Aplicação do modelo swat para estudo de cenários hidrológicos na Bacia Hidrográfica do Rio Jaguari - RS

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dotto, Antonio Von Ende
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/0013000007z37
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31737
Resumo: Scientific research related to water resources is essential for analyzing socio-environmental impacts resulting from climate change and improper land use practices. In this context, hydrological models play a crucial role in contributing to watershed management through the simulation of water balance components. Among the existing hydrological models, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) is frequently used due to its intuitive interface and broad applicability for hydro-sedimentological information production. Thus, this study aimed to apply the SWAT model to simulate hydrological scenarios in the Jaguari River Watershed.To achieve this, we first analyzed quantitative data on scientific publications that applied the SWAT model in Brazil, identifying researchers and institutions to understand the current state of global scientific production in the research area. After the bibliometric analysis, we organized the necessary database to initiate the hydrological modeling. Due to limited hydrological monitoring in the watershed, meteorological data from the World Weather for Water Data Service (W3S) platform, recommended by SWAT developers, were used. Calibration was conducted manually to ensure a coherent water balance estimation and control over all simulated hydrological processes. Considering literature classification, hydrological simulation yielded good results for flow, with performance during the calibration period reaching an efficiency coefficient of 0.74 and a correlation coefficient of 0.86. For the validation period, coefficients were 0.72 and 0.85, respectively. Following model calibration, an alternative land use scenario was introduced, preserving riparian forests entirely, to assess changes in the water balance due to anthropogenic interference. Observable changes included increased groundwater storage and consequently higher flow due to a greater fraction of water in the base flow. Thus, the initial hydrological simulation for this study area achieved satisfactory results, demonstrating the modeling capability and success despite certain limitations in national data acquisition for this field of work. Therefore, it is recommended for future studies, building upon the adjusted calibration, to apply various alternative land use or climate change scenarios.
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Thus, this study aimed to apply the SWAT model to simulate hydrological scenarios in the Jaguari River Watershed.To achieve this, we first analyzed quantitative data on scientific publications that applied the SWAT model in Brazil, identifying researchers and institutions to understand the current state of global scientific production in the research area. After the bibliometric analysis, we organized the necessary database to initiate the hydrological modeling. Due to limited hydrological monitoring in the watershed, meteorological data from the World Weather for Water Data Service (W3S) platform, recommended by SWAT developers, were used. Calibration was conducted manually to ensure a coherent water balance estimation and control over all simulated hydrological processes. Considering literature classification, hydrological simulation yielded good results for flow, with performance during the calibration period reaching an efficiency coefficient of 0.74 and a correlation coefficient of 0.86. For the validation period, coefficients were 0.72 and 0.85, respectively. Following model calibration, an alternative land use scenario was introduced, preserving riparian forests entirely, to assess changes in the water balance due to anthropogenic interference. Observable changes included increased groundwater storage and consequently higher flow due to a greater fraction of water in the base flow. Thus, the initial hydrological simulation for this study area achieved satisfactory results, demonstrating the modeling capability and success despite certain limitations in national data acquisition for this field of work. Therefore, it is recommended for future studies, building upon the adjusted calibration, to apply various alternative land use or climate change scenarios.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESAs pesquisas cientificas relacionadas aos recursos hídricos são essenciais para a análise de impactos socioambientais decorrentes de mudanças climáticas e práticas inadequadas de uso da terra. Nesse contexto, os modelos hidrológicos desempenham um papel importante que podem oferecer contribuições para a gestão de bacias hidrográficas por meio da simulação dos componentes do balanço hídrico. Dentre os modelos hidrológicos existentes, há o modelo Soil and Water Assesment Tool (SWAT), o qual é recorrentemente utilizado devido a sua interface intuitiva e com uma ampla aplicabilidade para produção de informações hidrossedimentológicas. Dessa forma, o presente trabalho objetivou aplicar o modelo SWAT para elaborar a simulação de cenários hidrológicos na Bacia Hidrográfica do Rio Jaguari. A fim de se adequar a isto, primeiramente analisou-se através de dados quantitativos, as publicações científicas que aplicaram o modelo SWAT no Brasil indicando pesquisadores e instituições para compreender a atual situação da produção científica mundial na área de concentração dessa pesquisa. Então, após o levantamento bibliométrico, organizou-se o banco de dados necessários para que seja iniciado a modelagem hidrológica. Por ser uma bacia hidrográfica com pouco monitoramento hidrológico, os dados meteorológicos utilizados foram da plataforma World Weather for Water Data Service (W3S) recomendada pelos desenvolvedores do SWAT. Assim, em virtude da disponibilidade dos dados, o período para calibração se deu de 2013 a 2016 e de validação, 2017 a 2019. A calibração se deu de forma manual para a garantia de uma estimativa e controle do comportamento do balanço hídrico coerente em todos os processos hidrológicos simulados. Pela classificação da literatura, a simulação hidrológica permitiu atingir bons resultados para a vazão com o desempenho durante o período calibração atingindo coeficiente de eficiência igual a 0,74 e coeficiente de correlação de 0,86 e, para o período de validação, coeficientes de 0,72 e 0,85, respectivamente. A partir do ajuste do modelo, inseriu-se um cenário alternativo de uso e ocupação da terra em que as matas ciliares estariam completamente preservadas para avaliar as alterações no balanço hídrico mediante a interferência antrópica. Foram perceptíveis mudanças com destaque no maior armazenamento de água subterrânea e consequentemente um aumento na vazão em virtude da maior fração de água no fluxo de base. Desse modo, a simulação hidrológica inicial para essa área de estudo alcançou bons resultados o que demonstra a capacidade e êxito da modelagem mesmo com certas limitações no contexto nacional na aquisição de dados para trabalhos nesse ramo. Portanto, recomenda-se em próximos trabalhos a partir da calibração ajustada, que possa ser aplicado demais cenários alternativos de uso e ocupação da terra ou cenários climáticos futuros.Universidade Federal de Santa MariaBrasilGeografiaUFSMPrograma de Pós-Graduação em GeografiaCentro de Ciências Naturais e ExatasRobaina, Luís Eduardo de Souzahttp://lattes.cnpq.br/6075564636607843Trentin, RomárioLaurent, FrançoisDotto, Antonio Von Ende2024-04-10T14:46:48Z2024-04-10T14:46:48Z2024-02-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31737ark:/26339/0013000007z37porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2024-04-10T14:46:48Zoai:repositorio.ufsm.br:1/31737Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2024-04-10T14:46:48Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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