isabel terezinha leli - pge.uem.br · - a todos os professores do gema e pge que direta ou...

74
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS, LETRAS E ARTES PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA - CURSO DE MESTRADO ISABEL TEREZINHA LELI VARIAÇÃO ESPACIAL E TEMPORAL DA CARGA SUSPENSA DO RIO IVAÍ Maringá 2010

Upload: doannga

Post on 09-Nov-2018

219 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS, LETRAS E ARTES

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA - CURSO DE MESTRADO

ISABEL TEREZINHA LELI

VARIAÇÃO ESPACIAL E TEMPORAL DA CARGA SUSPENSA DO RIO IVAÍ

Maringá 2010

Page 2: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

ISABEL TEREZINHA LELI

VARIAÇÃO ESPACIAL E TEMPORAL DA CARGA SUSPENSA DO RIO IVAÍ

Maringá 2010

Dissertação apresentada ao Programa de Pós Graduação em Geografia, área de concentração Análise Regional e Ambiental do Centro de Ciências Humanas, Letras e Artes da Universidade Estadual de Maringá como requisito para a obtenção do título de mestre em Geografia    Orientadora: Profª Drª Maria Tereza da Nóbrega

Page 3: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

AGRADECIMENTOS

É com muita alegria e profunda gratidão que chego ao final deste trabalho.

Muito sincera e humildemente quero agradecer às várias pessoas me foram muito

valiosas e prestativas no decorrer deste tempo, e que assim me possibilitaram dar início,

continuar e findar o trabalho. A todos que me acompanharam e especialmente:

- ao meu companheiro e amigo José Cândido Stevaux que me acompanhou desde o

início com muita paciência e oferecendo apoio de amigo, professor e marido em

momentos de muitas dificuldades;

- à minha querida filha que esteve sempre do meu lado me acompanhando

pacientemente;

- à minha orientadora prof. Dr. Maria Tereza da Nóbrega que aceitou esta incumbência

e pacientemente me ajudou em vários momentos de dificuldades;

- ao CNPQ-ARPA pelo apoio financeiro para os trabalhos de campo e laboratório;

- ao GEMA pelo apoio laboratorial;

- ao CNPQ-PROSUL pelo apoio financeiro para realização do curso Geomorfologia

Fluvial na Universidade Nacional do Litoral – Santa Fé – Argentina.

- ao prof. Dr. Edvard Elias de Sousa Filho pelas correções e sugestões;

- aos colegas do GEMA que foram muito prestativos e ofereceram apoio nos trabalhos

de campo e laboratório, em especial à Harumi, Édipo, Ordilei, Pedro, Otávio, Eduardo,

Fabiana, Priscila;

- a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para

este trabalho.

Page 4: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

RESUMO A bacia do rio Ivaí estende-se por aproximadamente 38.000 km2 constituindo um dos

principais tributários do rio Paraná em seu trecho brasileiro não represado. Sua

morfologia alongada inclui diferentes zonas climáticas que abrangem várias províncias

geológico-geomorfológicas do Estado do Paraná. Esta peculiaridade influencia

fortemente na característica, quantidade e regime do fluxo de água e sedimento

suspenso, podendo ainda se diferenciar setorialmente. Este trabalho avalia um período

de 34 anos do comportamento da carga sedimentar suspensa do rio Ivaí enfocando a

proveniência, perda ou acumulação de vazão líquida e sedimento suspenso

considerando toda a rede hidrográfica da bacia, bem como, o próprio canal do rio Ivaí.

Os dados utilizados para o desenvolvimento e conclusão do trabalho foram as descargas

totais anuais de sedimento suspenso e de água obtidas a partir de dados da SUDERHSA.

