O impacto da desertificação na hidrologia: um estudo de modelagem para a bacia do rio Seridó
Land use in the Seridó river basin is the main factor in the intensification of desertification in this region, where desertification interferes with the hydrology of the basin. Among its effects on the soil are the low quality and the change in the availability of water resources. The objective...
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| Outros Autores: | |
| Formato: | Dissertação |
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| Publicado em: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
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| Assuntos: | |
| Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47606 |
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Desertificação Semiárido Modelagem hidrológica SWAT Lucas, Alanderson Firmino de O impacto da desertificação na hidrologia: um estudo de modelagem para a bacia do rio Seridó |
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Land use in the Seridó river basin is the main factor in the intensification of desertification in
this region, where desertification interferes with the hydrology of the basin. Among its effects
on the soil are the low quality and the change in the availability of water resources. The
objective of this study was to evaluate the impacts of desertification on the hydrology of the
Seridó river basin via hydrological modeling. The hydrological model used was the SWAT,
which proved to be an effective tool, as it satisfactorily simulated the seasonality of the monthly
flow in four tributary sub-basins of the Seridó river, simulating the observed flow variance by
more than 60%. In the evaluation of the model, it was observed greater skill in flows equal to
or less than Q5% (maximum flows) and the PBIAS (RMSE) of the simulated flow was ~ 30%
(8,3 m³.s-1) and 50% (11,8 m³.s-1) for the model calibration and validation periods, respectively.
To assess desertification, two land use and land cover scenarios were developed for the
watershed: the control scenario, where the vegetation cover of the basin was that observed in
1985; and the desertification scenario, where desert areas were included from 1985 to 2019.
The historic and gradual advance of the desert (+15,39%) altered the annual water balance,
increasing the total runoff ( ) by 6,95%, due to the increase in surface runoff ( ), which
increased by 12,08%. This change altered the Q5% regime, associated with floods, which were
increased in the desertification scenario. In average absolute terms, the changes in and
were +14 mm.month-1 and +11 mm.month-1 in the wet season, respectively. On the other
hand, the subsurface runoff ( ) decreased by 15,34% in relation to the annual balance,
although it increased by 1,5 mm.month-1 in the rainy season. The annual evapotranspiration
( ) reduced by 4,18%, which corresponded to -5 (-2) mm.month-1 in the rainy season (dry).
The same impact occurred with soil water content ( ) and percolation ( ), in which the
average annual reductions were 3,79% and 1,96%, -45 mm.month-1 and -4 mm.month-1 in the
rainy season, in order. In spatial terms, , and ( , and ) were
significantly reduced (expanded) in the central-west region of the basin. In general, found that
desertification increases the extremes of Q5% and deteriorates the hydrological conditions,
locally and in the areas adjacent to the desert regions, with the reduction of and , and
the increase of . Such effects are expected, as desertification reduces infiltration due to
the degree of compaction of the bare soil, unbalancing the groundwater system. Therefore, the
maintenance of natural and agricultural ecosystems will be harmed. |
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ri-123456789-476062022-06-08T20:42:37Z O impacto da desertificação na hidrologia: um estudo de modelagem para a bacia do rio Seridó Lucas, Alanderson Firmino de Silva, Jonathan Mota da https://orcid.org/0000-0001-6441-485X http://lattes.cnpq.br/0484302300145718 http://lattes.cnpq.br/3379521354576211 Costa, Gabriel Brito Domingues, Leonardo Moreno Amaro, Venerando Eustaquio http://lattes.cnpq.br/4215328958233942 Desertificação Semiárido Modelagem hidrológica SWAT Land use in the Seridó river basin is the main factor in the intensification of desertification in this region, where desertification interferes with the hydrology of the basin. Among its effects on the soil are the low quality and the change in the availability of water resources. The objective of this study was to evaluate the impacts of desertification on the hydrology of the Seridó river basin via hydrological modeling. The hydrological model used was the SWAT, which proved to be an effective tool, as it satisfactorily simulated the seasonality of the monthly flow in four tributary sub-basins of the Seridó river, simulating the observed flow variance by more than 60%. In the evaluation of the model, it was observed greater skill in flows equal to or less than Q5% (maximum