O Projeto Integrador

1. INTRODUÇÃO

A hidrologia é a ciência que estuda a ocorrência, circulação e distribuição das diferentes formas de água existente na superfície da terra, suas propriedades físicas e químicas e fenômenos interativos que ocorrem entre a agua e o meio ambiente. O tempo em que a agua permanece na hidrosfera influência, entre outros, a disponibilidade hídrica, a ocorrência de enchentes e a dinâmica de elementos, nutrientes e poluentes. Como afirma Silva (2007)

A hidrologia abrange o estudo dos fenômenos naturais encontrados no ciclo hidrológico: precipitação, evaporação, infiltração e escoamento em rios que dependem de muitos fatores, o que dificulta a sua análise. Para compreender melhor o funcionamento desses fenômenos dentro do sistema da bacia hidrográfica, têm-se desenvolvido modelos hidrológicos que simulam a ocorrência dos mesmos (Silva, 2007).

Os Modelos hidrológicos são a representação de algum objeto ou sistema, numa forma de fácil acesso ou uso, com o objetivo de entender o fluxo hídrico nos vários compartimentos ambientais e em projetos de obras hidráulicas. Abrange um sistema de equações, composto por variáveis e parâmetros que são utilizados em estudos ambientais, para uma melhor compreensão dos impactos ambientais e prever alterações futuras.

De acordo com Tucci (1998) define modelo hidrológico como uma ferramenta utilizada para representar os processos que ocorrem na bacia hidrográfica e prever as consequências das diferentes ocorrências em relação aos valores observados.

Dentre os modelos hidrológicos está o SWAT (SoilandWaterAssessment Tool) é um modelo matemático que permite que vários processos físicos sejam simulados em bacias hidrográficas para avaliar os impactos do uso do solo sobre o escoamento superficial e subterrâneo, produção de sedimentos e qualidade da água em bacias hidrográficas agrícolas, mesmo não sendo instrumentadas (Srinivasan e Arnold, 1994).

Este trabalho tem como objetivo, fazer um estudo sobre o modelo SWAT, definindo o mesmo e enfatizando os objetivos e quais locais no Brasil já foi utilizado. A finalidade do programa é analisar os impactos das alterações no uso do solo sobre o escoamento superficial e subterrâneo, produção de sedimentos e qualidade da água, sendo capaz de simular longos períodos de forma a computar os efeitos das alterações no uso do solo, e possuí uma base de usuários muito grande nos países desenvolvidos.

2. MODELO HIDROLÓGICO SWAT

A utilização do SWAT pode estar associada a vários propósitos, uns visam avaliar o comportamento hidrológico, outros procuram quantificar a produção de sedimentos, embasados de diferentes formas de uso e manejo do solo, além de poder ser utilizado para avaliar a propagação de nutrientes, pesticidas e contaminantes.

O modelo SWAT(soil and Water Assessment Tool), que significa ferramenta de avaliação do solo e da água) é basicamente, um modelo de simulação hidrológica. Este é um modelo matemático de parâmetro distribuído (quando as variáveis e parâmetros do modelo dependem de espaço e/ou tempo), permitindo que um numero de diferentes processos físicos sejam simulados em bacias hidrográficas, com o objetivo de analisar os impactos das alterações no uso do solo sobre o escoamento superficial e subterrâneo, a produção de sedimentos e a qualidade da água. Ele foi desenvolvido pelo USDA Agricultural Research Service (USDA-ARS) e pelo Texas A&M AgriLife Research (Arnold ET AL.,1997).

O programa SWAT é um modelo matemático, desenvolvido em 1996, pelo Agricultural Research Service e pela Texas A&M University objetivando a análise dos impactos das alterações no uso do solo sobre o escoamento superficial e subterrâneo, produção de sedimentos e qualidade da água. É baseado em características físicas da bacia; usa dados de entrada normalmente disponíveis; é contínuo no tempo, sendo capaz de simular longos períodos de forma a computar os efeitos das alterações no uso do solo, e possuí uma base de usuários muito grande nos países desenvolvidos (NEITSCH et. al., 2005).

Os dados de entrada do modelo são os mapas de declividade, solos e uso e ocupação da terra. Os dados adquiridos na caracterização das propriedades físico-hídricas dos solos são utilizados para calibração e validação do modelo.

2.1 Histórico do Modelo SWAT

O modelo foi desenvolvido na década 1990 por Jeff Arnold para o USDA Serviço de Pesquisa Agrícola (ARS) e desde então o seu inventor vem aperfeiçoado o mesmo pelo Soil and Water Research Laboratory – Temple – Texas, nos Estados Unidos da América (EUA).

O objetivo principal quando foi criado o modelo era que ele realizasse avaliação da qualidade da água. Com isso, várias modificações foram feitas no SWRRB incorporando: o destino dos pesticidas; a tecnologia SCS opcional para estimar vazão pico; e as equações para calcular a produção de sedimentos. Essas modificações deram ao modelo maior capacidade para lidar com uma grande variedade de bacias hidrográficas, buscando a solução para problemas de gestão.

Segundo Pinto (2014), desde o princípio quando o SWAT foi desenvolvido ele vem sendo revisado e ecxpandido das capacidades, sendo que as melhorias mais significativas do modelo ao longo do tempo entre as suas versões incluem:

• SWAT94.2: incorporou as unidades de resposta hidrológica (URHs);

• SWAT96.2: foram adicionados como opção de gerenciamento: fertilização, autoirrigação e armazenamento de água no dossel; incorporou a equação de evapotranspiração potencial de Penman-Monteith;

• SWAT98.1: rotinas de qualidade da água foram melhoradas; rotinas de ciclagem de nutrientes expandidas; adicionou o fluxo do canal como função do manejo, aparecendo como opção de gestão; foi modificado para uso no hemisfério sul (utilização em áreas tropicais);

• SWAT99.2: rotinas de ciclagem de nutrientes que tinham sido expandidas em 98 foram melhoradas; ocorreram mudanças nas rotinas dos reservatórios e lagoas; banco de armazenamento de água nas margens foi acrescentado; todas as referências aos anos passaram dos últimos dois dígitos do ano para os quatro dígitos do ano; a influência das 19 construções da área urbana sobre o ciclo hidrológico foram acrescentadas através das equações de regressão da USGS;

• SWAT2000: rotinas do transporte de bactérias foram adicionadas; modelo de infiltração de Green & Ampt acrescentado; gerador de clima melhorado; permitiu obter os valores de radiação solar diária, a umidade relativa e a velocidade dos ventos;