Gestão dos recursos hídricos na bacia do rio das velhas: como podem os hidrológicos distribuídos subsidiar o planejamento?

A gestão de recursos hídricos, particularmente em áreas antropizadas, é um grande desafio dada a complexidade inerente aos diferentes processos e escalas espaciais e temporais que estes ocorrem. A modelagem hidrológica consiste em uma técnica de representação da realidade que possibilita o melhor entendimento do comportamento hidrológico de bacias hidrográficas, bem como permite quantificar as consequências positivas e negativas decorrentes das mudanças do uso da terra (dinâmica da paisagem) sobre a quantidade de água. Entre os modelos disponíveis para essa finalidade têm-se o SWAT, que é facilmente implementado em Sistemas de Informação Geográficas (SIGs). Nesse trabalho, o SWAT foi aplicado na simulação dos processos hidrológicos na bacia do rio das Velhas, localizada no estado de Minas Gerais, sob diferentes cenários de uso da terra. Para execução da modelagem foram requeridos como entrada dados tabulares (precipitação, radiação solar, velocidade do vento, umidade relativa e temperatura) e dados espaciais (modelo numérico do terreno, uso e cobertura da terra e tipo de solo). Os valores de vazão simulada foram comparados com as vazões observadas obtidas a partir do banco de dados da Agência Nacional de Águas (ANA). Na calibração do modelo, o período de análise adotado foi de 1995 a 2008, e a validação foi realizada para os anos de 2009 a 2015. A eficiência da simulação foi avaliada através do coeficiente de eficiência de Nash e Sutcliffe (NS), o percentual de tendência (PBIAS), o coeficiente de determinação (R²), além de variáveis extraídas dos hidrogramas (fator-p e fator-r). Os resultados das estatísticas de precisão foram considerados aceitáveis para todas as quinze sub-bacias calibradas e validadas, indicando que o modelo foi capaz de simular adequadamente as vazões dos rios. Dessa forma, o modelo se torna adequado para avaliar os impactos hidrológicos causados pelas alterações no uso da terra. Os cenários criados objetivaram quantificar os efeitos do aumento da intervenção antrópica na bacia em detrimento de áreas de floresta, sendo eles: uso atual na bacia (C1), agrícola (C2) e urbano (C3). Em C2 e C3, a área atual ocupada por florestas foi substituída por agricultura e infraestrutura urbana, respectivamente. O horizonte temporal da análise compreendeu os anos de 1995 a 2015. Nesses novos cenários, verificou-se aumento do escoamento superficial e diminuição do fluxo de base. O cenário C3 foi o de maior impacto, sendo o escoamento superficial gerado quase 3 vezes maior que no cenário C2, enquanto o fluxo de base foi 52% inferior. Estes resultados são importantes para subsidiar as ações de gerenciamento dos recursos hídricos por parte do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos.The management of water resources, particularly in anthropic areas is a great challenge given the inherent complexity of the different processes and spatial and temporal scales that occur. The hydrological modeling consists of a technique of representation of reality that allows a better understanding of the hydrological behavior of watersheds, as well as quantifying the positive and negative consequences of the changes in the land use (landscape dynamics) on the water yield. Among the models available for this purpose there is a Soil and Water Assessment Tool (SWAT) that is easily implemented in Geographic Information Systems (GIS). In this work, the SWAT was applied in the simulation of the hydrological processes of the Velhas River Basin, southeast Brazil, under different scenarios of land use. For modeling, tabular data (precipitation, solar radiation, wind speed, relative humidity and temperature) and spatial data (Digital Elevation Model, land use map, and soil type map) were required as inputs. The simulated water flow values were compared with the observed water flows obtained from the database of the National Water Agency (ANA). In the calibration of the model, the analysis period adopted was from 1995 to 2008, and validation was performed for the years 2009 to 2015. The simulation quality was evaluated through the Nash and Sutcliffe (NS), the percent bias (PBIAS), coefficient of determination (R²), and indexes extracted from the hydrographs (p-factor and r-factor). The results of the precision statistics were considered acceptable for all fifteen calibrated and validated sub-basins, indicating that the model was able to simulate properly the river flows. In this way, the model becomes suitable to evaluate the hydrological impacts caused by the changes in land use. The scenarios created were aimed at quantifying the effects of increased anthropogenic intervention in the basin to the detriment of forest areas, being: current use in the basin (C1), agricultural (C2) and urban (C3). In C2 and C3, the current area occupied by forests was replaced by agriculture and urban infrastructure, respectively. The time scale of the analysis comprises the years 1995 to 2015. In these new scenarios, there was an increase in surface runoff and a decrease in the base flow. The C3 scenario was the one with the greatest impact, the surface runoff was almost 3 times higher than in scenario C2, while the base flow was 52% lower. These results are important to support the actions of management of water resources by the National System of Management of Water Resources (SINGREH)