Avaliação do período de aquecimento, calibração e validação do modelo SWAT na bacia hidrográfica do Arroio Taboão (RS)

Abstract

Com o passar dos anos a ação do ser humano sobre o meio ambiente vem modificando muitos processos naturais, principalmente os que envolvem a deterioração dos solos por erosão. A modelagem hidrossedimentológica apresenta-se como uma ferramenta para avaliar não apenas a perda de solos como também a produção de sedimentos nas bacias hidrográficas. Entretanto, as séries históricas de vazão e, principalmente de sedimentos são extremamente limitadas, o que indica a importância da utilização de todos os períodos com dados disponíveis nas etapas essenciais da simulação – a calibração dos parâmetros do modelo e a verificação dos resultados simulados em relação aos observados. Assim, o objetivo deste trabalho foi de avaliar a influência do período de aquecimento sobre as etapas de calibração e validação do modelo SWAT na bacia do Taboão. Obtiveram-se resultados satisfatórios para ambas as etapas, tanto na simulação hidrológica quanto na sedimentológica, considerando os coeficientes de desempenho de Nash-Sutcliffe e Porcentagem bias. Na análise do período de aquecimento do modelo, verificou-se um aumento das métricas de desempenho para a etapa de validação do modelo hidrológico, para os dois cenários simulados (com 1 ano de aquecimento e sem aquecimento do modelo) em relação ao cenário comparativo, com 2 anos de aquecimento. O melhor desempenho da simulação hidrológica foi observado na etapa de validação para o cenário com 1 ano de período de aquecimento, resultando em NSE de 0,70 e PBIAS de 0,68%, considerando um passo de tempo mensal.

Over the years, the human action on the environment has been modifying many natural processes, especially that involve soil deterioration by erosion. Hydrosedimentological modeling presents as a tool to evaluate not only soil loss as also sediment yield in watersheds. However, the historical flow series and mainly sediments are extremely reduced, which indicates the importance to use all periods with available data in the essential stages of simulation – calibration of model parameters and verification of simulated results in relation to observed data. Thus, the purpose of this work was to evaluate the warm-up influence over calibration and validation steps of the SWAT model on the Taboao basin. Satisfactory results were obtained in both stages, for the hydrological and sedimentological simulation, considering Nash-Sutcliffe and percent bias performance coefficient. In the warm-up period analysis, there was an increase in performance metrics for the validation step of the hydrological model, for both simulated scenarios (with 1-year warm-up and without warm-up model) in relation to the comparative scenario, with 2 years warm-up. The best hydrological simulation performance was observed on the validation step for 1-year warm-up scenario, result in NSE of 0.70 and PBIAS of 0.68%, considering a monthly time step.