Calibração Preliminar do Modelo Swat+ na Bacia do Arroio Cambaí em Itaqui-rs

Resumo

Bacias hidrográficas de uso predominantemente agrícola, como a do Arroio Cambaí em Itaqui-RS inserida no bioma Pampa e caracterizada pela predominância da orizicultura irrigada por inundação , representam ecossistemas complexos nos quais as práticas de manejo antrópico exercem uma influência profunda e direta sobre o ciclo hidrológico, alterando drasticamente os padrões de evapotranspiração, infiltração, escoamento superficial e, consequentemente, o transporte de sedimentos e nutrientes. O modelo SWAT+ (Soil and Water Assessment Tool) configura-se como uma ferramenta de simulação processual imprescindível para quantificar e compreender esses processos interdependentes. No entanto, a sua eficácia prognóstica é condicionada pela execução de uma calibração e validação de mútiplas variáveis e parâmetros, que capturem as singularidades do sistema agrícola, um desafio ainda maior quando realizado na fase inicial de construção de uma série histórica de dados. Alinhado diretamente aos objetivos do projeto de pesquisa SIMAGAIA P&D (SAP 4691), este trabalho teve como objetivo principal calibrar e validar preliminarmente o modelo SWAT+ para a bacia do Arroio Cambaí, com foco especial nas rotinas hidrossedimentológicas e na particularidade do manejo do arroz irrigado. A metodologia implementada iniciou com a estruturação de um banco de dados espaciais e temporais abrangente e detalhado, abarcando dados de relevo, mapas de uso do solo de alta resolução obtidos mediante técnicas avançadas de sensoriamento remoto e classificação supervisionada, mapas pedológicos atualizados, e séries históricas longas de dados climáticos. Utilizando a interface QSWAT+ no ambiente QGIS, a bacia foi discretizada em um conjunto de sub-bacias interconectadas e, subsequentemente, em Unidades de Resposta Hidrológica (HRUs), garantindo a representatividade das combinações solo-uso-declive. A fase crítica de calibração foi executada utilizando uma série temporal de dados observados de vazão e concentração de sedimentos em suspensão, coletados pela equipe de monitoramento do Sistema Integrado de Monitoramento Ambiental (SIMA). Um conjunto abrangente de parâmetros sensíveis do modelo foi submetido a um processo preliminar de ajuste. Estes incluíram o número de curva para condições de umidade antecedente II (CN2), que governa a partição chuva-escoamento; parâmetros relacionados ao cálculo da evapotranspiração (ESCO); as operações de manejo complexas associadas à irrigação (quantidade, timing e fonte); e os parâmetros do modelo de erosão do solo (MUSLE), como o fator de erodibilidade (USLE_K) e o fator de práticas de conservação (USLE_P). Em função do estágio inicial de construção da série de dados monitorados e da elevada complexidade inerente à modelagem de processos sedimentológicos, os resultados da calibração são avaliados com base em parâmetros estatísticos considerados realistas e razoáveis para uma etapa preliminar. Para a variável vazão, obteve-se um desempenho mínimo aceitável e encorajador, com NSE (Nash-Sutcliffe Efficiency) entre 0,30 e 0,50, R² (coeficiente de determinação) consistentemente superior a 0,45 e PBIAS (viés percentual) dentro de uma faixa tolerável de ±25%. Para a variável sedimentos, dada a complexidade intrínseca, maior incerteza na medição de campo e na modelagem dos processos de erosão e transporte, os coeficientes foram naturalmente mais modestos, porém dentro das expectativas realistas para a fase, com o foco estratégico voltado para a redução do viés (PBIAS) e na captura dos padrões gerais de mobilização e transporte associados aos eventos hidrológicos principais. A estratégia de utilizar o conjunto de parâmetros previamente calibrados na bacia vizinha do Arroio Olaria como uma primeira aproximação mostrou-se útil para acelerar o processo de convergência do modelo, mas os resultados obtidos destacaram de forma incontornável a necessidade crítica de ajustes específicos e localizados, reforçando a importância fundamental da calibração individualizada para bacias com características distintivas de manejo. Conclui-se que o modelo SWAT+ em sua configuração preliminar para a bacia do Cambaí já se mostra uma ferramenta preditiva útil e valiosa para avaliações iniciais de impacto de práticas de manejo agrícola, fortalecendo significativamente as capacidades analíticas e de suporte à decisão da plataforma SIMAGAIA, visando oferecer suporte científico à reflexão, discussão e tomada de decisão em diferentes setores da sociedade, com a necessária transparência sobre as limitações atuais e o enorme potencial de melhoria contínua da precisão do modelo com o acúmulo futuro de dados monitorados e a consequente recalibração dos parâmetros.