AVALIAÇÃO DO IMPACTO DAS MUDANÇAS DE USO E COBERTURA DAS TERRAS NO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Resumo
O objetivo deste estudo foi analisar o comportamento do escoamento superficial em consequência das mudanças de uso e cobertura das terras (LULC), tendo como local de análise a bacia do Rio Novo (Brasil). Para a estimativa do escoamento superficial, foi utilizado o método da curva número (NRCS-CN) e como dados de entrada, as classificações de LULC fornecidas pelo projeto MapBiomas e o mapa pedológico do estado de São Paulo (1:250.000). A bacia do Rio Novo foi discretizada em dez sub-bacias. Os resultados mostraram mudanças importantes de LULC, entre os anos de 1992 e 2022, com redução das áreas de pastagem e aumento dos cultivos anuais e da cana-de-açúcar, bem como das áreas urbanas. Estas mudanças condicionam alterações nos valores de CN, o que implica em alterações nos valores de escoamento superficial. Para uma chuva de 130mm (~período de retorno de 10 anos), os valores de lâmina de escoamento superficial variaram de 3.21 mm (áreas com cobertura florestal sobre os solos do grupo hidrológico A) até 101.35 mm (para áreas urbanas sobre solos do grupo hidrológico C). O processo de urbanização ocorrido nas sub-bacias 1, 6 e 9, levou a um aumento nas áreas com ocorrência dos maiores valores de CN (CN iguais a 85 e 90). Locais com aumento nos valores de escoamento superficial devem ser considerados como áreas críticas, onde podem ocorrer perdas de solo e água, comprometendo a segurança hídrica na bacia.
Palavras-chave: Método NRSC-CN , Sistema de Informação Geográfica, Manejo de Recursos Hídricos, Mapbiomas
Referências
DOI: http://dx.doi.org/10.3390/land11020220.
AKINNAWO, S. O. Eutrophication: causes, consequences, physical, chemical and biological techniques for mitigation strategies. Environmental Challenges, v. 12, p. 100733, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.envc.2023.100733.
ALMEIDA, W. S.; PANACHUKI, E.; OLIVEIRA, P. T. S.; MENEZES, R. S.; ALVES SOBRINHO, T.; CARVALHO, D. F. Effect of soil tillage and vegetal cover on soil water infiltration. Soil And Tillage Research, v. 175, p. 130-138, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.still.2017.07.009.
ALVARES, C. A.; STAPE, J. L.; SENTELHAS, P. C.; GONÇALVES, J. L. M.; SPAROVEK, G. Köppen's climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, v. 22, n. 6, p. 711-728, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2013/0507.
AMORIM, A.T.; PIROLI, E.L. Mudanças na paisagem do alto curso da bacia hidrográfica do Rio Novo, São Paulo, Brasil e impactos sobre os recursos hídricos. Ciência Geográfica v. XXVII, n. 2, p. 773-787, 2023. DOI: https://doi.org/10.57243/26755122.XXVII2023.
ANA/GESUB (2013) Áreas Aflorantes dos Aquíferos e Sistemas Aquíferos do Brasil. Escala: 1:1.000.000. Available at: https://metadados.snirh.gov.br/geonetwork/srv/por/catalog.search#/metadata/3ec60e4f-85ea-4ba7-a90c-734b57594f90. Accessed: 02 October 2023
Beven, K. J. Rainfall-runoff modelling: the primer. New York : Wiley. 2012.
CUI, J.; ZHU, M.; LIANG, Y.; QIN, G.; LI, J.; LIU, Y. Land Use/Land Cover Change and Their Driving Factors in the Yellow River Basin of Shandong Province Based on Google Earth Engine from 2000 to 2020. Isprs International Journal Of Geo-Information, v. 11, n. 3, p. 163, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/ijgi11030163.
