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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS, LETRAS E ARTES
DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA
PROGRAMA DE PÓS
-
GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA
(MESTRADO)
POLLYANA CROCETTA BIAZIN
CARACTERÍSTICA SEDIMENTAR E HIDROLÓGICA DO RIO IVAÍ EM SUA
FOZ CO
M O RIO PARANÁ, ICARAÍMA
-
PR
MARINGÁ
2005
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2
POLLYANA CROCETTA BIAZIN
CARACTERÍSTICA SEDIMENTAR E HIDROLÓGICA DO RIO IVAÍ EM SUA
FOZ COM O RIO PARANÁ, ICARAÍMA
-
PR
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós
-
graduação em Geografia (Mestrado)
área de concentração: Análise Regional e
Ambiental, do Departamento de Geografia
do Centro de Ciências Humanas, Letras e
Ar
tesda Universidade Estadual de Maringá
como requisito parcial para
obtenção
do título de Mestre em Geografia.
Orienta
dor: Dr. Manoel Luiz dos Santos
Co
-
orientado: Dr. Nelson V.
L
. Gasparetto
MARINGÁ
-
Pr
2005
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3
AGRADECIMENTOS
Ao prof. Dr. Manoel Luiz dos Santos, meus sinceros agradecimentos, não apenas pela
orientação segura e eficaz demonstrada na elaboração deste traba
lho,mas também pela grande
amizade, apoio, carinho e incentivo dados nesses anos de convivência.
Ao prof. Dr. Nelson Vicente Lovatto Gasparetto, pelos conhecimentos transmitidos, pelo
apoio e a grande amizade durante esses anos.
Aos prof. Dr. Paulo Fernan
do Soares, José Cândido Stevaux, Wilson Antonio
Teixeir
a,
pela amizade e conhecimentos transmitidos.
Aos colegas e amigos Carolina Silva Barros, Marta Gaspar Sala, Sidney Kuerten,
Aguinaldo Silva, Maurício Meurer, Débora Martins, Eduardo Morais, Edilaine V
aléria Destefani,
Adilson
Rodrigues Coelho
, Ericson Hayakawa, Rafaela Harumi, Alexandre Corleone, Cristiano
Pimentel, pela grande ajuda dada nos trabalhos de campo, laboratório e em gabinete, pelo carinho
e incentivo com que me trataram, minha eterna grati
dão.
Aos amigos do volante, Sr. Irineu e
“Fofão”, pela amizade e apoio nos trabalhos em campo.
À
Superintendência de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental
– SUDERHSA, órgão do Governo Estadual do Paraná, que cedeu informações hidrológ
icas do
rio Ivaí, em especial ao Edson Nagashima.
Ao LAGOGEF pelos empréstimos de equipamentos utilizados nas campanhas de campo.
Ao Grupo de Estudo Multidisciplinares do Meio Ambiente
-
GEMA, pela importante
colaboração para o desenvolver desta pesquisa.
Em especial à Maria de Moraes (laboratório de
sedimentologia) pela atenção dada no aprendizado metodológico.
Ao CNPq, que proporcionou o desenvolvimento desta pesquisa, pela concessão da bolsa
de estudos. À Fundação Araucária pelo financiamento da pesquisa
“Regime hidrológico do rio
Ivaí em seu curso inferior: ênfase a análise geoambiental”, que possibilitou tanto na aquisição de
equipamentos, como no financiamento dos trabalhos de campo, dos quais decorre esta pesquisa.
Aos demais colegas e funcionários pelo apoio dado nos momentos necessários.
À
minha família que em todos os momentos de dedicação a esta pesquisa, sempre me
incentivaram, apoiaram e apostaram no meu potencial, minha eterna gratidão.
Ao meu noivo Cláudio, pelo apoio, amor, carinho e paciência necessários para a
concretização deste trabalho.
4
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................
11
1.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO............................................................
12
1.1.1
Uso do Solo
...................................................................................................................
18
1.1.2
P
recipitação e Clima....................................................................................................
20
1.3 OBJETIVOS.....................................................................................................................
21
1.3.1 Objetivo Geral..............................................................................................................
21
1.3.2 Objetivos Específicos...................................................................................................
21
2 MATERIAIS E MÉTODOS.............................................................................................
22
3 REFERENCIAL TEÓRICO............................................................................................
28
3.1 CARACTERÍSTICAS DO ESCOAMENTO...................................................................
28
3.2 VELOCIDADE DO FLUXO, REMOÇÃO E TRANSPORTE DE SEDIMENTOS......
31
3.3 GEOMETRIA DAS FORMAS DE LEITO E QUANTIFICAÇÃO DA CARGA DE
FUNDO..................................................................................................................................
35
3.4 CARGA SUSPENSA HIDROTRANSPORTADA E PROBLEMAS AMBIENTAIS...
40
4 CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS E SEDIMENTARES DO RIO IVAÍ
.......
42
4.1 PARÂMETROS HIDROLÓGICOS................................................................................
42
4.2 VELOCIDADE MÉDIA DO FLUXO.............................................................................
42
4.3 REGIME HIDROLÓGICO DO RIO IVAÍ......................................................................
44
4.3.1
Hidrograma
..................................................................................................................
45
4.3.2 Curva de Duração das Vazões....................................................................................
46
4.3.3 Período de Retorno das Vazões Máximas.................................................................
47
4.4 CARGA SEDIMENTAR E FORMAS DE LEITO..........................................................
49
4.5 CARGA SUSPENSA.......................................................................................................
55
4.6 GRANULOMETRIA E DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DOS SEDIMENTOS...............
56
4.7 PARÂMETROS GRANULOMÉTRICOS.......................................................................
57
4.7.1 Média ou Diâmetro Médio..........................................................................................
58
4.7.2 Desvio Padrão ou Grau de Seleção............................................................................
58
4.7.3
As
simetria
.....................................................................................................................
58
4.7.4
Curtose
..........................................................................................................................
59
5
4.8 DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL E TEMPORAL DOS SEDIMENTOS.............................
66
4.8.1 Granulometria da primeira campanha.....................................................................
66
4.8.2
G
ranulometria da
segunda campanha......................................................................
67
4.8.3 Granulometria da terceira
campanha
.......................................................................
68
4.8.4
G
ranulometria da
quarta
campanha.........................................................................
68
5
CONCLUSÕES
..................................................................................................................
69
REFERÊNCIAS.................................................................................................................
71
6
LISTA DE FIGURAS
Figura 01
-
Mapa de
localização e
uso do solo
na área de estudo, no trecho inferior do rio
Ivaí
.........................................................................................................................................
15
Figura 02
–Modelo digital da seção do rio Ivaí......................................................................
16
Figura 03
-
Carta geomorfológica e geológica do trecho de estudo.......................................
19
Figura 04
-
Localização da área de estudo dos perfis longitudinais e dos pontos de coleta...
22
Figura 05
-
Período da realização das campanhas de campo para a Estação Novo Porto
Taquara...................................................................................................................................
24
Figura 06
-
Ecossonda e GPS acoplada a um computador portátil........................................
27
Figura 07
-
Molinete fluviométrico........................................................................................
27
Figura 08
-
Amostrador de fundo tipo Van Veen...................................................................
27
Figura 09
-
Amostrador de carga suspensa (garrafa de Van Dorn)........................................
27
Figura 10
-
Material coletado sendo filtrado à vácuo.............................................................
27
Figura 11
-
Distribuição das formas de leito frente à diferença granulométrica e
velocidade médi
a (cm/s).........................................................................................................
37
Figura 12
-
Modelo de representação para o cálculo do deslocamento de dunas...................
38
Figura 13
– Velocidade média na vertical (m/s).....................................................................
43
Figura 14
-
Perfil transversal da seção com os pontos de coleta............................................
44
Figura 1
5
-
Hidrograma da vazão média diária para a Estação Novo Porto Taquara............
46
Figura 16
-
Curva de duração do fluxo...................................................................................
47
Figura 17
-
Período de retorno para a Estação Novo Porto Taquara......................................
48
Figura 18
-
Perfil longitudinal do rio Ivaí, 2ª Campanha (perfil 2)........................................
50
Figura 19
-
Perfil longitudinal do rio Ivaí, 3ª Campanha (perfil 2)........................................
50
Figura 20
-
Perfil longitudinal do rio Ivaí, 4ª Campanha (perfil 2)........................................
50
Figura 21
-
Perfil longitudinal do rio Ivaí, 2ª Campanha (perfil 3)........................................
51
Figura 22
-
Perfil longitudinal do rio Ivaí, 3ª Campanha (perfil 3)........................................
51
Figura 23
-
Perfil longitudinal do rio Ivaí, 4ª Campanha (perfil 3)........................................
51
Figura 24
-
Perfil longitudinal do rio Ivaí, 2ª Campanha (perfil 4)........................................
52
Figura 25
-
Perfil longitudinal do rio Ivaí, 3ª Campanha (perfil 4)........................................
52
Figura 26
-
Perfil longitudinal do rio Ivaí, 4ª Campanha (perfil 4)........................................
52
7
Figura
27
-
Distribuição da carga suspensa no período de coleta..........................................
56
Figura 28
-
Distribuição do diâmetro médio (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B),
assimetria (C) e curtose (D) no rio Ivaí, no dia 05/12/03 (1ª Campanha)..............................
60
Figura 29
-
Distribuição do diâmetro médio (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B),
assimetria (C) e curtose (D) no rio Ivaí, no dia 20/12/03 (1ª Campanha)..............................
61
Figura 30
-
Distribuição do diâmetro médio (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B),
assimetria (C) e curtose (D) no rio Ivaí, no dia 07/06/04 (2ª Campanha)..............................
62
Figura 31
-
Distribuição do diâmetro médio (A), do grau de seleção ou desvio
padrão (B),
assimetria (C) e curtose (D) no rio Ivaí, no dia 22/06/04 (2ª Campanha)..............................
63
Figura 32
-
Distribuição do diâmetro médio (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B),
assimetria (C) e curtose (D) no rio Ivaí, no dia 28/09/04 (3ª Campanha)..............................
64
Figura 33
-
Distribuição do diâmetro médio (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B),
assimetria (C) e curtose (D) no rio Ivaí, no dia 26/11/04 (4ª Campanha)..............................
65
LISTA DE QUADROS
Quadro 1
-
Localização das coordenadas geográficas dos perfis longitudinais.....................
23
Quadro 2
-
Período de campanhas de amostragem, mostrando a vazão para o trecho de
estudo e a cota do nível d’água em Icaraíma nos dias de coleta............................................
49
Quadro
3
-
Distribuição da velocidade e profundidade média durante as campanhas...........
57
LISTA DE TABELAS
Tabela 1
-
Distribuição superficial dos compartimentos geológicos da bacia hidrográfica
do rio Ivaí................................................................................................................................
13
Tabela 2
-
Estação fluviométrica e séries históricas...............................................................
44
Tabela 3
-
Distribuição do comprimento médio das formas de leito (metros)......................
54
Tabela 4
-
Distribuição da altura média das formas de leito (metros) ..................................
54
8
RESUMO
A carga sedimentar transp
ortada pelos rios possui diversas granulometrias e formas de
transporte variados, de acordo com as condições locais e do escoamento. A dinâmica das formas
de leito e suas características são de grande interesse para o entendimento da hidrologia,
geomorfolo
gia e eventos ambientais que possam ocorrer no rio.
Esse trabalho visa estudar a
dinâmica sedim
entar no canal do rio Ivaí,
próximo
a
foz com o rio Paraná. Buscando caracterizar
os parâmetros hidrológicos, a distribuição dos sedimentos dentro do canal fluvi
al e sua variação
temporal dentro de um período de 12 meses.
No trecho
estudado
do rio Ivaí, o canal fluvial é
ladeado por diques marginais com até 5 metros de altura e, sua largura aumenta para a jusante. O
rio apresent
a
uma profundidade média de 5,95 metros e uma vazão média de 727,73 m
3
/s. Na sua
foz com o rio Paraná, observa
-
se a presença de ilhas, indicando uma clara evidência do
importante transporte de sedimentos que se realizam naquela
área.
O trecho estudado, mostra na
margem direita a presença do leito rochoso (afloramento do Arenito Caiuá); no centro do canal, a
granulometria de areia média a fina; e na margem esquerda, o leito é composto por areia fina com
a presença de lama (argila
-
siltosa).
As medições batimétricas permitiram caracterizar as formas
de leito encontradas no rio Ivaí, enquadradas como dunas, com alturas que variaram de 0,09m a
1,22m e comprimentos de 4m a 47 metros. O presente trabalho mostra que o cálculo do
deslocamento das dunas, não pô
de ser aplicado
e
sugere que o mesmo só d
ê
resultado em rios de
grande porte, onde se pode encontrar formas de leito maiores.
Palavras chave: rio Ivaí, formas de leito, carga de fundo, distribuição granulométrica.
9
ABSTRACT
Rivers carry suspended sediment loads of different grain size in differe
nt ways.
Sediment transport depends on both runoff and watershed characteristics. To understand
hydrology, geomorphology and other environmental events occurring in a river, it is very
important to understand the dynamics of the riverbed features. This wor
k aimed at studying the
sediment dynamics in the lower course of the Ivaí River channel, more specifically close to its
mouth with the Paraná River. We also described hydrological parameters, sediment distribution
along the river cannel and temporal variat
ion during a hydrological cycle (12 months).
At the
lower course of the Ivaí River, the river channel is bordered by levees up to 5 meters high. These
levees grow wider downstream. The river has an average depth of 5.95 meters and an average
discharge of 727,
73 m³/s. There are some islands at the mouth of the Ivaí River. These islands
indicate that there is an important sediment transport/ deposition process within this reach.
The
studied stretch showed us that the river only in this right bank runs over be
d rock (Sandstone of
the Caiuá Formation, K). In the center bed material consists of fine to mead sand, and with
predominance of fine sand and clay in the left bank.
Bathymetric surveys performed on the Ivaí
River helped characterized bed forms. Dune heights vary from 0.09m to 1.22 meters with lengths
of 4m to 47 meters. Dune displacement could not be measured in this work, because this
technique is suitable for large rivers only (larger bed forms).
Key words
: Ivaí River, riverbed morphology, bed
-
load sedi
ment, and granulometric
distribution.
10
1 INTRODUÇÃO
Os processos sedimentares são de vital interesse na conservação, desenvolvimento e
utilização dos recursos hídricos. Dessa forma, o material e as formas de leito de um canal fluvial
estão
fortemente relac
ionado
s
à dinâmica global do rio de tal forma que seus parâmetros
característicos podem ser usados para o entendimento da hidrologia, geomorfologia e eventos
ambientais que possam ocorrer no rio.
Os sedimentos transportados pelos rios podem ocasionar o ass
oreamento do canal
fluvial, diminuindo a sua navegabilidade e aumentando as dimensões das enchentes
. E
ste
processo
pode ocorrer pela remoção intensa do material das vertentes, por causa das práticas
agrícolas de utilização das ter
ras
, das construções urban
as e de transporte em diversas áreas e da
utilização dos cursos de água
. O
assoreamento de reservatórios diminui a sua vida
útil,
provoca
necessidade de dragagens periódicas de alto custo
,
e
,
em alguns casos,
inviabiliza
o
aproveitamento do rio para abastecimento e para
a
irrigação (PAIVA
et
al
.
, 2001).
Em alguns rios
,
a carga de fundo representa a parte principal da carga total, sendo de
importância fundamental quando se pretende fazer projetos de canais navegáveis, de dragado de
trincheiras para construções subfluviais, estudo da morfologia fluvial, etc (AMSLER, 1994).
Segundo Amsler
et al
.
