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CURSO DE HIDROSSEDIMENTOLOGIA

Organização do Tratado de Cooperação Amazônica – OTCA

Agência Nacional de Águas – ANA

Agência Brasileira de Cooperação – ABC

BRASÍLIA – Junho/2019

Newton de Oliveira Carvalho & Maximiliano Strasser


Organização do Tratado de Cooperação Amazônica – OTCAAgência Nacional de Águas – ANA

ESTUDOS SEDIMENTOLOGICOS EM

BACIAS HIDROGRÁFICAS

Newton de Oliveira Carvalho & Maximiliano Strasser



A Sedimentologia tem aplicação na geração de energia hidráulica, navegação,irrigação, mecânica dos solos, agricultura, hidrologia, geografia, construção deestradas, obras em geral, meio ambiente e outros.

Apesar de toda essa aplicação e ter muitas obras ligadas ao assunto desde Antesde Cristo, o seu estudo só foi levado mais a sério a partir de fins do século XIX.

Medidas de sedimento no Brasil só começaram em meados do século XX,quase simultâneas com o ensino nas Universidades Politécnicas de São Paulo edo Rio de Janeiro.

Atualmente tem-se obrigatoriedade de apresentação de avaliação deassoreamento de reservatórios e sua vida útil em Estudos de Inventário,Estudos de Viabilidade e Projeto Básico de aproveitamentos hidrelétricos,assunto este de responsabilidade do setor elétrico

INTRODUÇÃO AOS ESTUDOS DE SEDIMENTOS

EM BACIAS HIDROGRÁFICAS



Faltava a obrigatoriedade para a fase de operação dos aproveitamentos ...

Resolução Conjunta ANEEL/ANA nº 3/2010

https://www.ana.gov.br/monitoramento/sala-de-situacao/rede-hidrometeorologica-

nacional-1/monitoramento-hidrologico-no-setor-eletrico

https://www.ana.gov.br/monitoramento/sala-de-situacao/rede-hidrometeorologica-nacional-1/monitoramento-hidrologico-no-setor-eletrico



o aumento da erosão,com os problemasassociados de sedimentonos rios e reservatórios

A Mata Atlântica que vai de norte a sul já está quase toda devastada ...

A Amazônia brasileira já tem 20% desflorestada, quase 1milhão de km².

O cerrado da área do centro-oeste e um pouco da região norte já está 60%desflorestado, cerca de 600 mil km².

No Nordeste já há muitas áreas desertificadas.

Lamentavelmente não se fala tanto em conservação do solo. Não existem leisnessa área que resolvam o problema de forma satisfatória.

Estamos todos aqui estamos dando mais um passo nesse sentido – aprendendocomo estudar o problema, como resolver um pouco.

O crescimento do Brasil evidenciou umgrande aumento da população e, com isso, anecessidade de expansão (ocupação de terraspara todos os fins – moradia, agricultura,criação de gado, agronegócio ....)



Outros estudos ...

INTRODUÇÃO AOS ESTUDOS DE SEDIMENTOS

EM BACIAS HIDROGRÁFICAS

DIAGNÓSTICO SEDIMENTOLÓGICO

AUMENTO DA QUANTIDADE DE SEDIMENTOS NOS CURSOS D’ÁGUA

PROVIDÊNCIAS PARA O CONTROLE DE SEDIMENTOS

ESTUDOS DE VARIABILIDADE CLIMÁTICA QUESTÃO SEDIMENTOLÓGICA



o Planejamento do trabalho;

o Procura de entidades do Governo que trabalham com estudos de sedimento;

o Coleta de dados e informações – mapas da bacia, dados hidrológicos esedimentológicos, estudos afins;

o Processamento dos dados e elaboração do relatório.

PROVIDÊNCIAS PARA UM DIAGNÓSTICO SEDIMENTOLÓGICO

Alguns exemplos (resumidos) de diagnósticos de bacia:

“Diagnóstico Sedimentológico dos Principais Rios Brasileiros”, publicado pelaEletrobrás em 1986;

“Diagnóstico Sedimentológico da bacia do São Francisco”, de 1986, da OEA,para compor estudos na área social e de recursos hídricos;

A ANEEL realizou um trabalho sobre Potencial de Erosão que pode serconsultado no final do livro (elaborado por Fernando Campagnoli).

