Use of the swat model for hydro-sedimentologic simulation in a small rural watershed(1)

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Use of the swat Model for hydro-sediMentologic siMUlation in a sMall...

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Use of the swat Model for hydro-sediMentologic siMUlation in a sMall rUral watershed(1)
talita Uzeika(2), gustavo h. Merten(3), Jean P.g. Minella(4) & Michele Moro(5)

sUMMary
Mathematical models have great potential to support land use planning, with the goal of improving water and land quality. Before using amodel, however, the model must demonstrate that it can correctly simulate the hydrological and erosive processes of a given site. the swat model (soil and water assessment tool) was developed in the United states to evaluate the effects of conservation agriculture on hydrological processes and water quality at the watershed scale. this model was initially proposed for use without calibration,which would eliminate the need for measured hydro-sedimentologic data. in this study, the swat model was evaluated in a small rural watershed (1.19 km²) located on the basalt slopes of the state of rio grande do sul in southern Brazil, where farmers have been using cover crops associated with minimum tillage to control soil erosion. Values simulated by the model were compared with measuredhydrosedimentological data. results for surface and total runoff on a daily basis were considered unsatisfactory (nash-sutcliffe efficiency coefficient – nse < 0.5). however simulation results on monthly and annual scales were significantly better. with regard to the erosion process, the simulated sediment yields for all years of the study were unsatisfactory in comparison with the observed values on a dailyand monthly basis (nse values < -6), and overestimated the annual sediment yield by more than 100 %. index terms: soil and management, water erosion, sediment yield, hydrologic modeling.

(1) (2)

received for publication in May 3, 2011 and approved in december 1, 2011. civil engineer, Master in water resources and environmental sanitation by the institute of hydraulic research at the federalUniversity of rio grande do sul – Ufrgs. av. Bento gonçalves 9500, ceP 91501-970 Porto alegre (rs). e-mail: tali. uzeika@gmail.com (3) associate Professor at the institute of hydraulic research, Ufrgs. e-mail: merten@iph.ufrgs.br (4) associate Professor, department of soils of the federal University of santa Maria, UfsM. University campus, ceP 97105-900 santa Maria (rs). e-mail:jminella@gmail.com (5) Ph.d. in water resources and environmental sanitation at the institute of hydraulic research, Ufrgs. e-mail: michelemoro@ gmail.com

r. Bras. ci. solo, 36:557-565, 2012

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talita Uzeika et al.

resUMo:

APLICABILIDADE DO MODELO SWAT NA SIMULAÇÃO HIDROSSEDIMENTOLÓGICA EM UMA PEQUENA BACIA HIDROGRÁFICA RURAL

Modelos matemáticos apresentam grande potencial para serem utilizadoscomo instrumento de apoio ao planejamento de uso da terra, com o propósito de melhorar a qualidade do solo e da água. A utilização de um modelo, no entanto, deve ser antecedida de uma etapa inicial, a fim de verificar o desempenho dele em simular corretamente os processos hidrológicos e erosivos de um dado local. O modelo SWAT (Soil and Water Acesamente Tool) foi desenvolvido nos Estados Unidospara avaliar os efeitos da agricultura conservacionista sobre os processos hidrológicos e de qualidade de água na escala de bacia. Esse modelo foi inicialmente proposto para ser utilizado sem a necessidade de calibração, o que dispensaria o uso de dados hidrossedimentológicos medidos. Nessa condição, o modelo SWAT foi avaliado em uma pequena bacia rural (1,19 km²) localizada nas encostas basálticasdo Estado do Rio Grande do Sul, onde culturas de cobertura associadas com o cultivo mínimo vêm sendo empregadas pelos agricultores para controlar o processo erosivo. Valores simulados pelo modelo SWAT foram comparados com dados hidrossedimentológicos medidos. Como resultado da simulação, verificou-se que o escoamento superficial e o total, para a escala de tempo diária, foram considerados...
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