(
2000)
,
as partículas do transporte de fundo podem mover
-
se de
diferentes modos, segundo a relação existente entre seu tamanho e a capacidade da corrente para
transpor
tá
-
las. O transporte de material de fundo se dá por saltos, rolamento ou deslizamento no
interior de uma fina camada do escoamento, próxima ao fundo, definida como carga de fundo. Já
a carga em suspensão, geralmente, é formada por partículas muito finas que se transportam,
quase
permanentemente, por suspensão, a uma velocidade aproximadamente igual a da corrente.
Os sedimentos que chegam ao curso d’água têm diversas granulometrias e sofrem um
processo de transporte variado de acordo com as condições locais e do escoamento. As forças que
atuam sobre a partícula podem mantê
-
la em suspensão ou no fundo do rio, saltando do leito para
o escoamento, deslizando ou rolando ao longo do leito. Essa situação
depende
do tamanho da
partícula, do peso e da forma.
E
também
em
função d
o
regime
de escoamento (se laminar ou
turbulento
liso, rugoso e transição
) da velocidade da corrente, dos obstáculos no leito e de
diversas outras funções que estão inter
-
relacionadas, tais como: a declividade do leito, a
temperatura e a viscos
idade da água, entre outras (CHRISTOFOLETTI, 1981). Quando essas
11
forças se reduzirem até a condição de não poderem continuar a deslocar a partícula, ocorre o
processo de deposição.
Ao longo de um canal
,
há um gradiente de velocidade de fluxo d’água, o qual
é
estabelecido principalmente pelo atrito ocasionado pela rugosidade do leito do canal,
densidade,
temperatura do fluxo, declividade do canal, sendo geralmente mais lento nas porções próximas ao
leito
,
na
superfície
e nas margens
;
mais rápido no núcleo do
canal e
,
variável conforme a
geometria do canal. Is
s
o ocorre também com a concentração de sedimentos, que, por sua vez,
ganha mais uma variável atuante: a granulometria do sedimento (SILVA et al
.
, 2003). Sendo
assim, o transporte de partículas de sediment
os é um parâmetro importante no estudo da
regularização de cursos d’água,
dos
assoreamento de canais de navegação e reservatórios,
dos
trabalhos hidráulicos em geral.
O rio Ivaí drena uma das regiões mais ricas e densamente habitadas do estado do Paraná,
s
endo de suma importância para a economia regional, quer como fonte de abastecimento, quer no
fornecimento de sedimentos para a indústria da construção civil. Infelizmente, a despeito destas
características, o rio Ivaí é muito pouco estudado, não existindo
estudos detalhados (publicados
ou não) sobre seu regime hidrológico, sua dinâmica sedimentar.
Esse trabalho visa estudar a dinâmica sedimentar do rio Ivaí
, próximo a foz com o rio
Paraná. Para tanto, busca caracterizar os parâmetros hidrológicos, a distri
buição dos sedimentos
dentro
do canal fluvial e sua variação espaço temporal dentro de um período de 12 meses. Busca
ainda testar a metodologia proposta por Amsler
e Prendes (2000)
, na quantificação de carga de
fundo transportada pelo rio.
1.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A bacia hidrográfica do rio Ivaí abrange uma bacia hidrográfica de 35.914
km
2
, segunda
maior do
estado do
Paraná
, perdendo somente para o rio Iguaçu que apresenta aproximadamente
55.000 km
2
de área. Essas dimensões levam a bacia do Iv
aí a ocupar cerca de 20% do território
paranaense.
O rio Ivaí e
stende
-
se por cerca de 685 Km desde sua
s
nascente
s
, na confluência dos
rios dos Patos com o rio São João
, na divisa entre os municípios de Prudentópolis e Ivaí,
no
Terceiro Planalto Paranaense.
A bacia desenvolve
-
se no sentido geral noroeste, orientando
-
se
para oeste no baixo curso, até sua foz no rio Paraná (MAACK, 1981). Constitui
-
se ainda no único
12
tributário paranaense a desenvolver uma extensa planície de inundação e a mostrar a ocorrência
de terraços fluviais a ela relacionados, como se verifica no seu curso inferior (área deste
estudo
).
Devido a baixa declividade nos últimos 50 Km, o rio Ivaí (neste trecho) apresenta
condições favoráveis à navegação. Nos trechos superior e médio
,
a sua mai
or vocação é para
aproveitamento hidrelétrico, estimando
-
se o potencial da bacia em 1320 MW (DNAEE, 1985).
Os principais afluentes do rio Ivaí pela margem direita são os rios Alonso, Apucarana e Cambará;
e pela margem esquerda, os rios Corumbataí, Mourão, Ligeiro e dos Índios.
A bacia hidrográfica do rio Ivaí estende
-
se sobre um substrato geológico composto
basicamente por três compartimentos: Formação Serra Geral, Formação Caiuá ou sedimentos
supra basálticos arenosos; Seqüência Paleozóica mais a Formação
Botucatu (BITTENCOURT,
1982). Abaixo da corredeira de Ferro, no município de Tapira, o rio Ivaí principia a entalhar o
seu leito no Arenito Caiuá (que cobre cerca de 23% da bacia). No curso inferior do rio,
encontram
-
se afloramentos de conglomerados e anti
gos terraços fluviais (MAACK, 1981). De
modo geral, a região noroeste do Paraná apresenta um relevo suavizado pouco ondulado, com
vertentes predominantemente convexas. Associadas a essas formas, desenvolvem
-
se colinas
alongadas com topos arredondados, plan
a
s ou convex
a
s pouco marcad
a
s. As porcentagens das
áreas cobertas pelos compartimentos geológicos em relação ao total da bacia, consta
m
na tabela
1.
Tabela 1
–
Distribuição superficial dos compartimentos geológicos da bacia hidrográfica do rio Ivaí.
Compartimento da Bacia
Área (km
2
)
Total ( %)
Bacia Total
35.914
100
Formação Caiuá
8.204
23
Formação Serra Geral
18.570
52
Formação Botucatu + Seqüência Paleozóica
9.100
25
Fonte: SUDEHMA, 198?.
O substrato da bacia hidrográfica é constituído desde a sua
nascente até próximo ao seu
segmento médio por uma geologia bastante complexa, compreendendo vários tipos de rochas
sedimentares componentes das formações pal
eozóicas e mesozóicas
. Rochas basálticas dominam
o segmento médio do rio Ivaí
e no segmento inferi
or seu curso fluvial percorre rochas
sedimentares da Formação Caiuá (MINEROPAR, 2001).
13
A literatura sobre a Formação Caiuá é muito rica,
na qual
vários autores como Santos
(1997), Gasparetto (1999), Gasparetto e Souza (2003), Fernandez (1992) entre outros, apresentam
várias interpretações acerca de sua origem, idade e constituição.
O Arenito Caiuá
(Cretáceo Superior)
é constituído
principalmente
por
areia quartzosa
das frações médias, fina a muito fina predominantemente,
e
friáve
l
, maciço ou com estratifica
ção
cruzada de grande porte, apresentando susceptibilidade a processos erosivos. Segundo Gasparetto
e Souza (2003), a Formação Caiuá assenta
-
se de forma discordante sobre os basaltos e está
recoberta por uma espessa cobertura pedológica de origem do próprio arenito.
A cobertura pedológica encontrada sobre o Arenito Caiuá, possui uma textura areno
-
argilosa, de composição predominantemente arenosa com silte e argila, com ou sem a presença
de cascalhos na base. Os materiais que compõem essa cobertura porém,
à
s
vezes, s
ão
semelhantes
às rochas sotopostas, ou mesmo alterações destas, dificultando a separação litológica das rochas
(GASPARETTO e SOUZA, 2003). O constituinte principal da Formação Caiuá é o quartzo, que
varia de 75% a 90% do total da rocha,
posterio
rmente aparecem os feldspatos, microclínio e
plagioclásio (entre 5% e 10%), além da calcedônia, opala e muscovita. É freqüente a presença
de
fragmentos líticos, principalmente de basalto alterado, folhelho, arentio, siltito e sílex, nunca,
porém, ultrapassando 10% (SUGUIO, 1980).
O trecho inferior (que estende
-
se desde o município de Tapira até sua foz com o rio
Paraná) da bacia é caracterizado por mesetas e largos platôs modelados pela erosão,
profundamente entalhado a sudeste (PARANÁ, 1987). O trecho esco
lhido para os estudos do rio
Ivaí está situado na sua região inferior,
região de Pontal de Tigre
, a poucos quilômetros da foz
com o rio Paraná (
F
igura 1).
O acesso à área é feito a partir da cidade de Icaraíma, por uma
estrada vicinal de terra
(estrada da
Barra)
, transitável em todas as épocas do ano.
Encontra
-
se em
operação nesta área uma balsa para travessia do rio, dando continuidade à ligação entre as
cidades de Icaraíma e Pontal do Tigre.
A vazão média do rio Ivaí, registrada pela Estação do Novo Porto
Taquara, é de 660,82
m
3
/s durante o período estudado. A vazão mínima é de 201,6 m
3
/s (02/04/04) e a máxima de
4.
968 m
3
/s (28/05/04) estes dados mostraram a grande amplitude no registro das vazões. A cota
média registrada nesta mesma estação foi de 2,86 m,
a cota mínima é de 1,08 m (02/04/04) e a
cota máxima atingida no período estudado foi de 11,58 m (28/05/04).
14
15
O rio Ivaí
, na área de estudo,
apresent
a
uma profundidade média de 5,95 metros,
chegando a 9 metros no mês de out/04 e 3,4 metros no mês de dez/03, ao longo dos quatro perfis.
Embora o canal seja retilíneo, o talvegue é sinuoso e deslocado para o lado direito do canal
(Figura 2), o que dá uma configuração assimétrica para o mesmo.
Na sua foz com o rio Paraná,
pode
-
se observar a presença de i
lhas e barras de desembocadura mostrando a interdependência
entre os fluxos do rio Ivaí e Paraná.
Sentido do Fluxo
Figura
2
: Modelo digital da seção do rio Ivaí.
A área de estudo caracteriza
-
se por possuir uma planície de inundação ampla que se
funde com a do rio Paraná. O rio
Ivaí
, neste trecho, se apresenta encaixado com baixa declividade
(4,258 cm/ Km)
e
, quando observado em planta, apresenta um padrão de canal sinuoso, entre
altitudes de 230 e 240 metros. De modo geral, o canal
aumenta sua largura para a jusante
v
ariando de 170 metros
de largura do início
da planície aluvial (Tapira
–
PR) para 250 metros de
largura na região de sua foz (Icaraíma
-
PR). O canal do rio ao longo de quase todo o seu percurso
é ladeado por diques marginais com até 5 metros de altura.
De
acordo com Gasparetto (1999),
16
junto às margens dos rios que drenam a região noroeste do Paraná,
ocorrem depósitos recentes,
n
a forma de terraços, com dimensões
e
espessuras variadas, estando sempre situados acima das
planícies de inundação atual.
Os depósi
tos aluviais (
F
igura
3) estão distribuídos nas planícies do rio Ivaí, Ivaí/ Paraná
e a do Paraná, e nos
T
erraços arenosos.
O mapeamento geológico e geomorfológico feito por
Santos et al
.
(2005) permitiu dividir a planície em seis unidades morfoestruturais:
Planície
Paraná
/Ivaí, Planície Ivaí, Terraço Paraná, Terraço Ivaí, Leque Aluvial e Canal Fluvial.
De acordo com esses autores, a
planície aluvial do rio Ivaí é composta por depósitos
com mais de 20 metros de espessura, com a presença de pelítos e areia fi
na depositados em
discordância sobre o Arenito Caiuá. Essa Formação aflora em alguns pontos na margem ou no
leito do rio (margem direita). A planície aluvial desenvolve
-
se simetricamente ao canal, enquanto
que lateralmente há presença de diques marginais c
om até 5 metros de altura. Com relação a
largura da planície, observa
-
se que ela é maior em direção da foz com o rio Paraná (cerca de 15
km), formada pela dinâmica do rio Paraná e Ivaí.
Na planície pode
-
se encontrar inúmeros
paleocanais e espirais de meandro, de largura diversas, que nem sempre coincidem com o traçado
atual do rio, demonstrando que o rio foi retrabalhado por processos de abandono de canal e de
migração de meandros durante sua evolução.
Ocorre na região da foz do rio Ivaí, a Planície Paraná/
Ivaí, construída pela dinâmica
conjunta dos dois rios. A planície considerada como ativa, desenvolve
-
se numa região plana,
disposta simetricamente ao canal do rio Ivaí.
É
formada por depósitos de argila e areia fina, que
são cortados por paleocanais do rio Ivaí (depósitos de argila maciça rica em matéria orgânica)
. O
dique marginal
se
desenvolveu apenas ao longo da margem esquerda do rio Ivaí
.
A
trás deste
dique, pode
-
se observar a presença de pântanos e alagadiços, nas regiões mais baixas da planície.
A sep
aração dessa planície com as demais é bem
marcada
; o
T
erraço
Ivaí
apresenta elevação no
terreno, com uma superfície erosiva (3 metros de desnível); e o
T
erraço Paraná apresenta uma
superfície erosiva de 8 metros de altura aproximadamente.
Para o Terraço Pa
raná, Santos et al
.
(2005), descreve que ess
a unidade desenvolve
-
se
paralela
ao canal do rio Paraná e é formada
principalmente
por depósitos de areia fina e média
maciça, associada a dinâmica sedimentar do rio. Nessa área podem
-
se encontrar inúmeras lagoas
,
com dezenas a centenas de metros de diâmetro. Ocorrem também depósitos
de turfa (próximo ao
rio Paraná), com depósitos de areia fina rica em matéria orgânica na sua base. Por estar cerca de 8
17
metros acima da planície Paraná/Ivaí, o terraço Paraná limita
as cheias do rio a unidade anterior,
impedindo que as áreas da planície Ivaí mais distantes com baixas declividades e alturas, sejam
inundadas por
esse
processo.
1.1.1 Uso do solo
O rio Ivaí possui uma das bacias mais industrializadas do Paraná, sendo intensivamente
utilizada por diversas atividades agropecuárias. O
uso do solo (
F
igura
1
) neste trecho é marcado
em sua grande parte pela presença de agricultura e pastagem
e
de
alguns
resquícios
de mata.
A
ocupação do solo, especialmente intensa nesta porção
do estado, fez com que, da cobertura
vegetal originária, restassem apenas algumas áreas testemunhas. Uma pequena parte da mesma
pode ser encontrada em “capões” isolados, em pequenas reservas particulares ou, ainda em
alguns pontos ao longo do rio sobre os
diques marginais. A urbanização, as rodovias e,
principalmente a atividade agrícola, foram os responsáveis pela transformação da paisagem.
Na área de estudo, atualmente, dominam as culturas fornecedoras de matéria prima às
indústrias como a cana, a soja, o
trigo, o algodão e o milho. Além das criações bovinas, ovinas,
suínas, caprinas e
de
aves. Podem ser vistas na região, algumas áreas de reflorestamento,
sobretudo com eucaliptos e
grevíleas
.
Nas margens dos grandes rios do Terceiro Planalto Paranaense, en
contram
-
se os
depósitos de sedimentos finos, que fornecem a matéria
prima, a argila, utilizada nas fábricas de
cerâmicas e tijolos da região. Essas fábricas e olarias são as grandes responsáveis pela retirada
da
vegetação. A lenha que é extraída para a que
ima dos tijolos, cerâmicas e telhas, traz grandes
conseqüências para o meio físico, a fauna, a flora, a fertilidade do solo e o assoreamento dos rios.