A base do trabalho foi através de um levantamento bibliográfico sobre produção e

transporte da carga suspensa, considerando as vertentes da bacia e o canal principal. A

carga de sedimento suspenso apresenta uma correlação altamente dispersa com a vazão

(R2 = 0,52). Contudo, quando se correlaciona a produção anual de sedimento com a

vazão média a correlação torna-se bastante alta (R2 = 0,94). A característica alongada da

bacia do rio Ivaí gera um processo gradativo bastante definido de incrementos de vazão

ao longo do canal com taxa de aporte de água (Qm:Área) variando entre 0,01 e 0,02

com uma máxima localizada de 0,11. A correlação entre o aporte de carga e a área da

bacia é bastante alta (R2 = 0,93), o que sugere um aporte contínuo e homogêneo de

sedimento ao fluxo. Existem, contudo, alguns trechos anômalos nos quais a taxa de

aporte de sedimento se reduz em cerca de 25%. A relação entre a concentração de

sedimento suspenso e a descarga de água não apresentou uma correlação muito boa (R2

= 0,56), sendo bastante evidente o efeito de histerese. A justificativa para esse

comportamento é dada pelo regime hidrológico heterogêneo e pela ocupação da bacia.

Não foram observadas alterações significativas nas vazões anuais que permaneceram as

mesmas durante o período estudado. Já a descarga de sedimento suspenso apresentou

um pequeno declínio gradual onde no final do período (2007), o rio transporta 0,65Mton

menos do que no começo (1977). Esta redução de sedimento suspenso transportado é

provavelmente devido a alterações no manejo do solo para o cultivo agrícola.

Palavras-chave: sedimento suspenso, regime fluvial, manejo da bacia, descarga

fluvial, Rio Ivaí

Page 5: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

ABSTRACT The Ivaí River (Basin area = 38.000k2) is one of the main tributaries of the Paraná River

in its Brazilian not dammed reach. The elongated basin morphology includes different

climate zones and various geologic-geomorphologic provinces of the State of Paraná.

This peculiarity strongly influences in the characteristic, quantity and regime of the

water flow and suspended sediment. This paper evaluates the behavior of suspended

sediment load of the Ivaí River during a period of 34 years focusing on provenance, loss

or accumulation of discharge of water and suspended sediment considering all the

hydrographical net of the basin, as well as, the channel of Ivaí River itself. The data

used were the annual and monthly discharge of suspended sediment (Qs) and of the

water obtained from the SUDEHRSA data base. The suspended sediment concentration

(Cs) shows a highly dispersed correlation with the water discharge (Qm) (R2 = 0.56).

However, the correlation becomes very high when one compares the annual production

of sediment (Qs) and mean discharge (Qm) (R2 = 0.94). The elongated characteristic of

the Ivaí River basin produces very defined gradual processes of discharge increasing

along the channel with a rate of water accumulation (Qm:A) varying between 0.01 and

0.02 (with a localized maximum of 0.11. The correlation between water entrance and

basin area is very high (R2 = 0.93), that suggests a homogeneous and continuous

receiving of sediment to the flow. There are, however, same anomalous reaches in

which the sediment entrance rate reduces for about 25%. The relation between Cs and

Qm shows a very low correlation (R2 = 0.56), being evident the effect of hysteresis. The

reason for these behaviors is given by the heterogeneous hydrologic regime and by

basin land use. Significant alterations are not observed in the annual discharges that

remained the same during the period studied. The Qs shows small gradual decline at the

end of period (2007), when the river transports 0.65Mton less than in the beginning

(1977). Thus reduction is probably due to the alteration in the management of the soil

for agricultural cultivation.

Key – Words: Suspended sediment, fluvial regime, river basin management, fluvial

discharge, Ivaí River

Page 6: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

SUMÁRIO 1.  ANÁLISE DA CARGA SUSPENSA DO RIO IVAÍ NO CONTEXTO ESPACIAL E TEMPORAL DA BACIA HIDROGRÁFICA .............................................................................. 1 

1.1.  INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 1 1.2.  OBJETIVOS ................................................................................................................ 3 1.3.  OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................... 3 1.4.  JUSTIFICATIVA ........................................................................................................ 3 

2.  PRODUÇÃO E TRANSPORTE DA CARGA SUSPENSA FLUVIAL: TEORIA E MÉTODO PARA RIOS DE MÉDIO PORTE .............................................................................. 4 