Nos últimos anos foram para frente diferentes iniciativas, ainda que muitas vezes foram de alcance local e com recursos limitados ...(por exemplo, como estudar a Amazônia?? HiBAm / OTCA??)



o uso de fotos e imagens de satélite que permitam o levantamento de áreasagrícolas, obras de terraplenagem, áreas desmatadas e demais áreas depotencial de erosão. Levantamento de áreas remanescentes de florestas,incluindo as condições de rios quanto à mata ciliar; uso de imagens deépocas distintas (antigas/recentes), para verificação de mudançasocorridas e sua evolução;

o inspeção terrestre, com equipe especializada em diversos ramos do estudode erosão, com geólogos, agrônomos e engenheiros especialistas emrecursos hídricos e sedimentologia;

o proceder a estudos para mapeamento da erosividade das chuvas,erodibilidade dos solos, mapeamento de focos de erosão específicos,como voçorocas e problemas de quedas de taludes nas estradas e cidades.

Levantamento de condições de erosão

Roteiro tentativo para elaboração de um diagnóstico ...

• Levantamento de condições de erosão

• Levantamento das condições de transporte de sedimento nos cursos d'água



estudar a rede sedimentométrica existente, coletar dados e informaçõesgerais, incluindo composição granulométrica dos sedimentos fluviais;

calcular quantidade de carga sólida em suspensão e de arrasto,transportada em diversas épocas pela rede fluvial e em postos-chave,identificando as zonas produtoras de sedimentos;

estudar possíveis mudanças verificadas nas calhas dos rios a partir do usodas seções transversais a cursos d'água levantadas em épocas diferentes;

com base nos dados disponíveis, fazer uma comparação das condições dosrios quanto a transporte sólido, a partir de estudos existentes em outrasbacias e, se possível, fora do país;

estimar a evolução da produção de sedimentos, com possível verificação deuma erosão crescente na bacia;

se necessário, projetar rede sedimentométrica básica, ou complementar,indicando as medições a serem efetuadas, parâmetros a serem obtidos,planejar o monitoramento e proceder a uma estimativa de custos.

Levantamento das condições de transporte de sedimento nos cursos d'água



Estudo realizado pelo IPH/UFRGS para a Eletrobrás. Foi publicado um livro em 1986com a regionalização hidrossedimentológica para as regiões Norte, Leste e Sul.

Precipitações Característica da Superfície

Predominante

Produção Específica

(t/(km2.ano)

Re-

Gião

Zona Có-

digo

Índice de

Erosivi-

dadeR (USLE)

Média

Anual

(mm)

Erodibilidade

do Solo

Relevo

Altitude

(m)

Cober-

tura

Vegetal

Concent.

Média

Anual da

Suspensão

(mg/l)

Média

das

Bacias

Média Global

Extrapolada

para Bacia

de 15000

km2

Espinha Dorsal 00 1000 1250/20

00

média 200/

800

cerrado 260 146 145

Planície

do rio

Amazo-

nas

N1 x x x X x 220 depósitos x

Roraima

Amazô-

nia

Setentrion

al

N2a

N2b >1000

1500/20

00

média

média/fraca

100/500

floresta/

cerrado

65

15

50

4,5

50

7.5

N

O

R

T

E

Amazö-

nia

Central

Rio

Negro

N3a

N3b

>1000

>2000

e >2500

na parte

oeste

fraca

média/fraca

(risco de

voçorocas)

<100 florestal

15

15

2,5

-

2

23

DIAGNÓSTICO SEDIMENTOLÓGICO DOS PRINCIPAIS RIOS BRASILEIROS



Zoneamento hidrossedimentológico

Classe Degradação Específica Pss (*)(t.km-2.a-1)

Código da Zona (**)

I Pss > 300 NSII 300 > Pss . 150 E6 (e, provavelmente, E4a)III 150 > Pss > 100 OO; N4IV 100 > Pss > 75 S1; S4V 75 > Pss > 50 N2a; N7; E3; E5VI 50 > Pss > 25 S2; S5; N3bVII 25 > Pss > 5 N2b; N6; N8; E2VIII 5 > Pss > 0IX Depósitos N1; S3X Sem classificação por falta de dados E1; E2a; E4; E4a

(*) Produção específica em suspensão para bacias de 2.500 a 30.000 km2

(exceto para a zona N4, para a qual a superfície de referência é da ordemde 100.000 km2)(**) Ver Figura 9.1

DIAGNÓSTICO SEDIMENTOLÓGICO DOS PRINCIPAIS RIOS BRASILEIROS



Diagnóstico sedimentológico da bacia do São Francisco (OEA)

Nº de

Ordem

Curso

d'Água

Posto

Sedimento-

métrico

Entidade

Período de

Observação

Sedimentométrica (2) Área de

Drenagem

Descarga

Líquida

Média

Produção

de

Sedimento

Degradação

do Solo

Média

(1)

Início Final

(km2) Anual

(m3/s)

Média Anual

(t/km2.ano)

Anual

(3) (mm/ano)

