Land-use influence on the soil hydrology: An approach in upper Grande River basin, Southeast Brazil

AUTOR(ES)
FONTE

Ciênc. agrotec.

DATA DE PUBLICAÇÃO

09/12/2019

RESUMO

RESUMO A Bacia do Alto Grande (ARG) é responsável pela drenagem de vários rios no sudeste do Brasil, sendo uma região hidrológica de grande importância para o Sistema Elétrico Brasileiro. Portanto, estudos sobre a disponibilidade de água nesta região são indispensáveis para uma melhor tomada de decisão na gestão dos recursos hídricos. O objetivo deste estudo é abordar a influência do uso da terra nas propriedades hidrológicas do solo na ARG, uma bacia de cabeceira estratégica do sudeste do Brasil. Para apoiar os resultados encontrados, este estudo utiliza indicadores hidrológicos (Fluxo de base/escoamento superficial (FB/ES) e Fluxo superficial/escoamento superficial (FS/ES)) extraídos de oito bacias hidrográficas. A condutividade hidráulica (Ko) foi determinada in situ usando um permeâmetro de fluxo constante, totalizando 224 pontos amostrados. Cinco algoritmos de aprendizado de máquina foram comparados em seu desempenho para prever a Ko (Random Forest, Support Vector Machine, Gradient Boosting, Linear Regression, Regularization) usando atributos de terreno como covariáveis. A validação adicional das relações de uso da terra e propriedades hidrológicas na ARG foi realizada com base em indicadores desenvolvidos com base nas séries pluviométricas e fluviométricas de longo prazo, de oito bacias hidrográficas dentro da ARG. Os métodos testados para prever a Ko resultaram em um R2 relativamente baixo devido à alta variabilidade espacial deste atributo hidrológico do solo. O indicador hidrológico FB/ES foi sensível às mudanças no uso da terra nas bacias hidrográficas. Os maiores valores de Ko estão associados à floresta nativa e os menores valores às áreas de pastagem e campo rupestre.ABSTRACT Brazil is a large country that depends on the hydroelectricity generation hydropower dams. The Upper Grande River Basin (UGRB) is one of the most important Brazilian hydrological regions in terms of water availability and electric energy production. Therefore, studies of water availability are indispensable for a better and more successful decision making in water resources management in the region. This study objective to approach the land-use influence on the soil hydrology in the Upper Grande River Basin, a strategic headwater basin of southeastern Brazil. This study uses hydrological indicators (baseflow/runoff (BF/R) and overland flow/runoff (OF/R)) extracted from eight watersheds, varying the size and localization in the region, to support the results found. Soil saturated hydraulic conductivity (Ko) was determined in situ using a constant flow permeameter, totaling 224 sampled points. Five machine learning algorithms were compared in their performance to predict Ko (Random Forest, Support Vector Machine, Gradient Boosting, Linear Regression, Regularization) using terrain attributes as covariates. The tested methods for predicting Ko resulted in a relatively low coefficient of determination (R2) due to the high spatial variability of this soil hydrologic attribute. The hydrological indicator BF/R was sensitive to land-use changes in the watersheds. The greatest Ko values were associated with native forest and the least values area associated with pasture and rupestrian field.

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