Primeiros passos com o SWAT+: o que todo iniciante precisa saber

Versão em português do post First steps with SWAT+ (original em inglês).

Nos dias 14 e 15 de outubro de 2026, das 8h às 12h, ministrei o minicurso “Introdução ao SWAT+ para iniciantes” na Semana Nacional de Ciência e Tecnologia (SNCT 2026) do IFBA, campus Vitória da Conquista: 8 horas, em duas manhãs, para estudantes e profissionais sem experiência prévia com o SWAT. Este texto reúne os principais pontos abordados no curso e dicas para continuar aprendendo depois dele. É um bom ponto de partida para quem está começando: indica o caminho e as dificuldades mais frequentes nos primeiros passos com o SWAT+.

Turma do minicurso MC07 na SNCT 2026 do IFBA, em Vitória da Conquista. Ministrei o curso remotamente, da Áustria (na projeção).

O que é o SWAT+

O SWAT+ (Soil and Water Assessment Tool Plus) é um modelo hidrológico de bacia hidrográfica contínuo (passo de tempo diário), semidistribuído e baseado em processos: a maior parte dos parâmetros deriva do solo, do uso e cobertura da terra e do relevo e tem significado físico, embora alguns componentes sejam empíricos (por exemplo, o método da Curva-Número para o escoamento superficial). O modelo estima vazão, balanço hídrico, produção de sedimentos e transporte de nutrientes, e permite avaliar cenários de manejo, de uso da terra e de mudanças climáticas.

O ciclo da água. Fonte: USGS Water Science School, tradução de Marcio Baldissera Cure (UFSC); domínio público.

O SWAT+ é uma reestruturação completa do SWAT 2012, desenvolvida pelo USDA-ARS e pela Texas A&M University (Bieger et al., 2017). A maior parte das equações que descrevem os processos vem do SWAT 2012 (Neitsch et al., 2011); muda a forma como a bacia é organizada:

Aspecto	SWAT 2012	SWAT+
Interface SIG	ArcSWAT (ArcGIS, licença paga) ou QSWAT	QSWAT+ (QGIS, gratuito)
Banco de dados	Microsoft Access	SQLite
Conexão entre unidades	Arquivo fig.fig, de estrutura fixa	Arquivos de conexão (.con), flexíveis
Discretização espacial	Bacia, sub-bacias e HRUs	Bacia, sub-bacias, unidades de paisagem (LSUs), HRUs e corpos d’água
Manejo	Operações agendadas por data ou por unidades de calor	Também por tabelas de decisão
Calibração	Altera os arquivos de entrada	O arquivo calibration.cal aplica as alterações sem modificar os originais

A unidade básica de cálculo continua sendo a unidade de resposta hidrológica (HRU, de hydrologic response unit): uma combinação única de unidade de paisagem, uso da terra, tipo de solo e classe de declividade. A HRU não é uma área geograficamente contínua; ela corresponde ao conjunto de todas as células que têm a mesma combinação.

Três programas, um modelo

A primeira fonte de confusão é que o SWAT+ é, na prática, um conjunto de três programas:

Componente	Função
QSWAT+ (complemento do QGIS)	Prepara a parte espacial: delimita a bacia, gera as LSUs e as HRUs e visualiza os resultados. Não é o modelo.
SWAT+ Editor	Importa os dados climáticos, define o período de simulação, as opções e as saídas, escreve os arquivos de entrada e executa o modelo
SWAT+ (executável)	O modelo propriamente dito: lê os arquivos de texto da pasta TxtInOut e grava as saídas

Os três são instalados pelo instalador oficial do SWAT+. O código-fonte do modelo está arquivado no Zenodo (Arnold et al., 2026). Use o QGIS LTR de 64 bits, versão testada pelos desenvolvedores, e marque, durante a instalação, o download do gerador climático global.

Dados de entrada: o que é necessário e onde obter no Brasil

Um modelo básico requer cinco conjuntos de dados, todos no mesmo sistema de coordenadas projetado (em metros):

Dado	Finalidade	Fontes para o Brasil
Modelo digital de elevação (MDE)	Rede de drenagem, sub-bacias e declividade	ANADEM, Copernicus GLO-30, SRTM 30 m, TOPODATA (INPE)
Uso e cobertura da terra	Tipo de vegetação, Curva-Número (CN) e manejo de cada HRU	MapBiomas (coleções anuais, 30 m)
Solos	Camadas, textura, água disponível, condutividade hidráulica	Mapas pedológicos do IBGE e da Embrapa; SoilGrids para complementar propriedades
Clima diário	Precipitação, temperatura, radiação solar, umidade relativa e vento	INMET (BDMEP), Hidroweb (ANA), grade BR-DWGD, CHIRPS, ERA5
Vazão observada	Avaliação, calibração e validação	Hidroweb / SNIRH (ANA)

Para a delimitação da bacia, prefira um modelo digital de terreno como o ANADEM (Laipelt et al., 2024), que reduz o viés da vegetação do Copernicus GLO-30: modelos de superfície, como o SRTM e o Copernicus, incluem parte da altura do dossel, o que pode deslocar a rede de drenagem em áreas florestadas.

