Transporte Aquaviário 3 aula. Morfologia Fluvial O estudo da morfologia fluvial busca a explicação para a conformação dos cursos d´água que evoluem livremente.

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1 Transporte Aquaviário 3 aula

2 Morfologia Fluvial O estudo da morfologia fluvial busca a explicação para a conformação dos cursos d´água que evoluem livremente na natureza A morfologia fluvial é o ramo da hidráulica fluvial que estuda a formação, evolução e estabilização dos cursos d´água naturais produzida pelo escoamento líquido, sendo um ramo da geomorfologia, parte da geologia que estuda a evolução da superfície terrestre ao longo das eras geológicas

3 Morfologia Fluvial Águas livres: região das cabeceiras das bacias hidrográficas, não há leito definido, declividade acentuada, águas descem de forma aleatória (torrentes) Águas sujeitas: a medida que a declividade diminui, as águas perdem velocidade e passam a percorrer um caminho mais definido, seguindo os talvegues naturais Rios: as partes inferiores das bacias, onde ocorrem as águas sujeitas

4 Morfologia Fluvial Ribanceira Praia Características da seção transversal de um rio Leito menor Leito médio Leito maior Álveo ou leito: é a calha do rio Margens ou ribas: limitam a calha

5 Morfologia Fluvial Características da seção transversal de um rio Ribanceira Praia Leito menor Leito médio Leito maior Praias: têm baixa declividade Ribanceiras: quando escarpadas Cheias ou enchentes: descargas máximas dos rios Vazantes ou estiagens: descargas mínimas dos rios Leito menor: seção de concentração de águas de estiagem Leito maior: onde ocorrem as águas de enchentes Leito médio: seção ocupada pelas águas médias do rio

6 Morfologia Fluvial Talvegue: é o lugar geométrico dos pontos de maior profundidade ao longo de um rio. Nem sempre o talvegue coincide com o eixo do rio, ou seja, é equidistante das margens O talvegue é, juridicamente, a linha divisória em estados separados pelo rio Rios estáveis: a corrente da água não tem, praticamente, poder erosivo, pois a declividade é muito baixa (inferior a 1%o) Rios errantes: devido a declividade (entre 1 e 2 %o), a água ainda consegue, em planícies de aluvião, moldar continuamente o solo, alterando a posição do leito

7 Morfologia Fluvial Canal: é o trecho navegável dos rios, pode variar, dependendo do calado das embarcações a serem utilizadas Regime dos rios Pluvial: depende de precipitações Nival: depende do degelo em regiões montanhosas Nivo-pluvial: é a alimentação por precipitações e por degelo (Amazonas)

8 Morfologia Fluvial A bacia hidrográfica pode ser subdividida morfologicamente: Alta bacia ou curso superior Trecho inicial ou de cabeceiras Rio tem alta declividade do perfil longitudinal Escoamento fluvial de alta velocidade Transporte de sedimentos mal selecionados (bem graduados) Leito acidentado e em aprofundamento

9 Morfologia Fluvial Média bacia ou curso médio Trecho de média declividade do perfil longitudinal Velocidade relativamente menor Rio tende a um perfil de equilíbrio com moderada sinuosidade Rio tende a se aprofundar no vale, modelação das margens As vazões são maiores

10 Morfologia Fluvial Bacia baixa ou curso inferior Baixa declividade longitudinal Decréscimo da velocidade A morfologia fluvial conceitua o nível de base final, segundo o qual o nível do mar corresponde àquele rumo em que os rios tendem a erodir os seus leitos planificando-se Outro conceito fundamental diz respeito à evolução fluvial, com a classificação de jovem, madura e senil

11 Morfologia Fluvial Rios Jovens Grandes declividades Acentuada tendência de erodir os terrenos Vales de encostas em forma de V Grande número de quedas d´água e corredeiras Rios de montanha ou torrentes

12 Morfologia Fluvial Rios Maduros Declividades menores Seções de escoamento alargam-se Topografia torna-se mais plana Perfis longitudinais passam a variar de maneira gradual Não há quedas ou corredeiras

13 Morfologia Fluvial Rios Senis Declividades reduzidas Barragens naturais ao longo das margens e zonas pantanosas no seu entorno Topografia extremamente plana Assoreamento e estuarização Esta classificação aplica-se a trechos de rios, isto é, tramos de um mesmo rio podem ser classificados de forma diferenciada

14 Morfologia Fluvial Outra classificação de grande utilidade para as obras de engenharia é a ligada à forma: Rios retilíneos: são raros, pois, mesmo quando as margens são retas, os talvegues são sinuosos, mesmo no caso de o leito atravessar zonas de solo com composição homogênea Rios meandrados: se caracterizam em planta pela sucessão de curvas, alternam seções com grandes fossas nas margens côncavas das curvas, com bancos nas margens convexas e seções razas nas inflexões (rios em equilíbrio dinâmico) Rios instáveis: apresentam grandes declividades, grandes larguras das seções, que são rasas, com talvegues múltiplos e com larguras variáveis, transportam grande quantidade de sedimentos

15 Morfologia Fluvial Equilíbrio dinâmico de um rio Um rio estará em equilíbrio se o balanço de seus processos de erosão e deposição, ao longo do período estabelecido, não produzir alterações mensuráveis em suas características Os rios são, portanto, sistemas em equilíbrio dinâmico, sendo as vazões líquidas e sólidas consideradas variáveis independentes das características do canal, as quais, no equilíbrio, atingem uma condição tal que toda a carga de sedimentos trazida pela rede de afluentes é transportada, sem que haja erosão ou deposição no leito