DEPARTAMENTO DE ÁGUAS E ENERGIA ELÉTRICA - DAEE. Banco de Dados Hidrológicos. Available at: http://www.hidrologia.daee.sp.gov.br/
DELGADO, M. I.; CAROL, E.; CASCO, M. A. Land-use changes in the periurban interface: hydrologic consequences on a flatland-watershed scale. Science of the Total Environment, v. 722, p. 137836, 2020. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137836.
DU, X.; JIAN, J.; DU, C.; STEWART, R. D. Conservation management decreases surface runoff and soil erosion. International Soil And Water Conservation Research, v. 10, n. 2, p. 188-196, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.iswcr.2021.08.001.
DUAN, X.; CHEN, Y.; WANG, L.; ZHENG, G.; LIANG, T. The impact of land use and land cover changes on the landscape pattern and ecosystem service value in Sanjiangyuan region of the Qinghai-Tibet Plateau. Journal Of Environmental Management, v. 325, p. 116539, jan. 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116539.
EUROPEAN SPACE AGENCY, Sinergise. Copernicus Global Digital Elevation Model. Distributed by OpenTopography, 2021. DOI: https://doi.org/10.5069/G9028PQB.
FAOUZI, E.; ARIOUA, A.; HSSAISOUNE, M.; BOUDHAR, A.; ELALOUI, A.; KARAOUI, I. Sensitivity analysis of CN using SCS-CN approach, rain gauges and TRMM satellite data assessment into HEC-HMS hydrological model in the upper basin of Oum Er Rbia, Morocco. Modeling Earth Systems And Environment, v. 8, n. 4, p. 4707-4729, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s40808-022-01404-8.
FOHRER, N.; HAVERKAMP, S.; ECKHARDT, K.; FREDE, H. G. Hydrologic Response to land use changes on the catchment scale. Physics And Chemistry Of The Earth, Part B: Hydrology, Oceans and Atmosphere, v. 26, n. 7-8, p. 577-582, 2001. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/s1464-1909(01)00052-1.
GUPTA, L.; DIXIT, J. Estimation of rainfall-induced surface runoff for the Assam region, India, using the GIS-based NRCS-CN method. Journal Of Maps, v. 18, n. 2, p. 428-440, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/17445647.2022.2076624.
HAGRAS, A. Runoff modeling using SCS-CN and GIS approach in the Tayiba Valley Basin, Abu Zenima area, South-west Sinai, Egypt. Modeling Earth Systems And Environment, v. 9, n. 4, p. 3883-3895, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s40808-023-01714-5.
HAILU, A.; MAMMO, S.; KIDANE, M. Dynamics of land use, land cover change trend and its drivers in Jimma Geneti District, Western Ethiopia. Land Use Policy, v. 99, p. 105011, 2020. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.landusepol.2020.105011.
HONG, Y.; ADLER, R. F. Estimation of global SCS curve numbers using satellite remote sensing and geospatial data. International Journal Of Remote Sensing, v. 29, n. 2, p. 471-477, 2008. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/01431160701264292.
Hawkins, R. H.; Hjelmfelt Jr, A. T.; Zevenbergen; A. W. Runoff probability, storm depth, and curve numbers. Journal of Irrigation and Drainage Division, v. 111, n. 4, p. 330-340, 1985.
Jenson, S.K.; Domingue, J.O. Extracting Topographic Structure from Digital Elevation Data for Geographic Information System Analysis. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, v. 54, n. 11, p. 1593–1600, 1988.
JIA, M.; HE, D.; HUO, X.; ZHANG, H.; JIA, S.; ZHANG, J. Exploring the impact of climate change on flood risk at cultural heritage sites using a GIS-based SCS-CN method: a case study of shanxi province, china. International Journal Of Disaster Risk Reduction, v. 96, p. 103968, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijdrr.2023.103968.
KUMAR, D. S.; ARYA, D. S.; VOJINOVIC, Z. Modeling of urban growth dynamics and its impact on surface runoff characteristics. Computers, Environment And Urban Systems, v. 41, p. 124-135, 2013.
