Monitoramento e modelagem hidrológica em uma bacia de cabeceira – São Francisco de Paula/RS

Abstract

O monitoramento hidrológico é fundamental para a compreensão do comportamento de bacias hidrográficas, ao passo que a modelagem hidrológica permite a representação dos processos físicos envolvidos e o prognóstico de diferentes cenários hidrológicos, especialmente em bacias pequenas onde os processos respondem de forma mais sensível as variações do meio. Este trabalho teve como objetivo principal caracterizar o funcionamento hidrológico da Bacia do Arroio Baio, localizada na FLONA-SFP (Floresta Nacional de São Francisco de Paula), no município de São Francisco de Paula/RS, por meio da integração entre monitoramento hidrológico em campo e aplicação do modelo hidrológico de base física LISEM (Limburg Soil Erosion Model). A bacia possui uma área de aproximadamente 0,90 km², com uso do solo predominantemente agrícola, seguido por áreas de campo, reflorestamento de Pinus sp e mata nativa. Foram monitoradas as variáveis de precipitação, nível e turbidez no exutório da bacia. A caracterização do solo foi realizada por meio de análises granulométricas e ensaios de infiltração. O desempenho do modelo foi avaliado por meio dos coeficientes estatísticos de Nash-Sutcliffe (NSE) e PBIAS. Os resultados indicaram que o LISEM apresentou bom desempenho para eventos de baixa e média magnitude, com valores de NSE entre 0,65 e 0,86 e PBIAS dentro dos limites aceitáveis. Entretanto, o modelo apresentou limitações na simulação de eventos extremos, atribuídas principalmente à presença de controles hidráulicos na bacia que o modelo não consegue representar corretamente.

Hydrological monitoring is fundamental for understanding the behavior of watersheds, whereas hydrological modeling enables the representation of the physical processes involved and the forecasting of different hydrological scenarios, especially in small catchments where processes respond more sensitively to environmental variations. The main objective of this study was to characterize the hydrological functioning of the Arroio Baio Basin, located in the FLONA-SFP (São Francisco de Paula National Forest), in São Francisco de Paula/RS, through the integration of field hydrological monitoring and the application of the physically based hydrological model LISEM (Limburg Soil Erosion Model). The watershed has an area of approximately 0.90 km², with predominantly agricultural land use, followed by grassland areas, Pinus sp. reforestation and native forest. Precipitation, water level and turbidity variables were monitored at the basin outlet. Soil characterization was performed through granulometric analysis and infiltration tests. Model performance was evaluated using the Nash–Sutcliffe Efficiency (NSE) and PBIAS coefficients. The results indicated that LISEM showed good performance for low- and medium-magnitude events, with NSE values ranging from 0.65 to 0.86 and PBIAS within acceptable limits. However, the model showed limitations in simulating extreme events, mainly attributed to the presence of hydraulic controls in the basin that the model is unable to represent properly.