MORFOLOGIA FLUVIAL IntroduoComportamento fluvial profundamente dependente da forma Necessidade de previso de respostas s mudanas no uso do solo na bacia e s aes no prprio leito fluvial importncia dos estudos relativos morfologia fluvial Escalas e dinmica da configurao dos sistemas fluviais

Transporte e deposio degradao e agradao

de

sedimentos

processos

de

Distribuio das velocidades no canal fluvial Curvas

Interface canal-plancie

Classificao dos riosRegime hidrolgico condicionado pela bacia e clima Perenes tpicos de climas com precipitaes distribudas ou com fortes implvios Efmeros tpicos de climas ridos e semi-ridos Regime hidrulico condicionado pela topografia Torrenciais declividades > 1,5% (> 6% - torrentes) Lentos fracas declividades Substrato Aluviais localizados em plancies constitudas de materiais sedimentares recentes, em geral aportados pelo prprio rio. Nos vales aluvionais concentram-se as atividades humanas. Leitos consolidados associados a vales encaixados, constitudos de materiais rochosos ou coesivos, apresentando menores relaes com as atividades humanas.

Morfologia fluvial em escala localFormas geomtricas do canal fluvial Leito de vazante: includo no leito menor, acompanhando o talvegue. Correspondente s vazes de estiagem Leito menor: bem delimitado, encaixado entre margens bem definidas. Apresenta irregularidades de fundo, com soleiras e depresses

Leito maior: ocupado periodicamente pelas cheias, podendo ser identificado o leito maior peridico, associado a ocorrncia freqente, e o leito maior excepcional ou Plancie de inundao, com ocupao por cheias em intervalos menos freqentes Diques marginais: delimitam, em geral, o leito menor, sendo usualmente caracterizados por vegetao abundante Vazo de Margens Plenas ou Vazo Dominante: vazo que acarreta o transbordamento para o leito maior ou plancie de inundao considerada como representativa das condies morfogenticas relativas ao canal fluvial Tempos de Recorrncia da ordem de dois anos, sendo freqentemente considerado o valor terico de 1,58 anos

Tipos de canais, quanto presena de escoamento

canal principal ou dominante correspondente ao leito menor, sendo mais bem definido que outros canais em termos de largura, profundidade, continuidade da vazo e continuidade da vegetao. A forma do canal e de suas margens, bem como sua localizao, podem variar substancialmente no espao e no tempo. canal de baixa vazo correspondente ao leito de vazante, sendo responsvel pelo transporte da vazo de base. canal secundrio menor, transportando menos vazo que o canal principal, designando tambm canais menores na rea de inundao. Associados tambm a canais curtos e retilneos formado na parte interna de curvas, usualmente funcionando apenas em eventos de elevada vazo. Formas dos canais e das margens

Formas topogrficas do leito fluvial

Leito plano: Ocorrncia rara na natureza, limitada s condies de ausncia de movimentao de sedimentos. Ondulaes ou marcos ondulares (ripple marks): Forma triangular, com alturas e comprimentos da ordem de poucos centmetros, apresentando declividade suave para montante e ngreme para jusante.

Dunas Formas assimtricas similares s ondulaes, mas com dimenses que podem atingir a ordem de metros, limitada usualmente ao valor da profundidade mdia. Caractersticas de fluxos subcrticos com relativa potncia.

Antidunas Formas assimtricas associadas a canais com altas declividades e carga sedimentar, caractersticas de fluxos potentes supercrticos. As formas individuais movimentam-se em direo contrria ao escoamento e as dimenses podem atingir a ordem de metros. Ocorrncia de formas de fundo (Yang, 1996)

Conformaes topogrficas locais associadas aos sistemas fluviais Leitos no consolidados As calhas fluviais podem acumular sedimentos, os quais podem aflorar sobre a superfcie da gua, principalmente em condies de baixa vazo, podendo acarretar interferncias significativas nas condies de escoamento, sobretudo nos perodos de estiagem. Em condies de altas vazes, os sedimentos podem ser carreados, vindo a se depositar novamente, com a alterao das condies de fluxo e da velocidade de escoamento. Cordes (bars) Sedimentos so depositados em zonas de baixa velocidade acarretando eroses em outras reas (e.g. parte interna de curvas, com eroso na margem oposta)

Bancos de sedimentos Sedimentos depositados em canais anastomosados, podendo ser constitudos de sedimentos grosseiros, em rios de montanhas, e sedimentos finos, em rios com elevada carga sedimentar. Podem atribuir um carter ondulado ao perfil longitudinal do curso dgua.

Poos e corredeiras (pools e riffles)

Poos formados por sedimentos finos, associados a fluxos lentos Corredeiras formadas por sedimentos grosseiros, associadas a escoamentos pouco profundos e rpidos, com uma maior declividade da linha dgua

Altas vazes erodem os poos, ocorrendo o acmulo de material grosseiro do leito. Em baixas vazes, o material acumulado obstrui o fluxo da gua, originando uma corredeira quando a gua passa por cima.