16 Morfologia Fluvial O estudo da geometria hidráulica visa conhecer de que forma as diversas variáveis do escoamento em canais se ajustam à modificação numa delas, ao que se denomina resposta fluvial Os canais aluvionares, que escoam em terrenos compostos por materiais transportados pelos próprios rios ou por outros que os antecederam, são livres para ajustarem suas dimensões, formas e perfis longitudinais às alterações hidráulicas É importante diferenciar o caso dos rios de leito rochoso, cuja morfologia é determinada pelo material constituinte de suas margens e leitos, variando dentro de limites precisos

17 Morfologia Fluvial Duas teorias da morfologia fluvial para avaliar a estabilidade dos cursos d´água: As que ligam as características do curso d´água com o seu transporte de sólido, vazões líquidas e material do leito (Teoria do regime) As que ligam o desenvolvimento planimétrico do curso d´água com o altimétrico longitudinal e transversal, sem correlação explícita com o transporte sólido, vazões líquidas e material do leito

18 Morfologia Fluvial O princípio básico do auto-ajustamento “ Os canais naturais de fundo móvel tendem a se auto-ajustar a valores médios de larguras, profundidades, declividades e dimensões dos meandros, que dependem: 1- da sequência das descargas líquidas que lhes é imposta; 2- da sequência das descargas sólidas que os canais adquirem da erosão das encostas, da erosão do próprio leito, ou de outros pontos, e; 3- da suscetibilidade de seus bancos de sedimentos coesivos à erosão ou deposição” Com estes fatos em mente erros significativos de engenharia não deverão ocorrer

19 Morfologia Fluvial Evolução dos cursos d´água Leis de Surrel (1938) A erosão natural dos cursos d´água é retrógrada, ou seja, ocorre de jusante para montante; Os rios escavam o leito de forma que o perfil longitudinal tende para uma curva contínua, de concavidade voltada para o zênite, tangente na parte inferior a uma horizontal

20 Morfologia Fluvial Evolução dos cursos d´água Ponto fixo ou nível de base: é o ponto onde o rio começa a modelar o seu leito Migração da linha de partilha

21 Morfologia Fluvial Evolução dos cursos d´água Quedas d´água Ciclo vital dos rios: mocidade, maturidade, velhice e morte Planícies de sedimentação Meandros: Alargamento Lagoa

22 Morfologia Fluvial Evolução dos cursos d´água A forma do leito de um curso d´água é determinada pela erosão O processo de erosão pode começar no fundo do rio, a partir do momento em que a força erosiva ultrapassa a resistência de um determinado ponto do fundo Formação de bancos nas curvas

23 Morfologia Fluvial Evolução dos cursos d´água H. Girardon Reuniu princípios gerais que regem a formação dos cursos d´água, e que permitem que as obras de melhoramentos apenas induzam o comportamento natural do rio, ao invés de contrapor-se ao mesmo 1)A forma de todos os cursos d´água é sinuosa em planta 2)O perfil transversal não apresenta profundidades uniformes 3)O perfil do talvegue não apresenta um declive uniforme 4)O leito é formado por uma série de fossas, separadas por bancos, formando inúmeros patamares 5)Cada cheia renova os materiais que revestem o leito

24 Morfologia Fluvial Evolução dos cursos d´água Fargue Estabeleceu correlações entre os acidentes em planta e perfil Concluiu que as profundidades variam ao longo do rio, crescendo a partir de um ponto de menor profundidade (banco) até um ponto de máxima profundidade (fossa)

25 Morfologia Fluvial Sendo L o comprimento da curva, os bancos se formam a L/5 a jusante do ponto de inflexão, e as fossas a L/4 a jusante do vértice da curva

26 Morfologia Fluvial Leis de Fargue: Lei dos afastamentos: as profundidades máximas e mínimas correspondem aos vértices e inflexões, respectivamente, ligeiramente deslocadas para jusante Lei das fossas: a profundidade de uma fossa é tanto maior, quanto maior a curvatura dos vértices correspondentes

27 Morfologia Fluvial Leis de Fargue: Lei dos desenvolvimentos: para que as profundidades máxima e média sejam as maiores possíveis, o desenvolvimento das curvas deve ter um valor médio entre as curvaturas Lei dos ângulos: para desenvolvimentos iguais de curvas, a profundidade média é tanto maior, quanto maior o ângulo externo formado pelas tangentes

28 Morfologia Fluvial Leis de Fargue: Lei da continuidade: toda mudança brusca de curvatura produz uma redução brusca de profundidade

29 Morfologia Fluvial Leis de Fargue: Lei da inclinação dos fundos: se a curvatura varia de forma contínua, a inclinação da tangente à curva das curvaturas determina, em qualquer ponto, a declividade do fundo

30 Morfologia Fluvial Leis de Fargue: Regras complementares, que devem ser seguidas na elaboração de projetos 1)O afastamento das margens artificiais deve variar com a curvatura, do seguinte modo: A) Entre dois pontos de inflexão consecutivos, a largura deve crescer junto com a curvatura, com o valor máximo no vértice da curva

31 Morfologia Fluvial Leis de Fargue: Regras complementares, que devem ser seguidas na elaboração de projetos 1)O afastamento das margens artificiais deve variar com a curvatura, do seguinte modo: B) As larguras dos pontos de inflexão sucessivos crescem de montante para jusante

32 Morfologia Fluvial Leis de Fargue: Regras complementares, que devem ser seguidas na elaboração de projetos 2) As margens côncavas devem ter um desenvolvimento notavelmente superior ao das margens convexas

33 Morfologia Fluvial A observação do rio (principalmente das seções estabilizadas, onde existem condições favoráveis à navegação) em que se pretende realizar obras de melhoramento, é fundamental para a obtenção dos elementos necessários ao projeto, identificando as características próprias do curso d´água em questão