1 Rio São

Francisco

Porto das

Andorinhas

CODEVASF 01/07/60 09/05/61 13.300 212,0 217,7 0,14

2 Rio São

Francisco

Porto das

Andorinhas (4)

CEMIG 01/10/72 30/09/85 13.300 248,0 228,1 0,14

3 Rio

Itapecerica

Pari (4) DNAEE 20/12/75 03/12/82 1.849 26,5 36,5 0,02

4 Rio Pará Velho da Taipa

(4)

DNAEE 25/08/75 09/11/82 7.109 93,2 35,0 0,02

5 Rio São

João

Jaguaruna (4) DNAEE 20/12/75 23/05/79 1.543 17,4 31,1 0,02

6 Rio Pará Porto Pará CODEVASF 02/07/60 02/05/61 11.300 145,0 44,2 0,03

68 Rio São

Francisco

Piranhas (4)

(6)

CHESF - - 603.880 - - -

69 Rio São

Francisco

Pão de Açúcar

(4)

CODEVASF 01/10/66 05/04/68 620.170 2.949,0 20,2 0,01

70 Rio São

Francisco

Pão de Açúcar

(6)

CHESF - - 620.170 - - -

71 Rio Ipanema Santana do

Ipanema (6)

CODEVASF 16/05/72 22/07/74 5.350 - - -

72 Rio São

Francisco

Traipu CODEVASF 22/01/68 17/10/74 622.520 2.905,0 30,4 0,02



Bacia do São Francisco

Diagnóstico sedimentológico da bacia do São Francisco (OEA)

Produção de sedimentos em função da área de drenagem



(valores ultrapassados, o Amarelo e o Bangladesh > 2 bi t/ano, Madeira e Amazonas ...)

RIO PAÍS

VAZÃO

SÓLIDA

DEGRADAÇÃO

DO SOLO

(t.a-1) (m/1.000 anos)

Lo China 190 x 106 4,18

Ching China 408 x 106 4,09

Amarelo China 1.889 x 106 1,60

Ganges Índia 1.451x 106 0,87

Bramaputra Bangladesh 726 x 106 0,62

Vermelho Vietnã 130 x 106 0,62

Yang Tsé China 499 x 106 0,15

Colorado EUA 135 x 106 0,12

Mekong Tailândia 170 x 106 0,12

São Francisco (Pirapora) Brasil 8,4 x 106 0,08

São Francisco (Manga) Brasil 21 x 106 0,07

Mississipi EUA 312 x 106 0,06

Amazonas Brasil 363 x 106 0,04

São Francisco (Morpará) Brasil 32 x 106 0,04

Nilo Egito 111 x 106 0,02

Fonte: OEA/PLANVASF [Carvalho, 1986] e Curso de Hidráulica Geral, Vol. 2, pág. 386, C.

Flávio Pimenta.

Comparação de valores de degradação com outras bacias

AUMENTO DE SEDIMENTOS NOS CURSOS D’ÁGUA

Evolução da produção de sedimentos em suspensão do rio São Francisco em Pirapora

Ano Q anual ∑Q Ps anual ∑Qs

(m3.s-1) (t.km-2.a-1)

1965 710 710 38,5 38,5

1966 1 051 1 761 146,8 185,3

1967 904 2 665 87,8 273,1

1968 832 3 497 66,3 339,4

1983 1 570 16 687 1 815,2 4 603,3

1984 750 17 437 47,1 4 650,4

1985 1 065 18 502 266,0 4 916,4

Razões entre valores de /

dos anos de 1978 (r1) e 1985 (r2) –coeficientes das equações dasretas:

P Q

0732,010414

6,7621 r 266,0

18502

4,49162 r

c

nER 11

Substituindo valores:

R = 0,0263 2,63% ao ano

725,0266,0

0732,0266,0

1

12

r

rrEc



REGIONALIZAÇÃO DE DESCARGA SÓLIDA



No Brasil, os dados de transporte sólido ainda são escassos. Assim, muitosestudos desta natureza acabam recorrendo à regionalização dos dadossedimentométricos, efetuando estimativas do aporte sólido anual em função dedados existentes em regiões próximas à área de projeto, em bacias vizinhas decaracterísticas físicas e de uso e ocupação do solo semelhantes.

Assim, pode-se recorrer acurvas que relacionam avazão sólida total com avazão líquida ou, maisfrequentemente, com aárea de drenagem da baciahidrográfica, sendorecomendável dispor dealgumas medidas paraverificação.