2.1.  INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 4 2.2.  FLUXO NA VERTENTE ........................................................................................... 5 2.2.1.  Fluxo e Erosão Hipodérmica .................................................................................. 6 2.2.2.  Fluxo e Erosão Laminar ......................................................................................... 7 2.2.3.  Fluxo Acanalado de Vertente ................................................................................. 9 2.3.  FLUXO DE CANAL ................................................................................................. 10 2.4.  CARGA SUSPENSA ................................................................................................. 13 2.4.1.  Relação: Sedimento Suspenso e Vazão ................................................................ 15 2.4.2.  Influência do uso e ocupação da bacia na carga suspensa ................................. 17 2.4.3.  Importância Ecológica e Geomorfológica da Carga Suspensa ......................... 17 2.5.  MÉTODOS DE COLETA E ANÁLISE DA CARGA SUSPENSA ...................... 18 2.5.1.  Posicionamento ao Longo do Perfil Longitudinal do Rio .................................. 18 2.5.2.  Posicionamento na Seção de Amostragem: ......................................................... 19 2.5.3.  Procedimento de Laboratório .............................................................................. 22 

3.  DINÂMICA ESPACIAL DAS CARACTERÍSTICAS HIDROSSEDIMENTOLÓGICAS DA BACIA DO RIO IVAÍ ................................................. 24 

3.1.  INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 24 3.2.  SÍNTESE DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E SÓCIO-ECONÔMICAS DA BACIA DO RIO IVAÍ .................................................................................................... 25 3.2.1.  Geologia e Pedologia ............................................................................................. 28 3.2.2.  Clima e Vegetação ................................................................................................. 30 3.2.3.  Características Socioeconômicas e Uso da Terra ............................................... 32 3.3.  METODOLOGIA ..................................................................................................... 34 3.4.  RESULTADOS .......................................................................................................... 36 3.4.1.  Composição Espacial da Vazão ............................................................................ 36 3.4.2.  Formação da Carga Suspensa .............................................................................. 40 3.4.3.  Composição da Carga Suspensa .......................................................................... 44 

4.  PRODUÇÃO TOTAL DE SEDIMENTO SUSPENSO NO RIO IVAÍ NO PERÍODO DE 1977 - 2007 NA ESTAÇÃO NOVO PORTO TAQUARA .................................................. 47 

4.1.  INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 47 4.2.  LOCALIZAÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA BACIA DO RIO IVAÍ ............. 48 4.3.  MÉTODOS ................................................................................................................ 50 4.4.  RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 50 

5.  CONCLUSÃO ................................................................................................................ 57 5.1.  PRODUÇÃO E TRANSPORTE DA CARGA SUSPENSA FLUVIAL: TEORIA E MÉTODO PARA RIOS DE MÉDIO PORTE - (CAP. 2) ............................. 57 5.2.  DINÂMICA ESPACIAL DAS CARACTERÍSTICAS HIDROSSEDIMENTOLÓGICAS DA BACIA DO RIO IVAÍ (CAP. 3) ........................ 58 5.3.  PRODUÇÃO TOTAL DE SEDIMENTO SUSPENSO NO RIO IVAÍ NO PERÍODO DE 1977 – 2007 NA ESTAÇÃO DE NOVO PORTO TAQUARA (CAP. 4) 59 

REFERÊNCIAS .......................................................................................................................... 62 

Page 7: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Tipos de fluxo da água de precipitação. Mod. Knighton (1998) ...................... 6 Figura 2. Condições para ocorrência de erosão por fluxo hortoniano. Mod.

(KNIGTHON, 1998) ................................................................................................. 8 Figura 3. Perfil vertical idealizado do tipo de fluxo de água. Em cima: Fluxo laminar

com deslizamento suave e paralelo das lâminas de água (Re < 500); Em baixo: Fluxo turbulento com movimento caótico (Re > 2500). Mod. Morizawa, (1968) .. 11 

Figura 4. Perturbação em fluxo (a) subcrítico e supercrítico (b). Mod. de Gordon et al (2004) ...................................................................................................................... 13 

Figura 5. A. (Esquerda) Mecanismos de transporte da carga mineral particulada; (Direita) Perfil vertical da velocidade do fluxo evidenciando a redução da velocidade na base, pelo atrito com o fundo do canal e no topo pelo atrito com o ar. B. Transporte em suspensão devido à turbulência do fluxo com vórtices ascendentes e descendentes que mantêm as partículas suspensas Mod. (SUGUIO; BIGARELLA, 1979) ............................................................................................... 13 

