Análise da produção de água e sedimentos em microbacias experimentais com o modelo SWAT

Abstract

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia AmbientalA produção de água e sedimentos é afetada pelas alterações nos usos e cobertura do solo. Neste contexto, o monitoramento e a modelagem fornecem suporte ao manejo hidrossedimentológico. O objetivo do trabalho foi analisar a produção de água e sedimentos em microbacias hidrográficas experimentais (duas de vegetação nativa, N1 e N2, duas de reflorestamento de pinus, P1 e P2, uma de agricultura, A, e duas mistas, M1 e M2) localizadas na região norte do Estado de Santa Catarina com o modelo SWAT. Os métodos aplicados foram monitoramento hidrológico, geração de dados matriciais e tabulares, definição das sub-bacias, calibração e validação do modelo, análises estatísticas, avaliação espacial da produção de água e sedimentos e aplicação do índice de Hack. O modelo SWAT gerou dados simulados que acompanharam os dados observados de vazão. As simulações calibradas e validadas apresentaram valores médios nas funções objetivo e nas correlações. A partir das simulações foi possível conhecer as sub-bacias que produziram maior quantidade de água e de sedimentos. A limitação do modelo SWAT para pequenas bacias foi verificada devido à perda de sensibilidade na resposta da bacia e ao grande número de parâmetros necessários para calibração. Na microbacia M2, os meses de maio, novembro e dezembro apresentaram maior produção de água (750 l/s). A produção de sedimentos foi de até 10 kg/ha·mês, exceto em duas sub-bacias (200 kg/ha·mês). Na microbacia M1, a produção de água próximo ao exutório é constante de janeiro a maio (70 a 105 l/s). A produção de sedimentos foi de até 1 kg/ha.mês, no entanto sub-bacias com agricultura apresentaram, no início do cultivo, maior contribuição de sedimentos (105 kg/ha·.mês), com o passar dos meses, a contribuição diminuiu (40 kg/ha·mês) até estabilizar com o restante da bacia. A microbacia A apresentou maior produção de água e de sedimentos. As microbacias N1 e N2 armazenaram maior quantidade de água. A microbacia P2 apresentou maior produção de sedimentos, possivelmente pela declividade do rio principal (0,86 m/m). A produção de sedimentos nas microbacias apresentou valores toleráveis à perda do solo, com exceção para uma sub-bacia na M2 para os meses de maio e outubro. Portanto, a medida de controle a ser aplicada é estabelecer e manter as áreas de preservação permanente ao longo dos cursos d'água, relacionar a agricultura com a aptidão, mercado e sustentabilidade ambiental e aprofundar a orientação sobre as práticas de conservação de vegetação, solos e água. As microbacias experimentais apresentaram baixos valores de SDR que variaram entre 0,06% e 0,40%. A diminuição do SDR com a área não foi claramente evidenciada. Comparando-se a modelagem ao índice de Hack, evidencia-se que nas microbacias M2 e M1 a produção de sedimentos está relacionada aos usos e cobertura do solo. E apenas em uma sub-bacia da microbacia M2 a produção de sedimentos está relacionada à geomorfologia