Managing water resources in complex tropical basins: tailored SWAT ecohydrological modeling to the Rio das Velhas, Brazil

Abstract

O uso de ferramentas de modelagem hidrológica na tomada de decisão é particularmente desafiador em países tropicais como o Brasil. Existem inúmeras ferramentas de modelagem disponíveis; entretanto muitas aplicações destas ferramentas são focadas em bacias hidrográficas com área total <20.000 km2. Neste trabalho, adotamos e customizamos o modelo ecohidrológico SWAT (Soil and Water Assessment Tool) usando a ferramenta SWAT CUP para calibração e validação do Rio das Velhas, uma relativamente grande e complexa bacia brasileira (~ 28.000 km2). O Rio das Velhas é o maior afluente da bacia do rio São Francisco e contém formas de relevo, solos, vegetação e usos da terra heterogêneos. Usando um método de calibração multi-site, parâmetros regionalizados específicos foram obtidos para cada grupo de sub-bacias para simular com sucesso as vazões do Rio das Velhas. Nossos resultados mostraram um bom ajuste do modelo. Os valores do coeficiente de performance Nash-Sutcliff (NS) foram 0,73-0,97 (calibração) e 0,51-0,98 (validação). A porcentagem de viés (PBIAS) foi de -11,3 a 19,4 (calibração) e -18,6 a 24,6 (validação) e os valores do coeficiente de determinação (R2) foram >0,6 em todas as sub-bacias considerando uma escala mensal. Também exploramos as maneiras pelas quais quatro cenários contrastantes de uso da terra impactam às quatro variáveis de vazões avaliadas (escoamento superficial, fluxo de base, percolação e fluxo total). Nossos resultados mostram que, usando múltiplas estações de monitoramento de vazão e abordagens de calibração multi-site, os modelos ecohidrológicos podem de fato ser úteis para gerenciar os recursos hídricos da extensão da bacia em países de dimensões continentais como o Brasil.