ASSESSMENT OF THE IMPACT OF CHANGES IN LAND USE AND LAND COVER ON SURFACE RUNOFF

Abstract

The aim of this study was to analyze the behavior of surface runoff as a result of changes in land use and land cover (LULC), using the Rio Novo basin (Brazil) as the analysis site. To estimate surface runoff, the curve number (NRCS-CN) method was used; as input data, the LULC classifications provided by the MapBiomas project and the pedological map of the state of São Paulo (1:250,000) were used. The Rio Novo basin was discretized into ten sub-basins. The results showed major changes in LULC between 1992 and 2022, with a reduction in pasture areas and an increase in annual crops and sugarcane fields, as well as in urban areas. Such alterations are conditioning factors of changes in Curve Number (CN) values, which imply changes in surface runoff values. For a rainfall of 130 mm (roughly 10-year return period), the surface runoff depth values ranged from 3.21 mm (areas with forest cover on soils in hydrological group A) to 101.35 mm (for urban areas on soils in hydrological group C). The urbanization process that occurred in sub-basins 1, 6, and 9 led to an increase in areas with the highest CN values (CN equal to 85 and 90). Locations with increased surface runoff values should be considered as critical areas, where soil and water losses may occur, thereby compromising water security in the basin.

El objetivo de este estudio fue analizar el comportamiento del escurrimiento superficial como resultado de los cambios en el uso y cobertura del suelo (LULC), utilizando la cuenca del Río Novo (Brasil) como sitio de análisis. Para estimar el escurrimiento superficial, se utilizó el método del número de curva (NRCS-CN); como datos de entrada, se utilizaron las clasificaciones de LULC proporcionadas por el proyecto MapBiomas y el mapa pedológico del estado de São Paulo (1:250.000). La cuenca del Río Novo fue dividida en diez subcuencas. Los resultados mostraron cambios importantes en LULC entre 1992 y 2022, con una reducción en las áreas de pastizales y un aumento en los cultivos anuales y los campos de caña de azúcar, así como en las áreas urbanas. Tales alteraciones son factores condicionantes de cambios en los valores del Número de Curva (CN), lo que implica cambios en los valores de escurrimiento superficial. Para una precipitación de 130 mm (aproximadamente un período de retorno de 10 años), los valores de la profundidad de escurrimiento superficial variaron desde 3.21 mm (áreas con cobertura forestal en suelos del grupo hidrológico A) hasta 101.35 mm (para áreas urbanas en suelos del grupo hidrológico C). El proceso de urbanización que ocurrió en las subcuencas 1, 6 y 9 llevó a un aumento en las áreas con los valores más altos de CN (CN igual a 85 y 90). Los lugares con valores de escurrimiento superficial aumentados deben considerarse como áreas críticas, donde pueden ocurrir pérdidas de suelo y agua, comprometiendo así la seguridad hídrica en la cuenca.

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.