Na prática, o dado mais difícil de montar é quase sempre a tabela de atributos dos solos (usersoil): profundidade, densidade do solo, água disponível e condutividade hidráulica saturada de cada horizonte.

Dois cuidados evitam boa parte dos erros:

• O QSWAT+ considera que todas as células têm a mesma área. Um MDE em coordenadas geográficas (graus) precisa ser reprojetado antes do uso; no Brasil, utilize SIRGAS 2000 / UTM no fuso da bacia ou, para bacias que atravessam fusos, uma projeção equivalente (de áreas iguais).
• Nomes de pastas e arquivos sem espaços, acentos ou caracteres especiais.

Lições de uma aplicação real com dados brasileiros:

• Vazão do Hidroweb: utilize apenas a série consistida (nível de consistência 2) e verifique o status de cada dia (1 real, 2 estimado, 3 duvidoso, 4 régua seca). Em algumas estações, há anos inteiros apenas com valores estimados; avalie o desempenho do modelo nos dias com dado real. O CAMELS-BR é uma boa referência para verificação cruzada.
• Os metadados das estações nem sempre são confiáveis: áreas de drenagem podem estar incorretas e coordenadas antigas podem estar arredondadas. Compare a área informada com a da bacia delimitada.
• A precipitação em grade do BR-DWGD (Xavier et al., 2022), nesse projeto, concordou com os pluviômetros em totais e na distribuição temporal, mas apresentou dias com chuva fraca em excesso e poucos eventos intensos. Com o método da Curva-Número, isso reduz o escoamento superficial simulado, e a calibração acaba mascarando o problema. Antes de usar a grade, compare a frequência de dias chuvosos e de eventos intensos com estações pluviométricas da ANA.
• As janelas de semeadura do Zoneamento Agrícola de Risco Climático (ZARC) indicam os períodos aceitos pelo seguro agrícola, não a prática observada. Para as datas efetivas de semeadura, consulte o acompanhamento de safra da Conab; para avaliar o crescimento das culturas, compare a produtividade simulada com a Produção Agrícola Municipal (PAM/IBGE).

Checklist antes de abrir o QSWAT+

Meia hora de verificação nesta etapa economiza horas depois:

• MDE, uso da terra e solos estão no mesmo sistema de coordenadas projetado
• A unidade vertical do MDE é o metro
• Os mapas de uso e de solos cobrem toda a bacia, sem falhas (NoData)
• Todo valor do raster de uso tem correspondência na tabela de uso; uma classe desconhecida deve interromper o processamento, e não ser convertida em pastagem por padrão
• Todo valor do raster de solos tem correspondência na tabela de solos, e todo solo consta no usersoil
• O exutório está sobre a rede de drenagem gerada (ou a menos de 300 m dela)
• A série climática cobre o período de simulação mais o período de aquecimento
• As coordenadas das estações estão em graus decimais, com sinal negativo para Sul e Oeste
• Um projeto de exemplo reaproveitado não traz um arquivo calibration.cal esquecido

O fluxo de trabalho em seis etapas

1. Criar o projeto no QSWAT+ (botão SWAT+ no QGIS, New Project).
2. Delimitar a bacia: carregar o MDE, definir os limiares de área de contribuição para canais e cursos d’água (limiares menores geram mais sub-bacias e um modelo mais lento) e indicar o exutório. Defina os limiares de forma consciente, pois os valores padrão dependem do tamanho do MDE, e confira cada exutório: verifique quantos pontos foram ajustados à rede de drenagem e compare a área de drenagem delimitada com a da estação fluviométrica (como regra prática, uma razão fora do intervalo de 0,8 a 1,25 indica ponto mal posicionado).
3. Gerar as unidades de paisagem: separar planície de inundação e encosta (o método de inversão do MDE, DEM inversion, com os valores padrão, é um bom ponto de partida).
4. Gerar as HRUs: informar os mapas de uso e de solos com suas tabelas de correspondência e as classes de declividade, e eliminar as combinações pouco representativas (por exemplo, 10% para uso, solo e declividade). Compare a área de cada uso antes e depois da filtragem: o filtro pode eliminar silenciosamente usos minoritários, como pastagem ou silvicultura. Para preservá-los, use a opção Exempt landuses.
5. Configurar o modelo no SWAT+ Editor: importar o gerador climático e os dados observados, definir o período de simulação e o período de aquecimento (warm-up, de 1 a 3 anos) e selecionar as saídas.
6. Executar e verificar: uma simulação concluída com sucesso termina com a mensagem Execution successfully completed no arquivo simulation.out. Em seguida, use o SWAT+ Check, que aponta valores suspeitos (mas não indica, por si só, que o modelo está errado).

