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Título: Aplicação do modelo SWAT para simulação de cenários de uso da terra na bacia hidrográfica do rio Jucu
Autor(es): Correia, Tamires Partélli
Orientador: Zanetti, Sidney Sara
Coorientador: Cecílio, Roberto Avelino
Data do documento: 29-Fev-2016
Citação: CORREIA, Tamires Partélli. Aplicação do modelo SWAT para simulação de cenários de uso da terra na bacia hidrográfica do rio Jucu. 2016. 91 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais) - Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Agrárias e Engenharias, Jerônimo Monteiro, 2016.
Resumo: CORREIA, Tamíres Partélli. Aplicação do modelo SWAT para simulação de cenários de uso da terra na bacia hidrográfica do Rio Jucu. 2016. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais) Universidade Federal do Espírito Santo, Jerônimo Monteiro - ES. Orientador: Prof. Dr. Sidney Sara Zanetti. Coorientador: Prof. Dr. Roberto Avelino Cecílio. A bacia hidrográfica do rio Jucu, juntamente com a bacia do rio Santa Maria da Vitória, são responsáveis por 50% do abastecimento de água no estado do Espírito Santo, e pela produção de 11% da energia elétrica do estado, e abrigam remanescentes florestais importantes para a preservação da biodiversidade. Devido à importância dessa área para conservação e manutenção dos mananciais, faz-se necessário o uso de ferramentas que visam a otimização dos usos da terra e entendimento do comportamento da dinâmica da água na bacia hidrográfica. Entre as técnicas utilizadas para representar os processos hidrológicos, destaca-se a modelagem. Dentre os diversos modelos hidrológicos, ressalta-se o modelo SWAT (Soil and Water Assessement Tool), um modelo físico e semi-distribuído. O presente estudo teve como objetivo principal simular cenários do uso e ocupação da terra, utilizando o modelo SWAT, na bacia hidrográfica do rio Jucu, localizada no estado do Espírito Santo. Foram definidos 6 cenários para avaliar a vazão mínima, média e máxima, sendo eles: com 20% de área de floresta nativa na bacia (F20) (cenário 1); cenário 2: com 36% de área de floresta nativa na bacia (uso da terra atual) (F36); cenário 3: com 50% de área de floresta nativa na bacia (F50); cenário 4: com 100% de área de floresta nativa na bacia (F100); cenário 5: com 100% da área da bacia ocupada com cultivo de eucalipto (E100); cenário 6: com 100% da área da bacia ocupada com pastagens (P100). O modelo foi calibrado e validado para a escala diária e mensal, utilizando índices estatísticos: coeficiente de eficiência de Nash e Sutcliffe, coeficiente de eficiência de Nash e Sutcliffe modificado, coeficiente de determinação e o índice PBIAS, que indicaram o desempenho satisfatório nas fases calibração e validação do modelo. Todos os cenários comprovaram a sensibilidade do modelo às alterações de uso da terra na bacia. Para o estudo das vazões mínimas de referência (Q7,10 e Q90), que diz respeito a disponibilidade de água na bacia hidrográfica, os maiores valores foram encontrados para os cenários 4 (F100), 3 (F50), 5 (E100), 2 (F36), 1 (F20) e 6 (P100), respectivamente, em ordem decrescente. O estudo das vazões mínimas é de extrema importância para avaliar como as florestas são importantes para manter a água dentro do sistema, principalmente nos períodos secos. Já para as vazões máximas (vazões de enchentes), os maiores valores ocorreram nos cenários 6 (P100), 5 (E100), 1 (F20), 2 (F36), 3 (F50) e 4 (F100), respectivamente, também em ordem decrescente. Em relação ao cenário atual (F36), observou-se que houve aumento na vazão média nos cenários 6 (P100) e 1 (F20), e decréscimo da vazão média nos cenários 4 (F100), 3 (F50) e 5 (E100). O estudo permitiu mostrar a importância das florestas para manter uma maior regularidade dos cursos de água, associado com maiores vazões mínimas e menores vazões máximas em cenários com mais floresta, tendo ficado evidente que somente a avaliação da vazão média não é suficiente para análise do comportamento hídrico na bacia.
The Jucu river watershed, along with the Santa Maria da Vitoria river basin are responsible by 50% of the water supply in the Espírito Santo state, and the production of 11% of the electricity in the state. The Jucu river watershed has important remaining forests for biodiversity preservation. Due to the importance of this area for the conservation and maintenance of water sources, it is necessary to use tools that aiming the optimizing of land use and understanding of behavior of the water dynamics in the watershed. Among the techniques used to represent the hydrological processes, stands out modeling. Among the several hydrological models, it emphasizes the SWAT model (Soil and Water Assessment Tool), a physical model and semi-distributed. This study had the main goal to simulate scenarios of use and occupation of land, using the SWAT model in the Jucu river watershed, located in the Espírito Santo state. Were defined 6 scenarios to evaluate the minimum, average and maximum flow, as follows: 20% of native forest area in the basin (F20) (scenario 1); scenario 2: 36% of native forest area in the basin (current use of land) (F36); scenario 3: 50% of native forest area in the basin (F50); scenario 4: 100% of native forest area in the basin (F100); scenario 5: 100% of the basin area occupied with eucalyptus cultivation (E100); scenario 6: 100% of the basin area occupied by pastures (P100). The model was calibrated and validated for daily and monthly scale, with statistical indices: Nash efficiency coefficient and Sutcliffe, Nash efficiency coefficient and modified Sutcliffe, determination coefficient and PBIAS index, which showed satisfactory performance in the calibration and validation phase of the model. All the scenarios demonstrated a sensitivity of the model to land use changes in the basin. For the study of minimum reference flows (Q7,10 and Q90), the highest values were found for the scenarios 4 (F100), 3 (F50) 5 (E100), 2 (F36) 1 (F20) and 6 (P100), respectively, in descending order. The study of minimum flows is extremely important to assess how important the forests to keep the water within the system, especially in dry periods. In relation to the current scenario (F36), it was observed that there was an increase in the average flow in the scenarios 6 (P100) and 1 (F20), and decrease of the average flow in the scenarios 4 (F100), 3 (F50) and 5 (E100). Regarding maximum flows, the highest values occurred in the scenarios 6 (P100), 5 (E100), 1 (F20), 2 (F36) 3 (F50) and 4 (F100), respectively, also in descending order. The study allowed to show the importance of the forests to maintain a higher water courses regularity, associated with higher minimum flows and lower maximum flows in scenarios with more forest, having become evident that only the assessment of the average flow is not sufficient for the analysis of water behavior in the basin.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/7688
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