Uma outra preocupação apontada por Gasparetto e Souza (2003) é a de que a cobertura
pedológica apresenta
sérias limitações ao uso do solo, devido a alta susceptibilidade a erosão
hídrica e eólica, degradando
-
se de forma rápida quando expostos a intempéries, desenvolvendo
baixa acidez e fertilidade, prejudicando assim, o desenvolvimento agropecuário da região.
18
53°44' 21'' W
23°21' 03'' S
23°16' 42'' S
53°38' 28'' W
COBERTURA SUPERFICIAL
DEPÓSITOS ALUVIONARES
PLANÍCIE PARANÁ/ IVAÍ
PLANÍCIE PARANÁ
PLANÍCIE IVAÍ
TERRAÇO ARENOSO
RIO PARANÁ
RIO PARANÁ
RIO IVAÍ
DIQUE MARGINAL
0 750 1500 2250 3000 m
Figura 3: Carta Geomorfológica e Geológica do trecho de estudo
N
ILHA
Fonte: Imagem CCD/CBERS-2, órbita/ponto-161/126, 01 Agosto de 2004
Organização: BIAZIN, Pollyana Crocetta, 2005
19
1.1.2
P
recipitação e
C
lima
O regime de distribuição
da precipitação
no Estado do Paraná apresenta uma
uniformidade bem marcada, ou seja, não fica evidente a separação entre período chuvoso e
período seco, o que não significa a ausência destes períodos, mas a amplitude entre os dois não é
muito grande, como geralmente acontece em outras regiões. Por esta razão
,
fica difícil prever
qual será o trimestre mais chuvoso na região sul
-
brasileira (ANDRADE, 2003). Essa
homoge
neidade na distribuição das chuvas pode levar as máximas e mínimas anuais ocorrerem
em qualquer estação do ano.
Andrade (2003) no seu estudo de variabilidade da precipitação na bacia hidrográfica do
rio Ivaí, diz que essa bacia apresentou uma definição de
períodos chuvoso e seco, apesar de não
ser tão marcada. Os meses mais chuvosos geralmente se concentram no trimestre dezembro/
janeiro/ fevereiro, enquanto os meses mais secos são
junho/ julho/ agosto. Essa asserção de
Andrade (op. cit.) não condiz com o v
erificado para o ano de 2004,
que,
no
s
meses de maio,
junho e novembro foram marcados com uma grande concentração de chuvas, deixando a vazão
acima da média anual.
Quanto à distribuição sazonal das chuvas, é importante observar que a alta concentração
de c
huvas no fim da primavera, coincide com a época em qu
e grande parte dos terrenos está
desprotegida
pela ausência de vegetação, devido ao preparo da terra para as culturas de verão
(BITTENCOURT, 1982). Esse fato é refletido no aumento da concentração de car
ga suspensa,
observado no rio Ivaí,
quando
a água fica mais turva.
A bacia do rio Ivaí se localiza numa região de transição de baixa latitude para média,
tendo características tanto de clima temperado com
o
subtropical. O clima
nos cursos inferior e
médio d
a
referida bacia é do tipo Cfa, isto é, clima mesotérmico (temperatura média do mês mais
frio abaixo de 18°C), subtropical úmido, sem estação seca
,
com verões quentes e geadas menos
freqüentes, com tendência a concentração de chuvas nos meses de verão, apr
esentando
temperatura média do mês mais quente acima de 22°C (DNAEE, 1985).
O clima subtropical que predomina na maior parte do 3º Planalto permitiu no decorrer de
milhares de anos, que aí se instalassem as seguintes formações vegetais: mata latifoliada tr
opical
ao norte, mata tropical de planalto na porção central e, mata de araucárias e campos n
a porção sul
(TROPPMAIR, 1990).
20
1.3 OBJETIVOS
1.3.1
O
bjetivo geral
Estudar a dinâmica sedimentar no canal do rio Ivaí, n
a sua foz
, buscando conhecer seus
processo
s atuais e sua importância no transporte de sedimentos.
1.3.2
O
bjetivos específicos
Analisar qualitativamente a carga sedimentar transportada.
Identificar as formas de fundo presentes.
Testar a aplicabilidade da metodologia de quantificação de carga de f
undo
hidrotransportada, proposta por Amsler e Prendes (2000), para o rio Ivaí.
Determinar as geometrias das formas de leito, sua altura e comprimento, obedecendo ao
ciclo cheia
-
vazante.
Verificar a relação entre as geometrias das formas de leito
e as carac
terísticas hidráulicas
do escoamento.
Estimar a velocidade de deslocamento das formas de leito.
Conhecer a dinâmica das formas de leito do canal fluvial.
21
2 MATERIAIS E MÉTODOS
A dinâmica erosiva e sedimentar atual foram verificadas através do estabelecim
ento de
perfis longitudinais ao canal e da coleta de amostra de sedimento de fundo e de suspensão, em
pontos pré
-
determinados nestes perfis. Para a localização dos pontos e confecção dos perfis
foram usados ecobatímetro e GPS.
No trecho escolhido, foram definidos 4 pontos (1, 2, 3 e 4) distribuídos ao longo de uma
seção transversal
(
F
igura 4
)
. Cada ponto foi à origem de uma seção principal ecobatimétrica,
obtida com o barco navegando no sentido da corrente, as seções longitudinais (1, 2, 3 e 4) tinham
1500 metros de extensão. As seções foram escolhidas segundo a geometria do canal buscando
-
se
um trecho retilíneo. Privilegiou
-
se esta seção em Icaraíma por estar
à
cerca de 1 km da foz com o
rio Paraná e também devido a facilidade de acesso e de logística de a
poio para os trabalhos de
campo.
1
2
3
4
PERFIS LONGITUDINAIS
RIO PARANÁ
RIO IVAÍ
A
B
C
D
ILHA
0 750 1500 m
53°39'37'' W
23°17'45'' S
23°18'55'' S
53°42'17'' W
Balsa
Estrada da Barra
Pontal
do Tigre
N
Figura
4
: Localização dos perfis longitudinais e dos pontos de coleta.
22
Para as coletas de dados, nos meses subseqüentes, procurou
-
se percorrer os perfis
levantados no período anterior, com auxílio do GPS
(
Q
uadro 1)
. A
partir desses perfis
longitudinais foram traçados pontos que a cada 500m foram marcados como pontos de coleta
para carga de fundo, suspensão e velocidade
de corrente
em diferentes profundidades. Sendo
assim, cada perfil longitudinal teve quatro pontos de amostragem ao longo dos 1500 metros.
Perfil
Comprimento
(m)
Coordenada Inicial
Latitude Longitude
Coordenada Final
Latitude Longitude
Perfil 1
1500
23°17’18”S
53°40’40,2”W
23°17’52,4”S
53°41’21,2”W
Perfil 2
1500
23°17’25,9
”S
53°40’39,4”W
23°17’55,7”S
53°41”19,4”W
Perfil 3
1500
23°17’28,1”S
53°40’39,2”W
23°17’58,8”S
53°41’18,3”W
Perfil 4
1500
23°17’30,1”S
53°40’38,1”W
23°17’59,6”S
53°41’18,2”W
Quadro 1
–
Localização das coordenadas geográficas dos perfis longitudinais.
A
s coletas de amostras tenderam a obedecer um ciclo completo de cheia
-
vazante
-
cheia
do rio Ivaí, para assim possibilitar a análise da variabilidade anual na oferta de sedimentos e as
dinâmicas do(s) talvegue(s) e das formas de leito no canal. A freqüência a
dotada para a
realização dos levantamentos de campo
foi
aproximadamente de 30 – 40 dias para as situações de
águas médias e se reduz
iu
a 10
-
15 dias nos casos de crescente (TRENTO et al.
, 1990). Para esse
estudo foram realizadas quatro campanhas de campo
(
F
igura
5
), cada uma com dois
levantamentos ecobatimétricos, nos meses de dezembro/2003, junho/2004,
setembro/outubro/2004 e novembro/2004. A primeira campanha ocorreu em um período com
descarga média (431,53 m
3
/s
–
664,4 m
3
/s), a segunda foi num período c
om descarga acima da
média anual (988,86 m
3
/s
–
777,6 m
3
/s), a terceira foi feita num período de estiagem e cheia
(273,82 m
3
/s), mas a segunda coleta dessa campanha, ocorreu num pico de cheia (2162,97 m
3
/s),
prejudicando a acompanhamento das dunas. Já a qu
arta campanha ocorreu num período de
vazante (678,2 m
3
/s), com levantamentos de dois dias de intervalo para analisar o comportamento
das dunas num período mais curto.
23
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1/12/2003
11/12/2003
21/12/2003
31/12/2003
10/1/2004
20/1/2004
30/1/2004
9/2/2004
19/2/2004
29/2/2004
10/3/2004
20/3/2004
30/3/2004
9/4/2004
19/4/2004
29/4/2004
9/5/2004
19/5/2004
29/5/2004
8/6/2004
18/6/2004
28/6/2004
8/7/2004
18/7/2004
28/7/2004
7/8/2004
17/8/2004
27/8/2004
6/9/2004
16/9/2004
26/9/2004
6/10/2004
16/10/2004
26/10/2004
5/11/2004
15/11/2004
25/11/2004
Período
Vazão m
3
/s
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Cota cm
Vazão
Cota
Campanha 1
05/12/03 a 20/12/03
Campanha 2
07/06/04 a 21/06/04
Média Anual 660,8
m
3
/s
Campanha 3
28/09/04 a 29/10/04
Campanha 4
26/11/04 a 28/11/04
Média Anual 286,85 cm
Figura
5
: Período da realização das campanhas de campo para a Estação Novo Porto Taquara.
O sistema utilizado para coleta dos dados batimétricos
foi
constituído de uma ecossonda
modelo
Furuno
GP
-
1650F e um
Sistema de Posicionamento Global
(GPS), acoplados a um
computador portátil (
F
igura
6
). O
software Fugawi
3
®
f
e
z o processamento do sin
al e o
armazenamento dos dados, que pode ser exportados em formato de tabelas para outros
softwares
.
Os valores de profundidade emitidos continuamente pelo ecobatímetro foram registrados
juntamente com seu posicionamento determinado pelo GPS a cada segundo
. O produto final foi
uma lista dos três elementos de posicionamento do fundo do canal: latitude, longitude e
profundidade. A correspondência entre as medições de posição (fornecidas pelo GPS) e as
medições de profundidade (fornecidas pela sonda)
permitiu
obter um conjunto de pontos de
profundidades, referenciadas geograficamente, a partir dos quais se estimam as superfícies
batimétricas do fundo do rio, podendo ser expressa em profundidades ou em cotas (ALVARES et
al, 2000). Por meio do programa de computa
ção “SURFER
®
” e “AUTOCAD
®
” os dados foram
convertidos em perfis batimétricos geo
-
referenciados.
O aparelho utilizado para a medição da velocidade
foi
o molinete fluviométrico (
F
igura
7), aparelho esse que permite a determinação das velocidades através das
contagens do número
24
de rotações de sua hélice em um dado período de tempo. O molinete
foi
colocado na água
,
suspenso na posição vertical. A velocidade do curso d’água foi medida em m/s no momento de
cada coleta, em diferentes profundidades.
A equação de a
juste do molinete
foi
dada por:
60
10º
´
bipsn
=
N
Se
N
for:3,103
£
V = 0,27037 X
N
+ 0,0068 ou 3,103
>
V = 0,27688 X
N
– 0,0134.
Um coletor de amostra de fundo do tipo Van Veen (amostrador de mandíbulas,
F
igura
8
)
foi utilizado para amostragem do
material de fundo. Foram coletadas 4 amostras do material de
fundo ao longo de cada perfil longitudinal. A determinação precisa do calibre do material do leito
do canal
foi
fundamental para o cálculo da carga. Para determinar o tamanho das partículas do
m
aterial de fundo, usou
-
se o método do peneiramento. Inicialmente o material coletado foi
secado a temperatura ambiente. Após a secagem, utilizou
-
se uma série de peneiras padronizadas,
agitadas mecanicamente durante cinco minutos. Quando a granulometria do
material sólido da
amostra apresentou diâmetros em gradação, desde o da areia até os do silte e da argila, usou
-
se o
método da pipetagem para a classificação da porção silte/argila e do peneiramento para análise da
areia (SUGUIO, 1973). Os dados foram tratados pelo programa GRANULO (UNESP).
Nas amostras com presença de matéria orgânica, foi feita a queima da mesma usando 50
mL de peróxido de hidrogênio
para 50g da amostra. Então a amostra
foi
colocada sobre uma
chapa
aquecedora a 40° C, depois elevada a 80°
C,
a qual fica queimando até
próximo a secura
.
Depois de secad
o
na estufa, o material
foi
destorroado novamente e preparado para a pipetagem
(20g da amostra para 1L de água destilada).
A carga suspensa foi coletada com um amostrador pontual d
enominado gar
rafa de Van
Dorn (F
igura
9
), que consiste num tubo de PVC com as duas extremidades abertas e com as
tampas presas a um gatilho, o qual
foi
ativado com o lançamento de um peso (mensageiro). A
seguir,
foi
armazenada em frascos plásticos com capacidade de 5 l
itros. A análise da carga em
suspensão
(
em g/L
)
em cada ponto
,
foi
feita com o auxílio do método de filtragem e pesagem dos
filtros (MELO, 1975). Para quantificar esse material, foram
separados 1 L de amostra total que
serão filtradas em cadinhos munidos d
e filtros de fibra de vidro de 47 cm de diâmetro e 0,5 mm
de abertura da malha (Microfiltro de fibra de vidro de 0,2µm
–
GF 52
-
C Ø 47mm). Esses
recipientes t
ê
m capacidade máxima de 250 mL. Essa operação
foi
acelerada com o uso de uma
bomba de vácuo, adapta
da ao recipiente coletor do material filtrado (Figura
10
). O resíduo da
25
filtragem, detido no cadinho pelos filtros pré
-
pesados,
foi
secado e levado a uma estufa numa
temperatura de 110 graus Celsius, por 24 horas, até ficar totalmente seco e depois colocad
o em
um dessecador para esfriar por 20 minutos. Em seguida,
foi
pesado em balança analítica. Com
a
massa de concentração
da membrana mais o sedimento, subtraído d
a
massa
da membrana,
identificou
-
se o material em suspensão de cada amostra, por unidade de litro (g/L).
O estudo do regime hidrológico do rio Ivaí
, no trecho inferior,
foi feito com a análise
dos dados das estações fluviométricas e pluviométricas de: Tapira Jusante e Novo Porto Taquara.
A Superintendência de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e
Saneamento Ambiental
–
SUDERHSA, órgão do Governo Estadual do Paraná, cedeu dados de precipitação, cota, vazões:
diários, mensais e anuais; além de dados sobre carga suspensa e fundo dessas estações, as quais
se encontram mais próximas da área de estudo.
Para auxiliar no cálculo da vazão e na leitura da
cota, foi instalada
,
no trecho estudado
,
uma régua graduada para a leitura do nível d’água
,
nos
dias de coleta.
26
Figura
6
: Ecossonda e GPS acoplada a um computador
portátil
.
Figura
7
:
Molinete fluviométrico.
Figura
8
: Amostrador de fundo tipo Van Veen.
Figura
9
: Amostrador de carga suspensa (garrafa de Van
Dorn).
Figura 10
: Material coletado sendo filtrado à vácuo.