flows) and the PBIAS (RMSE) of the simulated flow was ~ 30% (8,3 m³.s-1) and 50% (11,8 m³.s-1) for the model calibration and validation periods, respectively. To assess desertification, two land use and land cover scenarios were developed for the watershed: the control scenario, where the vegetation cover of the basin was that observed in 1985; and the desertification scenario, where desert areas were included from 1985 to 2019. The historic and gradual advance of the desert (+15,39%) altered the annual water balance, increasing the total runoff ( ) by 6,95%, due to the increase in surface runoff ( ), which increased by 12,08%. This change altered the Q5% regime, associated with floods, which were increased in the desertification scenario. In average absolute terms, the changes in and were +14 mm.month-1 and +11 mm.month-1 in the wet season, respectively. On the other hand, the subsurface runoff ( ) decreased by 15,34% in relation to the annual balance, although it increased by 1,5 mm.month-1 in the rainy season. The annual evapotranspiration ( ) reduced by 4,18%, which corresponded to -5 (-2) mm.month-1 in the rainy season (dry). The same impact occurred with soil water content ( ) and percolation ( ), in which the average annual reductions were 3,79% and 1,96%, -45 mm.month-1 and -4 mm.month-1 in the rainy season, in order. In spatial terms, , and ( , and ) were significantly reduced (expanded) in the central-west region of the basin. In general, found that desertification increases the extremes of Q5% and deteriorates the hydrological conditions, locally and in the areas adjacent to the desert regions, with the reduction of and , and the increase of . Such effects are expected, as desertification reduces infiltration due to the degree of compaction of the bare soil, unbalancing the groundwater system. Therefore, the maintenance of natural and agricultural ecosystems will be harmed. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq O uso do solo na bacia do rio Seridó é o principal fator da intensificação da desertificação nessa região, onde a desertificação interfere na hidrologia da bacia. Entre os seus efeitos sobre o solo, estão a baixa qualidade e a mudança na disponibilidade dos recursos hídricos. O objetivo desse estudo foi avaliar os impactos da desertificação na hidrologia da bacia do rio Seridó via modelagem hidrológica. O modelo hidrológico utilizado foi o SWAT, que se mostrou uma ferramenta eficaz, pois simulou satisfatoriamente a sazonalidade da vazão mensal em quatro sub-bacias tributárias do rio Seridó, simulando em mais de 60% a variância da vazão observada. Na avaliação do modelo, observou-se maior destreza nas vazões iguais ou inferiores a Q5% (vazões máximas) e o PBIAS (RMSE) da vazão simulada foi de ~ 30% (8,3 m³.s-1) e 50% (11,8 m³.s-1) para os períodos de calibração e validação do modelo, respectivamente. Para avaliar a desertificação foram desenvolvidos dois cenários de uso e cobertura da terra para a bacia hidrográfica: o cenário controle, onde a coberta vegetal da bacia foi aquela observada no ano de 1985; e o cenário de desertificação, onde foram incluídas as áreas desérticas desde o ano de 1985 até o ano de 2019. O avanço histórico e gradual do deserto (+15,39%) alterou o balanço hídrico anual, elevando o escoamento total ( ) em 6,95%, devido ao aumento no escoamento superficial ( ), que aumentou em 12,08%. Essa mudança alterou o regime das Q5%, associadas às cheias, que foram ampliadas no cenário de desertificação. Em termos absolutos médios, as mudanças no e foram de +14 mm.mês-1 e +11 mm.mês-1 na época úmida, respectivamente. Por outro lado, o escoamento subsuperficial ( ) diminuiu em 15,34% com relação ao balanço anual, embora este tenha aumentado 1,5 mm.mês-1 na quadra chuvosa. Já a evapotranspiração ( ) anual reduziu em 4,18%, o que correspondeu a -5 (-2) mm.mês-1 na estação chuvosa (seca). O mesmo impacto ocorreu com o conteúdo de água no solo ( ) e a percolação ( ), em que as reduções médias anuais foram de 3,79% e 1,96%, -45 mm.mês- 1 e -4 mm.mês-1 no período chuvoso, na ordem. Em termos espaciais, , e ( , e ), foram reduzidas (expandidos) significativamente na região centro-oeste da bacia. De maneira geral, percebeu que a desertificação aumenta os extremos de Q5% e deteriora as condições hidrológicas, localmente e nas áreas adjacentes as regiões desérticas, com a redução da e , e o aumento do . Tais efeitos são esperados, pois a desertificação reduz a infiltração diante do grau de compactação do solo exposto, desequilibrando o sistema de águas subterrâneas. Portanto, a manutenção dos ecossistemas naturais e agrícolas será prejudicada. 2022-06-08T20:41:44Z 2022-06-08T20:41:44Z 2022-01-31 masterThesis LUCAS, Alanderson Firmino de. O impacto da desertificação na hidrologia: um estudo de modelagem para a bacia do rio Seridó. 2022. 119f. Dissertação (Mestrado em Ciências Climáticas) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47606 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CLIMÁTICAS |