LAL, M.; MISHRA, S. K.; PANDEY, A.; PANDEY, R. P.; MEENA, P. K.; CHAUDHARY, A.; JHA, R. K.; SHREEVASTAVA, A. K.; KUMAR, Y. Evaluation of the Soil Conservation Service curve number methodology using data from agricultural plots. Hydrogeology Journal, v. 25, n. 1, p. 151-167, 2016. DOI:. http://dx.doi.org/10.1007/s10040-016-1460-5.
LANDIM, P. M. B. (Coord.). Mapa geológico do Estado de São Paulo. Escala 1:250.000. 1984.
MAPBIOMAS. MapBiomas Project- Collection 8 of the Annual Series of Land Use and Land Cover Maps of Brazil. 2023.
MELESSE, A. M.; SHIH, S.F. Spatially distributed storm runoff depth estimation using Landsat images and GIS. Computers And Electronics In Agriculture, v. 37, n. 1-3, p. 173-183, 2002. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1699(02)00111-4.
MISHRA, B.; KUMAR, P.; SARASWAT, C.; CHAKRABORTY, S.; GAUTAM, A. Water Security in a Changing Environment: concept, challenges and solutions. Water, v. 13, n. 4, p. 490, 2021. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/w13040490.
NOSETTO, M. D.; JOBBÁGY, E. G.; BRIZUELA, A. B.; JACKSON, R. B. The hydrologic consequences of land cover change in central Argentina. Agriculture, Ecosystems & Environment, v. 154, p. 2-11, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2011.01.008.
OGURA, A. P.; SILVA, A. C.; CASTRO, G. B.; ESPÍNDOLA, E. L.G.; SILVA, A. L. An overview of the sugarcane expansion in the state of São Paulo (Brazil) over the last two decades and its environmental impacts. Sustainable Production And Consumption, v. 32, p. 66-75, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.spc.2022.04.010.
PESSOA, T. N.; LIBARDI, P. L. Physical-hydric properties of Oxisols as influenced by soil structure and clay mineralogy. Catena, v. 211, p. 106009, abr. 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.catena.2021.106009.
Piroli, E. L. Geoprocessamento aplicado ao estudo do uso da terra das áreas de preservação permanente dos corpos d´água da bacia hidrográfica do Rio Pardo. 2013. 150f. Tese (Livre-Docência) - Universidade Estadual Paulista, Ourinhos, 2013.
PROKEŁOVÁ, R.; HORÁčKOVÁ, Š.; SNOPKOVÁ, Z. Surface runoff response to long-term land use changes: spatial rearrangement of runoff-generating areas reveals a shift in flash flood drivers. Science Of The Total Environment, v. 815, p. 151591, abr. 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151591.
Pruski, F. F.; Brandão, V.S.; SILVA, D. D. Escoamento superficial. 2. ed. Viçosa: UFV, 2010.
Rossi, M. Mapa pedológico do Estado de São Paulo: revisado e ampliado. 2017
SARASWAT, C.; KUMAR, P.; MISHRA, B. K. Assessment of stormwater runoff management practices and governance under climate change and urbanization: an analysis of bangkok, hanoi and tokyo. Environmental Science & Policy, v. 64, p. 101-117, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.envsci.2016.06.018.
SATHEESHKUMAR, S.; VENKATESWARAN, S.; KANNAN, R. Rainfall–runoff estimation using SCS–CN and GIS approach in the Pappiredipatti watershed of the Vaniyar sub basin, South India. Modeling Earth Systems And Environment, v. 3, n. 1, p. 1-8, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s40808-017-0301-4.
SHIRAZI, S. M.; ADHAM, M. I.; OTHMAN, F.; ZARDARI, N. H.; ISMAIL, Z. Runoff trend and potentiality in Melaka Tengah Catchment of Malaysia using SCS-CN and statistical technique. Journal Of Environmental Engineering And Landscape Management, v. 24, n. 4, p. 245-257, 2016.