27
3 REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 CARACTERÍSTICAS DO ESCOAMENTO
Se
gundo Christofoletti (1981), o canal fluvial é caracterizado pelos aspectos
morfológicos (padrão, largura, profundidade, sinuosidade) e por sua descarga (períodos de cheia
e vazante, tipo de carga sedimentar, tipo de fluxo). Os canais fluviais podem ser cl
assificados de
acordo com o tipo de fluxo: laminar ou turbulento, uniforme ou não
-
uniforme, estável ou
instável. Para classificar o tipo de fluxo, os fatores que afetam a velocidade do fluído são: a
profundidade da água, a viscosidade, a densidade do fluxo e a rugosidade da superfície do canal.
O fluxo laminar ocorre quando a água escoa ao longo de canal reto, suave, com baixas
velocidades, fluindo em camadas paralelas
,
acomodadas umas sobre as outras. O fluxo turbulento
é caracterizado por uma variedade de movimentos caóticos e heterogêneos, com muitas correntes
secundárias contrárias ao fluxo principal para jusante (CHRISTOFOLETTI,
op. cit).
Na distinção entre fluxos laminar ou turbulento, emprega
-
se o número de Reynolds
(Rey) obtido por intermédio da equação 1. No seu cálculo, são utilizadas características do fluxo
(velocidade, profundidade e largura) e propriedade do fluido (densidade e viscosidade). O raio
hidráulico é calculado a partir da relação da área da seção transversal pelo perímetro molhado.
R
ey =
VcinRH
Q
..
p
1
Sendo:
Q
vazão
π
p
i
RH
raio hidráulico
Vcin
viscosidade cinemática
De acordo com o número de Reynolds, os limites para os fluxos são:
Rey < 500 = Fluxo laminar
Rey 500
– 2500 = Transição (ocorre tanto laminar como o turbulento)
Rey > 2500 = Fluxo turbulento
28
Outro
par
âmetro
adimensional muito utilizado em estudos de canais é o número de
Froude (F). Esse número é aplicado para classificar o regime
de perturbação
de onda nos
escoamentos livres.
F =
Dg
V
.
2
Sendo:
V
velocid
ade média
g
força da gravidade
D
profundidade média
Se o número de Froude (
E
quação 2) for menor que 1, o rio está no regime de fluxo
fluvial
ou subcrítico
. Se
o número de Froude for maior que 1, o rio está no regime de fluxo
torrencial
ou supercrítico, mas se o número de Froude for igual a 1, o rio possui um escoamento
crítico
(
PORTO, 1999).
O fluxo pode ser caracterizado ainda como uniforme ou estável.
Ele
é considerado
uniforme
,
quando a magnitude e a direção da velocidade não se modificam ao longo do
comprimento do canal, conservando sempre a mesma profundidade. Quando ocorrem variações
na velocidade e na profundidade ao longo do canal, o fluxo torna
-
se não
-
uniforme
ou variável.
O fluxo é estável quando, em determinado ponto do canal, a profundidade n
ão se
modifica com o passar do tempo. Na dinâmica do escoamento há uma resistência ao fluxo que
,
para ser superada, o fluxo deve possuir uma velocidade crítica (Vc), expressa pela equação:
Vc =
SRHg ..
3
Sendo:
g
força da gravidade
RH
raio hidráulico
S
declividade
29
A carga transportada por um curso d’água, seja ela dissolvida,
em suspensão ou de
fundo;
é produto de interações entre a massa líquida em movimento, a superfície do canal fluvial
e os diferentes tipos de sedimentos transportados. São duas as forças principais que atuam sobre a
dinâmica fluvial e o transporte de sedimentos: a força da gravidade e a Tensão de cisalhamento.
A força da gravidade é a força vertical exercida pela massa líquida sobre o canal, e direciona o
fluxo
das áreas com maior declividade para as partes mais baixas. A Tensão de cisalhamento (
t
)
por unidade de área é a força de atrito existente entre o líquido em movimento e o canal,
implicando em uma resistência ao escoamento e ao trans
porte de sedimentos
(
E
quação 4)
.
A
T
ensão
de
cisalhamento é decisiva para iniciar o movimento de partículas pequenas, enquanto a
velocidade do fluxo é mais importante para o carregamento das partículas maiores
(CHRISTOFOLETTI, 1981).
S
R
..
lt =
4
Sendo:
l
peso específico da água
R
raio hidráulico
S
declividade da linha da água
A energia total do canal ou stream power (Ω) e a energia do canal por unidade de largura
(Ω/ L ou ω),
e
quação
5
e
6
, são variáveis importantes na hidráulica fluvial, pois representam o
trabalho despendido ou a energia perdida pelo canal,
devido ao regime d
e fluxo. Estas variáveis
têm sido utilizadas na interpretação de processos erosivos, migração de canais, transporte e
deposição de sedimentos, tipos de formas de leito, morfologia do canal e classificação rio
-
planície de inundação (NANSON e CROKE, 1992).
Ω = γ. Q. S 5
30
Sendo:
γ
massa específica (20° C)
Q
vazão
S
declividade
ω =
L
W
6
Sendo:
Ω
energia total
L
largura do canal
3.2 VELOCIDADE DO FLUXO, REMOÇÃO E TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
Segundo Caldas (1972), a vel
ocidade de decantação das partículas depende do seu
tamanho, peso e forma. A argila assenta muito vagarosamente (leva cerca de 6 meses para atingir
o fundo de um corpo d’água doce, parada, de 15 metros de espessura). A areia fina assentaria em
cerca de uma
hora, em idênticas condições. Nas águas movimentadas, a turbulência contribui
para manter as partículas em suspensão por maior tempo. As águas que se movem lentamente
fluem sob a forma de filetes lisos (corrente laminar); sob grandes velocidades, entretan
to, o
movimento torna
-
se irregular,
gerando
-
se redemoinhos (corrente turbilhonar).
A compactação e a posterior consolidação dos sedimentos depositados no leito fluvial
dificultam a remoção dos mesmos pelo fluxo. A compactação ocorre quando o sedimento pass
a
por muito tempo sob a ação do peso da água e do seu próprio peso. Bordas e Semmelmann
(1997) afirmam que o processo de consolidação dos sedimentos depositados no leito fluvial é
promovido pelo acúmulo de partículas sobre o fundo e pela compactação do dep
ósito resultante
do efeito do próprio peso dos sedimentos, da pressão hidrostática ou
de
qualquer outro fenômeno
que venha a aumentar a densidade dos depósitos.
31
Os processos fluviais de erosão, transporte e deposição de sedimentos são definidos pela
distr
ibuição da velocidade e da turbulência do fluxo, e estão em constante mudança (CUNHA E
GUERRA, 1996).
Bagnold
1
(
1953 apud CHRISTOFOLETTI, 1981), elaborou um gráfico significativo,
utilizando a comparação da velocidade crítica e o diâmetro das partículas, o
btendo algumas
conclusões. Para as partículas menores de determinado tamanho crítico, os valores da velocidade
necessária
para o início do transporte
aumentam à medida que as partículas tornam
-
se menores.
Para a água, há relação inversa entre o tamanho das partículas inferiores a 0,3 mm e a velocidade
crítica necessária à sua movimentação. A explicação baseia
-
se no fato de que, com as partículas
mais finas, a rugosidade do leito torna
-
se menor, diminuindo a turbulência, e o diâmetro das
partículas não ultra
passa a espessura da subcamada laminar. Para que haja inclusão no fluxo
turbulento, há um tamanho crítico necessário, calculado como sendo aproximadamente 0,7 mm
(CARSON
2
, 1971 apud CHRISTOFOLETTI, 1981). Para as partículas inferiores a esse valor
-
limite c
rítico, a força necessária para movimentá
-
las deve ser elevada, pois elas estão submersas
na subcamada laminar.
O efeito pelo qual o leito de silte e argila são mais difíceis de serem
erodidos que os de areia recebe
m
o nome de efeito ou anomalia Hjülstrom
-
Sundborg (GIANNINI
et al
., 2001).
Partículas de tamanhos iguais, mas com densidades diferentes, requerem velocidades e
forças diferentes para serem movimentadas ou depositadas (CHRISTOFOLETTI, 1981).
Morisawa
3
(1968 apud op. cit) assinala dois aspectos importantes:
·
Areias são erodidas mais facilmente, enquanto siltes, argilas e cascalhos são mais
resistentes. Os grãos mais finos são resistentes em virtude das forças coesivas de
ajustagem e da fraca rugosidade do leito, enquanto os cascalhos são difíceis de
serem movimentados em virtude do tamanho e peso das partículas;
·
Desde que os siltes e argilas sejam movimentados, essas partículas podem ser
transportadas sob velocidades muito baixas.
A velocidade de deposição depende principalmente
do tamanho e da densidade da
partícula, porque os demais fatores (gravidade, viscosidade e densidade da água) são constantes
para um determinado tempo e lugar no canal.
1
BAGNOLD, Ralph A. The physics of blown san
ds and desert dunes.
Methew e Co., Londres, 1953.
2
CARSON, M. A. The mechanics of erosion.
Pion Limited, Londres, 1971.
32
Quando a partícula é movimentada, há soerguimento em relação à superfície do leito e
e
la se incorpora ao fluxo do fluido. A força do soerguimento diminui rapidamente, desaparecendo
quase por completo à distância de 2,5 cm do leito (CARSON
4
, 1971 apud CHRISTOFOLETTI,
1981). Havendo diminuição da força de soerguimento, se não houver força de
turbulência
suficiente para mantê
-
las suspensas e integradas no fluxo, as partículas tendem a se depositar e,
ao atingirem as proximidades do fundo, novamente podem ser movimentadas pela força de
soerguimento. Esse processo apresenta explicação lógica para
a movimentação de partículas
através da saltação ao longo do escoamento do fluido. Quando as forças de turbulência mantêm e
conservam as partículas acima da superfície do leito, há o transporte através da suspensão.
Giannini (et al
.
, 2001) verificou que,
uma vez que a corrente colocou a partícula em
movimento, diminuem drasticamente os efeitos de coesão e fricção sobre ela. Nessas condições,
quanto menor a granulação do material, mais fácil é o seu transporte. Partículas de diferentes
tamanhos podem aprese
ntar velocidades e mecanismos de transporte individual diferentes. Os
principais mecanismos são
:
a suspensão, a saltação, o arrasto e o rolamento.
A suspensão é o carreamento ou sustentação do grão acima da interface sedimento/
fluido (superfície deposicional). Ela pode ocorrer por uma ou mais dentre três condições físicas:
existência de turbulência, baixa densidade e comportamento coloidal. As duas últimas condições
não requerem movimento, podendo ser observadas mesmo em fluidos estacionários. As forças
qu
e mantêm o grão em suspensão, em cada um destas situações, são, respectivamente, a força de
ascensão hidráulica, o empuxo e a resultante do movimento browniano.
A saltação é a manutenção temporária do grão em suspensão, em trajetória
aproximadamente elípti
ca, entre seu desprendimento inicial e o impacto na interface fluido/
sedimento ou entre dois impactos sucessivos. Durante o choque, o grão pode afetar algumas
partículas da interface e provocar ricochete, uma forma de saltação induzida pelo impacto. A
saí
da de grãos por ricochete cria um pequeno déficit local, marcado por irregularidade no leito, e
torna esta área mais exposta ao esforço tangencial e mais sujeita a novos lançamentos. Desse
modo, o fenômeno da saltação possui a capacidade de se automultipli
car.
O arrasto ou rastejamento (creep) é o deslocamento do grão subparalelo e rente à
interface sedimento/ fluido, em contato duradouro ou tangencial com esta interface. A exemplo
do que ocorre na saltação, o contato ou aproximação com a interface pode afe
tar outros grãos. O
3
MORISAWA, M. Streams, their dynamics and morphology. McGraw
–
Hill Book Co., New York, 1968.
33
movimento induzido mais comum é um ligeiro remanejamento, através de empurrão dos grãos
uns sobre os outros.
O rolamento é a rotação do grão em torno de um eixo, por sobre outros grãos da
interface. É facilitado pelas formas esféricas e
principalmente pelas cilindróides e pelo tamanho
relativo do grão (maior que a média do substrato). O movimento dos grãos por arrasto e
rolamento é denominado tração.
Fixada a energia de transporte, em um sedimento com certo intervalo de variação
granulom
étrica, a população mais fina tende a ser transportada em suspensão, a mais grossa por
tração e a intermediária por saltação. Fixada a granulação, a tração é o mecanismo de transporte
preferencial nas baixas energias, passando
-
se, com o aumento gradual de
energia, para saltação e
depois suspensão.
O transporte e a dispersão de sedimentos em rios e canais ocorrem devido à ação das
forças hidrodinâmicas instantâneas sobre os grãos de sedimentos individuais. Quando estas forças
atingem valores superiores aos d
as forças de resistência, provenientes do contato da partícula
com o leito e do próprio peso da partícula, ocorre o deslocamento do grão de sedimento
(WILSON JÚNIOR et al., 1980).
O transporte dos sedimentos grosseiros ocorre no fundo da corrente. Dá
-
se o
nome de
carga à massa de dedritos realmente transportada pelo rio. Normalmente à
massa heterogênea de
detritos não é transportada com uniformidade; as partículas menores movem
-
se mais
rapidamente
que as médias, e estas mais rapidamente do que as grandes. O
pera
-
se, desse modo,
uma seleção
de que resultam depósitos de seixos, areia, argila e silte. A competência de uma corrente é
definida em termos do tamanho das partículas que ela pode transporta
r.
J
á a capacidade se define
em termos do peso total de dedrito
s transportáveis. A primeira depende, sobretudo, da
velocidade, enquanto a segunda é mais função do volume (CALDAS, 1972).
Em relação à fração particulada, a maior quantidade carreada durante um ano ocorre na
época chuvosa, isto é, há normalmente distribuição sazonal irregular do transporte de sedimentos.
Verifica
-
se que cerca de 70% a 90% de todo o sedimento transportado pelos cursos d’água ocorre
no período de chuvas, principalmente durante as fortes precipitações, podendo chegar a 95% do
total anual em apenas poucos dias (SILVA, et al. 2003).
4
CARSON, M. A. The mechanics of erosion
.
Pion Limited, Londres, 1971.
34
De forma geral, nas porções altas de uma bacia hidrográfica há maior erosão e transporte
de sedimentos. A erosão vai diminuindo da alta para a média bacia à medida que as declividades
decrescem e as chuvas se tornam
menos intensas, fora das regiões montanhosas. Na parte baixa
da bacia há muita formação de colúvios, isto é, a maior parte dos sedimentos erodidos se distribui
pelos terrenos (SILVA et al
.
, 2003). Em relação ao transporte de sedimento do rio principal, a
c
arga em suspensão é predominantemente maior que a do fundo (90% a 95%) no alto curso, e a
carga de fundo vai crescendo à medida que a erosão da bacia vai diminuindo e a declividade do
curso d’água também (65% a 90% de sedimento em suspensão). A porcentagem
de sedimento em
suspensão e do leito é muito dependente da granulometria do sedimento transportado. Assim,
quando há grande quantidade de areia, a porcentagem de sedimento transportado no leito pode ser
maior que o sedimento em suspensão (CARVALHO,1994).
A
dinâmica do escoamento fluvial fornece informações básicas para a compreensão das
forças atuantes no funcionamento do processo morfogenético fluvial, em qualquer das fases
tradicionalmente distinguidas no trabalho executado pelos rios, ou seja, transport
e e erosão
(CHRISTOFOLETTI, 1981).
O comportamento dinâmico do grão, isto é, sua velocidade, trajetória e modo de
deslocamento, é uma resposta direta às forças nele atuantes e reflete suas características
individuais como forma, densidade, tamanho e rugosi
dade superficial (GIANNINI et al
.
, 2001).
