Sedimentos e hidrologia Morfologia fluvial. Walter Collischonn IPH UFRGS

Transcrição

1 Sedimentos e hidrologia Morfologia fluvial Walter Collischonn IPH UFRGS

2 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

3 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

4 Potência de escoamento

5 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

6 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

7 Lane (1955) Q d s 50 Q S

8 Estabilidade ou equilíbrio Q d s 50 Q S

9 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

10 Análise qualitativa do impacto de uma barragem com reservatório figura reservatório

11 Formação de planície Enchentes, migração e abandono de meandros aos poucos vão moldando a planície

12 Forma em planta de um rio

13 Meandros - formação

14 Meandros - formação

15 Meandros - migração

16 Corte natural de meandros

17 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

18 atual

19 Calha menor x calha maior

20 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).

21 Ocorre em leques aluviais ou deltas. Avulsion (avulsão)

22 Perfil longitudinal de um rio

23 Formas de fundo duna

24 rio Teles Pires MT Formas de fundo

25 Formas de fundo Acrescentar material Chanson Open Channel... página 152.

26 Bancos de areia/sedimentos Bancos alternados

27 Bancos alternados Bancos alternados podem se desenvolver iniciando processo de formação de meandros Caso as margens não sejam erodiveis, meandros não podem se formar

28 Forma da seção do livro Stream Hydrology: An introduction for Ecologists de Gordon et al.

29 Diques marginais naturais

30 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

31 B (m) Exemplo largura de rios na bacia Amazônica y = 0,8054x 0,5289 R = 0, A d (km 2 )

32 H (m) Exemplo profundidade de rios na bacia Amazônica 100 y = 1,4351x 0,1901 R = 0, A d (km 2 )

33 A (m 2 ) Exemplo área molhada de rios na bacia Amazônica y = 1,1558x 0,719 R = 0, A d (km 2 )

34 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.

35 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.

36 Balanço de sedimentos

37 Dimensionamento de canais não revestidos Garantia da estabilidade das margens força trativa unitária: max 0,75 gr h I 0 max gr h I 0 37

38 Características do escoamento Distribuição de velocidade em seções típicas nos canais (Chow, 1973) Distribuição das Tensões de Arraste no fundo e taludes de um canal 38

39 Roteiro Passo Atividade Determinar os valores de n (rugosidade), declividade, ângulo de repouso do material, vazão de dimensionamento e angulo de inclinação dos taludes Estimar a sinuosidade a partir da topografia para correção da tensão trativa unitária Calcular a tensão trativa unitária atuando no fundo através de y max S 0 f Admitir um diâmetro característico para o material. Determinar a tensão trativa limite para o fundo a partir do diagrama de Shields. Corrigir em função da sinuosidade e da forma da seção. Determinar a tensão trativa limite nos taludes calculando o coeficiente K. Determinar o diâmetro característico através da expressão de Shields para 2 V* l, f o fundo e talude gd ( ) D S 50 Comparar com o diâmetro de material admitido inicialmente e repetir o procedimento caso necessário. 39