Revista Brasileira de Ciência do Solo (Feb 2010)
Calibração de modelo para a simulação de vazão e de fósforo total nas sub-bacias dos Rios Conrado e Pinheiro - Pato Branco (PR) Model calibration for flow rate and total phosphorous export simulations in the watersheds of the rivers conrado and Pinheiro, Pato Branco (PR)
Abstract
O desenvolvimento de modelos hidrológicos capazes de predizer o impacto de fontes difusas de poluição e do uso e ocupação do solo na qualidade das águas superficiais e subterrâneas tem auxiliado o estudo de agroecossistemas. Com esse objetivo, foi utilizado o modelo SWAT 2005 (Soil and Water Assessment Tool) para avaliar sua sensibilidade na predição da vazão e do fluxo de massa do P total. O estudo foi realizado em duas microbacias hidrográficas contíguas, dos rios Conrado e Pinheiro, afluentes do rio Pato Branco, localizadas nos municípios de Pato Branco e Mariópolis, no Estado do Paraná. Foram utilizados dados climatológicos do período 1979/2006 e dados observados de vazão e concentração de P total dos anos 2004/2005 de duas estações de monitoramento, localizadas na parte inferior do curso principal dos rios Conrado e Pinheiro. Utilizou-se a interface AvSWAT-X, com o SIG ArcView 3.3® e a extensão Spatial Analyst 2.0®, para entrada e manipulação dos dados. As médias anuais e mensais observadas de vazão e P total foram comparadas aos dados simulados. O Coeficiente de Eficiência de Nash-Sutcliffe (COE) foi utilizado para avaliar a eficiência do modelo. A modelagem foi melhorada com a associação de análise de sensibilidade, autocalibração e calibração manual, verificando-se que, com frequência de amostragem regular, o modelo SWAT 2005 realizou de forma aceitável as simulações de vazão e de exportação de P total. Já com frequência de amostragem irregular e pequeno número de dados, os procedimentos de análise de sensibilidade e de autocalibração não foram eficientes na calibração do modelo SWAT 2005 para a simulação de vazão e exportação de P total. Foram encontrados diferentes níveis de sensibilidade entre as duas estações, refletindo as desigualdades entre as Unidades de Resposta Hidrológica. A distribuição mensal simulada das exportações de P mostrou a heterogeneidade da aplicação do nutriente ao longo do ano.Hydrological models developed to predict the impacts of non-point source pollution and land use and occupation on water quality have been extremely useful in the study of agricultural systems. For this purpose, the objective of this study was to evaluate the sensitivity of the model SWAT 2005 (Soil and Water Assessment Tool) to simulate the flow rate and total phosphorous flow mass. The research was conducted in two contiguous watersheds of the Conrado and Pinheiro rivers, affluents to the Pato Branco river, in Pato Branco and Mariopolis counties, state of Paraná. Climatological data of the period 1979-2006 and observation data of flow rate and total phosphorous export of the years 2004 and 2005 from two weather stations (in the lower part of the main water course of the Conrado and Pinheiro rivers) were used. The model requires input data in spatial format of land use and soil data, associated to a digital elevation model (DEM). The AvSWAT-X interface was used with ArcView 3.3® and its extension Spatial Analyst 2.0®, for data input and manipulation. Monthly and yearly averages of flow rate and total phosphorous export were compared to the observed values. The Nash-Sutcliffe Coefficient (COE) was used to evaluate the modeling efficiency. The modeling was improved by including the sensitivity analysis, autocalibration tool and manual adjustment, showing that, with regular sampling frequency, the SWAT 2005 model simulated the flow rate and total phosphorous export satisfactorily. In the case of irregular sampling frequency and limited dataset, however, autocalibration and sensitivity analysis were not efficient to simulate the flow rate and total phosphorous export results. Besides, different sensitivity levels were observed for the two stations, reflecting inequalities of the Hydrologic Response Units. The simulated monthly distribution of phosphorous export showed the heterogeneity of P application over the course of the year.
Keywords