Para aprender, comece pelos dados de exemplo da bacia do Robit (Etiópia), incluídos no instalador: assim é possível separar problemas do software de problemas dos próprios dados.

Erros comuns e onde verificar

Sintoma	Causa provável
O exutório não é ajustado à drenagem (0 snapped)	Ponto distante da rede ou limiar de área de contribuição alto demais
Erro na leitura do uso ou dos solos	Valor do raster ausente na tabela de correspondência, ou mapas em projeções diferentes
Não há precipitação em nenhuma sub-bacia	Coordenadas das estações fora da bacia (sinal da latitude ou da longitude)
Quase todo o escoamento é superficial	Valores de CN altos demais ou grupo hidrológico do solo incorreto
As culturas não se desenvolvem	Manejo não atribuído ou semeadura fora do período simulado
A simulação é interrompida logo no início	Série climática que não cobre o período, ou arquivo referenciado ausente
A simulação termina “com sucesso”, mas os resultados não fazem sentido	O SWAT+ ignora silenciosamente nomes desconhecidos e arquivos climáticos ausentes: procure “not found” no arquivo diagnostics.out
O escoamento de base desaparece nas estiagens	Profundidade-limite do lençol freático (flo_min, em aquifer.aqu) pequena demais: só há escoamento subterrâneo quando o lençol está a menos de flo_min da superfície

Antes de calibrar: o balanço hídrico faz sentido?

Um modelo com um hidrograma bem ajustado e um balanço hídrico incoerente acerta pelos motivos errados. Antes de comparar a vazão simulada com a observada, abra o arquivo basin_wb_aa.txt (médias anuais da bacia) e verifique:

• Fechamento do balanço (perfil do solo): precipitação ≈ evapotranspiração + escoamento superficial + escoamento lateral + percolação + variação do armazenamento.
• Razão ET/P compatível com o clima da região (evapotranspiração maior que a precipitação é sinal de alerta, a menos que irrigação ou água subterrânea supram a diferença).
• Partição do escoamento: numa bacia perene, com aquífero, um escoamento quase todo superficial indica valores de CN altos demais.
• Vegetação: biomassa próxima de zero em HRUs agrícolas indica problema no manejo.
• Coerência física: a evapotranspiração das florestas em geral deve superar a das lavouras, e a produtividade simulada deve ser próxima da registrada na PAM para o município.
• Unidades de planície e de encosta: quando elas são usadas, o escoamento da encosta que chega à planície pode ser contabilizado duas vezes em surq_gen, no arquivo basin_wb. Feche o balanço com as saídas de HRU, aquífero e canal, e confirme esse comportamento na versão do SWAT+ que estiver usando.

Só então vem a calibração: primeiro a calibração suave (soft calibration: ajustar as componentes do balanço hídrico a valores regionais de referência), depois a calibração rígida (hard calibration: ajustar a série simulada à vazão observada) e, por fim, a validação em um período independente. Para vazões mensais, Moriasi et al. (2007) consideram satisfatórios NSE > 0,50, |PBIAS| < 25% e RSR ≤ 0,70. Esses limiares são uma convenção, útil para comparar simulações, e não uma prova de que o modelo atende ao objetivo do estudo. A eficiência de Nash-Sutcliffe (NSE) e a de Kling-Gupta (KGE; Gupta et al., 2009) são dominadas pelas vazões altas; por isso, avalie também assinaturas hidrológicas: curva de permanência, Q95, índice de escoamento de base (BFI) e regime mensal. Calibre também o crescimento das culturas e a evapotranspiração antes da vazão: a calibração das culturas altera os resultados simulados de água, sedimentos e nutrientes (Piniewski et al., 2026).

