Morfologia Fluvial. Josué Souza de Gois

Transcrição

1 Morfologia Fluvial Josué Souza de Gois

2 INTRODUÇÃO Conceito: Estuda a formação, evolução e estabilização dos cursos d água naturais Essencial para as obras de Engenharia Fluvial ligadas à Navegação Interior

3 INTRODUÇÃO Divisão da bacia hidrográfica Alta bacia ou curso superior Alta declividade e velocidades elevadas Sedimentos bem graduados desde argilas a grandes blocos Tendência erosiva forte, vale encaixado e leito retilíneo Média bacia ou curso médio Média declividade e velocidades médias menores que no trecho alto Moderada sinuosidade Escavação das margens Maiores vazões - menores velocidades - formação de bancos ou ilhas Baixa bacia ou curso inferior Baixa declividade longitudinal e baixa velocidade Reduzida ação erosiva, limitada pela proximidade altimétrica do nível de base

4 INTRODUÇÃO

5 INTRODUÇÃO

6 INTRODUÇÃO MATURIDADE DOS RIOS Rios jovens: grandes declividades, grande erosão, encostas em V, grandes números de quedas e corredeiras (rios de montanha ou torrentes) Rios Maduros: as declividades são menores, as seções de escoamento alargam-se, a topografia mais plana e os perfis longitudinais graduais sem quedas ou corredeiras, equilíbrio dinâmico. Rios Senis: declividades reduzidas, barragens naturais ao longo das margens e zonas pantanosas no entorno, sendo a topografia dos vales extremamente plana por representar o assoreamento tendendo ao aplainamento da topografia e a estuarização do rio.

7 CLASSIFICAÇÃO INTRODUÇÃO Retilíneos: são raros na natureza pois mesmo quando as margens são aparentemente paralelas, o fundo é sinuoso Meandrados: se caracterizam em planta pela sucessão de curvas, alternam seções com grandes fossas nas margens côncavas das curvas, bancos nas margens convexas e seções rasas nas inflexões, sendo que os rios em equilíbrio dinâmico normalmente são deste tipo, embora o processo de formação de meandros usualmente esteja em evolução. Instáveis: caracterizam-se por grandes declividades, grandes larguras das seções, que são rasas, com talvegues múltiplos e com larguras variáveis, sendo rios que transportam grandes quantidades de sedimentos.

8 RESPOSTA FLUVIAL Relações sobre os parâmetros: h (profundidade) é diretamente proporcional a Q (vazão). B (largura) é diretamente proporcional a Q e a Qs (vazão sólida ou vazão de transporte de sedimentos). i (declividade) é inversamente proporcional a Q e diretamente proporcional a Qs. P (sinuosidade) é diretamente proporcional à declividade do vale e inversamente proporcional a Qs.

9 RESPOSTA FLUVIAL EXEMPLO: Construção de uma barragem Implica em retenção dos sedimentos transportados pelo rio no reservatório. Jusante mesma vazão Q (ou um pouco menor) e Qs praticamente nulo redução da declividade (abaixamento do leito) erosão do leito até ser atingido um perfil de equilíbrio, superando o aumento da profundidade, tornando os níveis de enchente inferiores aos vigentes anteriormente à implantação da barragem. Montante, a deposição evolui grandes distâncias provocando a elevação dos níveis de cheia e dos níveis de base dos afluentes.

10 RESPOSTA FLUVIAL EXEMPLO: Construção de uma barragem

11 RESPOSTA FLUVIAL EXEMPLO: Redução de Q e aumento de Qs A redução da vazão líquida e o aumento da vazão sólida podem ser devidos à maior utilização da terra (uso consuntivo na irrigação e desnudamento de terrenos), ou a alterações climáticas. Aumento da declividade elevação do leito e do nível d água, redução da profundidade rebaixar o nível d água. É mais provável que a elevação do leito supere a redução de profundidade, resultando em níveis de enchente superiores aos previstos, e aumentando prejuízos com as inundações. Efeitos opostos ocorrem com o aumento da cobertura vegetal da bacia hidrográfica.

12 EVOLUÇÃO DOS CURSOS D ÁGUA Princípios fundamentais que regem a modelação do leito do rio: Princípio da saturação Princípio da declividade Princípio da seleção

13 EVOLUÇÃO DOS CURSOS D ÁGUA Princípio da saturação A erosão tende a ocorrer nos trechos de maior declividade e/ou menor aporte sólido e a deposição nos trechos de menor declividade e/ou maior aporte sólido Aporte Sólido Capacidade de > sedimentação transporte Ex: reservatórios das barragens Aporte Sólido Capacidade de < erosão transporte Ex: cabeceiras dos rios

