Physical characterization of a watershed through GIS: a study in the Schmidt stream, Brazil

ABSTRACT

Remote sensing and geoprocessing are essential tools for obtaining and maintaining records of human actions on space over the course of time; these tools offer the basis for diagnoses of land use, environmental interference and local development. The Schmidt stream watershed, located in the Sinos River basin, in southern Brazil, has an environmental situation similar to that of the majority of small streams draining rural and urban areas in southern Brazil agricultural and urbanization practices do not recognize the riparian area and there is removal of original vegetation, disregarding the suitability of land use; removal of wetlands; intensive water use for various activities; and lack of control and monitoring in the discharge of wastewater, among other factors, deteriorate the quality of this important environment.This article aims to achieve a physical characterization of the Schmidt stream watershed (Sinos river basin) identifying elements such as land use and occupation, soil science, geology, climatology, extent and location of watershed, among others, so as to serve as the basis for a tool that helps in the integrated environmental management of watersheds. By applying geographic information system - GIS to the process of obtaining maps of land use and occupation, pedologicaland geological, and using climatological data from the Campo Bom meteorological station, field visit, review of literature and journals, and publicly available data, the physical characterization of the Schmidt stream watershed was performed, with a view to the integrated environmental management of this watershed. Out of the total area of the Schmidt stream watershed (23.92 km2), in terms of geology, it was observed that 23.7% consist of colluvial deposits, 22.6% consist of grass facies, and 53.7% consist of Botucatu formation. Major soil types of the watershed 97.4% Argisols and only 2.6% Planosols. Land use and occupation is characterized by wetland (0.5%), Native Forest (12.83%), Native Forest + Rural Anthropic + Secondary Vegetation + Forestry (43.81%), Urban Anthropic/Urban Area (39.85%), and also Urban Anthropic/Expansion areas (3.01%). Mean annual rainfall is 1337 mm, maximum temperatures range from 10.5°C to 41.6°C and minimum temperatures range from 1.80°C and 26°C, weak winds, occasionally over 5 m/s. Conducting an environmental assessment in this watershed is essential for environmental and land management. However, these assessments are not conducted in all watersheds and, when they are, their frequency is not sufficiency to allow for continuous monitoring, in order to model and predict scenarios, with a view to adopt medium and long-term measures for environmental protection.

RESUMO

Resumo O sensoriamento remoto e geoprocessamento de imagens se constituem em ferramentas fundamentais para a obtenção e manutenção de registros das ações humanas no espaço ao longo do tempo subsidiando diagnósticos no uso do solo, na interferência ambiental e no desenvolvimento local. A microbacia do Arroio Schmidt, localizada na bacia do Rio dos Sinos, no Rio Grande do Sul, apresenta situação ambiental semelhante a da maioria dos pequenos cursos d'agua que drenam áreas rurais e urbanas no sul do Brasil práticas agrícolas e urbanização que não reconhecem a área ciliar com a remoção da cobertura vegetal original desrespeitando a aptidão do uso dos solos, remoção de áreas úmidas, uso intenso da água para diversas atividades e falta de controle e monitoramento no lançamento de efluentes entre outros, deterioram a qualidade deste importante ambiente. O objetivo deste trabalho é a caracterização física da Microbacia do Arroio Schmidt (Bacia do Rio dos Sinos) identificando elementos como uso e ocupação do solo, pedologia, geologia, climatologia, extensão e localização da Microbacia entre outros, a fim de instrumentalizar uma ferramenta auxiliar de gestão ambiental integrada de bacias hidrográficas. Através da aplicação do geoprocessamento no processo de obtenção dos mapas de uso e ocupação do solo, pedológico e geológico e uso de dados climatológicos da estação climatológica de Campo Bom-RS, visita a campo, revisão bibliográfica e de periódicos, dados públicos disponíveis, foi realizada a caracterização física da microbacia hidrográfica do Arroio Schmidt, visando a gestão ambiental integrada desta microbacia. Da área total da microbacia hidrográfica do Arroio Schmidt (23,92 km2) observou-se quanto à geologia que 23,7% são Colúvios, Fácies Gramado 22,6% e Formação Botucatu 53,7%. Principais tipos de solos da microbacia Argissolos 97,4% e os Planossolos que ocupam apenas 2,6%. O uso e ocupação do solo é caracterizado por área úmida (0,5%), Mata Nativa (12,83%), Mata Nativa + Antrópico Rural + Vegetação Secundária + Silvicultura (43,81%), Antrópico Urbano/Área Urbana (39,85%) e ainda Antrópico Urbano/Áreas de expansão (3,01%). Precipitação média anual de 1337 mm, temperaturas máximas entre 10,5°C e 41,6°C e as mínimas entre 1,8°C e 26°C, Ventos fracos, eventualmente passam de 5 m/s. A realização da avaliação ambiental nesta microbacia é fundamental na gestão ambiental e territorial. No entanto, estas avaliações não ocorrem em todas as microbacias e, quando ocorrem, não apresentam a frequência adequada para permitir o monitoramento contínuo a fim de modelar e prever cenários objetivando a adoção de medidas de médio e longo prazo para a proteção ambiental.