FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Practical problems related to water resources and the need for resolution of these was what drove the hydrological modeling, since understanding of the hydrological behavior of the basin was needed. So, this research was conducted to assess, through hydrossedimentological modeling, the behavior of a semiarid meso scale watershed as well as its water availability. The study area was the Madalena Representative Basin, Federal State of CearÃ, with 124kmÂ. Rainfall, accumulated volume and sedimentation in two reservoirs were monitored. The WASA-SED (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments Sediment Dynamics with Component) and VYELAS (Volume-Yield Elasticity) models were used in the evaluation. Some conclusions could be obtained from the results: i) Continuous monitoring of hydrological variables in watersheds of the Brazilian semiarid is necessary because the scarcity of data makes it difficult to analyze the performance of hydrological models, ii) Sedimentation measurements in reservoirs is essential for validating of sedimentological routines of model for evaluation of long periods, iii) The soil parameters are determinant in the quality of the results and details of the parameterization significantly improves the performance of the WASA model, iv) The predominance of drought scenario for the next years must affect water supply due to the low volume currently accumulated in the reservoir, v) Water availability of the strategic reservoir of the basin (Marengo reservoir) in extreme years of low rainfall, for 90% reliability yield,is 96% lower than the availability expected for regular years. / Problemas prÃticos relacionados aos recursos hÃdricos e a necessidade de resoluÃÃo desses foi o que impulsionou a modelagem hidrolÃgica, pois uma melhor compreensÃo do comportamento hidrolÃgico da bacia hidrogrÃfica se fez necessÃria. Assim esta pesquisa foi conduzida com o objetivo de avaliar, por meio da modelagem hidrossedimentolÃgica, o comportamento de uma bacia hidrogrÃfica de meso-escala no semiÃrido, assim como sua disponibilidade hÃdrica. A Ãrea foco do estudo foi a Bacia Representativa de Madalena, CearÃ, com 124kmÂ. Os modelos WASA-SED (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments with Sediment Dynamics Component) e VYELAS (Volume-Yield Elasticity) foram utilizados na avaliaÃÃo. Algumas conclusÃes puderam ser constatadas a partir dos resultados obtidos: i) O monitoramento contÃnuo das variÃveis hidrolÃgicas em bacias hidrogrÃficas do semiÃrido se faz necessÃrio, pois a insuficiÃncia de dados dificulta a anÃlise do desempenho de modelos hidrolÃgicos; ii) A quantificaÃÃo do assoreamento em reservatÃrios à essencial para a validaÃÃo de rotinas sedimentolÃgicas do modelo para longos perÃodos de avaliaÃÃo; iii) Os parÃmetros do solo sÃo determinantes na qualidade dos resultados e o detalhamento da parametrizaÃÃo melhora sensivelmente o desempenho do modelo WASA; iv) O predomÃnio do cenÃrio de estiagem para os prÃximos anos compromete o abastecimento devido ao baixo volume acumulado atualmente no reservatÃrio; v) A disponibilidade hÃdrica do reservatÃrio estratÃgico da bacia (Marengo) em anos extremos de baixa pluviometria, para uma vazÃo com 90% de garantia, à 96% inferior à disponibilidade para os anos mÃdios.

Atualmente, uma atividade que se tornou estratégica a nível nacional é o cultivo de espécies oleaginosas para o mercado alimentício e energético, em especial o plantio da palma de óleo (dendê) na região nordeste do estado do Pará, na Amazônia oriental. Esta cultura, assim como tem apresentado benefícios, como fixação do homem no campo, recuperação de áreas degradadas e redução da perda de solo, também tem apresentado riscos de ordem social e ambiental, como possíveis expropriações de terras e aumento do desmatamento e empobrecimento da diversidade ecológica. Mas se conhece pouco ainda dos impactos da expansão dessa cultura sobre o balanço hídrico e processos erosivos. Por isso, este trabalho estimou os impactos da expansão da cultura da palma de óleo na dinâmica de mudança de uso e cobertura da terra, bem como no escoamento superficial e na produção de sedimentos. Para isto, aplicou-se o modelo hidrossedimentológico Soil and Water Assessment Tool (SWAT) e o modelo de dinâmica espacial Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent (CLUES) sobre as sub-bacias não monitoradas dos rios Bujaru (SBRB) e Mariquita (SBRM), com calibração do SWAT realizada a partir da técnica de regionalização de vazão por regressão não linear e medições em campo com o molinete hidrométrico. A princípio, as equações de regressão se apresentaram eficientes nas estimativas de dados de vazão para as sub-bacias, fundamentadas no bom resultado da calibração