14 EVOLUÇÃO DOS CURSOS D ÁGUA Princípio da declividade Quando a turbidez Qs/Q é maior e h e C são menores a tendência da declividade de equilíbrio é ser maior, o que ocorre com o perfil de equilíbrio sendo atingido por sedimentação. A tendência oposta ocorre produzindo perfil de equilíbrio por erosão. Em trechos da alta bacia ocorre o aprofundamento do leito, vale encaixado e retilíneo. Na planície aluvionar ocorre o aumento do percurso fluvial, que torna-se sinuoso ou meandrado com vale composto: o leito maior tem maior declividade pela tendência à sedimentação nas grandes enchentes, em que o aporte supera a capacidade de transporte, e o leito médio tem menor declividade (sinuosidade acentuada) pela tendência à erosão nas estiagens, em que o aporte é menor do que a capacidade de transporte

15 EVOLUÇÃO DOS CURSOS D ÁGUA Princípio da declividade Aporte Sólido Capacidade de > sedimentação transporte Declividade aumenta para atingir o perfil de equilíbrio Aporte Sólido Capacidade de < erosão transporte Declividade diminui para atingir o perfil de equilíbrio Rios de montanha aprofundamento do leito Rios de planície aumento do percurso que torna-o sinuoso e ameandrado

16 EVOLUÇÃO DOS CURSOS D ÁGUA Princípio da seleção A sedimentação inicia-se com os sedimentos mais grosseiros, enquanto a erosão principia com os sedimentos mais finos. Assim, a granulometria e declividade do leito fluvial decrescem de montante para jusante

17 EVOLUÇÃO DOS CURSOS D ÁGUA Perfis longitudinais fluviais A declividade superficial do NA mais uniforme nas águas altas, (aproximando-se da declividade média do rio) Nas águas baixas apresenta-se em séries de trechos de declividade suave intercalados de trechos mais turbulentos em correspondência aos bancos (alto fundos). A diferente espessura da lâmina d água exerce influência sobre os sedimentos levando-os das fossas a acrescer os baixios sucessivos nas cheias, e sendo arrasados dos baixios para as fossas sucessivas na estiagem. As cheias acentuam o aprofundamento das fossas e a elevação dos altos fundos dos bancos, enquanto as águas baixas tendem a nivelar o perfil.

18 MEANDROS A sinuosidade de um rio é uma tendência natural de realização do menor trabalho em curva em terrenos não consolidados e de baixa granulometria (aluvião), sendo que normalmente os trechos retilíneos têm comprimentos que não superam 10 vezes a largura do canal.

19 MEANDROS Tendência de ocupar todas as posições possíveis dentro do vale a menos que um obstáculo o impeça Seção assimétrica e mais profunda no eixo da curva Seção simétrica e mais rasa na inflexão Tendência de erosão na face côncava e deposição na face convexa do meandro Margem côncava (externa) Margem convexa (interna)

20 MEANDROS Rio Cubatão

21 1ª. Lei do Talvegue: LEIS DE FARGUE a linha de máxima profundidade (talvegue) ao longo do curso d água tende a se aproximar da margem côncava e o material ali escavado se deposita na margem convexa.

22 2ª. Lei do Afastamento: LEIS DE FARGUE as profundidade máximas das fossas (sorvedouros) na margem côncava e mínimas (soleiras) nas inflexões correspondem aos vértices das curvas e inflexões, respectivamente, deslocados ligeiramente para jusante (aproximadamente 0,25 B) por efeito de inércia.

23 LEIS DE FARGUE 3ª. Lei da Fossa ou do Fundo: a profundidade é tanto maior quanto maior for a curvatura no talvegue (C=1/R) correspondente (maior efeito erosivo). Planta R1 R2 R1 > R2 N.A. H1 H2 C1 < C2 H2 > H1 Perfil

24 LEIS DE FARGUE 4ª. Lei do Desenvolvimento: as leis têm validade para as curvas de desenvolvimento médio do curso d água, isto é, nem muito longas, nem muito curtas com relação à largura do canal (3B<R<6B e 5B<L<11L).

25 5ª. Lei do Ângulo: LEIS DE FARGUE em curvas com igual desenvolvimento de comprimento de talvegue, a profundidade média é maior quanto maior o ângulo externo das tangentes (maior efeito erosivo). D1 a1 D2 a2 D1 = D2 a1 < a2 Hm1 < Hm2

26 LEIS DE FARGUE 6ª. Lei da Continuidade: o perfil de fundo é regular quando há variação contínua da curvatura, e, por conseqüência, toda mudança brusca de curvatura produz redução brusca de profundidade. C1 C2 C3 C4 C1 < C2 - aumento da profundidade a jusante C3 > C4 - redução da profundidade a jusante Má transição

27 LEIS DE FARGUE 7ª. Lei da Declividade de Fundo: a variação da curvatura é proporcional à variação da declividade de fundo. B C A 1/R O D 1/R distância distância

28 Evolução de um meandro MEANDROS