Figura 6. Relação concentração de sedimento suspenso e vazão com os tipos de histerese para duas variáveis não sincrônicas (I) histerese horária e (II) histerese anti-horária. Mod. (WILLIAMS, 1989) .................................................................. 16 

Figura 7. Relação concentração de sedimento suspenso e vazão no rio Ivaí na estação de Novo Porto Taquara para a cheia do ano de 1977 (Ver capítulo 4 desta dissertação ou LELI, et al. prelo) ............................................................................................... 16 

Figura 8. Bacia do rio Ivaí e pontos de coleta de água para avaliar a variação espacial da carga suspensa entre os setores alto, médio e baixo (LELI, et al. prelo). ............... 19 

Figura 9. Distribuição vertical das partículas em suspensão sob uma velocidade média constante. Mod. (SUGUIO; BIGARELLA, 1979) .................................................. 20 

Figura 10. Seção de canal com plano de amostragem. ME (margem esquerda), C (centro) e MD (margem direita) .............................................................................. 21 

Figura 11. Coleta de água para análise de sedimento suspenso no rio Ivaí, ponte de Porto Ubá com coletor pontual de garrafa. ............................................................. 22 

Figura 12. Mapa hipsométrico e setores da bacia do Ivaí. Fonte: IPARDES (2002) ..... 26 Figura 13. Geologia da Bacia do Rio Ivaí. Fonte: MINEROPAR (2000) ...................... 28 Figura 14. Solos da bacia do rio Ivaí. Fonte: Empresa Brasileira de Pesquisa

Agropecuária (1981) ............................................................................................... 29 Figura 15. Distribuição original das unidades fitogeográficas mais representativas.

Fonte: Maack (1950) ............................................................................................... 32 Figura 16. Uso da Terra da Bacia do Rio Ivaí em 2002. Fonte: IPARDES (2002)........ 34 Figura 17. Hidrograma do rio Ivaí da estação de Novo Porto Taquara no período de

1974-2008 ............................................................................................................... 36 Figura 18. Raiz de drenagem da bacia do rio Ivaí. Notar o aumento mais significativo da

vazão após a entrada do rio Alonzo. ....................................................................... 38 Figura 19. Correlação linear entre a área da bacia e a vazão com correlação linear

bastante alta (0,99) para a regressão linear. Uma única alteração na taxa de aporte de vazão é observada entre as estações de Tereza Cristina (TC), Porto Ubá (PU) e Porto Espanhol (PE). Ver explicação no texto. ....................................................... 38 

Figura 20. Bacia do rio Ivaí. Aporte de vazão e vazão específica das sub-bacias. (Fonte: Tabela 5) .................................................................................................................. 40 

Figura 21. Gráfico de correlação entre concentração de carga suspensa e vazão para o rio Ivaí (LELI et al., 2010). ..................................................................................... 41 

Figura 22. Gráfico de correlação entre a vazão (Qm em m3.s-1) e a produção anual de sedimento (Qss em 103ton.ano-1) ........................................................................... 41 

Page 8: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

Figura 23. Gráfico de correlação entre a produção anual de sedimento suspenso (Qss em 103ton.ano-1) e área da bacia (A em km2). VR = Estação de Vila Rica na qual ocorre uma redução expressiva da taxa de aporte de sedimento suspenso ao canal. Explicação no texto (Fonte: Tabela 5) .................................................................... 42 

Figura 24. Raiz de drenagem do rio Ivaí com o comportamento da carga suspensa ...... 43 Figura 25. Produção de carga suspensa por bacia ou trecho na bacia do rio Ivaí. (Fonte:

Tabela 5) .................................................................................................................. 43 Figura 26. Carga suspensa do rio Ivaí nas estações Porto Ubá do Sul, Porto Paraíso do

Norte e Novo Porto Taquara em período de água baixa. ........................................ 45 Figura 27. Carga suspensa do rio Ivaí nas estações Porto Ubá do Sul, Porto Paraíso do

Norte e Novo Porto Taquara em período de água alta. ........................................... 45 Figura 28. Análise difratométrica de raios x de sedimento suspenso do rio Ivaí.

