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

Biografia dos Autores

Donizeti Aparecido Pastori Nicolete, Universidade Estadual de São Paulo, Botucatu (SP), Brasil

Doutor em Agronomia (Irrigação e Drenagem) pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2015 e 2019). Tem experiência na área de Recursos Florestais e Engenharia Florestal, com ênfase em Geoprocessamento. 

Edson Luís Piroli, Universidade Estadual de São Paulo, Botucatu (SP), Brasil

Doutor em Agronomia na Área de Concentração em Energia na Agricultura, na Linha de Pesquisa Planejamento do Uso do Solo, Estudo do Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável, pela UNESP. Livre Docente em Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento pela UNESP. Professor Associado da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, no curso de graduação em Geografia, no Campus de Ourinhos e no Programa de Pós-Graduação em Geografia da Faculdade de Ciências e Tecnologia da UNESP de Presidente Prudente. Bolsista de Produtividade/CNPq. Foi membro da REDISIG (Red Iberoamericana de Sistemas de Información Geográfica), que agrega pesquisadores da Argentina, Brasil, Chile, Costa Rica, Equador, Espanha, México e Porto Rico. Publicou dezenas de artigos em periódicos especializados e diversos trabalhos científicos em anais de eventos. Possui vários itens de produção técnica. Participa/ou de eventos no Brasil e no exterior. Orientou mais de 200 trabalhos de IC, de conclusão de curso, de especialização, de mestrado e de doutorado nas áreas de sensoriamento remoto, geoprocessamento, manejo de bacias hidrográficas, recursos florestais, turismo e gestão ambiental. Orienta alunos de PIBIC Ensino Médio, graduação, especialização, mestrado, doutorado e pós-doutorado. Recebeu 11 prêmios e/ou homenagens. Participou de mais de 200 bancas de Trabalhos de Conclusão de Curso em diferentes níveis acadêmicos. Tem livros e capítulos de livro publicados. Participou de dezenas de bancas de comissões julgadoras. Atua nas áreas de manejo integrado, planejamento e gestão ambiental, de bacias e microbacias hidrográficas e áreas de preservação permanente (APP), com ênfase na aplicação do Sensoriamento Remoto como fonte de dados e do Geoprocessamento como técnica de análise. Foi coordenador do curso de Turismo - Ênfase em Meio Ambiente e Vice Coordenador Executivo do Campus Experimental da UNESP de Rosana entre julho de 2007 e dezembro de 2008. Foi Vice Coordenador Executivo do Campus Experimental da UNESP de Ourinhos com mandato entre março de 2013 e março de 2017. Foi Coordenador Executivo deste Câmpus da UNESP de março de 2013 a março de 2021. No ano de 2015 foi o Presidente Associado do Fórum de Vice-Diretores da UNESP e em 2016, presidente deste Fórum. Em suas atividades profissionais interagiu com mais de trezentos colaboradores em co-autorias de trabalhos científicos e atividades correlatas. Participou de um projeto temático e de um projeto de políticas públicas financiados pela FAPESP. Coordenou o Projeto Regular "Análise do uso da terra nas áreas de preservação permanente do rio Pardo usando geoprocessamento, e avaliação dos impactos deste uso sobre os recursos naturais destas áreas", também financiado pela FAPESP, além de orientar diversos projetos de Iniciação Científica com bolsas concedidas pela FAPESP e CNPq. Coordenou projeto MES/Cuba financiado pela CAPES que envolveu quatro pesquisadores cubanos e brasileiros e quatro doutorados sanduíche de alunos dos dois países. Coordenou o projeto Mudanças no uso da terra em microbacias hidrográficas e impactos nos recursos naturais e na população humana, financiado pela FAPESP. É líder do Grupo de Pesquisa Segurança Hídrica e membro do grupo de pesquisa Núcleo Brasileiro de VANTs para Aerolevantamentos - NUBRAVA. É Coordenador da Rede Temática de Extensão em Águas (ReTEA) e Coordenador do Grupo de Trabalho das Instituições de Ensino Superior do CBH/Paranapanema. 

Referências

AHMADI-SANI, N.; RAZAGHNIA, L.; PUKKALA, T. Effect of Land-Use Change on Runoff in Hyrcania. Land, v. 11, n. 2, p. 220, 2022.
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.
Publicado
07/08/2024
Como Citar
NICOLETE, Donizeti Aparecido Pastori; PIROLI, Edson Luís. AVALIAÇÃO DO IMPACTO DAS MUDANÇAS DE USO E COBERTURA DAS TERRAS NO ESCOAMENTO SUPERFICIAL. Mercator, Fortaleza, v. 23, ago. 2024. ISSN 1984-2201. Disponível em: <http://www.mercator.ufc.br/mercator/article/view/e23012>. Acesso em: 17 jan. 2026. doi: https://doi.org/10.4215/rm2024.e23012.
Seção
ARTIGOS