Evolução espaço-temporal do uso e cobertura do solo e modelagem hidrológica em região montanhosa no sudeste do Brasil

Abstract

As mudanças de uso e cobertura do solo no Brasil desde o início da colonização ocorreram na maioria das vezes sem um planejamento prévio, tanto nas áreas rurais como nas áreas urbanas, o que pode ter influenciado a biodiversidade e serviços ecossistêmicos como a disponibilidade hídrica. A perda de solo associada ao uso e ocupação de áreas inadequadas afeta tanto a fauna e flora nativas, quanto a vazão dos cursos d’água, e consequentemente prejudica a qualidade de vida das pessoas. Problemas socioambientais como inundações e a falta d’água afetam milhares de pessoas todos os anos. Assim, o presente trabalho tem como objetivo geral fazer analise espaço temporal e modelagem hidrológica da bacia do Turvo Sujo a fim de fornecer subsídios para proteção e recuperação das áreas mais impactadas, e preservação do curso d’água. A bacia do rio Turvo Sujo é uma sub bacia do Rio Doce, e está localizada na Zona da Mata, Minas Gerais, Brasil. A proposta desse trabalho surgiu da preocupação com questões importantes como a falta de água vivenciada nos últimos anos em Viçosa, o grau de degradação dos leitos do rio Turvo Sujo e da constatação de mudanças no uso e cobertura do solo na bacia. Por essas razões, analisar o histórico e futuro pode fornecer informações para um melhor planejamento ambiental, com subsídios para a recuperação das áreas mais impactadas e preservação dos cursos d’água, garantido assim, melhores condições de vida para sociedade dos municípios pertencentes a bacia. Conciliando informações históricas de uso e cobertura do solo, e da hidrografia foi possível entender a dinâmica ambiental e hidrologia da bacia, principalmente em áreas protegidas como as Áreas de Preservação Ambiental (APP) e Reserva Legal (RL) registradas nas propriedades rurais pelos próprios proprietários no Cadastro Ambiental Rural (CAR). Na primeira parte do trabalho, a análise do histórico de mudanças ambientais na bacia foi realizada através da análise dos mapas de uso e cobertura do solo disponíveis na plataforma do MapBiomas, e também informações do CAR sobre as áreas de APPS, RL e nascentes da bacia hidrográfica. Buscando entender a relação das mudanças ambientais com o a sociedade, este trabalho também analisou dados socioeconômicos da região obtidas do IBGE. Na segunda parte do trabalho, foi realizada a análise histórica da vazão da estação fluviométrica presente na bacia e do clima da região, e com o objetivo de avaliar o efeito do uso e cobertura do solo e do clima na vazão da bacia foi utilizado o modelo hidrológico Soil and Water Assessment Tool (SWAT). De forma geral, os resultados com base nos mapas do MapBiomas demonstraram que existe uma tendência de aumento da floresta nativa e diminuição das pastagens entre 1985 e 2019. Essa informação se repete nos resultados das outras análises, como nas APPs, RL, e terço superiores de morros, que tem tido cada vez mais a presença de cobertura florestal. Além disso, as pastagens plantadas estão em crescimento, o que indica aumento do cuidado e manejo na bacia. O modelo SWAT obteve desempenho satisfatório no estudo, e a projeção de cenários foi eficaz para entender o comportamento hidrológico sob diferentes tipos de uso e cobertura do solo. Além disso, demonstrou que os cenários com maiores áreas de floresta nativa, principalmente nas APPS, RL e terços superiores de morros, podem trazer benefícios para a hidrologia da bacia, com maior infiltração de água no solo e consequente abastecimento de aquíferos rasos e profundos. Palavras-chave: Bacia Hidrográfica. Floresta Nativa. MapBiomas. APPs. Hidrografia. SWAT.Since the beginning of Brazil’s colonization, changes in land use and coverage occurred mostly without any prior planning, either in rural and urban areas, which may have influenced biodiversity and ecosystem services such as water availability. Water loss due to the use and occupation of inappropriate land areas affects native fauna and flora, and streamflow of watercourses, jeopardizing people’s life quality. Socio-environmental problems such as flooding and water shortage affect thousands of people every year. Therefore, this work aims to apply a spatial-temporal analysis and hydrological modelling of the Turvo Sujo river basin, in order to subsidize the protection and recovery of the most affected areas and the preservation of the watercourse. The Turvo Sujo river basin is a sub-basin of the Doce river and it is located in the Zona da Mata, Minas Gerais, Brazil. This work proposal came from recent concerns about water shortage observed for Viçosa in the last few years, the degree of degradation noticed in Turvo Sujo River beds, and the observation of changes in land use and coverage in the basin. For these reasons, analyzing the past and future prospects may provide us information for better environmental planning, recovery of highly degraded areas, and preservation of the watercourse, ensuring better living conditions for the population in which the Turvo Sujo basin is located in. By gathering historical informations about the land use and cover of the basin’s surroundings as well as its hydrography, it was possible to understand its environmental dynamics and hydrology, especially in protected areas such as Permanent Protected Areas (PPAs) and Legal Reserves (LRs) registered in the Rural Environmental Register system (RER) by the landowners. In the first part of this work, an analysis of the basin’s environmental changes history was performed through maps of land use and coverage available at the MapBiomas platform, together with information provided from the RER about the PPAs, LRs, and springs belonging to the Turvo Sujo water basin. In order to understand the relationship between environmental changes and society, this work also analyzed regional socioeconomic data obtained from the IBGE website. In the second part of this work, a historical analysis of the water flow in a streamflow station located in the basin and the region’s climate was performed. To assess the effect of land use and cover and the climate on the basin’s streamflow, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was used. SWAT results combined with the different scenarios of land use provided relevant information for the protection and preservation of the Turvo Sujo’s basin. Overall, the results based on the maps of the Mapbiomas that there is a tendency of increase in native forest area and decrease in pasture land between 1985 and 2019. These results repeat on the other analyses, such as in the PPAs, LRs, and top- third of hills analyses, that are even more covered by forest vegetation today. Moreover, the pasture planted is at its full growth, indicating increased care about the basin’s surroundings. The SWAT model presented a satisfactory performance in this study and the scenarios projection was effective to understand the hydrological behavior under different land uses and covers. Besides, it demonstrated that the scenarios that presented more native forest area, mainly in the APPS, RL and the top third of the hills, can benefit the basins hydrology, providing better water infiltration in soil and, consequently, the supply of shallow and deep aquifers. Keywords: Water Basin. Native Forest. MapBiomas. PPAs. Hydrography. SWAT.