Coletada em setembro de 2008. Alto: Porto Ubá do Sul; Médio: Porto Paraíso do Norte; Baixo: Novo Porto Taquara (Laboratório de Difratometria de Raios X do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul) ............. 47 

Figura 29. Vazão média diária do rio Ivaí, estação Novo Porto Taquara ....................... 49 Figura 30. Correlação entre Cs e Q ................................................................................ 51 Figura 31. Relação potencial entre vazão (Q) e transporte de sedimentos (Qs) para o rio

Ivaí na estação Novo Porto Taquara. Notar que nos valores maiores de Q ocorre maior variação de Qs diferentemente dos valores mais inferiores de Q. As elipses indicam prováveis efeitos de histerese. ................................................................... 52 

Figura 32. Relação entre Qa e Cs. Notar o discreto efeito de histerese horária para a cheia do ano de 1977. .............................................................................................. 53 

Figura 33. Descarga líquida anual do rio Ivaí para o período 1977-2007 (*eventos de El Niño) ....................................................................................................................... 53 

Figura 34. Descarga líquida anual para o rio Ivaí no período 1978-2006 sem os anos de El Niño .................................................................................................................... 54 

Figura 35. Qs em milhões de toneladas por ano – (* eventos de El Niño) .................... 54 Figura 36. Qs anual em milhões de toneladas – sem os eventos de El Niño .................. 55 Figura 37. Gráfico de valores acumulados para vazão e transporte de sedimentos. A

tangente de α representa a razão Qsa acumulada/Qa acumulada ............................ 56 

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1. Fatores que influenciam o tipo de fluxo superficial predominante. Mod. (KNIGHTON, 1998) ............................................................................................... 10 

Tabela 2. Classificação do tamanho das partículas. Mod. (PETTIJOHN et al., 1972) .. 15 Tabela 3. Divisão da bacia do rio Ivaí e sínteses de suas características físicas (Fonte;

Destefani, 2005, Andrade, 2002 Meurer, 2008) ...................................................... 27 Tabela 4. Definições das varáveis hidrossedimentológicas utilizadas ........................... 35 Tabela 5. Dados de vazão e sedimento na bacia do Rio Ivaí.......................................... 37 

Page 9: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

1  

 

1. ANÁLISE DA CARGA SUSPENSA DO RIO IVAÍ NO CONTEXTO ESPACIAL

E TEMPORAL DA BACIA HIDROGRÁFICA

1.1. INTRODUÇÃO  

O transporte de sedimento pelo canal é o produto final da atuação de uma série de

processos que se iniciam com a precipitação que cai sobre a bacia e ao longo de seu

caminho pelas vertentes interagem com um conjunto de variáveis, a saber: cobertura

vegetal, tipo de solo e de rocha, pendente, além do tipo de uso e de ocupação da bacia pelo

homem. Dessa forma pode-se dizer que a análise da carga suspensa transportada é fator de

grande importância para a compreensão da dinâmica da bacia e do estado de degradação ou

preservação que ela se encontra.

A bacia do rio Ivaí é a segunda maior do estado do Paraná com uma área de

drenagem de 36.587km2. O formato da bacia estreito e alongado impõe ao sistema de

drenagem certa rapidez no enchimento e esvaziamento do canal principal drenando uma

vazão com picos extremos tanto para cheia como para vazante. A posição da bacia SE-NO

a deixa sob influência da transição de dois tipos climáticos. O setor mais alto SE é

dominado por clima subtropical e o baixo setor NO por clima tropical. Esta posição da

bacia também lhe confere ambientes distintos pelas características geológicas e

geomorfológicas condicionando relevos com diferentes tipos de vertentes impondo

peculiaridades em seu sistema do escoamento.

A bacia do rio Ivaí é uma bacia amplamente ocupada por agricultura em

decorrência de solos férteis e bem desenvolvido na área dominada por rochas basálticas

(soja, milho, trigo) e por pastagens para criação de gado e cultivos de cana-de-açúcar

principalmente no noroeste da bacia, na área de ocorrência dos arenitos. Essas

características de uso e ocupação aumentam a erosividade do sistema de escoamento e

consequentemente a produção de sedimento no canal do rio Ivaí.

Esta pesquisa parte do conhecimento de vários outros trabalhos sobre a bacia

hidrográfica em tela e pretende relacionar a carga e concentração de sedimento suspenso

com outras variáveis, vazão líquida, vazão de carga suspenso, aumentar no sentido de

aprimorar a caracterização da bacia hidrográfica. Espera-se que os resultados aqui obtidos

venham fornecer subsídios ao planejamento e gerenciamento desse espaço geográfico.

Page 10: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

2  

 

Esta dissertação, embora mantendo a forma tradicional exigida pelo PGE, está

apresentada de forma que os capítulos tenham certa autonomia e que possam ser

convertidos em artigos científicos destinados à publicação independentemente. Dessa

forma é possível que em alguns capítulos possa haver algumas informações repetidas, que

podem deixar a leitura de certa forma cansativa. Contudo, acredita-se que a estrutura

proposta contribua em agilizar sobremaneira a produção dos artigos derivados deste

estudo. Os capítulo 2 e 4 já foram submetidos aos periódicos Boletim de Geografia e

Revista Brasileira de Geociências, estando o primeiro considerado no prelo.

Capítulo 2: Trata-se de uma revisão dos processos fluviais geradores da carga suspensa

fluvial e um sumário das técnicas mais comuns utilizada para sua análise. Nesse contexto,

o estudo metodológico usa como exemplo o rio Ivaí e os métodos utilizados na presente

dissertação.

Leli, I.T., Stevaux, J.C., Nóbrega, M.T., 2010. Produção e Transporte da Carga Suspensa

Fluvial: Teoria e Método para Rios de Médio Porte. Boletim de Geografia UEM, Maringá,

no prelo.

Capítulo 3: Este capítulo apresenta uma descrição genérica da bacia do rio Ivaí no tocante

às suas características naturais (geologia, pedologia, clima e cobertura vegetal) e sócio-

econômicas. È dado ênfase às características hidrossedimentar do sistema: a formação de

sua descarga líquida e sua relação com a descarga de sedimentos suspensos. Para esta

última variável é também apresentado um estudo sobre sua formação e composição.

Leli, I. T., Stevaux, J.C. & Nóbrega, M.T. 2010. Dinâmica Espacial das Características

Hidrossedimentológicas da Bacia do Rio Ivaí. Não submetido.

Capítulo 4: Carga suspensa e vazão do rio Ivaí são analisadas com uma abordagem inédita

(coeficiente α) e de fácil aplicação para os rios brasileiros. Os dados neste estudo se

referem ao comportamento de descarga total de vazão líquida e de sedimento suspenso do

rio Ivaí na sua estação mais jusante – Novo Porto Taquara.

Leli, I.T., Stevaux, J.C., Nóbrega, M.T. & Souza-Filho, E.E., 2010. Produção total de

sedimento suspenso no rio Ivaí no período de 1977-2007 na estação de Novo Porto

Taquara. Revista Brasileira de Geociências (submetido)

Capítulo 5: No quinto capítulo estão apresentadas as conclusões e considerações sobre o

trabalho.

Capítulo 6: Referências. Para evitar repetição as referências foram todas agrupadas neste

capítulo.

Page 11: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

3  

 

Esta pesquisa visa responder as seguintes questões:

- Como se forma a carga líquida da bacia do Ivaí?

- Quais setores contribuem mais e quais têm maior vazão específica?

- Que fatores estariam controlando essas variáveis?

- Como variou a carga suspensa na bacia nas últimas décadas?

- Qual a dinâmica de proveniência de sedimento suspenso na bacia? Respondida esta

questão qual sua relação com as características fisiográficas das sub-bacias?

- Existe diferenciação na composição mineral e orgânica da carga suspensa ao longo da

bacia?

Assim, com base nessas questões foram definidos os objetivos deste estudo que

seguem no próximo item.

1.2. OBJETIVOS

Este trabalho tem por objetivo geral avaliar a o comportamento espacial e temporal

da carga líquida e suspensa do rio Ivaí.

1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1 – Analisar o comportamento da carga suspensa no decorrer do período de 1977 a

2008 e as suas relações com o a descarga líquida;

2 – Compreender a formação da descarga líquida do sistema definido as áreas de

maior e menor aporte bem como a descarga efetiva dos diferentes setores ou sub-bacias;

3 – Avaliar a composição da carga suspensa em três locais da bacia, correspondentes

ao alto, médio e baixo curso da bacia;

4 – Apresentar uma revisão teórica sobre a carga suspensa fluvial e nas metodologias

de trabalho utilizadas para sua análise.

1.4. JUSTIFICATIVA

Este trabalho deverá adicionar importantes informações sobre as características

hidrossedimentológicas da bacia do rio Ivaí e, juntamente com recentes projetos nela

desenvolvidos (ANDRADE, 2003; BIAZIN, 2005; DESTEFANI, 2005; BARROS, 2006;

KUERTEN, 2006; BALDO, 2006; FRANCO, 2006; PAIVA, 2008; MEURER, 2008;

FUJITA, 2009), fornecerá dados para o seu gerenciamento. Igualmente, o presente trabalho

integra o projeto: Impactos hidrofísicos induzidos por ação antrópica (direta e indireta) e

Page 12: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

4  

 

pela mudança climática global em grandes rios brasileiros: os casos extremos do rio

Araguaia e Paraná – ARPA, financiado pelo CNPq.

2. PRODUÇÃO E TRANSPORTE DA CARGA SUSPENSA FLUVIAL: TEORIA E

MÉTODO PARA RIOS DE MÉDIO PORTE

 2.1. INTRODUÇÃO

 O transporte de sedimento pelo canal é o produto final da atuação de uma série de

processos que se iniciam com a precipitação sobre a bacia, e ao longo de seu caminho

pelas vertentes, interagem com um conjunto de variáveis, a saber: cobertura vegetal, tipo

de solo e de rocha, pendente, além do tipo de uso e de ocupação da bacia. Dessa forma é

fato dizer que a análise da carga suspensa transportada é fator de grande importância para a

compreensão da dinâmica da bacia e do estado de degradação ou preservação em que ela

se encontra.

De acordo com Knighton (1998), a energia (E) utilizada pela água para realizar o

transporte durante todo o processo fluvial é dada pela altura que ela se encontra em relação

ao nível de base (H), pela declividade da superfície por onde correrá o fluxo (Ө) e pela

densidade da água (γ), de acordo com a equação:

E = γHsen Ө

No entanto grande parte dessa energia é gasta para vencer a própria viscosidade molecular

da água, para vencer o atrito das paredes do canal e o atrito com o ar, perdendo-se sob a

forma de calor, não gerando trabalho. Apenas uma pequena quantidade é utilizada para

transportar, erodir e depositar o material sedimentar.

Estudos da carga fluvial suspensa são relativamente comuns na literatura e são

elaborados com várias finalidades. A análise da carga suspensa realizada por ITAIPU

BINACIONAL (1990), por exemplo, consiste em um levantamento sistemático e contínuo

da concentração da carga suspensa no rio Paraná e em seus principais tributários a

montante da barragem de Itaipu, que teve por objetivo determinar a taxa de acumulação de

sedimento no lago daquela usina. Aquino et al. (2005) estudaram a carga suspensa do rio

Araguaia como um dos parâmetros para determinar a degradação da bacia devido ao seu

intenso uso agrícola. Stevaux et al. (2009) avaliaram a carga suspensa do rio Paraná na

região de Porto Rico - PR, com o intuito de estimar o impacto na ecologia local causado

pela redução da turbidez na água do rio devido retenção feita na barragem de Porto

Page 13: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

5  

 

Primavera. Chien (1984) estudou a carga suspensa de rios da China para estabelecer o

provável aumento da erosão das margens nos trecho a jusante de barragens.

A carga suspensa é estudada de várias maneiras de acordo com os objetivos

almejados. A análise quantitativa da carga suspensa geralmente está ligada a interesses

voltados ao assoreamento de reservatórios e tratamento de água para consumo. Análises da

distribuição temporal e espacial da carga suspensa geralmente interessam as pesquisas de

gerenciamento da bacia e determinação do impacto de sua ocupação. Estudos na

composição da carga suspensa são utilizados com várias finalidades, mas principalmente

na avaliação de fontes poluentes que podem estar contaminado o sistema. Assim, as

características de cada estudo exigem metodologias variadas, que utilizam equipamentos e

calendários também bastante variados. Além disso, outras variáveis como tamanho, forma,

ocupação da bacia são consideradas na determinação da metodologia a ser empregada nos

estudos da carga suspensa.

