Efeito da mudança na cobertura do solo na vazão média anual na bacia do rio Xingu

Abstract

O desmatamento nos biomas Floresta Amazônica e Cerrado no Brasil comprometem a qualidade dos sistemas ambientais, tais como a fauna, a flora e a hidrologia. Diversos estudos mostraram que a substituição da vegetação natural de uma bacia hidrográfica por espécies exóticas ou por monocultivos alteram a vazão de longa duração. Esse trabalho tem como objetivo estudar os efeitos no regime de vazões causado pela alteração na cobertura vegetal natural da bacia hidrográfica do rio Xingu. Para a obtenção de séries longas de vazão, foi utilizado o modelo InLand para simular o balanço de água na superfície e o modelo THMB para o cálculo da vazão. Dois bancos de dados foram testados para serem usados como forçantes climáticas dos modelos, sendo um de base diária e o outro mensal. A validação do modelo foi feita através da comparação entre os dados medidos em estações fluviométricas com os resultados das simulações utilizando regressão linear, erro na vazão de longa duração, viés médio (MBE) e raiz do erro quadrático médio (RMSE). Também foram feitos histogramas com frequência do erro mensal do modelo para determinar se o viés é baixo. As simulações abrangeram o período de 1951 a 2000, sendo as séries divididas em duas partes de 15 anos no início e no fim da série (1951 a 1965 e 1986 a 2000, respectivamente). Também foram comparadas as simulações onde havia a presença de desmatamento na bacia e onde a área encontrava-se completamente preservada para verificar se existe diferença significativa entre as séries, em que momento as séries divergem e o comportamento da diferença entre as séries e a evolução do desmatamento. Os resultados mostraram que, em média, a vazão aumentou num intervalo de 20 a 30% para todos os pontos analisados e a precipitação aumentou em menos de 5%, insignificante a 99% de confiança. Além disso, a fração de precipitação que é convertida em escoamento variou de 0,19 a 0,27 no período de 1951 a 1965, para 0,23 a 0,33, mostrando que houve redução na proporção de conversão da precipitação em evapotranspiração entre os períodos. Também houve diferença significativa (p < 0,01) entre as vazões simuladas com e sem presença de desmatamento na bacia, mostrando os valores da série da diferença aumentam com o incremento no desmatamento, sugerindo que o desmatamento cause alteração na vazão de longa duração.

Deforestation in the Amazon and Cerrado biomes in Brazil compromise the quality of environmental systems, such as fauna, flora and hydrology. Several studies have shown that replacing the natural vegetation of a watershed by exotic species or monocultures alter the stream flow. This work aims to study the effects on the flow regime caused by the change in natural vegetation cover of the Xingu River basin. To obtain long series of flow, the InLand model was used to simulate the water balance at the surface and the THMB model to calculate the flow. Two databases were tested to be used as models of climate forcings, being the first with a daily data, and the second has monthly data. The model validation was performed by comparing the measured data in gauged stations with the simulation results using linear regression error in the stream flow, mean bias (MBE) and root mean square error (RMSE). Histograms with the monthly frequency error model were also made to determine whether the bias is low. The simulations covered the period from 1951 to 2000, the series is divided into two parts of 15 years at the beginning and end of the series (1951-1965 and 1986-2000, respectively). Were also compared simulations where there was the presence of deforestation in the basin and where the area was completely preserved to check for significant differences between the series, in which the time series diverge and the behavior of the difference between the series and the evolution of deforestation. The results showed that, on average, the flow increased in a range of 20 to 30% for all analyzed points and precipitation increased by less than 5%, an insignificant 99% confidence level. Furthermore, the fraction of precipitation which is converted into flow ranged from 0.19 to 0.27 from 1951 to 1965 to 0.23 to 0.33, showing that a reduction in the conversion ratio in the precipitation evapotranspiration between periods. There was also a significant difference (p <0.01) between the simulated with and without the presence of deforestation in the basin flows, showing the values of the difference series increase with the increase in deforestation, suggesting that deforestation causes changes in stream flow.