Geologia Ambiental

Elementos de apoio preparados por J. Alveirinho Dias

Mar 00 mod.06    
CHEIAS

Sistemas Fluviais
           
..
  • O "motor" do ciclo hidrológico é a energia recebida do Sol e o principal forçamento é a gravidade
  • A escorrência superficial é o principal agente modelador da superfície terrestre.
  • Os rios são agentes erosivos muito importantes, mas também são agentes de transporte e de deposição.
  • Assim, em geral, nas zonas montanhosas, os sistemas fluviais são principalmente do tipo erosivo e nas partes mais aplanadas do tipo deposicional.
           
 Algumas noções básicas:
   
 
  • Caudais hídricos e caudais sólidos
 
  • Escoamentos laminares e escoamentos turbulentos
 
  • Transporte sedimentar junto ao fundo e em suspensão 
 
  • Tributários e afluentes 
 
  • Padrões de drenagem: Dendrítico, radial, rectangular, caótico 
 
  • Rios de montanha e de planície. Perfis jovens, maduros e envelhecidos.
 
  • Processos de captura. Cotovelos de captura. 
 
  • Gradiente do rio. Perfil longitudinal 
   
   
Perfis longitudinais dos rios Tejo e Douro, e dos seus afluentes
           
Meandros          
           

Designa-se por "meandro" a curva acentuada de um rio que corre numa planície aluvial. O termo deriva do rio Meandro, na Turquia, caracterizado por um curso muito sinuoso, e tem sido utilizado desde o século XVI.

Os meandros mudam de forma e de posição conforme as variações de energia e de carga fluviais, Originam-se e evoluem devido à força dinâmica do fluxo fluvial, à força de Coriolis, e aos processos geomorgológicos.

Os meandros são típicos das planícies aluviais, onde a superfície é bastante aplanada (topografia madura), embora possam ocorrer, também, ainda que de forma mais restrita, noutras situações. A tendência para os rios de planície meandrizarem é uma forma de dissipação de energia nos períodos em que os caudais são maiores.

 
 
 
 

Como a velocidade do fluxo fluvial é maior na parte externa do que na parte interna do meandro , estes apresentam tendência nítida e constante para serem erodidos na margem externa, e para se depositarem sedimentos na margem oposta, o que conduz ao pronunciamento do meandro. Por esta razão, o curso fluvial tem tendência permanente para se deslocar na direcção da margem côncava do meandro..

Por vezes, o meandro atinge, praticamente, os 360, deixando a corrente fluvial de o utilizar, passando a fluir pela via mais directa e fácil. O meandro acaba, consequentemente, por ficar inactivo.: Origina-se, assim, um meandro abandonado, correspondente a um lago em forma de U.

 

Diferentes gerações de meandros, no rio Owens, Califórnia. (www.uoregon.edu/~millerm )
 
Meandros activos e abandonados no rio Sacramento River, Califórnia (www.uoregon.edu/~millerm).

Meandro abandonado em Eau Claire, no rio Chippewa, Wisconsin (www.uoregon.edu/~millerm).

Se a região onde o curso do rio está meandrizado, é afectada por emergência tectónica, o fundo do canal fluvial começa a ser erodido e os meandros vão provocando, progressivamente, incisões profundas na antiga planície aluvial. formam-se, assim, meandros incisos, também designados por meandros encaixados.

 

 

 

 
         
Meandro inciso (ou encaixado) existente no Goose Necks State Park, no Utah (www.iup.edu).
         
Formação de um meandro abandonado
         
Leitos Fluviais  
  • A - Leito de estiagem - Utilizado na estação seca. Normalmente serpenteia dentro do leito ordinário. Em geral é de fácil delimitação.
  • B - Leito ordinário ou aparente - É periodicamente utilizado pelo curso fluvial durante a época das chuvas. Normalmente é bem delimitado.
  • C - Leito ou planície de inundação - Ocupado durante as cheias. É normalmente bastante fértil e, portanto, vegetado.
..
 
 
  • C1 - Leito de inundação periódico ou sazonal - Ocupado por cheias com alguma regularidade (por exemplo: uma vez por ano).
  • C2 - Leito de inundação excepcional ou extraordinário - Ocupado apenas durante cheias com períodos de recorrência de alguns anos ou décadas.
           
Caudais e Cheias          
           
   
  • Caudal = Precipitação - Infiltração - Evapotranspiração
   
  • Descarga = secção x vel.média
Q = a . v
(m3/s) m2 m/s
   
  • A escorrência é máxima quando a capacidade de infiltração é excedida, isto é, quando o solo está saturado.
   
  • Quando os caudais aumentam verifica-se aumento do nível da água e erosão do fundo.
   
  • Quando os caudais diminuem, o nível baixa e há deposição sedimentar.
     
             
     
  • Mapas de isoietas (igual precipitação)
     
  • Caudais de cheia. Picos de cheia. 
     
  • Descarga do rio. Módulo do rio 
     
  • As cheias estão intimamente relacionadas com a intensidade e distribuição da precipitação. 
     
  • Intervalo de recorrência de uma cheia com determinada magnitude 
       
R = (N + 1) / M
R - Intervalo de recorrência N - número de anos do registo
M - número de ocorrências de cheias com a magnitude considerada
        Quanto mais longo for o registo mais precisa é a determinação do intervalo de recorrência.
           
Regularização dos rios por barragens          
           
  • Grande irregularidade dos escoamentos nalguns rios
  • Eficácia das barragens na regularização dos caudais
  • Consequências ao nível dos caudais hídricos e dos caudais sólidos

 

O exemplo do rio Guadiana:

  • irregularidade de escoamentos
  • a grande cheia de 1876
  • as primeiras barragens romanas
  • evolução da capacidade de armazenamento
  • diminuição dos escoamentos para metade
  • conversçao de anos húmidos em anos normais, e de anos normais em anos secos

 

Escoamentos do rio Guadiana nos anos hidrológicos 1946/47 (ano húmido), 1947/48 (ano médio) e 1948/1949 (ano seco).
           
Escoamentos do rio Guadiana (a azul), com grande irregularidade, e evolução da capacidade de armazenamento instalada na bacia hidrográfica (a vermelho)
Evolução dos escoamentos do rio Guadiana (utilizando médias móveis com janelas de 21 anos)