Uma REGIONALIZAÇÃO émais confiável quando há váriospostos numa mesma baciahidrográfica ou mesmo aolongo de um curso d’água,conforme apresentado para oRio Araguari, no Amapá

QST = 0,00062 A 1,47132

R² = 0,60492

10

100

1.000

10.000

100.000

5.000 50.000

De

sc

arg

a S

ólid

a T

ota

l Mé

dia

-Q

ST

(t/d

ia)

Área de Drenagem (km²)

Serra do Navio

Leônidas

Porto Platon

Ferreira Gomes

Rio PostoÁrea de

drenagemVazão média

Desc. sól. tot. média

Deflúvio sól. total

anual(km²) (m³/s) (t/dia) (t/ano)

Amapari Serra do Navio 10.570 346 911 332.515Araguari Leônidas 15.300 474 368 134.320Araguari Porto Platon 29.820 912 2.478 904.470Araguari Barragem de Cachoeira Caldeirão 30.510 930 2457 896.805Araguari Barragem de Coaracy Nunes 30.590 936 2467 900.455Araguari Ferreira Gomes 30.850 938 * 3213 * 1.172.745

* Valores do Estudo de Viabilidade da UHE Ferreira

Gomes (PCE, 2009)

REGIONALIZAÇÃO DE DESCARGA SÓLIDA



ESTUDOS DE

VARIABILIDADE CLIMÁTICA

Processos Sedimentológicos



Haverá no decorrer deste século, aumento de temperaturapor todo o planeta, sendo mais severo sobre oscontinentes do que sobre os oceanos e aumento do níveldos oceanos.

Todavia, o quadro geral de mudanças do regime de chuvas nem sempre se aplica a todas as regiões da Terra. É o caso da Amazônia, onde todos os modelos projetam aumento de temperatura, mas não concordam entre si com respeito às alterações no regime de chuvas. Alguns modelos projetam diminuição, outros aumento e alguns pouca alteração no regime de chuvas (Li et al., 2006).

Haverá ainda aumento de chuvas nas regiões que já são bem providas de chuvase diminuição nas regiões que hoje sofrem com a escassez de água, além deaumentar a freqüência e a intensidade dos eventos extremos, como furacões,inundações e secas prolongadas.



Baixas declividades dos cursos de água localizados no trecho inferior ...

Estuário do Amazonas MACROMARÉ (até 10 metros)

Problemas de salinização; Destruição em larga escala de manguezais; Inundações ao longo dos vales ; Processos de deposição de sedimentos.

Elevação do nível do mar



ÓbidosManaus

800 km

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

21/11/9

8 0:00

21/11/9

8 12:00

22/11/9

8 0:00

22/11/9

8 12:00

23/11/9

8 0:00

23/11/9

8 12:00

24/11/9

8 0:00

24/11/9

8 12:00

25/11/9

8 0:00

25/11/9

8 12:00

26/11/9

8 0:00

Data

Cot

a re

ferid

a ao

zer

o da

régu

a [m

]

1 dia 1 dia

(Strasser, 2008)



As principais manifestações dessefenômeno em sua fase quente sãomostradas pelo aquecimento das águas nasuperfície do mar, que normalmente sãofrias próximo a costa oeste da América doSul.

O fenômeno climático ElNiño/Oscilacão Sul, é resultado de umainteração entre o Oceano Pacífico e aatmosfera, que têm provocadoalterações do clima da América do Sul.

Manzi (2007)



Manzi (2007)

Alteração no padrão do regime de chuva em

América do Sul



Distribuição espacial e temporal da precipitação acumulada entre junho e set/1997 (Diniz, 1998)



As maiores enchentes ...- 2012 (29,97m),- 2009 (29,71m),- 1953 (29,69m),- 1976 (29,61m),- 1989 (29,42m),- 1922 (29,35m),- 1908 (29,17m).

“Concentração muito forte de chuvasem janeiro no alto Rio Marañon (Peru)”

Máximos anuais do rio Negro no Porto de Manaus

"No Brasil, as chuvas se concentraram ao longo do Solimões e doAmazonas, e ao longo do Juruá e do Purus. Isso se juntou com aelevação de nível do Rio Negro, ... e coincidiu com o pico de cheiado Rio Madeira"



Estação Telemétrica Jus. Caldeirão do Inferno (PCE Engenharia / Santo Antônio Energia)



Os episódios de cheias e secas recorrentes na Bacia Amazônica mostram um grande contraste

hidrológico na maior bacia hidrográfica do globo.

Séries de dados hidrológicos podem ser úteis para o acompanhamento anual daevolução dos níveis, de forma a avaliar tendências e construir cenários em relação àintensidade dos eventos.

“O modo de ocorrência de eventos hidrológicos críticos naAmazônia brasileira possui uma regularidade reconhecívelnas séries de dados hidrológicos.” (Filizola, 2006)



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