Land use and the hydrologic response in small watersheds of semiarid regions

O objetivo central desse trabalho foi avaliar e comparar o comportamento hidrolÃgico e sedimentolÃgico em pequenas bacias rurais no semiÃrido nordestino, verificando a influÃncia da aÃÃo antrÃpica sobre os recursos solo e Ãgua. O estudo desses processos à de suma importÃncia na definiÃÃo de estratÃgias para o melhor gerenciamento de pequenas bacias hidrogrÃficas e na definiÃÃo de planos de sustentabilidade. A Ãrea de investigaÃÃo localiza-se na bacia do Alto Jaguaribe, mais precisamente no municÃpio de Iguatu, na regiÃo conhecida como Centro Sul do estado do CearÃ. A Ãrea experimental à composta por quatro microbacias com denominaÃÃo de B1, B2, B3 e B4 localizadas prÃximas entre si, foram delimitadas e equipadas com calhas Parshall, sensores de nÃvel de Ãgua, pluviÃgrafos e coletores automÃticos de sedimentos visando estudos hidrossedimentolÃgicos em condiÃÃes de chuva natural. Nessa pesquisa as Ãreas das bacias em avaliaÃÃo nÃo excederam 3 hectares, sendo na microbacia B1 aplicado um tratamento (raleamento), que permitiu avaliar a influÃncia da alteraÃÃo na cobertura vegetal da Caatinga sobre o escoamento superficial, descarga mÃxima e produÃÃo de sedimentos. As demais microbacias experimentais B2, B3 e B4 foram mantidas inalteradas, sem intervenÃÃo antrÃpica, representando condiÃÃes naturais de pequenas bacias rurais do semiÃrido do nordeste. Os dados analisados abrangem toda a estaÃÃo chuvosa de 2009 nas quatro unidades experimentais e alguns eventos nos meses de janeiro, fevereiro e marÃo de 2008 na microbacia B2. Apesar da proximidade entre as unidades de monitoramento, os resultados revelaram grande variabilidade espaÃo-temporal das respostas hidrossedimentolÃgicas, sendo a umidade anterior do solo a variÃvel de destaque na modificaÃÃo destas. Os resultados mostraram que a prÃtica de raleamento da Caatinga teve influÃncia na alteraÃÃo do escoamento superficial e produÃÃo de sedimentos, sendo os efeitos maiores sobre os primeiros eventos. A produÃÃo acumulada de sedimentos atingiu ao final de 2009 valores de 1,45; 1,39 e 0,12 ton ha-1 para as microbacias B1, B2 e B4, respectivamente. De todas as microbacias investigadas, B3 apresentou os maiores valores de escoamento superficial, e descargas mÃximas, com coeficiente de escoamento mÃdio em torno de 86%. A unidade experimental B4 mostrou-se com comportamento hidrossedimentolÃgico bastante diferenciado das demais microbacias, sendo nesta encontrado as menores magnitudes de descarga mÃxima, escoamento superficial e produÃÃo de sedimentos, comportamento este associado principalmente Ãs caracterÃsticas fÃsicas do solo da microbacia. Os resultados encontrados fornecem elementos importantes no campo hidrossedimentolÃgico em regiÃes semiÃridas, podendo ser empregados para nortear pesquisas futuras em microbacias com escoamento efÃmero.This work was carried out to evaluate and to compare the hydrologic and sedimentologic behaviour of small rural catchments in the semiarid Northeast of Brazil, as well as to asses the influence of the anthropogenic action over soil and water resources. The study of theses processes is very important for the definition of strategies to a better management of small watersheds and the definition of sustainability plans. The study area is located in the Alto Jaguaribe basin, in the Iguatu County, State of CearÃ, Brazil. Four small catchments B1, B2, B3 and B4, neibor to each other, were delimited and equipped with Parshall flumes, water level sensors, rain-gauges and automatic sediment samplers, aiming hydrossedimentologic studies under natural rainfall conditions. In this research, the areas of studied catchments areas are smaller than three ha. In the B1 part of cover vegetation was cut, making it possible to assess the influence of changes in the vegetation cover over runoff, peak discharge and sediment yield. In the others catchments (B2, B3 and B4), cover vegetation was keeping in undisturbed condition, representing the natural condition in the semiarid region of northeast Brazil. The data analysed comprises the hydrologic year of 2009 on the four experimental unities and some events on the months of January, February and March of 2008 on the small catchment B2. Despite the proximity of the monitored unities, the results show high spatial and temporal variability of the hydrossedimentologic answer, and the antecedent soil moisture as the main variable responsible for such modifications. It was observed that lowering the density of the Caatinga vegetation influenced runoff and sediment yield, with greater effects over the first events. Accumulated sediment yield reached values of 1.45, 1.39 and 0.12 ton.ha-1 for the micro-catchments B1, B2 e B4, respectively, at the end of the year 2009. Among all investigated catchments, B3 presented the highest values of runoff and peak discharges, with runoff coefficient average around 28%. The B4 experimental unit had a hydrossedimentologic behaviour very different from the other catchments, showing the lowest values of peak discharge, runoff and sediment yield, and this behaviour can be explained to the soil characteristics. The results presented in this study contribute with important information for the hydrossedimentologic study of semiarid regions, and can be used to guide further research in small catchments with ephemeral regime