Evaluation of the SWAT model in the output of an intensively monitored agricultural watershed of Cerrado

A modelagem hidrológica é uma importante ferramenta de apoio a gestão e a tomada de decisões sobre o uso do solo e da água. O objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade do modelo SWAT em uma bacia agrícola típica do bioma cerrado, intensamente monitorada. A bacia selecionada para este estudo, foi a bacia do Alto Rio Jardim, com área aproximada de 105 km², situada na porção sudeste do Distrito Federal. Trata-se de uma bacia experimental, com grande volume de dados medidos, que está inserida na Rede cooperativa de Bacias Experimentais formada pela UFPE, UFRPE, UFAL, UFS, UnB, EMBRAPA Cerrados financiada pela Chamada Pública MCT/FINEP/CT-Hidro 01/2010. A série histórica (julho de 2006 a junho de 2008) utilizada neste trabalho compreende os dados de uma estação fluviográfica, quatro estações pluviográficas localizadas dentro da bacia e uma estação climatológica distante cerca de 30 km da bacia. Foram também utilizados dados de solos levantados na área. As etapas metodológicas consistiram na: 1 - seleção e carga dos dados no banco de dados do SWAT; 2- definição das sub-bacias e das Unidades de Resposta Hidrológica (HRU's); 3 - análise de sensibilidade; 4 - calibração do modelo; e 5 - Simulação, validação do modelo e análise estatística. Foram geradas cerca de 6 sub-bacias e 628 HRU´s. A simulação hidrológica através do modelo SWAT não conseguiu representar a realidade de forma satisfatória sem a calibração dos parâmetros mais sensíveis no modelo.A análise de sensibilidade identificou 10 parâmetros em consonância com outro estudos realizados no Brasil para series diárias. A calibração foi realizada para um ano de dados diários, onde os testes de eficiência de Nash e Sutcliffe (ENS) e o coeficiente de determinação (R²), corresponderam a 0,60 e 0,66, valores superiores aos considerados satisfatórios para a calibração diária, deste modo a calibração do modelo apresentou boa representatividade da 2vazão diária da bacia. Já para a validação os valores de ENS e R foram respectivamente de -0,8 e 0,66, não sendo satisfatórios. De uma forma geral, apesar de algumas limitações nos resultados obtidos, principalmente na fase de validação do modelo, dependendo da informação necessária para a gestão dos recursos hídricos, após a calibração, o SWAT demonstrou ser uma ferramenta passível de utilização para a simulação de vazões diárias na bacia do alto rio Jardim. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe hydrologic modeling is an important support tool in the management and the decision making process on the use of the soil and water. The goal of this work was to evaluate the applicability of the SWAT model in a typical agricultural basin of the “Cerrado” biome, intensively monitored. The selected basin for this study was the Upper Jardim River Basin, which covers an area of approximately 105 km², situated Southeastern Federal District. It is a research watershed, with a great amount of measured data, which is inserted in Cooperative Network of the Research Basins formed by UFPE, UFRPE, UFAL, UFS, UnB, EMBRAPA Cerrados funded public call MCT/FINEP/CT-Hidro 01/2010. The historical period (July/2006 to June/2008) used in this study comprises data from a flow station, four pluviographic seasons localized within the basin and one weather station about 30 km apart watershed. Data of soils collected in the area were also used. The methodological steps consisted in 1- Seletion and loading of the data in SWAT database ; 2-definition of the sub-basins and of the HRU’s; 3- Sensitivity analysis; 4- Calibration of the model; 5- Simulation, validation and statistic analysis. Were generated about 6 subbasin and 628 HRU's. The model SWAT was not able to satisfactorily simulate the outputs without the calibration of the most sensitivities parameters being done. The sensitivity analysis identified ten parameters in consonance with other studies realized in Brazil for daily periods. The calibration was done for a year of daily data, Nash and Sutcliffe efficiency tests (ENS) and the determination coefficient (R²) corresponded to 0,60 and 0,66, higher values than satisfactory for daily calibration, therefore the model calibration showed good representativeness for daily output of the basin. Yet for the validation ENS and R² values were respectively -0,8 0,66, not being satisfactory. Generally, although some limitations on the results obtained, mainly in validatio phase of the model, depending on the information required to management of water resources, after the calibration, the SWAT model has proven to be a toll capable of use for simulating daily streamflows in the upper Jardim river basin