watersheds. Ecological Engineering, 108, 514-524. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2017.06.049
Moriasi, D. N., Arnold, J. G., Van Liew, M. W., Bingner, R. L., Harmel R. D., & Veith, T. L. (2007). Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy inwatershed simulations. Transactions of the ASABE: St. Joseph, 50(3), 885-900.
NASA. Jet Propulsion Laboratory (JPL). (2018). National Aeronautics and Space Administration (NASA). https://www.jpl.nasa.gov/news.php?release=2014-321.
Neitsch, S. L., Arnold, J. G., Kiniry, J. R., & Williams, J. R. (2005). Soil and water assessment tool: Theoretical documentation - version 2005. (2005). Temple: Grassland, Soil and Water Research Laboratory, Agricultural Research Service, 494p. https://swat.tamu.edu/media/1292/SWAT2005theory.pdf
Oeurng, C., Sauvage, S., & Sánchez‐Pérez, J. M. (2010). Dynamics of suspended sediment transport and yield in a large agricultural catchment, southwest France. Earth Surface Processes and Landforms, 35(11), 1289-1301. https://doi.org/10.1002/esp.1971
Ordway, E. M., Asner, G. P., & Lambin, E. F. (2017). Deforestation risk due to commodity crop expansion in sub-Saharan Africa. Environmental Research Letters, 12(4), 044015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa6509
Pereira D. R., Martinez, M. A., Pruski, F. F., & Silva, D. D. (2016). Hydrological simulation in a basin of typical tropical climate and soil using the SWAT model part I: Calibration and validation tests. Journal of Hydrology: Regional Studies, 7, 14-37. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2016.05.002
Salazar, R. D. C. (2016). Modelagem hidrossedimentológica da bacia hidrográfica do rio Betume, Baixo São Francisco Sergipano. Dissertação de Mestrado em recursos hídricos. São Cristóvão: UFS, 84p.
Sales, J. M. J., Aguiar Netto, A. O., Monteiro, A. S. C., & Carvalho, C. M. (2020). Variabilidade espaço-temporal da qualidade da água em área de agricultura irrigada. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada, 14(3), 4071-4085. https://doi.org/10.7127/rbai.v14n101167
Sales, J. M. J., Barreto, S. S., & Aguiar Netto, A. O. (2018). Caracterização da bacia escola Jacaré-Curituba, em Poço Redondo-SE. In: Costa, P. R. S. M., & Aguiar Netto, A. O. (Org.). Lugares, Potencialidades e Resistências: Terra e Povo no São Francisco. Aracaju: Criação Editora, 111-132.
Santos, H. G., Jacomine, P. K. T., Anjos, L. H. C., Oliveira, V. A., Oliveira, J. B., Coelho, M. R., Lumbreras, J. F., & Cunha, T. J. F. (Ed.). (2006). Sistema brasileiro de classificação de solos. 2.ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 306p.
Santos, L. G. C. (2001). Diagnóstico dos Remanescentes de Mata Ciliar no Baixo São Francisco Sergipano afetado pela erosão marginal e a compreensão dos ribeirinhos sobre a degradação vegetal. Dissertação de Mestrado em desenvolvimento e meio ambiente. São Cristóvão: UFS, 105p.
Santos, S. J. S., & Lucas, A. A. T. (2015). Diagnóstico da salinização ocorrente no solo do perímetro irrigado Jacaré - Curituba do território do alto sertão sergipano. In: Aguiar Netto, A. O. & Santana, N. R. F. (Org.) Contexto Socioambiental das Águas do Rio São Francisco. São Cristóvão: EDUFS. 253-274.
Silva, V. P. R., Silva, M. T., & Souza, E. P. (2016). Influence of land use change on sediment yield: a case study of the sub-middle of the São Francisco river basin. Engenharia Agrícola, 36 (6), 1005-1015. https://doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v36n6p1005-1015/2016
Silva, M. G. (2013). Modelagem ambiental na bacia hidrográfica do rio Poxim-Açu/SE e sus relações antrópicas. Tese de Doutorado em desenvolvimento e meio ambiente. São Cristóvão: UFS, 224p.
Silva V. P. R., Silva, M. T., Singh, V. P., Souza, E. P., Braga, C. C., Holanda, R. M., Almeida, R. S. R. Sousa, F. A. S., & Braga, A. C. R. (2018a). Simulation of stream flow and hydrological response to land-cover changes in a tropical river basin. Catena, 162, 166-176. https://doi.org/10.1016/j.catena.2017.11.024
Silva, R. M., Dantas, J. C., Beltrão, J. D. A., & Santos, C. A. (2018b). Hydrological simulation in a tropical humid basin in the Cerrado biome using the SWAT model. Hydrology Research, 49(3), 908-923. https://doi.org/10.2166/nh.2018.222
Shivhare, N., Dikshit, P. K. S., & Dwivedi, S. B. (2018). A Comparison of SWAT Model Calibration Techniques for Hydrological Modeling in the Ganga River Watershed. Engineering, 4(5), 643-652. https://doi.org/10.1016/j.eng.2018.08.012
Souza, A. O., Carvalho, C. M., Gomes Filho, R. R., Garcia, C. A. B., Cerqueira, E. S. A., Valnir Júnior, M., Carvalho, L. L. S., Saraiva, K. R., & Silva, A. F. (2021). Análise temporal e espacial das águas do perímetro irrigado Cotinguiba/Pindoba na região hidrográfica do baixo São Francisco Sergipano. Research, Society and Development, 10(2), e39210212403. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12403
Souza, R. M., Santos, I., & Kobiyama, M. (2019). O modelo SWAT como ferramenta para a gestão de recursos hídricos: avaliação de vazões de outorga na bacia hidrográfica do Altíssimo Rio Negro. Anais... In: Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 18, Campo Grande: ABRHidro, 2019. https://www.abrhidro.org.br/SGCv3/publicacao.php?PUB=3&ID=110&SUMARIO=2047&ST=o_modelo_swat_como_ferramenta_para_a_gestao_de_recursos_hidricos_avaliacao_de_vazoes_de_outorga_na_bacia_hidrografica_do_altissimo_rio_negro
TAMU - Texas A&M University. (2018a). Global Weather Data – Global Weather. https://globalweather.tamu.edu
TAMU - Texas A&M University. (2018b). Soil & Water Assessment Tool (SWAT) - Softwares. https://swat.tamu.edu/softwares
Tsakiris, G. (2015). The Status of the European Waters in 2015: a Review. Environmental Processes, 2, 543-557. https://doi.org/10.1007/s40710-015-0079-1
USGS, Earth Resources Observation and Science (EROS) Center Archive - U. S. (2018). Geological Survey (USGS) – Earth explorer. https://earthexplorer.usgs.gov.
Uniyal, B., Dietrich, J., Vasilakos, C., & Tzorakic, O. (2017). Evaluation of SWAT simulated soil moisture at catchment scale by field measurements and Landsat derived indices. Agricultural Water Manage, 193, 55-70. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2017.08.002
Van Griensven, A. V., Meixner, T., Grunwald, S., Bishop, T., Diluzio, M., & Srinivasan, R. (2006). A global sensitivity analysis tool for the parameters of multi-variable catchment models. Journal of hydrology, 324(1-4), 10-23. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.09.008
Xavier, A. C., King, C. W., & Scanlon, B. R. (2015). Daily gridded meteorological variablesin Brazil (1980-2013). International Journal of Climatology, 36(6), 2644-2659. https://doi.org/10.1002/joc.4518
World Meters. (2019). World Meters Informations. https://www.worldometers.info/
WWAP - United Nations World Water Assessment Programme. (2017). The United Nations World Water Development Report 2017: Wastewater, the untapped resource. UNESCO, 198p.
WWAP - United Nations World Water Assessment Programme. (2018). The United Nations World Water Development Report 2018: Nature-based Solutions. UNESCO. 154p.
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