SANTANA, M. L. T.; SANTOS, F. F.; CARVALHO, K. M.; PEIXOTO, D. S.; UEZU, A.; AVANZI, J. C.; SERAFIM, M. E.; NUNES, M. R.; VAN ES, H. M.; CURI, N. Interactions between land use and soil type drive soil functions, highlighting water recharge potential, in the Cantareira System, Southeast of Brazil. Science Of The Total Environment, v. 903, p. 166125, dez. 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166125.
SARTORI, A.; GENOVEZ, A.; LOMBARDI NETO, F. Classificação Hidrológica de Solos Brasileiros para a Estimativa da Chuva Excedente com o Método do Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos Parte 1: classificação. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 10, n. 4, p. 5-18, 2005.
SONG, S.; WANG, W. Impacts of Antecedent Soil moisture on the Rainfall–Runoff Transformation Process Based on High-Resolution Observations in Soil Tank Experiments. Water, v. 11, n. 2, p. 296, 9 fev. 2019. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/w11020296.
SOUZA, C. M.; SHIMBO, J. Z.; ROSA, M. R.; PARENTE, L. L.; ALENCAR, A. A.; RUDORFF, B. F. T.; HASENACK, H.; MATSUMOTO, M.; FERREIRA, L. G.; SOUZA-FILHO, P. W. M. Reconstructing Three Decades of Land Use and Land Cover Changes in Brazilian Biomes with Landsat Archive and Earth Engine. Remote Sensing, v. 12, n. 17, p. 2735, 2020. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/rs12172735.
TECK, V.; POORTINGA, A.; RIANO, C.; DAHAL, K.; LEGASPI, R. M. B.; ANN, V.; CHEA, R. Land use and land cover change implications on agriculture and natural resource management of Koah Nheaek, Mondulkiri province, Cambodia. Remote Sensing Applications: Society and Environment, v. 29, p. 100895, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100895.
USDA. Chapter 9 - Hydrologic Soil-Cover Complexes. In: USDA Part 630 National Engineering Handbook. Washington: Government Printing Office, 2004a.
USDA. Chapter 10 - Estimation of Direct Runoff from Storm Rainfall. In: USDA Part 630 National Engineering Handbook. Washington: Government Printing Office, 2004b.
USDA. Chapter 7 - Hydrologic Soil Groups. In: USDA Part 630 National Engineering Handbook. Washington: Government Printing Office, 2009.
UWIZEYIMANA, D.; MUREITHI, S. M.; MVUYEKURE, S. M.; KARUKU, G.; KIRONCHI, G. Modelling surface runoff using the soil conservation service-curve number method in a drought prone agro-ecological zone in Rwanda. International Soil And Water Conservation Research, v. 7, n. 1, p. 9-17, 2019. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.iswcr.2018.12.001.
VALLE JUNIOR, L. C. G.; RODRIGUES, D. B. B.; OLIVEIRA, P. T. S. Initial abstraction ratio and Curve Number estimation using rainfall and runoff data from a tropical watershed. RBRH, v. 24, p. 327-345, 2019. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/2318-0331.241920170199.
WANG, W.; WU, X.; YIN, C.; XIE, X. Nutrition loss through surface runoff from slope lands and its implications for agricultural management. Agricultural Water Management, v. 212, p. 226-231, 2019. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2018.09.007.
WEI, L.; ZHANG, B.; WANG, M. Effects of antecedent soil moisture on runoff and soil erosion in alley cropping systems. Agricultural Water Management, v. 94, n. 1-3, p. 54-62, 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2007.08.007.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
- Autores mantém os direitos autorais e concedem à MERCATOR o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Creative Commons Attribution License, que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria do trabalho e publicação inicial nesta revista.
- Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
- Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).
- Autores são responsáveis pelo conteúdo constante no manuscrito publicado na revista.



