Applicability of the swat model for hydrologic simulation in Paraopeba River basin, MG

Aplicabilidade do modelo swat para simulação hidrológica na bacia hidrográfica do Rio Paraopeba, MG

Abstracts

The SWAT model (Soil and Water Assessment Tool) was applied for simulating the hydrologic pattern of Paraopeba river basin, in Minas Gerais state, under different land use and occupation scenarios, looking to support basin management actions. The model parameters were calibrated and validated, with respect to the data observed from 1983 to 2005. The basin was assessed at the 'Porto do Mesquita' gauging station and change in land use and occupation was based on the annual growth scenarios proposed in the partial report of Paraopeba basin's master plan. The model was found to be highly sensitive to baseflow, its main calibration variable. Statistical analyses produced a Nash-Sutcliffe coefficient above 0.75, which is considered good and acceptable. The SWAT model provided satisfactory results in simulating hydrologic pattern under different scenarios of land use change, demonstrating that it can be applied for forecasting discharge in the aforesaid basin. The current land use scenario provided a peak discharge simulation of 1250 m³ s-1, while in years 2019 and 2029 peak discharge simulations were 1190 m³ s-1 and 1230 m³ s-1 respectively. The 2019 scenario provided the best results with respect to baseflow increase and peak discharge reduction.

Hydrology modeling; land cover; basin management

O modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) foi aplicado para simular o comportamento hidrológico da bacia do rio Paraopeba, estado de Minas Gerais, sob diferentes usos e ocupação do solo, visando a subsidiar ações de manejo na bacia hidrográfica, tendo-se o período de 1983 a 1989 como referência para calibração do modelo e o período entre 2000 e 2005 para a validação. A bacia foi analisada na seção de controle "Porto do Mesquita" e a mudança no uso e ocupação do solo foi conduzida mediante os cenários de crescimento anual, propostos no Relatório Parcial do Plano Diretor da Bacia do rio Paraopeba. O modelo apresentou elevada sensibilidade ao escoamento de base, sendo esta sua principal variável de calibração. As análises estatísticas mostraram um coeficiente de Nash-Sutcliffe superior a 0,75, o qual é considerado como bom e aceitável. O modelo SWAT apresentou resultados satisfatórios na simulação do comportamento hidrológico sob diferentes cenários de mudanças no uso do solo, mostrando que pode ser aplicado para a previsão de vazões na referida bacia. O cenário atual de uso do solo apresentou uma vazão de pico simulada de 1250 m³ s-1, enquanto que nos anos de 2019 e 2029, as vazões máximas simuladas foram de 1190 m³ s-1 e 1230 m³ s-1, respectivamente. O cenário relativo ao ano 2019 produziu os melhores resultados no tocante ao aumento do escoamento de base e redução das vazões de pico.

Modelagem hidrológica; cobertura vegetal; manejo de bacias hidrográficas

Applicability of the swat model for hydrologic simulation in Paraopeba River basin, MG¹

Aplicabilidade do modelo swat para simulação hidrológica na bacia hidrográfica do Rio Paraopeba, MG

Matheus Fonseca Durães^I; Carlos Rogério de Mello^II; Mauro Naghettini^III

^IAgronomist, PhD Candidate in Water Resources in Agricultural Systems - Laboratório de Hidráulica - Departamento de Engenharia - Universidade Federal de Lavras - Cx. P. 3037 - 37200-000 - Lavras, MG, Brazil - [e-mail]

^IIAgricultural Engineer, Professor PhD in Soil Science - Laboratório de Hidráulica - Departamento de Engenharia - Universidade Federal de Lavras - Cx. P. 3037 - 37200-000 - Lavras, MG, Brazil - [e-mail]

^IIICivil Engineer, Professor Ph.D. in Civil Environmental and Water Resources Eng. - Escola de Engenharia - Universidade Federal de Minas Gerais - Av. Antônio Carlos 6627 - 31270-901 - Belo Horizonte, MG, Brazil - [e-mail]

ABSTRACT

The SWAT model (Soil and Water Assessment Tool) was applied for simulating the hydrologic pattern of Paraopeba river basin, in Minas Gerais state, under different land use and occupation scenarios, looking to support basin management actions. The model parameters were calibrated and validated, with respect to the data observed from 1983 to 2005. The basin was assessed at the 'Porto do Mesquita' gauging station and change in land use and occupation was based on the annual growth scenarios proposed in the partial report of Paraopeba basin's master plan. The model was found to be highly sensitive to baseflow, its main calibration variable. Statistical analyses produced a Nash-Sutcliffe coefficient above 0.75, which is considered good and acceptable. The SWAT model provided satisfactory results in simulating hydrologic pattern under different scenarios of land use change, demonstrating that it can be applied for forecasting discharge in the aforesaid basin. The current land use scenario provided a peak discharge simulation of 1250 m³ s^-1, while in years 2019 and 2029 peak discharge simulations were 1190 m³ s^-1 and 1230 m³ s^-1 respectively. The 2019 scenario provided the best results with respect to baseflow increase and peak discharge reduction.

Key words: Hydrology modeling, land cover, basin management.

RESUMO

O modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) foi aplicado para simular o comportamento hidrológico da bacia do rio Paraopeba, estado de Minas Gerais, sob diferentes usos e ocupação do solo, visando a subsidiar ações de manejo na bacia hidrográfica, tendo-se o período de 1983 a 1989 como referência para calibração do modelo e o período entre 2000 e 2005 para a validação. A bacia foi analisada na seção de controle "Porto do Mesquita" e a mudança no uso e ocupação do solo foi conduzida mediante os cenários de crescimento anual, propostos no Relatório Parcial do Plano Diretor da Bacia do rio Paraopeba. O modelo apresentou elevada sensibilidade ao escoamento de base, sendo esta sua principal variável de calibração. As análises estatísticas mostraram um coeficiente de Nash-Sutcliffe superior a 0,75, o qual é considerado como bom e aceitável. O modelo SWAT apresentou resultados satisfatórios na simulação do comportamento hidrológico sob diferentes cenários de mudanças no uso do solo, mostrando que pode ser aplicado para a previsão de vazões na referida bacia. O cenário atual de uso do solo apresentou uma vazão de pico simulada de 1250 m³ s^-1, enquanto que nos anos de 2019 e 2029, as vazões máximas simuladas foram de 1190 m³ s^-1 e 1230 m³ s^-1, respectivamente. O cenário relativo ao ano 2019 produziu os melhores resultados no tocante ao aumento do escoamento de base e redução das vazões de pico.

Palavras-chave: Modelagem hidrológica, cobertura vegetal, manejo de bacias hidrográficas.

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(received: November 24, 2010; accepted: June 30, 2011)

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1

Excerpt from the first author's MSc dissertation, submitted to the Universidade Federal de Minas Gerais

Publication Dates

• Publication in this collection
  22 Sept 2014
• Date of issue
  Dec 2011

History

• Received
  24 Nov 2010
• Accepted
  30 June 2011