Monitoring and modeling of hydrological processes as a basis for the management of water resources in the semi-arid region

O balanço hídrico é essencial em diversas áreas do conhecimento, tais como a agrícola, florestal e hidrológica. Dentro das atividades em meios rurais, algumas práticas estão diretamente relacionadas com o balanço hídrico, como o manejo da irrigação, o abastecimento humano e a dessedentação animal, entre outros. O entendimento do ciclo hidrológico auxilia no processo de planejamento e manejo dos recursos hídricos, em estudos ambientais e projetos de obras hidráulicas, em bacias hidrográficas. Na atual conjuntura, os desafios da gestão ambiental frente aos impactos das mudanças climáticas tornaram mais urgente a necessidade do progresso tecnológico e os resultados da pesquisa científica mais acessíveis e prontos para uso. O monitoramento, a análise e o gerenciamento adequados dos recursos naturais (especialmente a água) exigem a implementação de uma abordagem multidisciplinar conjunta, a fim de criar estratégias racionais e políticas aplicadas para melhores cenários de gestão. O objetivo da pesquisa foi investigar a dinâmica hidrológica da umidade do solo, vegetação, balanço climatológico e índices climáticos em sub-bacia hidrográfica do Açude da Ingazeira, localizada na região semiárida de Pernambuco, calibrar modelo hidrológico e analisar o balanço hídrico e a vazão da bacia hidrográfica do rio Ipanema com o modelo SWAT. Foram encontradas diferenças entre as umidades em função da cobertura vegetal e uma diminuição acentuada nos totais de precipitação registrados na bacia, no período de 2011 a 2017 juntamente com uma tendência de aumento das temperaturas e crescente aumento do índice de aridez, resultando na diminuição da umidade e aumento na evapotranspiração na área da bacia apresentando deficiência hídrica para a região. Assim, verifica-se que o monitoramento e o levantamento hidrológico forneceram uma ordem de grandeza da umidade do solo e suas correlações com os dados hidro-climáticos, contribuindo para melhor gestão de recursos hídricos na bacia hidrográfica do Rio Ipanema-PE. Mesmo verificando grandes limitações de medições experimentais na bacia do Ipanema, o modelo SWAT apresentou um ajuste aceitável para dados mensais, evidenciado por um NASH de 0,85 e um R2 de 0,88 na calibração. Embora os valores encontrados para o NASH e R2sejam considerados aceitáveis, espera-se que com a continuidade das medições de campo, obtenha-se aprimoramento da ferramenta aqui disponibilizada.The water budget is essential in several areas of knowledge, such as agriculture, forestry and hydrology. Within the activities in rural environments, some practices are directly related to the water budget, such as irrigation management, human supply and animal welfare, among others. The understanding of the hydrological cycle assists the water resources planning and management, in environmental studies and hydraulic projects, in watersheds. At the current scenario, the challenges of environmental management in the face of the impacts of climate change have increased the need for technological advances and the results of scientific research more accessible and ready for use. Proper monitoring, analysis and management of natural resources (especially water) require the implementation of a joint multidisciplinary approach to create rational and applied policies for better management scenarios. The objective of the research was to investigate the hydrological dynamics of soil moisture, vegetation, climatological balance and climatic indexes in the sub-basin of the Ingazeira Dam, located in the semi-arid region of Pernambuco, calibrate the hydrological model and analyze the water balance and watershed of the Ipanema River with the SWAT model. Differences were found between the moisture content and the vegetation cover and a marked decrease in rainfall totals recorded in the basin from 2011 to 2017. Moreover, increasing temperatures and aridity index trends, resulting in a decrease in humidity and increased evapotranspiration have been observed in the basin area, presenting water deficiency for the region. Thus, it is verified that hydrological monitoring and surveying provided an order of magnitude of soil moisture and its correlations with hydro-climatic data, contributing to better management of water resources in the Ipanema-PE river basin. In spite of high limitations of experimental measurements in the Ipanema basin, the SWAT model presented an acceptable adjustment for monthly data, evidenced by a NASH of 0.85 and an R2 of 0.88 in the calibration. Although the values found for NASH and R2 are considered acceptable, it is expected that with the continuity of the field measurements, an improvement of the such management tool will be obtained and available.Financiadora de Estudos e Projetos - FinepConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNP