Nem todos os problemas de qualidade da água exigem esforços de modelagem. Entretanto, Wang et al. (2008) compartilham a ideia que a modelagem da água é necessária para a gestão sustentável em escala de bacia hidrográfica. Afirmam ainda que, comparada à poluição pontual, a poluição difusa é mais complexa e difícil de ser controlada devido às inúmeras fontes, à sua dispersão e às dificuldades de rastreamento de seus caminhos (WANG et al., 2008).
Por meio dos modelos matemáticos é possível predizer os impactos da ocupação antrópica sobre a quantidade e qualidade da água,
o que possibilita o estudo de diferentes cenários de forma rápida e a custo reduzido (BOURRAOUI et al., 1997), muitos deles ainda não explorados em experimentos reais (GRIGG, 1996).
A integração do desenvolvimento tecnológico e das técnicas de geoprocessamento, como os Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) tem permitido avanços em estudos na gestão dos recursos naturais (NEVES et al., 2006; BOROUSHAKI; MALCZEWSKI, 2008). Portanto, a combinação dos modelos hidrológicos acoplados aos SIGs bem como o desenvolvimento de metodologias dentro desse ambiente constitui o elemento fundamental para o diagnóstico da situação ambiental e hidrológica nas bacias hidrográficas e na prospecção da vulnerabilidade das águas.
Para a avaliação ambiental de uma bacia hidrográfica, é necessário representar de forma integrada os efeitos de diferentes agentes naturais e antrópicos situados a montante de qualquer seção de escoamento de um corpo d’água para uma boa representação espacial e temporal dos vários fenômenos hidrológicos ocorridos (LARENTIS et
al., 2008).
Segundo Crestana e Posadas (1996), em estudos de degradação ambiental há a necessidade do conhecimento de diferentes mecanismos físicos, químicos e biológicos existentes para a formulação de modelos hidrológicos que estabeleçam os processos básicos nos sistemas cuja avaliação é de interesse.
Na avaliação quantitativa dos recursos hídricos são considerados o comportamento hidrológico resultante da precipitação e as interferências dos usos da água, obras hidráulicas entre outras ações antrópicas. Na avaliação da qualidade da água é necessário integrar o modelo quantitativo com a representação das fontes de poluição e seu transporte nos rios e reservatórios para representar os efeitos integrados ou sinérgicos dos impactos sobre a qualidade da água dos rios e reservatórios. Nesse sentido, o modelo de qualidade da água é uma ferramenta que permite analisar os efeitos das ações naturais e antrópicas integradas sobre diferentes seções do sistema fluvial da bacia em diferentes cenários de intervenção (LARENTIS, 2008).
Pesquisas como modelos de simulação desenvolvidas em bacias experimentais e representativas são muito importantes pelo fato de que seus parâmetros, em princípio, podem ser considerados válidos para as regiões das quais essas bacias são representativas. As bacias representativas são definidas como aquelas que possuem características semelhantes, do ponto de vista hidrológico, de certa região. Já bacia experimental define-se como aquela onde o solo e a vegetação são
relativamente homogêneos e as características físicas, uniformes. Segundo Srinivasan e Arnold (1994), a implantação de bacias experimentais e representativas foi difundida em todo o mundo a partir da década hidrológica internacional, entre 1965 e 1975.
De acordo com Bhuyan et al. (2003), modelos de simulação são ferramentas úteis para a análise dos processos hidrológicos das bacias hidrográficas e suas interações, principalmente em relação à qualidade da água. Nesse sentido, existem disponíveis vários modelos de qualidade de água, tanto modelos de domínio público quanto comercial. Porém, para que um modelo seja bem difundido entre os usuários, não basta uma base teórica e simplificações plausíveis, mas também uma interface de fácil entrada de dados e de fácil interpretação de resultados (OGDEN et al., 2001).
É consenso que a modelagem matemática da qualidade da água de um sistema de recursos hídricos está sempre condicionada pela confiabilidade dos dados de entrada necessários ao funcionamento dos modelos utilizados. Entre esses dados assumem particular relevância os que se referem à estimativa das cargas poluentes totais do sistema submetido à simulação, obtida através da caracterização quantitativa e qualitativa, das vazões afluentes, independentemente de eles terem origem tópica ou difusa (COELHO et al., 2007).
O estudo das cargas difusas geradas no meio rural envolve o entendimento de processos complexos e apresenta altos custos financeiros. A contribuição difusa proveniente de uma determinada área agrícola é fruto da interação de diversos fatores, a saber: o tipo de solo, o uso do solo, as práticas agrícolas adotadas, a fisiografia do terreno e a intensidade e duração da precipitação (DIOGO et al., 2003).
Por meio dos modelos matemáticos é possível predizer os impactos da ocupação antrópica sobre a quantidade e qualidade da água, o que possibilita o estudo de diferentes cenários de forma rápida e a custo reduzido (BOURAOUI et al., 1997), muitos deles ainda não explorados em experimentos reais (GRIGG, 1996).
Palhares e Mattei (2006) entende ser um desafio o estabelecimento de relações entre práticas de manejo do solo em regiões de concentração animal e a qualidade da água. O autor acrescenta ainda que o estabelecimento de sistemas preditivos, como mudanças desse manejo, refletir-se-á nas condições da água. Portanto, entendemos que a modelagem das águas superficiais em bacias hidrográficas caracterizadas pela concentração de animais e pela disposição dos resíduos deles como fertilizantes é de extrema importância para delinear ações relacionadas à gestão ambiental do espaço rural e estabelecer
diretrizes que determinem as boas práticas de produção quanto ao uso e destino dos resíduos animais como fertilizantes.
Nesse sentido, os pesquisadores dos recursos naturais têm sido convidados a oferecer aos responsáveis pela tomada de decisão as alternativas sustentáveis da utilização da terra e de melhor gestão. Historicamente, isso sempre envolveu avaliações qualitativas de risco em posições específicas, mas há algum tempo a tentativa tem sido na direção de previsão quantitativa com cenários espaciais e temporais, isto é, usando modelos numéricos ambientais distribuídos integrados com ferramentas geotecnológicas. Esses modelos são ferramentas úteis para lidar com a complexidade da realidade, simulando várias práticas de gestão reais e potenciais e prevendo suas consequências. (PEKAROVA
et al., 1999; SAUER et al., 2003; BACIC et al., 2008).