O instante do desprendimento do grão, bem como a distância por ele percorrida até atingir a
posição estável seguinte não podem ser previstos, pois dependem das variações turbulentas das
forças hidrodinâmicas e da p
osição da partícula no leito. Se o grão permanecer na superfície do
leito, ele estará propenso a novo deslocamento. Caso seja enterrado, ele permanecerá em repouso,
e só irá se deslocar depois de re
-
exposto, com o afastamento de todas as partículas que o
c
obrirem. Os depósitos podem ser considerados transitórios ou permanentes. Um depósito de
sedimento permanente sofre a ação do peso da água e de seu próprio peso, compactando
-
se.
3.3 GEOMETRIA DAS FORMAS DE LEITO
E QUANTIFICAÇÃO DA CARGA DE
FUNDO
O valor d
a descarga de sólido total é importante nos estudos de navegação, de
morfologia fluvial e formação de depósitos, estudos de construções de pontes, de obras fluviais
em geral, como portos e tomadas d’água.
O cálculo da carga de fundo de um canal pode ser
35
obtido pela determinação do tamanho das dunas, que permitirá o cálculo do volume do material e
a sua velocidade de deslocamento a jusante.
O transporte dos sedimentos está intimamente relacionado à migração da configuração
do leito, e, ambos resultam do mov
imento alternado das partículas isoladas. Como estas
partículas depositam
-
se em lugares diferentes no leito, seus períodos de repouso serão diferentes
e as velocidades de transporte também. A dispersão dos sedimentos deve
-
se às diferentes
velocidades de transporte dos grãos isolados.
Prent et al
.
(
2001) realizou um estudo que examinou o caráter estatístico das formas de
leito, e sua correlação com a descarga e a resistência da corrente, concluindo que de um modo
geral, a altura e o comprimento das dunas aumentam com a vazão e com a profundidade da água,
mas permanece constante com o aumento da velocidade. Sim
o
ns e Richardson (1966) afirmam
que a mudança da declividade da superfície da água pode alterar a configuração do leito do canal
quando a profundidade da água permanecer constante.
As formas de leito podem
-
se dividir em ripples, dunas, ondas, antidunas (
F
igura 1
1
). As
ondulas (“ripples”) de acordo com Santos (1991), são formas onduladas de pequena amplitude,
de dimensões simétricas, com uma relação altur
a
-
comprimento de 1: 10 (HARMS
et al
.
, 1982).
Apresentam suaves declividades nas faces à montante (“stoss side”) e fortes declividades nas
faces à jusante (“lee side”). Ocorrem com amplo intervalo granulométrico desde silte até areia
grossa, em baixa veloci
dade de fluxo. A
F
igura
11 mostra o intervalo de ocorrências das ondulas
(“ripples”), obtidas a partir de experimentos em leitos artificiais; nesta vê
-
se que as ond
ul
as têm
sua principal ocorrência em sedimentos finos, menores do que 0,17 mm.
À
medida que
aumenta
o tamanho do grão, o intervalo de velocidade para a geração desta forma de leito diminui,
explicando sua rara ocorrência em sedimentos arenosos grosseiros.
As dunas são formas assimétricas, com perfil longitudinal semelhante ao das
ondulações, poss
uindo suave declividade para montante e declividade íngreme para jusante. A
relação altura
-
comprimento é maior que as encontradas nas ondulações e o seu intervalo
granulométrico é muito variado, de areia fina até areia grossa com pequenos seixos (SANTOS,
1
991). Segundo Ashley
et al
.
(1990), as grandes formas de leito têm sua presença e morfologia
variável, segundo à força do fluxo, expressada pela velocidade média do fluxo e a velocidade
crítica (isto é, o conceito do regime de fluxo). Para Christofoletti (
1980) e Mazunber (2003), a
amplitude máxima que possibilita o desenvolvimento das dunas é aproximadamente a
36
profundidade média. Sendo assim, as dunas desenvolvem
-
se proporcionalmente com o aumento
da profundidade, até atingir os valores limites corresponde
ntes à profundidade média. Sob
condições de fluxo estável, a altura das dunas é diretamente proporcional à profundidade da água,
sendo que a sua altura oscila entre 10 e 20% do valor da profundidade.
Harms
et al.
(1982) afirma
que as dunas podem crescer mu
ito mais em fluxos profundo
s
do que em fluxos rasos, mas seu
comportamento hidráulico é similar: elas são formadas nas velocidades de fluxo maiores do que
para as ondulações (“small ripples”) e menores do que para as formas planas (“plane bed”).
Figura
1
1
: Distribuição das formas de leito frente a diferença granulométrica e velocidade média (cm/s).
Fonte:
HARMS
et al
.
, 19
82
.
O método, segundo Amsler e Prendes (2000), empregado para se avaliar o deslocamento
de dunas permite medir indiretamente a carga
de fundo. O cálculo da carga de fundo (Cf) é
obtido pela determinação da altura das dunas e da sua velocidade de deslocamento ao longo de
37
um perfil longitudinal. Partindo do pressuposto que as dunas naturais não apresentam uma forma
triangular exata, cara
cterizando
-
se por ter a face de montante mais estendida e com declividade
mais suave e a face de jusante mais abrupta e com maior declividade (
F
igura
12
),
para calcular a
altura e comprimento delas,
adotou
-
se um coeficiente de forma a fim de minimizar os e
rros
advindos desta variável no cálculo da carga de fundo (MARTINS, 2004).
Primeiramente é feita uma caracterização individual das dunas de cada perfil, onde são
levantados a altura, o comprimento e a profundidade. Como foram realizados levantamentos
suces
sivos de ecobatimetria, com um intervalo de tempo predeterminado, os perfis obtidos das
duas séries de levantamento são comparados e cada duna é visualmente identificada
(
F
igura
12
)
.
Figura
1
2
: Modelo de representação para o cálculo do deslocamento de
dunas. Fonte: MARTINS, 2004.
As dunas são combinadas em um mesmo gráfico, para o cálculo do deslocamento delas.
O comprimento foi medido entre dois vales consecutivos e a altura foi determinada a partir da
diferença entre a crista da duna e o vale a jusa
nte
(
F
igura
1
2
)
. O cálculo do deslocamento das
dunas (di) é dado pela diferença entre a crista da duna nos dois levantamentos consecutivos. A
velocidade de deslocamento (udi) das dunas é dada por:
udi =
t
di
D
7
Sendo:
38
udi
velo
cidade de deslocamento da duna
di
deslocamento da duna
∆t
tempo entre dois levantamentos sucessivos
A altura média de cada duna é dada pela equação
8
:
hi =
2
21
LL
hihi
+
8
Sendo:
hi
altura média da duna
hi
L1
altura média da duna no 1° levantamento
hi
L2
altura média da duna no 2° le
vantamento
A carga de fundo de um perfil é expressa pela equação:
Cf = (1
–
p) . H . K . ud
9
Sendo:
Cf
carga de fundo
P
porosidade do material de fundo
H
altura média das dunas
K
coeficiente de formas das dunas
Ud
velocidade de deslocamento da
s dunas
Por fim, a descarga total dada em unidade de largura é feita pela equação:
Cf
total
= (Cf
P1
. W
P1
) + (Cf
P2
.
W
P2
) + ... + (Cf
Pn
. W
Pn
)
10
Sendo:
39
Cf
Pn
carga de fundo calculada para cada perfil
W
Pn
largura de abrangência de cada perfil
O val
or de carga de fundo para cada perfil será dado em m
2
/dia que estendida para a
largura de abrangência do perfil pode ser expressa em m
3
/dia. Alguns pesquisadores (Amsler e
Gaudin, 1994; Martins, 2004; Strasser, 2002) v
ê
m aplicando essa metodologia em rios
de grande
porte, como o rio Paraná e o Amazonas, os quais apresentaram resultados satisfatórios.
3.4 CARGA SUSPENSA HIDROTRANSPORTADA E PROBLEMAS AMBIENTAIS
A carga de sedimentos em suspensão é representada pelas partículas de silte e argila que
se conser
vam em suspensão no fluxo da água. O transporte sólido em suspensão consiste no
material particulado originado da erosão da superfície do solo da bacia hidrográfica, do
desbarrancamento de margens e da ressuspensão de material de fundo (GASTALDINI e
MENDONÇA, 2001).
Os processos erosivos e a sedimentação numa bacia hidrográfica podem trazer muitos
problemas. Na área agrícola a erosão remove a camada superficial do solo, reduzindo sua
produtividade. O sedimento é transportado para os corpos d’água, prejudica
ndo a qualidade das
águas superficiais, além de servir como veículo a outros poluentes.
O transporte de sedimentos pelos rios afeta a qualidade da água e, conseqüentemente, a
aceitabilidade desta para diversos usos antrópicos. O sedimento depositado em rio
s reduz a
capacidade de suporte dos mesmos, resultando no aumento do nível da água nos períodos de
cheia e em possíveis inundações nas áreas ribeirinhas. Outro grave problema, ocasionado pelos
sedimentos refere
-
se ao assoreamento das nascentes de rios, red
uzindo a disponibilidade hídrica
dos mesmos.
Existem alguns problemas causados pelo transporte de sedimentos, como traz Carvalho
(1994): a partícula em suspensão degrada o uso consumptivo da água, aumentando o custo de
tratamento; o sedimento degrada a água especificamente para abastecimento, recreação, consumo
industrial, resfriamento em hidroelétricas e vida aquática; o aumento de turbidez na água reduz a
qualidade estética da mesma; o sedimento em suspensão impede a penetração de luz e calor,
prejudicando a atividade de fotossíntese necessária à salubridade dos corpos d’água, entre outros.
40
O transporte sólido em suspensão ocorre em duas modalidades, segundo Ramos (2001),
uma correspondente à carga de lavagem da bacia e outra correspondente ao transporte d
o material
que compõem o material do leito. Para que este tipo de material se mantenha em suspensão é
necessário que haja um nível elevado de turbulência do escoamento.
O tipo e concentração de matéria em suspensão controlam a turbidez e a transparência
da
água. Os sedimentos em suspensão são constituídos de silte, argila, partículas finas de matéria
orgânica, compostos orgânicos solúveis, plâncton e outros organismos microscópicos. Tais
partículas apresentam diâmetros variando entre 10nm e 0,1 mm (GASTALDI
NI e MENDONÇA,
2001). Atualmente, é comum a aceitação como matéria em suspensão a fração que não passa por
filtro com diâmetro de poro 0,45
m
m. A turbidez resulta do espalhamento e absorção da luz
incidente por partículas, enquanto que a transparência é o limite de visibilidade na água.
41
4 CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS E SEDIMENTARES
4.1 PARÂMETROS HIDROLÓGICOS
Aplicando
-
se a equações (1 a
6
, descritas no capítulo
3
) para o rio Ivaí
(em sua foz)
obtêm
-
se as seguintes características:
1)
O fluxo é turbulento (Rey = 67.050.000) e tranqüilo (Froude = 0,042).
2)
Possui um escoamento ou regime não permanente, pois a velocidade em um certo
ponto varia com o passar do tempo. Não existindo um
a
continuidade de vazão e as
características do escoamento dependem, por sua ve
z, das coordenadas do ponto
considerado e do tempo (PORTO, 2001). Podendo ter a sua velocidade alterada em
função do ciclo hidrológico do rio.
3)
No rio Ivaí
,
na foz com o rio Paraná,
obteve
-
se uma tensão de cisalhamento de 0,85
N/m
2
, e uma
velocidade
crítica
, que é a velocidade
mínima para que haja um
movimento de massa ou fundo
,
de 0,029 m/s. Quanto mais grossa a granulação de
um leito sedimentar incosolidado, maior a velocidade mínima necessária para dar
início ao movimento dos grãos, ou seja, a velocidade crítica.
4)
A energia total do canal foi de 180,25 W/m e a energia específica foi de 0,556 W/m
2
,
comparando essa energia perdida pelo canal devido ao regime do fluxo com a do rio
Paraná, temos 17.460 W/m de energia total e 14,24 W/m
2
de energia específica.
P
ortanto, o rio Ivaí
, neste trecho,
mostra uma energia total de 96,8 e uma energia
específica de 25,6 vezes menor do que a do Paraná.
4.2 VELOCIDADE MÉDIA DO FLUXO
O rio Ivaí
, no trecho estudado, não apresentou
grandes amplitudes de velocidade ao
longo da seção transversal, mas
variou
no perfil longitudinal (de montante para jusante), podendo
ser observado pela
F
igura 1
3
,
a velocidade média na vertical variou de 0,74 m/s (07/06/04) a 0,12
m/s (28/09/04)
. Em geral, as maiores velocidades encontradas se local
izam próximas
à
margem
esquerda do rio Ivaí, nos pontos 3 e 4
a
montante dos perfis longitudinais, porém o ponto 2B
registrou velocidades altas
nos dias 05/12/03 e 26/11/04
em relação aos demais pontos
. As
menores velocidades são limitadas nos pontos mais
a jusante dos perfis 1 e 4.
As maiores
profundidade
s
(
F
igura
14
)
são encontradas
nos perfis 1 e 2 e ao longo do perfil 4 (margem
42
esquerda) estão as menores profundidades (pontos 4A e 4D)
, que variaram de 8,1 m (07/06/04) a
3,4 m (05/12/03)
.
Pode
-
se observa
r que
, os valores
de
profundidade e a velocidade média do
fluxo possuem uma relação inversa, ou seja, nas menores profundidades é que se encontram as
maiores velocidades (margem esquerda).
Velocidade Média na Vertical
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
V1A V1B V1C V1D V2A V2B V2C V2D V3A V3B V3C V3D
V4A V4B
V4C V4D
Perfis
m/s
05/012/03
20/12/2003
7/6/2004
22/6/2004 28/9/2004
28/11/2004
Figura 1
3
: Velocidade média na vertical (m/s).
A diminuição d
a velocidade a jusante pode ser explicada,
porque os pontos mais a
jusante de cada perfil estão localizados próximos a foz com o rio Paraná e este último barra o
fluxo do rio Ivaí diminuindo a sua velocidade.
Segundo Ashley e Chairperson (1990), a ampla va
riedade das formas de leito é um
reflexo dos efeitos como a canalização (produzindo um efeito de barreira), mudanças do nível
d’água e a oscilação dos reversos dos fluxos.
O barramento do fluxo do rio Ivaí pelo rio Paraná
facilita
a decantação das partícul
as suspensas aumentando desta forma, os depósitos
sedimentares. Constata
-
se
também o inverso, no mês de outubro,
quando
a vazão do rio Ivaí era
maior que a do rio Paraná, represando as águas deste último rio.
43
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
323,5
313,4
303
294,2
285,5
276,8
268,8
260
248,1
238,5
228,7
219,3
210,6
201,5
192,8
183,7
175,7
167,6
157,7
149,7
141,6
133,6
124,8
116,1
104,8
96,8
88
79,3
70,6
60,1
49,9
39,4
31,4
21,3
13,6
5,1
Distância (m)
Profundidade (m)
P 1
P 3
P 2
P 4
MD
ME
Figura
1
4
: Perfil transversal
da primeira s
eção com os pontos de coleta.
4.3 REGIME HIDROLÓGICO DO RIO IVAÍ
Para o estudo do regime hidrológico do segmento inferior do rio Ivaí, foram utilizados
os dados de vazão de séries históricas da estação fluviométrica disponível mais próxima da área
de est
udo (Tabela 2).
Tabela 2: Estação fluviométrica e séries históricas
Novo Porto Taquara
Código da estação
64693000
Coordenada geográfica
23º12’00”
–
53º19’00”
Altitude
240 m
Data de início e término da série
08/1974 – 10/2002
(28 anos de dados)
Fonte
: ANA, 2004.