e validação sobre as estações reais. Nas áreas de palma de óleo, o modelo foi capaz de estimar com bom grau de eficiência a evapotranspiração nestas Unidades de Resposta Hidrológica da SBRB (1089,2 mm) e da SBRM (1093,1 mm), em relação a literatura e medidas em torre de monitoramento micrometeorológico. O modelo CLUE-S foi capaz de integralizar as variáveis explanatórias com as demandas agregadas e as características de elasticidade com o objetivo de gerar cenários futuros de uso e cobertura da terra, bem como modelar a palma de óleo nas sub-bacias, identificando as variáveis biofísicas como as principais forçantes de mudança de uso e cobertura da terra. As estimativas de escoamento superficial e produção de sedimentos apontaram para uma redução na SBRB e um aumento na SBRM entre os cenários de 2008, 2013 e o cenário projetado com o CLUE-S para 2023 em especial por razão da grande variação das áreas de vegetação secundária. As áreas de Palma de Óleo tiveram menor escoamento superficial e produção de sedimentos médio mensal do período mais chuvoso em ambas sub-bacias e em todos os cenários em relação as áreas de Agricultura Geral e Pastagem. Os resultados também mostraram a boa capacidade do uso integrado dos modelos SWAT e CLUE-S na geração de dados que contribuem para a análise do impacto ambiental da expansão da palma de óleo na região nordeste do estado do Pará, sendo também importante para o planejamento e gestão ambiental rural em bacias hidrográficas não monitoradas na Amazônia Oriental, pois demonstra a eficiência do método em proporcionar o aumento dos conhecimentos do comportamento hidrológico destas bacias em relação a dinâmica espacial de uso e cobertura do solo. / Nowadays, oilseed production for food and energy has become a strategic activity at national level in Brazil, particularly oil palm crops located in the Northeast of Pará State, Eastern Amazon. Oil palm crops have shown benefits such as keeping farmers on the land, recovering degraded areas and reducing soil loss. Conversely, it may also increase social and environmental risks linked to land tenure instability and land expropriation, deforestation and biodiversity losses. In such context, there is still a lack of knowledge concerning the impacts of such crop on the local water balance and erosion processes. Thus, this research estimated the impacts of increasing oil palm crops on land use and land cover change dynamics, as well as on runoff and soil erosion processes. To do so, it was applied the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and the spatial explicit framework Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent (CLUE-S) over two ungauged sub-basins of Bujaru (SBRB) and Mariquita (SBRM) rivers. SWAT calibration was done by the regionalization streamflow method that adopts nonlinear regression and field measurements using a current meter. Initially, regression equations were effective in streamflow data estimation for the subbasins, this was based on effective calibration and validation results upon real stations. In the oil palm crop areas, the SWAT modeling was able to successfully estimate evapotranspiration on both hydrologic response unit of SBRB (1089,2 mm) and SBRM (1093,1mm) when compared to the literature and measures in micrometeorological monitoring tower. When applying CLUE-S model it was capable to integrate explanatory variables to scenario demands and elasticity parameters determining land use/cover change. Such integration allowed modelling oil palm spatial-temporal dynamics in current and future scenario demands within the two sub-basins SBRB and SBRM, as well as the identification of biophysical variables as the core drivers of land use/cover change. Runoff and sediment yield pointed out towards a decline in SBRB and an increase in SBRM in the current scenario between 2008 and 2013, as well as in the future scenario modelled using CLUE-S land use/cover change maps for 2023, particularly because of a large variation in the dynamics of secondary vegetation between the two sub-basins. Oil palm areas had smaller monthly average runoff and sediment yield in the rainiest period in both sub-basins and in current and future scenarios regarding agriculture and pasture areas. The results also show a suitable capability of integration between SWAT and CLUE-S models when generating data that contribute to the analysis of environmental impact of oil palm expansion in the Northeast of Para State. Such contribution is also relevant to the rural environmental planning and management in ungauged river-basins in Eastern Amazon, since the results found here demonstrate the efficiency of the method in providing an improved knowledge of the hydrological behavior of these basins concerning land use and land cover changes dynamics.

