Qual é modelo hidrológico mais adequado para estudar e estabelecer uma relação entre o uso e / ou cobertura da terra com a regulação hídrica e o controle de sedimentos?
Para conhecer qual seria o modelo mais adequado a ser usado para resolver esse problema, foi realizada uma revisão dos modelos hidrológicos que seriam potencialmente adaptáveis ao estudo da regulação da água e controle de sedimentos e sua relação com o uso da terra.
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critérios para se qualificá-los e classificá-los. Conforme Logreira (2009) existem várias maneiras de classificar os modelos sendo que diante dos parâmetros usados se dedicou especial interesse no (a):
• Sistema ambiental que modela, • Seu nível de complexidade, • Aplicabilidade ao tema, • Acessibilidade ao modelo,
• Requisitos técnicos, humanos e de informação, • Precisão na estimativa das saídas do modelo, • A ajuda na calibração que ele proporciona, e • Integração do modelo em SIG.
Entre os modelos analisados, existem alguns que trabalham modelagem hidrológica, definida como o estudo completo do ciclo hidrológico com enfoque exclusivamente na água. Há outros modelos que trabalham o movimento da água na bacia e produção de sedimentos e transporte dentro da rede de drenagem e outros que trabalham no nível de perfil de solo.
Para o estudo que está em desenvolvimento, é importante que se tenha uma ferramenta que integre ambos (regulação da água e controle de sedimentos), além de contar com ferramentas que ajudem efetivamente a conhecer suas relações com o uso da terra, como por exemplo, as mudanças da cobertura e das práticas agrícolas.
Atualmente há inumeros modelos que permitem a quantificação da erosão. Em nosso trabalho, a escala espacial é média a semi-regional, e o propósito do mesmo é a conservação do recurso solo. Isto permite descartar aqueles modelos que trabalham na escala de parcela como GUEST (ROSE et al., 1997), CREAMS (KNISEL, 1985), GLEAMS (LEONARD et al., 1987), EPIC (WILLIAMS, 1985). A escala de tempo neste caso está intimamente ligada ao espaço. Não faria sentido usar os valores diários de predição aos efeitos do trabalho, sendo suficiente a escala anual que utilizam os modelos como USLE (WISCHMEIER e SMITH, 1978). Por isso foram descartados os modelos descontínuos que trabalham exclusivamente ao nível de eventos meteorológicos específicos como LISEM (DE ROO et al., 1996) e EUROSEM
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(MORGAN et al., 1998).
A questão da agregação ou desagregação dos vários parâmetros e processos a serem considerados depende principalmente das unidades espaciais tanto nos dados de entrada como nos resultados obtidos.
Os modelos USLE, RUSLE e MUSLE foram desenvolvidos com a intenção de serem aplicáveis universalmente. No entanto, a disponibilidade de dados necessários para a sua utilização é limitada fora dos EUA e às vezes, isso dificulta sua utilização em outras áreas geográficas. Isso se estende, por exemplo, a modelos que usam algumas dessas equações como SWAT, EPIC, WEPP, que requer um grande esforço para adaptar os modelos com os dados disponíveis e as diferentes situações territoriais.
Portanto, para a escolha do modelo a ser aplicado em nosso trabalho procuramos as aplicações realizadas e verificadas que fossem desenvolvidas pelo menos, em regiões tropicais e/ou intertropicais (ADRIOLO et al., 2008; BALDISSERA, 2005; BALTOKOSKY, 2005; BLAINSKI, 2011; BARRIOS e URRIBARRI, 2010; CARVALHO NETO, 2011; DOMINGOS PEREIRA, 2010; GUZMAN et al., 2004; LELIS e CALIJURI, 2010; LOPES, 2008; LOPEZ e GIRON, 2007; LUBITZ, 2009; MACHADO, 2002; MINOTI, 2006; MORENO e RENNER, 2007; MORO, 2005; OVANDO, 2010; OÑATE-VALDIVIESO, 2009; PEREIRA, 2010; PRADO, 2005; PROAÑO et al., 2006; SANTOS, 2010; SILVA, 2004, 2010; UZEIKA, 2009; XAVIER, 2009 e URIBE e QUINTERO, 2011), dentre outros, onde foi aplicado o modelo SWAT em estudos hidrosedimentológicos de bacias hidrográficas apartir de mudanças no uso da terra e mudanças climaticas. Além disso, o desenvolvimento da base de pesquisa em diversas áreas geográficas semelhantes na região da America Central e Caribe (CUELLO ESPINOSA, 2003; GONZALEZ, 2008; HERNANDEZ, 2003; TORRES-BENITES et al., 2004; SANCHEZ ORTA, 2010) e (RICHARDS e MADRAMOOTOO, 2010) permite o ajuste dos parâmetros do modelo.
Além disso, embora a USLE, em sua concepção, tenha sido desenvolvido para ser aplicado em pequenas encostas, a sua utilização em modelos de bacias hidrográficas (por exemplo, EPIC) demonstra sua validade também para análises em escala de bacias hidrográficas. Por isso, a USLE é comumente usada no cálculo de erosão, tanto isoladamente, como integrado em outros modelos mais complexos como
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AGNPS ou SWAT (FOHRER et al., 2001; KRYSANOVA et al., 1999).
Com base nos modelos revistos, o que melhor se adequa às exigências do presente estudo é o modelo SWAT. Apesar de sua complexidade entende-se que este é mais adequado para a modelagem hidrosedimentológica devido a sua vasta gama de aplicações para ambas as escalas espaciais e temporais. Este modelo cobre vários processos do ciclo hidrológico, tais como a evapotranspiração, escoamento superficial, o fluxo na zona não saturada, o fluxo de águas subterrâneas, o fluxo na rede de drenagem da bacia e suas interações. Neste modelo cada um desses processos pode ser representado em diferentes níveis de distribuição espacial e de complexidade, aspecto que ajuda a melhorar a estimativa de processos hidro-sedimentológicos em uma bacia hidrográfica.
Além disso, a apresentação gráfica da ferramenta permite uma melhor construção conceitual do modelo de bacias hidrográficas, como a ajuda de ferramentas SIG. Este modelo é aplicavel em diferentes escalas espaciais, variando desde perfil do solo (para avaliar as necessidades das culturas) até regiões extensas com vários rios. Também tem sido aplicado em locais diferentes, abrangendo uma variedade de climas e comportamentos hidrológicos.
Uma das vantagens deste modelo é que ele é distribuído e de base física. No entanto, requer mais informação, o que em países como Cuba pode representar um alto custo, além de ser às vezes indisponível (principal desvantagem). Este modelo é baseado em processos, ou seja, para diferentes fenômenos a bacia tem mais relevância em determinados processos, e isso permite a ferramenta simplificar sua operação (especialmente em tempo de computação), o que também pode ser visto em considerações relacionadas com a informação disponível.
Softwares como o SWAT, apesar de permitirem a simulação de séries temporais muito longas, incluem seções temporais de simulação curtas que permitem uma melhor análise da infiltração, das reservas de água do solo e, em última instância, dos efeitos e contrastes típicos de climas tropicais, onde os períodos de seca podem ser drásticos.
Como resultado da revisão de vários modelos existentes, concluiu-se que o modelo SWAT foi o mais adequado às nossas necessidades, por ter sido utilizado e avaliado por suas aplicações em diferentes regiões do mundo e, finalmente, pelas
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funcionalidades que fornecem na escala de trabalho e sua integração em ambiente SIG.