44
Mudanças na descarga através do tempo são representadas por um hidrograma que é
uma das primeiras representações que pode ser realizada sobre os dados fluviométricos
existentes. Através deste, tem
-
se uma noção da variabilidade temporal das de
scargas anuais, das
estações secas e úmidas como também
de
outras informações.
A determinação da curva de duração do fluxo é baseada na freqüência das vazões para as
diferentes magnitudes. Os resultados obtidos indicam a porcentagem de tempo em que as
magn
itudes das vazões são igualadas ou ultrapassadas, mostrando a duração do referido fluxo
(CHRISTOFOLLETTI, 1981).
O período de retorno (Tr) é obtido a partir dos dados de vazão máxima anual. Tais dados
são ordenados conforme a seqüência da magnitude, dos va
lores mais elevados para os menores.
A cada valor deve corresponder um número de ordem que apresenta a sua posição na escala, a
esses dados são aplicados ao método probabilístico de Gumbel.
4.3.1
Hidrograma
As vazões em um canal variam no tempo e no espaç
o. Em ambientes com uma definida
variação estacional, o fluxo no canal pode mudar bastante através do ano com marcados picos de
estiagem e cheias (SILVA, 2002).
A
análise do hidrograma das vazões médias mensais das
estações Novo Porto Taquara, mostra que as mesmas são aleatórias. Pois dependem de um grande
número de fatores, tais como precipitação, geologia, vegetação, topografia, e d
o projeto de obras
hidráulicas. A vazão máxima e o hidrograma são necessários para o controle e atenuação das
cheias numa det
erminada área, dimensionamento de obras hidráulicas de drenagem urbana,
perímetro de irrigação, diques e extravasadores de barragens, entre outros (TUCCI, 1997).
O hidrograma permite visualizar com facilidade a extensão e distribuição dos períodos
extremos
de vazão, estiagens e enchentes, em ordem cronológica precipitação antecedente,
temperatura, estação do ano, obras nos cursos d’água, etc. Os pesos diferenciados com que esses
fatores entram para formar o escoamento superficial, juntamente com a contribui
ção subterrânea,
geram vazões diferentes. É notório que a precipitação e os fatores geológicos entram com o maior
peso (VILLELA e MATTOS, 1975).
A vazão máxima de um rio é entendida como sendo o valor associado a um risco de ser
igualado ou ultrapassado. Essa vazão é utilizada na previsão de enchentes ao longo do período de
45
observação (PINTO et al., 1976). A vazão média para a estação Novo Porto Taquara, é de 727,73
m
3
/s, obtida pela análise de sua série histórica de 28 anos de observação.
O hidrograma (
F
ig
ura 1
5) mostra que os maiores picos de vazões máximas do segmento
inferior do rio Ivaí, para a Estação do Novo Porto Taquara, aconteceram nos anos de 1976 (4.972
m
3
/s), 1983 (5.747 m
3
/s), 1987 (5.124 m
3
/s), 1990 (5.164 m
3
/s) e 1993 (4.947 m
3
/s). Além disso
,
a
F
igura 1
5, revela que depois do ano de 1994 as vazões apresentaram picos de cheias menores
que os anos anteriores.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
18/7/1974
18/7/1975
18/7/1976
18/7/1977
18/7/1978
18/7/1979
18/7/1980
18/7/1981
18/7/1982
18/7/1983
18/7/1984
18/7/1985
18/7/1986
18/7/1987
18/7/1988
18/7/1989
18/7/1990
18/7/1991
18/7/1992
18/7/1993
18/7/1994
18/7/1995
18/7/1996
18/7/1997
18/7/1998
18/7/1999
18/7/2000
18/7/2001
18/7/2002
Período
Vazão m
3
/s
Vazão Média 728 m
3
/s
Figura
1
5
: Hidrograma da vazão média diária para a Estação Novo Porto Taquara. Fonte: Destefani, 2005.
4.3.2 Curva de Duração das V
azões
Dá
-
se o nome de curva de duração ou de permanência das vazões à representação
gráfica da função da vazão pelo tempo (Q(t)), sendo a duração normalmente expressa em
porcentagem. Como cada dado de vazão corresponde a um intervalo de tempo (hora, dia, m
ês,
ano) há uma correspondência entre aquela porcentagem e o período total dos dados (VILLELA et
al
.
, 1975). Como é uma curva acumulativa de freqüência dos dados, a curva de permanência
indica a porcentagem de tempo que um determinado valor de vazão foi ig
ualado ou excedido
46
durante o período estudado. Para facilitar a utilização dos dados, o somatório das freqüências é
geralmente expr
esso
em termos de porcentagem de tempo, em vez de números de dias (SILVA,
2002).
Para o traçado da curva de permanência, prim
eiramente se ordena a variável temporal
em ordem decrescente, atribuindo ordem 1 ao maior valor e ordem n ao menor. Depois se
computa a freqüência com que cada valor ordenado é excedido ou igualado (permanência), como
100. (m/n), sendo m sua ordem e n o tamanho da amostra. E por último, plota
-
se em um gráfico a
série ordenada em papel decimal com escala de permanência representada no eixo horizontal
(LANNA, 1997).
As vazões apresentada pela Estação Novo Porto Taquara (
F
igura 1
6
) durante 28 anos de
registro (1974
– 2002) mostram que as mesmas durante 1,05% dos dias foram maiores ou iguais a
vazão máxima média do rio (4000 m
3
/s). A curva de duração das descargas mostra que
praticamente 100% do tempo a vazão é igual ou superior a 400 m
3
/s, ficando
a
cima
da vazã
o
média do rio.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% tempo
vazão m
3
/s
Figura 1
6
: Curva de duração do fluxo. Fonte: Destefani, 2005.
4.3.3 Período de Retorno das Vazões Máximas
Utilizando
-
se os dados das maiores descargas anuais (vazões máximas anuais) ocorridas
na estação Novo Porto Taquara, pode
-
se veri
ficar a periodicidade, ou seja, o período de retorno
47
das vazões máximas do rio através de uma curva de freqüência. As vazões devem reproduzir
condições críticas possíveis de ocorrer com um determinado risco. O risco é a probabilidade que
um valor seja ultr
apassado. Este risco é obtido pelo ajuste de uma distribuição de probabilidade
aos valores anuais da variável em estudo (a vazão). Neste caso, a probabilidade (P) é o risco da
vazão ser ultrapassada num ano qualquer (TUCCI, 1997). O tempo de retorno deste
valor é dado
por:
T =
P
1
O período de retorno ou período de recorrência de uma vazão é o tempo médio em anos
que essa vazão é igualada ou superada pelo menos uma vez. Portanto, estima a probabilidade de
ocorrer enchentes ou altos picos de vazão pelo menos uma vez dentro deste intervalo de tempo.
Para Novo Porto Taquara a maior cheia verificada
(Figura 17)
, para o período de análise
de sua série histórica, apresenta uma vazão de 5.
747 m
3
/s correspondendo
a um aumento do nível
d’água de 11
58 c
m, acima da cota da vazão média do rio. Para este,
o intervalo de recorrência é
de 22,75 anos. Nesta estação
,
pelo menos a cada 2,61 dos anos
,
o rio apresenta uma vazão de
4121 m
3
/s, superior a vazão média das máximas (4019,58 m
3
/s). A vazão média das
mínimas
(244,69 m
3
/s) é superada praticamente em todos os anos.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Período de retorno
vazão m
3
/s
Figura 1
7
: Período de retorno para a Estação Novo Porto Taquara. Fonte: Destefani, 2005.
48
4.4 CARGA SEDIMENTAR E FORMAS DE LEITO
Para o cálculo da descarga sedimentar do canal do rio Ivaí,
na área de estudo,
uma
grande dificuldade encontrada foi na determinação da velocidade de deslocamento das formas de
leito e na própria identificação das dunas (comparação entre os dois levantamentos de cada
campanha), pois o rio
Ivaí
, neste trecho,
apres
enta formas muito pequena
s
. Diferente do que
ocorre no rio Paraná, onde esta metodologia é aplicada há mais de 10 anos por vários autores em
dunas com dimensões maiores, o que facilita a identificação e o monitoramento das mesmas.
Campanhas
Período de Col
eta
Vazão
Cota
1ª Campanha
(vazante)
05/12/03
– 20/12/03
431,53 m
3
/s
–
664,4 m
3
/s
0,
40 m
2ª Campanha
(cheia)
07/06/04
– 22/06/04
988,86 m
3
/s
–
777,6 m
3
/s
0,
72 m
–
0,
39 m
3ª Campanha
(estiagem/ cheia)
28/09/04
– 29/10/04
273,82 m
3
/s
–
2162,97
m
3
/s
estiag
em cheia
0,
20 m
– 1,
30 m
4 ª Campanha
(vazante)
26/11/04
– 28/11/04
678,2 m
3
/s
0,
50 m
–
0,
55 m
Quadro
2
–
Período de campanhas de amostragem, mostrando a vazão para o trecho de estudo e a cota do nível
d’água em Icaraíma nos dias de coleta.
As
Figuras 18 a 26 representam a variação longitudinal das formas de leito ao longo dos
perfis longitudinais, o quadro menor inserido dentro do gráfico, mostra o perfil ecobatimétrico
georreferenciado das duas campanhas consecutivas e o maior representa os m
apas batimétricos,
obtidos nas campanhas descritos no
Q
uadro 2.
Os dados dos perfis ecobatimétricos da primeira
c
ampanha foram excluídos, pois na primeira coleta da mesma,
não havia sido instalada uma
régua para registrar o nível d’água.
49
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
P2 - 07/06/2004
P22 - 20/06/2004
225000
7421000
225200 225400 225600 225800 226000
7421200
7421600
7421400
7421800
Distância (m)
Profundidade (m)
Figura 18: P
erfil longitudinal do rio Ivaí, segunda campanha (perfil 2).
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
P2 - 28/09/2004
P22 - 29/10/2004
Distância (m)
Profundidade (m)
Figura 19: Perfil longitudinal do rio Ivaí, terceira campanha (perfil 2).
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
P2 - 26/11/2004
P22 - 28/11/2004
Profundidade (m)
Distância (m)
Figura 20: Perfil longitudinal do rio Ivaí, quarta campanha (perfil 2).
50
Profundidade (m)
Distância (m)
P33 - 20/06/2004
P3 - 07/06/2004
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
225100
7420900
225300 225500 225700 225900 226100
7421100
7421300
7421500
7421700
Figura 21: Perfil longitudinal do rio
Ivaí, segunda campanha (perfil 3).
Profundidade (m)
Distância (m)
P33 - 29/10/2004
P3 - 28/09/2004
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
Figura 22: Perfil longitudinal do rio Ivaí, terceira campanha (perfil 3).
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
P3 - 26/11/2004
P33 - 28/11/2004
Profundidade (m)
Distância (m)
Figura 23: Perfil longitudinal do rio Ivaí, quarta campanha (perfil 3).
51
Profundidade (m)
Distância (m)
P44 - 20/06/2004
P4 - 07/06/2004
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
225100
7420800
225300 225500 225700 225900 226100
7421100
7421000
7420900
7421400
7421300
7421200
7421600
7421500
Figura 24: Perfil longitudinal do rio Ivaí, segunda campanha (
perfil 4).
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
P4 - 28/09/2004
P44 - 29/10/2004
Distância (m)
Profundidade (m)
Figura 25: Perfil longitudinal do rio Ivaí, terceira campanha (perfil 4).
P44 - 28/11/2004
P4 - 26/11/2004
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
Profundidade (m)
Distância (m)
Figura 26: Perfil longitudinal do rio Ivaí, quarta campanha (perfil 4).
52
Os gráficos do deslocamento das dunas (
F
iguras 1
8
a
26
), permitiram a caracterização
das
mesmas, em relação ao seu comprimento e altura nos diferentes perfis longitudinais, durante
as quatro campanhas (
Q
uadro 2). No trecho estudado, as maiores dunas se encontram no perfil 2
e as menores no perfil 3
(centro do leito)
. O perfil 4
(margem esquerd
a)
é caracterizado por
sedimentos mais finos, argila
-
siltosa e areia fina, com pequenas dunas a montante que aumentam
a jusante. O perfil 1
(margem direita)
foi descartado das análises das formas de leito porque esse
trecho é caracterizado por ter leito rochoso.
No perfil 2 (
F
iguras 1
8, 1
9
e
20
), encontra
-
se a maior heterogeneidade n
os tamanhos das
dunas verificada
nas diferentes campanhas.
A altura média das dunas diminui
da
segunda
campanha para a
quarta
campanha, de
0,
33 m para
0,21
m. O nível d’água tev
e o maior registro
na
terceira
campanha (1
,
30 m no dia 29/10/04) e o menor também (
0,
20 m no dia 28/09/04). O
comprimento médio
das dunas
foi maior na
terceira
campanha, 14,96 m, e menor na
quarta
c
ampanha, 8,56 m. O nível d’água
, provavelmente em função d
a velocidade de fluxo,
influencia
mais no comprimento das dunas do que na altura delas
(
Q
uadro
2
)
.
O perfil 3 (
F
iguras
21, 22
e
23
) possui formas de leito mais homogêneas, com altura
média maiores na
segunda
campanha (
0,25
m) e menores na
terceira
campanha
(
0,22
m). O
comprimento médio
das dunas diminui da segunda
campanha (
12,83
m) para a
quarta campanha
(9,28
m) .
O perfil 4 (figuras 2
4
, 2
5
e 2
6) é dividido em dois setores: os primeiros 900 metros são
caracterizados por dunas menores:
0,20
m (
segunda
camp
anha),
0,23
m (
terceira
campanha) e,
0,16
m
(quarta
campanha) de altura, e o restante 600 metros apresenta
m
dunas maiores:
0,26
m
0,21
m aproximadamente. A
terceira
campanha registrou o maior comprimento médio,
12,10
m
(período de cheia)
, e o menor na
quar
ta
campanha, 7,58 m (vazante).
Em relação ao tamanho das dunas pode
-
se classificar, de acordo com o comprimento,
que elas são maiores no perfil 2 e menores no perfil 4, o mesmo ocorre para a altura média das
dunas. O perfil 4 é caracterizado pelas maiores velocidades e menores profundidades e o perfil 2,
é marcado pelas maiores profundidades. Concordando então
com a afirmação feita por
Christofoletti (198
1
)
,
Mazunber (2003)
e Harms
et al
.
(1982)
, que as dunas desenvolvem
-
se
proporcionalmente com o aumento da profundidade.
Por outro lado, analisando
-
se o perfil 4, em
que se verifica um aumento na altura média das dunas com a diminuição do seu comprimento
53
(para jusante do perfil), tem
-
se também uma diminuição na velocidade da corrente. Isso sugere
que a veloci
dade do fluxo também influencia no comprimento das dunas.
A
s
Tabelas
3
e
4
mostra
m
o tamanho médio das dunas encontradas durante as
campanhas. As formas de leito variaram de 0,09 metros de altura até 1,22 metros, enquanto que o
comprimento variou de
3,35
m
etros a 4
8,2
metros
. Comparando esses valores com as dunas do
rio Paraná, verifica
-
se que as suas dimensões são bem menores, pois a altura encontrada no rio
Paraná foi
de 0,60 metros a 2,00 metros e o comprimento variou de 50 metros a 150 metros.
Comprime
nto
médio das formas de leito (m)
Período
Perfil 2
Perfil 3
Perfil 4
Vazão média (m
3
/s)
05/12/2003
13,97
14,20
9,44
431,53
20/12/2003
15,42
11,90
11,48
664,4
07/06/2004
16,23
16,33
11,64
988,86
22/06/2004
15,08
12,96
13,19
777,61
28/09/2004
11,73
10,17
9,50
273,62
29/10/2004
19,89
21,22
17,94
2162,97
26/11/2004
6,04
11,09
5,30
678,2
28/11/2004
10,07
6,23
8,53
678,2
Tabela
3
: Distribuição
do
comprimento
médio
das
formas de leito (metros).
Altura
média
das formas de leito (m)
Período
Perfil 2
Perf
il 3
Perfil 4
Vazão média (m3/s)
05/12/2003
0,28
0,29
0,15
431,53
20/12/2003
0,30
0,22
0,27
664,4
07/06/2004
0,36
0,30
0,23
988,86
22/06/2004
0,29
0,22
0,25
777,61
28/09/2004
0,27
0,19
0,24
273,62
29/10/2004
0,33
0,29
0,27
2162,97
26/11/2004
0,20
0,26
0,16
678,2
28/11/2004
0,22
0,16
0,21
678,2
Tabela
4
: Distribuição da altura
média
das fo
rmas de leito (metros).
54
De acordo com Ashley (1990) e Harms (1982) as formas de leito que obtiverem em sua
relação altura
-
comprimento valores acima de 1:10 (valor
estimado para as ondulações), podem
ser classificadas como dunas. Na foz do rio Ivaí essa relação, variou de 1:30 a 1:73, e o tamanho
das formas de leito, permitiram classificá
-
las como dunas.
O cálculo da velocidade de deslocamento das dunas e a descarga
de fundo total
(
E
quações
7
a
10
) foram prejudicados pela dificuldade de interpretação das dunas pela
metodologia aplicada, nos dois levantamentos consecutivos de cada campanha.
Isso porque
ess
a
metodologia necessita da identificação da mesma duna
em
dois
levantamentos consecutivos
,
p
ara
se fazer o cálculo de deslocamento que a duna sofreu
nesse intervalo de
tempo. Essa análise não
foi feita, pois as dunas
encontradas no trecho estudado do rio Ivaí,
são muito pequenas e
homogêneas, prejudicando a identifica
ção da
mesma duna nos levantamentos diferentes
feitos em
cada campanha. Essa metodologia terá melhores resultados em rios de grande porte, onde pode
-
se
encontrar dunas de tamanhos maiores, portanto mais facilmente identificáveis.
4.5 CARGA SUSPENSA
Na áre
a de estudo a
concentração de carga suspensa não acompanha muitas vezes as
taxas de precipitação, vazão e cota, verificadas no momento da coleta (Figura 27), isso se deve ao
fato de que os fatores que influenciam nessa variável (precipitação, uso do solo,
erosão das
margens e vertentes etc.) estão atuando, em toda a bacia, a montante da área de estudo
. As
maiores taxas erosivas
e conseq
üentemente a maior produção de sedimentos
se situam nas áreas
onde a agricultura se dedica às culturas temporárias de ciclo
anual: soja, a
lgodão
, milho e trigo
,
culturas essas que podemos encontrar ao longo da bacia hidrográfica
. O período mais crítico é no
período da preparação do solo para cultivo, onde o solo é arado e fica exposto por várias
semanas. Isso acarreta no aumento do volume de sedimentos que chegam nos canais,
como visto
na bacia do ribeirão Maringá
por
BIAZIN, 2003.
Os meses de outubro e novembro (
F
igura 2
7
) possuem uma alta concentração de
sedimentos suspensos
(0,01886 g/L e 0,0252 g/L
respectivamente
)
, isso p
ode estar ligado ao uso
do solo da bacia, pois nesses meses é quando ocorre a rotação de cultura.
No mês de março de
2004 foi registrado a menor concentração de sedimentos em suspensão (0,0
0
29 g/L), período
onde a quantidade de chuvas foi baixo e a vazão ficou abaixo da média. O mesmo acontece para
o mês de setembro de 2004
. Mas
a carga de sedimentos em suspensão foi 2,
7
vezes maior que a
55
do mês de março, confirmando o que foi dito acima, que a concentração não acompanha as taxas
de precipitação, cota e vazão respectivamente.
O rio Ivaí apresentou uma concentração média de 0,0
13
g/L de sedimentos em
suspensão,
quatro vezes maior que o
valor
encontrado no rio Paraná
,
que foi de
0,0
032 g/L
(fonte: Barros, 2005 e Kuerten, 2005).
Carga Suspensa
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0,03
g/L
mar/04
mai/04
jun/04
set/04 out/04
nov/04
376,5 m
3
/s
1015,35 m
3
/s
286,3 m
3
/s
2133,5 m
3
/s
696,6 m
3
/s
662,9 m
3
/s
Figura 2
7
:
Distribuição da c
arga suspensa no período de coleta.
Fonte: Kuerten, 2005.
4.6 GRANULOMETRIA E DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DOS SEDIMENTOS
As amostras coletadas no centro do rio apresentaram uma granulometria bastante
regular, o mesmo não se pode dizer das amostragens
próximas
as margens
. Da margem direita
para a esquerda do rio Ivaí, encontra
-
se
diferentes formas de leito. No perfil 1, margem direita,
ocorre
um trecho de leito rochoso (afloramento do Arenito Caiuá), em alguns casos a quantidade
de areia fo
i
bastante reduzida.
N
o
s perfis 2 e 3
o
leito
é
móvel, com
posto por
areia média e fina.
Já na margem esquerda (perfil 4) o leito também é móvel, mas com presença de lama (argila
-
siltosa) em alguns meses do ano e profundidades menores.
56
Os perfis 1 e 2 são os mais profundos
porém
a média da velocidade da corrente é mais
alta
no
s perfis 3 e 4. As maiores velocidades encontradas foram no mês de junho/2004,
coincidindo com as maiores profundidades verificadas no período de coleta (Q
uadro
3
).
05/12/2003
20/12/2003
07/06/2004
22/06/2
004
28/09/2004
26/11/2004
Perfis
Veloc.
Prof.
Veloc.
Prof.
Veloc.
Prof.
Veloc.
Prof.
Veloc.
Prof.
Veloc.
Prof.
Perfil 1
0,30 m/s
7 m
0,57 m/s
4,8 m
0,65 m/s
7,7 m
0,51 m/s
7 m
0,20 m/s
6,1 m
0,48 m/s
6,8 m
Perfil 2
0,32 m/s
6 m
0,59 m/s
5,8 m
0,70 m/s
6,2 m
0,55 m/s
6,4 m
0,20 m/s
5,8 m
0,52 m/s
6,7 m
Perfil 3
0,31 m/s
5,8 m
0,41 m/s
6,3 m
0,74 m/s
6,2 m
0,59 m/s
6,3 m
0,22 m/s
5,5 m
0,51 m/s
6,4 m
Perfil 4
0,36 m/s
5 m
0,60 m/s
4,6 m
0,67 m/s
5,1 m
0,56 m/s
5 m
0,23 m/s
4,8 m
0,52 m/s
5,3 m
Quadro
3
–
Distribuição da velocidade e profundidade média durante as campanhas.
O Q
uadro
3,
mostra
a distribuição da velocidade de fluxo
,
no perfil
longitudina
l
ao
canal
durante as campanhas realizadas no rio Ivaí
(trecho estudado)
. No campo realizado no
07/06/0
3 foi encontrada a maior velocidade do fluxo (0,74m/s) com uma vazão de 988,86 m
3
/s.
No mês de outubro/2004, a v
azão
era muito mais alta que as registradas anteriormente (vazão
2.162,97 m
3
/s), mas não foi possível medir a velocidade de fluxo.
No perfil 4 o
bservar
-
se
uma significativa dinâmica no fundo do leito, em resposta do
ciclo cheia/ vazante. O sedimento de fundo encontrado neste trecho variou de argila/ silte para
areia, refletindo os eventos erosivos e deposicionais presentes nesta área. Na maioria d
as
amostragens, a
percentagem
de areia coletada no centro do rio (perfil 2 e 3) foi sensivelmente
maior que os valores encontrados nas laterais (perfil 1 e 4).
4.7
PARÂMETROS GRANULOMÉTRICOS
A distribuição espacial dos parâmetros granulométricos dos sedim
entos de fundo é
resultante dos fatores associados
às
condições hidrodinâmicas do fluxo que variam com o regime
hidrológico do rio (PONÇANO
5
, 1986 apud FERNANDEZ et al., 2000).
Umas das maneiras interessantes, de como os resultados das análises granulométr
icas
podem ser
usadas
, é na determinação d
a energia d
o ambiente onde os sedimentos foram
depositados e, partindo disso, podemos chegar aos processos que ocasionaram a deposição.
Essa
distribuição foi representada nas Figuras 28 a 33.
5
PONÇANO, W. L. Sobre a interpretação ambiental de parâmetros estatísticos granulométricos: exemplos de
sedimentos quaternários da costa brasileira. Revista Brasileira de Geociências. 16 (2): 157
-
190, 1986.
57
4.7.1 Média ou Diâme
tro Médio
A média ou diâmetro médio das partículas reflete a média geral de tamanhos dos
sedimentos, sendo afetada pela fonte de suprimento do material, pelo processo de deposição e
pela velocidade da corrente (SUGUIO, 1973).
Os mapas
mostrados nas F
iguras
2
8
a
33, representam a distribuição do diâmetro médio
dos sedimentos de fundo d
a f
o
z do
rio Ivaí. O
s
mapa
s
pode
m
ser dividido
s
em três partes: a
margem direita é composta pelo leito rochoso, areia média (
primeira
campanha) e areia fina
(
segunda campanha); o centro do canal é marcado pela granulação de areia média; e na margem
esquerda, encontramos um predomínio de areia fina e a presença de lama argila
-
sitosa (primeira
campanha).
4.7.2 Desvio Padrão ou Grau de Seleção
O desvio padrão ou grau de seleção é
relacionado ao retalhamento dos depósitos e
reflete variações nas condições do fluxo (velocidade e turbulência) no ambiente deposicional
(PONÇANO
6
, 1986 apud FERNANDEZ et al
.
, 2000). Essa relação varia de extremamente mal
selecionado a muito bem selecionado.
No trecho de estudo, os sedimentos encontram
-
se, na maioria das vezes, como
moderadamente selecionado. Apenas no perfil 4 (05/12/03) os depósitos se enquadraram como
muito pobremente selecionado, fato esse relacionado a presença de lama e areia.
4.7.3
Assimetria
O parâmetro assimetria tem sido usado com sucesso na identificação de ambientes em
que predomina deposição (assimetria positiva) e remoção seletiva (assimetria negativa)
(DUANE
7
, 1964 apud FERNANDEZ et al., 2000). A seleção varia de assimetria m
uito positiva a
assimetria muito negativa.
No período estudado foi observado que
a distribuição dos sedimentos variou
de
assimetria positiva (deposição) a assimetria negativa (remoção) para os quatro perfis de acordo
com a dinâmica do ciclo hidrológico.
6
PONÇANO, W. L.
Sobre a interpretação ambiental de parâmetros estatísticos granulométricos: exemplos de
sedimentos quaternários da costa brasileira. Revista Brasileira de Geociências. 16 (2): 157
-
190, 1986.
7
DUANE, D. B. Significance of skewness in recent sediments.
Wes
tern Palmico Sound. North Carolina. Journal of
Sedimentary Petrology, 34: 864
-
874, 1964.
58
Es
ses resultados caracterizam o perfil 1 como predominantemente erosivo e os outros
predominantemente deposicionais. Isso é comprovado pela presença de afloramento rochoso
exposto no leito do rio, ao longo de todo o período deste trabalho.
4.7.4
Curtose
A c
urtose é a medida que retrata o grau de agudez dos picos nas curvas de distribuição
de freqüência. A maior parte das medidas de curtose computa a razão entre as dispersões
(espalhamento) na parte central e nas caudas das curvas de distribuição. As curvas platicúrticas
cont
ê
m caudas de sedimentos mais finos e mais grossos, indicando mistura de populações
distintas. Nas distribuições leptocúrticas, os sedimentos são bem selecionados na parte central da
distribuição (SUGUIO, 1973). Essas distribuições variam d
e extremamente leptocúrtica a muito
platicúrtica.
Valores de curtose muito altos ou muito baixos podem sugerir que um tipo de material
foi selecionado em uma região de alta energia e então transportado sem mudança das
características para um outro ambiente, onde ele se misturou com outro sedimento, em equilíbrio
com diferentes condições, possivelmente de baixa energia (SUGUIO, 1973).
Os perfis se enquadraram dentro das três variáveis da curtose. A distribuição de curtose
variou de platicúrtica para os dias 05/12/2003, 20/12/2003 e 07/06/2004; mesocúrtica para os dias
22/06/2004 e 26/11/2004; e leptocúrtica para o dia 28/09/2004. De modo geral, observa
-
se que os
sedimentos
encontrados no rio Ivaí, neste trecho estudado, possu
em
uma mistura de sedimentos
disti
ntos (finos a
mais
grossos).
59
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0 100 200 300 400m
Areia Média (1< Mz <2
Ø
)
Areia Média e Fina (1< Mz <3
Ø)
Areia Fina (2< Mz <3Ø)
Argilo-siltosa (Mz >4Ø)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Rio Ivaí
0
100 200 300
400m
P1
P2
P3
P4
Moderadamente Selecionado (0,5< t< 1)
Pobremente Selecionado (1< t <2)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Muito Pobremente Selecionado (2< t <4)
Rio Ivaí
0
100 200 300
400m
P1
P2
P3
P4
Assimetria Negativa (-0,3< Ski <-0,1)
Aproximadamente Simétrica (-0,1< Ski <0,1)
Assimetria Positiva (0,1< Ski <0,3)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Assimetria Transição (negativa e positiva)
Rio Ivaí
0
100 200 300
400m
P1
P2
P3
P4
Platicúrtica (0,67< Kg <0,9)
Mesocúrtica (0,9< Kg <1,11)
Leptocúrtica (1,11< Kg <1,5)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Figura 28: Distribuição do diâmetro médio (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B), assimetria (C) e curtose (D)
no rio Ivaí, no dia 05/12/03 (
primeira c
ampanha).
60
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0
100 200 300
400m
Areia Média (1< Mz <2Ø
)
Areia Média e Fina (1< Mz <3
Ø
)
Areia Fina (2< Mz <3Ø)
Argilo-siltosa (Mz >4Ø)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0
100 200 300
400m
Moderadamente Selecionado (0,5< t< 1)
Pobremente Selecionado (1< t <2)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Muito Pobremente Selecionado (2< t <4)
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0
100 200 300
400m
Assimetria Negativa (-0,3< Ski <-0,1)
Aproximadamente Simétrica (-0,1< Ski <0,1)
Assimetria Positiva (0,1< Ski <0,3)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Assimetria de Transição (negativa e positiva)
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0
100 200 300
400m
Platicúrtica (0,67< Kg <0,9)
Mesocúrtica (0,9< Kg <1,11)
Leptocúrtica (1,11< Kg <1,5)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Figura 29: Distribuição do diâmetro méd
io (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B), assimetria (C) e curtose (D)
no rio Ivaí, no dia 20/12/03 (
primeira c
ampanha).
61
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0 100 200 300 400m
Areia Média (1< Mz <2 Ø
)
Areia Média e Fina (1< Mz <3
Ø)
Areia Fina (2< Mz <3Ø)
Argilo-siltosa (Mz >4Ø)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0 100 200 300 400m
Moderadamente Selecionado (0,5< t < 1)
Pobremente Selecionado (1< t <2)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Muito Pobremente Selecionado (2< t <4)
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0 100 200 300 400m
Assimetria Negativa (-0,3< Ski <-0,1)
Aproximadamente Simétrica (-0,1< Ski <0,1)
Assimetria Positiva (0,1< Ski <0,3)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Assimetria de Transição (negativa e positiva)
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0 100 200 300 400m
Platicúrtica (0,67< Kg <0,9)
Mesocúrtica (0,9< Kg <1,11)
Leptocúrtica (1,11< Kg <1,5)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Figura 30: Distribuição do diâmetro médio (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B), assimetria (C) e curtose (D)
no ri
o Ivaí, no dia 07/06/04 (
segunda campanha).
62
Rio Ivaí
0 100 200 300 400m
P1
P2
P3
P4
Areia Média (1< Mz <2Ø
)
Areia Média e Fina (1< Mz <3
Ø)
Areia Fina (2< Mz <3Ø)
Argilo-siltosa (Mz >4Ø)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Rio Ivaí
0 100 200 300 400m
P1
P2
P3
P4
Moderadamente Selecionado (0,5< t< 1)
Pobremente Selecionado (1< t <2)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Muito Pobremente Selecionado (2< t <4)
Rio Ivaí
0 100 200 300 400m
P1
P2
P3
P4
Assimetria Negativa (-0,3< Ski <-0,1)
Aproximadamente Simétrica (-0,1< Ski <0,1)
Assimetria Positiva (0,1< Ski <0,3)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Assimetria de Transição (negativa e positiva)
Rio Ivaí
0 100 200 300 400m
P1
P2
P3
P4
Platicúrtica (0,67< Kg <0,9)
Mesocúrtica (0,9< Kg <1,11)
Leptocúrtica (1,11< Kg <1,5)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Figura 31: Distribuição do diâmetro médio (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B), assimetria (C) e curtose (D)
no rio Ivaí, no dia 22/06/04 (
segunda campanha).
63
Rio Ivaí
0 100 200 300 400m
Areia Média (1< Mz <2Ø
)
Areia Média e Fina (1< Mz <3
Ø)
Areia Fina (2< Mz <3Ø)
Argilo-siltosa (Mz >4Ø)
P1
P2
P3
P4
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Rio Ivaí
0 100 200 300 400m
P1
P2
P3
P4
Moderadamente Selecionado (0,5< t< 1)
Pobremente Selecionado (1< t <2)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Muito Pobremente Selecionado (2< t <4)
Rio Ivaí
0 100 200 300 400m
P1
P2
P3
P4
Assimetria Negativa (-0,3< Ski <-0,1)
Aproximadamente Simétrica (-0,1< Ski <0,1)
Assimetria Positiva (0,1< Ski <0,3)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Assimetria de Transição (negativa e positiva)
Rio Ivaí
0 100 200 300 400m
P1
P2
P3
P4
Platicúrtica (0,67< Kg <0,9)
Mesocúrtica (0,9< Kg <1,11)
Leptocúrtica (1,11< Kg <1,5)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Figura 32: Distribuição do diâmetr
o médio (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B), assimetria (C) e curtose (D)
no rio Ivaí, no dia 28/09/04 (
terceira c
ampanha).
64
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0 100 200 300 400m
Areia Média (1< Mz <2
Ø
)
Areia Média e Fina (1< Mz <3
Ø)
Areia Fina (2< Mz <3Ø)
Argilo-siltosa (Mz >4Ø)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0 100 200 300 400m
Moderadamente Selecionado (0,5< t< 1)
Pobremente Selecionado (1< t <2)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Muito Pobremente Selecionado (2< t <4)
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0 100 200 300 400m
Assimetria Negativa (-0,3< Ski <-0,1)
Aproximadamente Simétrica (-0,1< Ski <0,1)
Assimetria Positiva (0,1< Ski <0,3)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Assimetria de Transição (negativa e positiva)
Rio Ivaí
P1
P2
P3
P4
0 100 200 300 400m
Platicúrtica (0,67< Kg <0,9)
Mesocúrtica (0,9< Kg <1,11)
Leptocúrtica (1,11< Kg <1,5)
23°17' S
53°40' W
23°17' S
53°41' W
Figura 33: Distribuição do diâmetro médio (A), do grau de seleção ou desvio padrão (B), assimetria (C) e curtose (D)
no rio Ivaí, no dia 26/11/04 (
quarta c
ampanha).
65
4.8 DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL E TEMPORAL DOS SEDIMENTOS
No período estudado, pode
ser observado
que as modificações nas feições erosivas e
deposicionais após os períodos de enchentes são significativas, demonstr
ando dessa forma a
rápida resposta
do rio Ivaí
(área de estudo)
frente
às
mudanças do ciclo hidrológico. No período
de vazão média (431,53 m
3
/s e 664,4 m
3
/s,
primeira campanha) o rio apresentava leito rochoso
n
o
perfil 1 (margem direita), areia média
n
o pe
rfil 2 e 3, e areia fina/ lama (argila
-
siltosa)
n
o perfil 4
(margem esquerda).
Na segunda
campanha,
onde
a vazão
estava
acima da média (988,86 m
3
/s e
777,61 m
3
/s), a distribuição granulométrica no perfil 1 foi de areia fina, no perfil 2 e 3 areia
média e areia média/ fina e, lama para o perfil 4.
N
esta mesma campanha
observou
-
se a presença
de
seixos de tamanhos diferentes nos perfis 2, 3 e 4. A terceira campanha teve levantamentos
com vazões extremas (273,82 m
3
/s e 2162,97 m
3
/s), o primeiro levantamento foi
registrado a
presença de areia média em todos os perfis, mas o perfil 4 constatou
-
se
, também, a granulometria
de areia fina
.
Na quarta campanha, a vazão encontrada foi de 678,2 m
3
/s (próximo a vazão
média), a distribuição granulométrica variou de areia mé
dia e fina para o perfil 1, areia média
para os perfis 2 e 3, e areia fina e lama para o perfil 4.
No rio Ivaí no mês de Dezembro/03
,
Junho/04
e Novembro/04
foram observados
que
nos sítios dentro do canal onde as velocidades são m
aiores
, têm
-
se a presença
de argila
depositada no leito fluvial, como pode ser verificado no perfil 4 das
F
iguras 2
8
, 2
9
, 3
1
e
33. Isto
se deve ao efeito de Hjülstrom
-
Sundborg que dificulta a remoção deste sedimento fino após sua
deposição, mesmo que ocorram posteriores aumentos na velocidade do fluxo.
Um estudo feito no rio Ivaí em 1980 (WILSON JÚNIOR et al.
, 1980) verificou que uma
grande porcentagem do material do leito do rio Ivaí é constituído de areia de granulometria
média, o que foi verificado novamente nesta pesquisa. Apenas uma pequena fração corresponde à
areia fina (cerca de 10%, para as velocidades mais baixas: 0,30 – 0,70 m/s).
4.8.1 Granulometria da primeira campanha (05/12/03 e 20/12/03)
As
F
iguras 2
8
e 2
9
(1ª e 2ª coleta da
primeira campanha), representam a distribu
ição do
diâmetro médio dos sedimentos de superfície de fundo. Pode
-
se
dividir os mapas da
primeira
campanha em três setores: perfil 1 com a presença de areia média e fina, o perfil 2 e 4 com areia
fina e argila
-
siltosa e o perfil 3, com areia média. O perf
il 1 é marcado pelas profundidades
maiores e o perfil 4 pelas maiores velocidades.
66
O grau de seleção na
primeira
campanha se comportou
na maior
parte dos perfis como
mode
radamente selecionado (entre 0,59
e
0,63
), apenas no perfil 4 (05/12/03) os sedimentos
apresentaram como pobremente selecionados (2,213).
Os sedimentos coletados
nesta campanha apresent
aram
-
se
como aproximadamente
simétricos
,
apenas no
perfil 2
verificou
-
se
uma assimetria positiva,
indicando talvez uma
deposição
(presença de lama)
. No dia 2
0/12/03, o perfil 3 passa a ter uma assimetria positiva
(0,17), podendo estar ligada a deposição neste trecho de estudo. O perfil 4 apresentou os dois
tipos de assimetria negativa e positiva,
indicando possivelmente processos de
deposição e
remoção
de sedi
mentos ao longo do perfil
.
De modo geral, os perfis apresentaram o mesmo padrão de curtose para a primeira
campanha: os perfis 1 e 4 tiveram distribuições platicúrticas, indicando mistura de populações
distintas; o perfil 2 com distribuições mesocúrtica e,
o perfil 3 uma área leptocúrtica, indicando
uma remoção de uma parte dos sedimentos por correntes de fundo.
4.8.2 Granulometria da segunda campanha (07/06/04 e 22/06/04)
Nas
F
iguras
30
e
31
, observa
-
se que o diâmetro médio encontrado
s
na
segunda
campanha
para o perfil 1 e 4
, foi de areia média e fina. A
penas o perfil 4
(
no dia 22/06
)
apresentou argila
-
siltosa e areia fina, os perfis 2 e 3 tiveram uma distribuição de areia média. Os
perfis apresentaram um grau de seleção moderadamente selecionado para toda
a campanha (entre
0,52
e
0,627
).
A assimetria encontrada no perfil 1 foi negativa,
sugerindo
um
a
remoção seletiva de
material; o perfil 2 teve uma assimetria positiva
(0,135)
, indicando uma deposição; os perfis 3 e 4
tiveram uma distribuição aproximadamen
te simétrica (entre
-
0,1 e +0,1) para o dia 07/06;
enquanto que no dia 22/06, o perfil 3 no ambiente predominou a deposição (assimetria positiva,
+0,146).
A cu
rtose variou nos dias coletados:
n
o dia 07/06 os perfis 1 e 4 apresentaram uma
distribuição com mistura de populações distintas (platicúrtica: 0,745 e 0,741); o perfil 2 teve uma
distribuição mesocúrtica (1,065) e, o perfil 3 uma distribuição leptocúrtica (1,27) indicando
remoção de material. Já no dia 22/06, os perfis 1 e 4 se apresentaram como mesoc
úrtica (0,93 e
0,98) e, os perfis 2 e 3 como leptocúrtica (1,176 e 1,172).
67
4.8.3
Granulometria da terceira
campanha
(28/09/04)
O mapa da
F
igura
32
mostra que os perfis 1, 2 e 3 apresentaram areia média na
distribuição do diâmetro médio, enquanto o perfil
4, areia média e fina. O grau de seleção
encontrado nos perfis nessa campanha foi de moderadamente selecionado (0,569
a
0,641
) para
todos os trechos analisados. A assimetria foi positiva para os perfis 1, 2 e 3,
sugerindo
um
ambiente em que predomin
ou
a d
eposição. O perfil 4 encontra
-
se na transição, com assimetria
positiva e negativa. A curtose se enquadrou como platicúrtica (0,82) para o perfil 1, apontando
uma
mistura de material, os perfis 2 e 3 apresentaram uma distribuição leptocúrtica
mostrando
uma
possível remoção de material
(
1,12 e 1,21) e o perfil 4, mesocúrtica (1,076).
4.8.4 Granulometria da
quarta
Campanha
(26/11/04)
A
F
igura 3
3
, demonstra que a distribuição dos sedimentos apresentou
-
se com
um
diâmetro médio
de areia média/ fina
para o perfil
1, o perfil 2 e 3
,
tem
-
se
a presença de areia
média e para o perfil 4, a mistura de areia fina e lama.
O desvio padrão se enquadrou como moderadamente selecionado para os quatro perfis
(os valores variaram de 0,53 a 0,64
1
). A assimetria foi positiva para
os perfis 1 e 2 (0,17
3
e
0,128
)
, aproximadamente simétrica para o perfil 3 (0,099) e negativa para o perfil 4 (
-
0,226). Os
valores de curtose foram variados,
a distribuição dos sedimentos no
perfil 1 se enquadrou como
platicúrtica (0,87),
nos
perfi
s
2 e 4
os sedimentos
apresentaram
-
se
com
uma distribuição
mesocúrtica (1,105 e 1,032) e leptocúrtica para o perfil 3 (1,192).
68
5 CONCLUS
ÕES
O estudo realizado no trecho inferior do rio Ivaí,
na
confluência com o rio Paraná, trouxe
os seguintes resultados:
§
Os levantamentos batimétricos demonstraram que as formas de leito
encontradas
nesse trecho devem ser
classificadas
como
dunas
, pois possuem uma relação
altura
-
comprimento entre 1:30 e 1:73.
§
Na margem direita
do canal
encontra
-
se
leito rochoso, o centro do leito
é
marcado por
dunas
homogêneas
,
com relação a sua forma
,
na margem esquerda,
as dunas são
mais heterogênea
s
, as formas de leito aumentam para a jusante.
§
As variáveis hidrológicas
:
cota
,
vazão
e a velocidade de fluxo,
influenciam mais
no comprimento das dun
as do que na sua altura, pois nos dias de maior
es
registros encontram as dunas com maior comprimento e, isso nem sempre
coincidia com as maiores alturas.
§
A
velocidade de deslocamento das dunas e a quantificação da carga de fundo
transportada pelo rio
Ivaí,
no trecho estudado, não pô
de ser calculad
a
pela
dificuldade na i
dentificação
das dunas. Por serem
formas
muito pequenas, a
metodologia
desenvolvida por Amsler
não p
ôde ser aplicada. Esse tipo de análise
deve ser
aplicado
em rios de grande porte, onde o ta
manho das dunas é maior,
como é o caso do rio Paraná
. Nesse rio
as dunas variaram de 0,60 metros a 2
metros de altura, e 50 metros a 150 metros de comprimento; enquanto que o rio
Ivaí, apresentou dunas de 0,09 metros a 1,22 metros de altura e comprimento d
e
4 metros a 47 metros.
§
A carga suspensa transportada pelo rio Ivaí
na seção levantada,
não acompanha
as taxas de precipitação, vazão e cota da área estudada
. A concentração média de
carga em suspensão foi de 0,0128 g/L
.
Nos meses de outubro de 20
04 e
nove
mbro
de 20
04 fo
ram
encontrado
s
os maiores valores
de carga suspensa
,
0,01886 g/L e 0,0252 g/l respectivamente.
§
As maiores velocidades médias do fluxo foram encontradas onde a profundidade
era menor, ou seja, na margem esquerda do rio (perfil 4) era o trech
o mais raso e
com maiores velocidades, enquanto que,
na margem direita (perfil 1) era o mais
profundo (leito rochoso) mas com velocidades menores.
69
§
A velocidade do rio Ivaí próxima
a foz é fortemente influenciada pela dinâmica
do rio Paraná, que barra o seu
fluxo. Esse efeito facilita a decantação das
partículas suspensas, aumentando assim, os depósitos sedimentares. O inverso
também foi constado, no mês de outubro de 2004, quando o rio Ivaí represou o
fluxo do rio Paraná.
§
O rio Ivaí, no trecho estudado,
se
caracteriza como um rio turbulento e tranqüilo,
com uma vazão média de 727,73 m
3
/s
,
e
uma velocidade crítica de 0,029 m/s.
§
A distribuição granulométrica nesse trecho se apresentou em geral da seguinte
forma
:
na margem direita (perfil 1) a presença do leito
rochoso (afloramento do
Arenito Caiuá); no centro do leito (perfil 2 e 3), o leito é móvel com
granulometria de areia média e fina. Na margem esquerda (perfil 4), o leito
também é móvel e composto por arei
a
fina e a presença de lama (argila
-
siltosa).
§
As f
ormas de leito influenciam na resistência do escoamento, desta forma,
trabalhos futuros deverão ser realizados de forma a identificar a carga de fundo e
a velocidade com que as dunas se movimentam. Obtendo assim, uma melhor
caracterização do transporte sedimentar do rio Ivaí, em sua foz.
70
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