Atualmente, uma atividade que se tornou estratégica a nível nacional é o cultivo de espécies oleaginosas para o mercado alimentício e energético, em especial o plantio da palma de óleo (dendê) na região nordeste do estado do Pará, na Amazônia oriental. Esta cultura, assim como tem apresentado benefícios, como fixação do homem no campo, recuperação de áreas degradadas e redução da perda de solo, também tem apresentado riscos de ordem social e ambiental, como possíveis expropriações de terras e aumento do desmatamento e empobrecimento da diversidade ecológica. Mas se conhece pouco ainda dos impactos da expansão dessa cultura sobre o balanço hídrico e processos erosivos. Por isso, este trabalho estimou os impactos da expansão da cultura da palma de óleo na dinâmica de mudança de uso e cobertura da terra, bem como no escoamento superficial e na produção de sedimentos. Para isto, aplicou-se o modelo hidrossedimentológico Soil and Water Assessment Tool (SWAT) e o modelo de dinâmica espacial Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent (CLUES) sobre as sub-bacias não monitoradas dos rios Bujaru (SBRB) e Mariquita (SBRM), com calibração do SWAT realizada a partir da técnica de regionalização de vazão por regressão não linear e medições em campo com o molinete hidrométrico. A princípio, as equações de regressão se apresentaram eficientes nas estimativas de dados de vazão para as sub-bacias, fundamentadas no bom resultado da calibração e validação sobre as estações reais. Nas áreas de palma de óleo, o modelo foi capaz de estimar com bom grau de eficiência a evapotranspiração nestas Unidades de Resposta Hidrológica da SBRB (1089,2 mm) e da SBRM (1093,1 mm), em relação a literatura e medidas em torre de monitoramento micrometeorológico. O modelo CLUE-S foi capaz de integralizar as variáveis explanatórias com as demandas agregadas e as características de elasticidade com o objetivo de gerar cenários futuros de uso e cobertura da terra, bem como modelar a palma de óleo nas sub-bacias, identificando as variáveis biofísicas como as principais forçantes de mudança de uso e cobertura da terra. As estimativas de escoamento superficial e produção de sedimentos apontaram para uma redução na SBRB e um aumento na SBRM entre os cenários de 2008, 2013 e o cenário projetado com o CLUE-S para 2023 em especial por razão da grande variação das áreas de vegetação secundária. As áreas de Palma de Óleo tiveram menor escoamento superficial e produção de sedimentos médio mensal do período mais chuvoso em ambas sub-bacias e em todos os cenários em relação as áreas de Agricultura Geral e Pastagem. Os resultados também mostraram a boa capacidade do uso integrado dos modelos SWAT e CLUE-S na geração de dados que contribuem para a análise do impacto ambiental da expansão da palma de óleo na região nordeste do estado do Pará, sendo também importante para o planejamento e gestão ambiental rural em bacias hidrográficas não monitoradas na Amazônia Oriental, pois demonstra a eficiência do método em proporcionar o aumento dos conhecimentos do comportamento hidrológico destas bacias em relação a dinâmica espacial de uso e cobertura do solo. / Nowadays, oilseed production for food and energy has become a strategic activity at national level in Brazil, particularly oil palm crops located in the Northeast of Pará State, Eastern Amazon. Oil palm crops have shown benefits such as keeping farmers on the land, recovering degraded areas and reducing soil loss. Conversely, it may also increase social and environmental risks linked to land tenure instability and land expropriation, deforestation and biodiversity losses. In such context, there is still a lack of knowledge concerning the impacts of such crop on the local water balance and erosion processes. Thus, this research estimated the impacts of increasing oil palm crops on land use and land cover change dynamics, as well as on runoff and soil erosion processes. To do so, it was applied the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and the spatial explicit framework Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent (CLUE-S) over two ungauged sub-basins of Bujaru (SBRB) and Mariquita (SBRM) rivers. SWAT calibration was done by the regionalization streamflow method that adopts nonlinear regression and field measurements using a current meter. Initially, regression equations were effective in streamflow data estimation for the subbasins, this was based on effective calibration and validation results upon real stations. In the oil palm crop areas, the SWAT modeling was able to successfully estimate evapotranspiration on both hydrologic response unit of SBRB (1089,2 mm) and SBRM (1093,1mm) when compared to the literature and measures in micrometeorological monitoring tower. When applying CLUE-S model it was capable to integrate explanatory variables to scenario demands and elasticity parameters determining land use/cover change. Such integration allowed modelling oil palm spatial-temporal dynamics in current and future scenario demands within the two sub-basins SBRB and SBRM, as well as the identification of biophysical variables as the core drivers of land use/cover change. Runoff and sediment yield pointed out towards a decline in SBRB and an increase in SBRM in the current scenario between 2008 and 2013, as well as in the future scenario modelled using CLUE-S land use/cover change maps for 2023, particularly because of a large variation in the dynamics of secondary vegetation between the two sub-basins. Oil palm areas had smaller monthly average runoff and sediment yield in the rainiest period in both sub-basins and in current and future scenarios regarding agriculture and pasture areas. The results also show a suitable capability of integration between SWAT and CLUE-S models when generating data that contribute to the analysis of environmental impact of oil palm expansion in the Northeast of Para State. Such contribution is also relevant to the rural environmental planning and management in ungauged river-basins in Eastern Amazon, since the results found here demonstrate the efficiency of the method in providing an improved knowledge of the hydrological behavior of these basins concerning land use and land cover changes dynamics.