Sedimentos e hidrologia Morfologia fluvial

Walter Collischonn

IPH UFRGS

Rios aluviais

• Um rio é considerado aluvial quando a

planície sobre a qual ele escoa é formada

por sedimentos trazidos pelo próprio rio.

• Rios aluviais tem uma relativa liberdade de

ajustar sua forma: • Forma em planta

• Forma da seção

• Formas de fundo

Processos de formação da calha

Equilíbrio e Ajuste

• Potência de escoamento

• Ajuste e equilíbrio

– idéias qualitativas (Lane)

– modelos matemáticos

• Largura estável

– exemplo rios Amazonia

– “vazão formadora”

– vazão de calha cheia

Potência de escoamento

Equilíbrio

• Uma das características mais marcantes dos

rios é sua capacidade de ajustamento ou

resiliência

• Em um rio estável a seção transversal se

mantém relativamente estável e a

declividade do fundo pouco se altera

Equilíbrio ou estabilidade segundo

Lane (1955)

• Normalmente o equilíbrio de um rio depende dos seguintes fatores:

• Descarga de sedimentos

• Diâmetro dos sedimentos

• Vazão

• Declividade

• A alteração de um dos fatores vai provocar a alteração de outros para voltar a uma condição estável

Lane (1955)

SQdQ 50s

Estabilidade ou equilíbrio

SQdQ 50s

De acordo com Lane

• Um rio permanece estável se alterações na

descarga sólida são contrabalançadas por

alterações na declividade ou na vazão

• Redução na declividade resulta em

deposição de sedimentos

• Redução apenas na descarga de sedimentos

resulta em erosão

Análise qualitativa do impacto de

uma barragem com reservatório

figura reservatório

Formação de planície

• Enchentes, migração e

abandono de meandros

aos poucos vão

moldando a planície

Forma em planta de um rio

Meandros - formação

Meandros - formação

Meandros - migração

Corte natural de meandros

Corte natural de meandros

Rio São Lourenço (MT) em

mapa baseado em imagem

aérea de 1967

Rio São Lourenço (MT) em

imagem de satélite LANDSAT

de 1988

1967

1988

atual

Calha menor x calha maior

Outros processos naturais de

abandono de trechos de rios

• Processos de abandono

de trechos de rios (Press

e Siever, 1986)

a) “Cut-off”;

b) Corte de meandro;

c) “Avulsion” (avulsão ou

abandono de trecho de

rio).

Avulsion (avulsão)

• Ocorre em leques

aluviais ou deltas.

Perfil longitudinal de um rio

Formas de fundo

duna

Formas de fundo

rio Teles Pires MT

Formas de fundo

• Acrescentar material Chanson “Open

Channel...” página 152.

Bancos de areia/sedimentos

• Bancos alternados

Bancos alternados

• Bancos alternados

podem se desenvolver

iniciando processo de

formação de meandros

• Caso as margens não

sejam erodiveis,

meandros não podem

se formar

Forma da seção

do livro Stream Hydrology: An introduction for Ecologists – de Gordon et al.

Diques marginais naturais

Características da forma da seção

• Relação largura profundidade

• Depende do material

• Usualmente cresce de montante para jusante

• Podem ser relacionadas à vazão (formadora)

• Podem ser relacionadas à área de drenagem

Exemplo largura de rios na bacia

Amazônica

y = 0,8054x0,5289

R = 0,77

1

10

100

1000

10000

100 1000 10000 100000 1000000 10000000

Ad (km2)

B (

m)

Exemplo profundidade de rios na

bacia Amazônica

y = 1,4351x0,1901

R = 0,72

1

10

100

100 1000 10000 100000 1000000 10000000

Ad (km2)

H (

m)

Exemplo área molhada de rios na

bacia Amazônica

y = 1,1558x0,719

R = 0,88

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

100 1000 10000 100000 1000000 10000000

Ad (km2)

A (

m2)

Vazão de calha cheia

• Em rios aluviais a vazão a partir da qual

inicia a inundação da planície é chamada de

vazão de calha cheia

• Aparentemente, os rios moldam sua própria

calha de uma forma tal que a vazão de calha

cheia tem um tempo de retorno de

aproximadamente 2 anos.

Vazão formadora

• É uma vazão única que tem efeitos

morfológicos equivalentes ao conjunto das

vazões que realmente ocorrem em um

trecho de rio.

• Muitas vezes assume-se que a vazão

formadora é equivalente à vazão de calha

cheia.

Balanço de sedimentos

37

Garantia da estabilidade das margens

força trativa unitária:

Dimensionamento de canais não revestidos

0hmax IgR

0hmax IgR75,0

38

Distribuição de velocidade

em seções típicas nos

canais

(Chow, 1973)

Distribuição das Tensões

de Arraste no fundo e

taludes de um canal

Características do escoamento

39

Passo Atividade

1Determinar os valores de n (rugosidade), declividade, ângulo de repouso domaterial, vazão de dimensionamento e angulo de inclinação dos taludes

2Estimar a sinuosidade a partir da topografia para correção da tensão trativaunitária

3

Calcular a tensão trativa unitária atuando no fundo através de

0max Syf

4

Admitir um diâmetro característico para o material. Determinar a tensãotrativa limite para o fundo a partir do diagrama de Shields. Corrigir emfunção da sinuosidade e da forma da seção. Determinar a tensão trativalimite nos taludes calculando o coeficiente K.

5

Determinar o diâmetro característico através da expressão de Shields para

o fundo e talude 50

,2

*

)( DgD

V

S

fl

5Comparar com o diâmetro de material admitido inicialmente e repetir oprocedimento caso necessário.

Roteiro