Formas topogrficas em leitos rochosos Marmitas (potholes) Depresso aproximadamente circular escavada pela abraso giratria de seixos ou blocos rotacionados pela corrente. Rpidos e corredeiras Associados com afloramentos rochosos, podem ser compostos de marmitas, apresentar conformao polida ou ainda irregulares, caracterizados pela presena de lajes e blocos esparsos. Quedas dgua Locais de queda subvertical, com descolamento do leito.

Configurao dos sistemas fluviaisEscala de trecho e subtrecho Variaes de velocidades, vazes e carga slida ao longo da extenso do curso dgua Diferentes tipologias dos sistemas fluviais Carter dinmico da evoluo geomorfolgica

Rios com canais nicos: Retilneos Sinuosos Meandrantes Tortuosos ou Irregulares Rios com canais mltiplos: Ramificados Anastomosados Reticulados Deltaicos Canais labirnticos em trechos rochosos Canais Transicionais: canal nico apresentando tendncia incipiente de alterao do padro para canal mltiplo

Rios com canais nicos ndice de Sinuosidade (Is):

Is =

Lt Lv

Lt : comprimento ao longo do talvegue Lv : comprimento ao longo do vale correspondente Canais Retilneos Is at 1,1 margens retas, sees transversais estreitas e profundas talvegue desloca-se de uma margem a outra leito com depresses e soleiras, com alternncia lateral

ocorrncia relativamente rara na natureza, usualmente ligados a linhas de falhas geolgicas

sendo

observa-se, mais freqentemente, uma sucesso de segmentos retos, com comprimentos mximos de cerca de 10 vezes a largura Canais Sinuosos Is entre 1,1 e 1,5 Canais Tortuosos Is elevados ligados a controle tectnico ou contatos litolgicos

mudanas bruscas de forma e direo, sem obedecer a um padro de regularidade

Canais Mendricos Is superiores a 1,5

Definio geomtrica dos meandros: Comprimento de onda do meandro : distncia entre o eixo de duas curvas mendricas consecutivas localizadas do mesmo lado Raio de curvatura R: raio relativo correspondente a uma curva meandrica ao eixo do canal

Largura da faixa de meandros W: distncia entre duas tangentes s partes externas de duas curvas mendricas, abandonadas ou no Amplitude Am: distncia entre o eixo de duas curvas mendricas consecutivas.

Relaes entre as variveis Leopold e Wolman, apud Christofoletti (1988):

= 10 ,9 B 1 ,01

Am = 2 ,7 B 1,1

= 4 ,7 R 0 ,98

Razo entre Raio de curvatura e a Largura do Canal: Valores entre 2 e 3 Brasil: entre 2,2 e 2,9 Vazes e as caractersticas geomtricas dos meandros: HRC de Wallingford (Christofoletti, 1988):0 = 38Qd ,467

Rios mendricos so caractersticos de zonas de baixas declividades, plancies, sendo indicativos de estgios de maturidade da evoluo geomorfolgica e de equilbrio do perfil longitudinal A formao dos meandros est ligada busca de uma condio de equilbrio, correspondente ao ajustamento das variveis topogrficas, hidrolgicas e sedimentolgicas A distribuio irregular da velocidade de escoamento nas sees e os processos de eroso e deposio de sedimentos esto na origem dos processos de meandramento

Caracterstica dinmica da geomorfologia fluvial e forte interrelao entre os diversos tipos de canais fluviais: Formao distribuio irregular da velocidade de escoamento nas sees e os processos de eroso e deposio de sedimentos correspondentes

abandono de um meandro e evoluo de um rio mendrico a retilneo

Plancie e canal fluvial mendrico, com tendncia de reticulao

Rios com canais mltiplos Caractersticos de zonas de contraste topogrfico, com conseqentes alteraes de capacidade de transporte slido as

zonas com declividades elevadas, sendo as divises ligadas dissipao de energia zonas com pronunciada deposio de sedimentos Sistemas Ramificados Correspondem formao de ilhas, que podem ser permanentes ou temporrias, apresentando extenses bastante variveis.

Sistemas Deltaicos Ramificao do curso fluvial em vrios leitos, que alcanam a foz. So caracterizados pelo carter permanente e estabilidade dos diversos canais fluviais. O mecanismo de sua formao associado deposio de sedimentos, sendo que seu ponto inicial de formao geralmente associado a uma brecha.

Canais labirnticos em trechos rochosos Rios em afloramentos rochosos, com corredeiras rpidos e quedas dgua, sendo que o padro fluvial profundamente associado s linhas estruturais.

Reticulados Rede de canais que se subdividem e renem de maneira aleatria, caracterizado pelo escoamento efmero, com vrias embocaduras que se perdem em baixadas e lagos temporrios. Padro comum em cones aluviais situados em sops de montanhas, onde a reduo da competncia fluvial promove a deposio de sedimentos.

Anastomosados So caracterizados por apresentar multiplicidade de canais pequenos e rasos, subdivididos por bancos e ilhas alongados, eventualmente submersos durante as cheias. Na realidade observam-se trechos anastomosados havendo um canal fluvial nico no incio e no final. nos rios,

Fatores condicionantes: A carga de sedimentos transportada pelo rio, tanto em volume quanto em granulometria, sendo que cargas grosseiras promovem a separao do fluxo; A grande variabilidade do regime fluvial; A existncia de contraste topogrfico e conseqente alteraes de capacidade de transporte slido. O trecho anastomosado forma-se a partir de um banco, constitudo durante uma cheia, que cresce gradualmente e consolida-se com a vegetao. Com este crescimento, os canais fluviais laterais aos poucos aumentam de largura, com a correspondente diminuio de velocidade, repetindo-se o processo. As diferenas entre os canais reticulados e os anastomosados so sutis ligadas, sobretudo, capacidade de transporte de sedimentos.

Os canais mendricos e anastomosados so formas fluviais complementares que representam o ajustamento entre as variveis hidrulicas envolvidas. limiar entre os dois tipos (Leopold & Wolman, 1957):

I L = 0 ,013Q 0 ,44I>IL anastomosamento

para uma mesma vazo, os meandros ocorrem com as menores declividades. A mobilidade da posio do curso dgua uma caracterstica dos canais anastomosados: migraes de leitos fluviais de 110 km em dois sculos no rio Bihar, na ndia e de 50 m por dia no rio Amarelo, na China. Canais abandonados Decorrentes de processos migratrios das curvas mendricas, que podem ocorrer por: Travessia, seguindo depresso topogrfica (chute cut-off) Corte do pednculo (neck cut-off) Avulso deslocamento sbito de um conjunto mendrico para novo traado, mais baixo, na plancie de inundao.

Perfil longitudinalEvoluo das caractersticas de montante para jusante Aumento da rea de drenagem Aumento da vazo Reduo da granulometria do leito Reduo da declividade

Ajustes geomorfolgicos decorrentes das interrelaes entre vazes, granulometria gradientes e velocidades Aumento das dimenses do canal fluvial Relaes empricas gerais:0 L Ad ,64

L: Ad:

Comprimento do talvegue rea de drenagem

0 Qd = Ad ,75 Qd: vazo dominante I: declividade

I = 1080Qd 0 ,81

Qd =

5560 I 1,23

Relaes conceituais gerais

B = aQ b

y = cQ f

U = kQ m

L = pQ j

I = rQ z

n = tQ y

b+ f +m=1Aplica-se o conceito de entropia, sendo que a distribuio de energia no canal tende para a mais provvel, ou seja, para aquela correspondente ao mnimo de trabalho disponvel no sistema fluvial. Relaes empricas em Minas Gerais (von Sperling, 2007):

(von Sperling, 1983; Campos, 1997; Fundep/YKS/Prime, 1997)

U = aQbTipo de rio Estao fluviomtrica Rio das Velhas em Rio Acima Rio das Velhas em gua Limpa Rio das Velhas em Honrio Bicalho Rio das Velhas jusante Rib. Sabar Rio das Velhas em Pinhes Rio das Velhas em Ponte Raul Soares Rio das Velhas em Jequitib Rio das Velhas em Pirapama Rio das Velhas em Ponte do Licnio Rio das Velhas em Santo Hiplito Rio das Velhas em Vrzea da Palma Rio Paraopeba em Ponte Nova do Paraopeba Mdia dos rios principais Rib. Itabirito Rib. Arrudas em General Carneiro Rib. Sabar Rib. da Mata em Vespasiano Rib. Sarzedo em Parada do Ona Rib. Betim em Betim Mdia dos tributrios a 0,228 0,424 0,129 0,068 0,114 0,250 0,151 0,277 0,047 0,029 0,063 0,070 0,175 0,380 0,300 0,420 0,362 0,421 0,385 0,370 b 0,374 0,319 0,544 0,587 0,473 0,262 0,379 0,263 0,573 0,577 0,477 0,549 0,437 0,250 0,310 0,300 0,300 0,264 0,455 0,316

Rio principal (Q > 10 m3/s)

Tributrio (Q < 10 m3/s)

y = cQ dTipo de rio Estao fluviomtrica Rio das Velhas em Rio Acima Rio das Velhas em gua Limpa Rio das Velhas em Honrio Bicalho Rio das Velhas jusante Rib. Sabar Rio das Velhas em Pinhes Rio das Velhas em Ponte Raul Soares Rio das Velhas em Jequitib Rio das Velhas em Pirapama Rio das Velhas em Ponte do Licnio Rio das Velhas em Santo Hiplito Rio das Velhas em Vrzea da Palma Mdia dos rios principais Rib. Itabirito Rib. Sabar Mdia dos tributrios c 0,222 0,398 0,121 0,598 0,138 0,097 0,149 0,075 0,432 0,426 0,193 0,259 0,153 0,238 0,196 d 0,345 0,471 0,513 0,184 0,566 0,652 0,569 0,664 0,362 0,368 0,424 0,465 0,577 0,293 0,435

Rio principal (Q > 10 m3/s)

Tributrio (Q < 10 m3/s)

B = eQ f

e= 1

a.c

f = 1 (b + d )