Para continuar aprendendo

• A página oficial do SWAT+ e a documentação, com a descrição de cada arquivo de entrada e de saída.
• O tutorial do QSWAT+ e o manual do SWAT+ Editor, instalados junto com o programa.
• O grupo de usuários do SWAT+ e as conferências anuais do SWAT.
• Depois do primeiro modelo: tabelas de decisão para o manejo, calibração automática e cenários de uso da terra e de clima.
• Um fluxo de trabalho completo com o SWAT+: a documentação do estudo de caso CS10 do OPTAIN, de Moritz Shore e colaboradores, descreve a construção reprodutível de um modelo SWAT+ para a bacia de Kråkstad (Noruega): preparação dos dados, configuração, manejo, verificação, calibração suave e rígida e cenários de uso da terra, de clima e de medidas de conservação. Ainda está em elaboração, mas é um excelente guia para as etapas que vêm depois do primeiro modelo.
• O projeto OPTAIN: site do projeto e comunidade no Zenodo, com protocolos, relatórios e dados. Destacam-se o protocolo de modelagem com SWAT+ aplicado em 14 bacias agrícolas europeias (Schürz et al., 2022), o protocolo comum de otimização de medidas de retenção de água e nutrientes (Strauch e Schürz, 2024) e o protocolo de modelagem em escala de parcela com o SWAP (Farkas et al., 2023), bons exemplos de como documentar um estudo de modelagem.
• Pacotes R do fluxo de trabalho do OPTAIN: SWATprepR (preparação dos dados de entrada), SWATfarmR (calendários de manejo) e SWATrunR (execução e calibração do SWAT+ no R; antigo SWATplusR). Há também um fluxo em R para gerar a entrada do SWATfarmR a partir de rotações de culturas por talhão (Strauch, 2025). O SWATbuildR e o SWATdoctR também fazem parte do fluxo, mas têm acesso restrito.
• Calibrar as culturas, e não apenas a vazão: Piniewski et al. (2026) apresentam um procedimento de calibração do crescimento e da produtividade das culturas no SWAT+ e seu efeito sobre a água, os sedimentos e os nutrientes simulados em dez bacias europeias.

Referências

• Arnold, J. G., Čerkasova, N., White, M., et al. (2026). Soil and Water Assessment Tool Plus (SWAT+) [Software]. Zenodo. doi:10.5281/zenodo.14983533
• Bieger, K., Arnold, J. G., Rathjens, H., White, M. J., Bosch, D. D., Allen, P. M., Volk, M., & Srinivasan, R. (2017). Introduction to SWAT+, a completely restructured version of the Soil and Water Assessment Tool. Journal of the American Water Resources Association, 53(1), 115-130. doi:10.1111/1752-1688.12482
• Chagas, V. B. M., et al. (2020). CAMELS-BR: hydrometeorological time series and landscape attributes for 897 catchments in Brazil. Earth System Science Data, 12(3), 2075-2096. doi:10.5194/essd-12-2075-2020
• Farkas, C., Shore, M., Cüceloglu, G., Czelnai, L., Nemes, A., Szabó, B., Čerkasova, N., Idzelyté, R., & Weiland, S. (2023). SWAP field-scale modelling protocol. OPTAIN project deliverable. Zenodo. doi:10.5281/zenodo.7907114
• Gupta, H. V., Kling, H., Yilmaz, K. K., & Martinez, G. F. (2009). Decomposition of the mean squared error and NSE performance criteria: implications for improving hydrological modelling. Journal of Hydrology, 377(1-2), 80-91. doi:10.1016/j.jhydrol.2009.08.003
• Laipelt, L., Comini de Andrade, B., Collischonn, W., de Amorim Teixeira, A., Paiva, R. C. D., & Ruhoff, A. (2024). ANADEM: A digital terrain model for South America. Remote Sensing, 16(13), 2321. doi:10.3390/rs16132321
• Moriasi, D. N., Arnold, J. G., Van Liew, M. W., Bingner, R. L., Harmel, R. D., & Veith, T. L. (2007). Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Transactions of the ASABE, 50(3), 885-900. doi:10.13031/2013.23153
• Neitsch, S. L., Arnold, J. G., Kiniry, J. R., & Williams, J. R. (2011). Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation, Version 2009. Texas A&M University.
• Piniewski, M., Čerkasova, N., Plunge, S., Strauch, M., Schürz, C., et al. (2026). Enhanced crop calibration for SWAT+: evaluating water, sediment and nutrient impacts across ten European catchments. Environmental Modelling & Software, 196, 106794. doi:10.1016/j.envsoft.2025.106794
• Schürz, C., Čerkasova, N., Farkas, C., Nemes, A., Plunge, S., Strauch, M., Szabó, B., & Piniewski, M. (2022). SWAT+ modeling protocol for the assessment of water and nutrient retention measures in small agricultural catchments. OPTAIN project deliverable. Zenodo. doi:10.5281/zenodo.7463395
• Strauch, M. (2025). R workflow to generate SWATfarmR input (v1.0) [Software]. Zenodo. doi:10.5281/zenodo.17531016
• Strauch, M., & Schürz, C. (2024). Common optimisation protocol. Deliverable D5.1 of the EU Horizon 2020 project OPTAIN. Zenodo. doi:10.5281/zenodo.11473793
• Xavier, A. C., Scanlon, B. R., King, C. W., & Alves, A. I. (2022). New improved Brazilian daily weather gridded data (1961-2020). International Journal of Climatology, 42(16), 8390-8404. doi:10.1002/joc.7731