O presente capítulo tem como objetivo a apresentação de uma síntese dos processos

hídricos de superfície que atuam desde a vertente até ao canal e que são responsáveis pelo

transporte de carga suspensa, enfatizando as metodologias mais comuns em estudos de rios

de médio porte em área de média a intensa ocupação rural.

2.2. FLUXO NA VERTENTE

Apenas uma parte da água da chuva que cai sobre uma bacia escoa por sua

superfície. O volume que é retido pela cobertura vegetal e evapora diretamente sem atingir

o chão é denominado de água de interceptação. Outra parte, bastante pequena, denominada

água biológica, atinge o solo e é absorvida pelas plantas e animais e não prossegue seu

trajeto para o canal. Parte significativa do volume precipitado infiltra-se no solo e segue

seu caminho, muito mais lentamente, em subsuperfície. O restante do volume de água

precipitado escoa pela superfície das vertentes e se concentra nos canais de drenagem

(Figura 1).

Page 14: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

6  

 

Figura 1. Tipos de fluxo da água de precipitação. Mod. Knighton (1998)

 O escoamento da água pela superfície da vertente somente acontecerá quando a

precipitação exceder a capacidade infiltração do solo (Figura 1). Essa capacidade é

controlada por uma série de fatores como permeabilidade, capacidade de campo

(porosidade) e umidade prévia entre outros. Assim, a água excedente à infiltração inicia

seu fluxo superficial ao longo da vertente em fluxo laminar (hortoniano) ou fluxo

acanalado (KNIGHTON, 1998) a depender de uma série de condições (Tabela 1). Além

desses dois tipos de fluxo pode haver formação de fluxo lateral de subsuperfície (fluxo

hipodérmico) que eventualmente ressurge à superfície e tem um importante papel na

hidrodinâmica da vertente (Figura 1). Resta salientar que grande parte do material que

compõe a carga suspensa dos rios é oriunda das vertentes e chega ao canal do rio por fluxo

laminar ou acanalado.

2.2.1. Fluxo e Erosão Hipodérmica

A água de precipitação que não é retida pelo dossel vegetal e atinge a superfície

infiltra-se podendo ficar retida como umidade no solo ou deslocar-se por percolação em

direção ao lençol freático com maior ou menor velocidade de acordo com a permeabilidade

deste solo. A permeabilidade muda geralmente com a profundidade sendo maior nos

horizontes próximos da superfície. Em virtude deste fator, a água que se infiltra pode

formar, principalmente durante as grandes precipitações, um fluxo subterrâneo paralelo à

superfície da vertente, denominado de fluxo hipodérmico (Figura 1). Após o fluxo atingir e

saturar a zona hipodérmica, a água pode voltar a aflorar na superfície sob a forma de fluxo

Page 15: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

7  

 

superficial de saturação ou fluxo de retorno. O afloramento do fluxo hipodérmico promove

um aumento repentino e expressivo da vazão do fluxo hortoniano de superfície

incrementando localmente sua erodibilidade (STEVAUX; LATRUBESSE, elaboração).

O fluxo hipodérmico, por sua vez provoca erosão subterrânea por eluviação ou

dissolução da cobertura pedológica. Na eluviação, a intensidade de remoção das partículas

finas (silte e areia muito fina) depende da coesão do material e da pressão hidrostática da

água percolante. A dissolução, por sua vez, predomina em ambientes cársticos onde o

substrato, formado por rochas carbonáticas (p. ex. calcário) é atravessado por água ácida.

A erosão subterrânea por eluviação ou por dissolução produz formas erosivas como

macroporos e tubos (“pipings”), que conduzem a concentração do fluxo hipodérmico

(CHARLTON, 2008). Os tubos, de diferentes dimensões, podem colapsar formando uma

área deprimida na superfície do terreno, dando início ao fluxo acanalado, como se verá

adiante.

2.2.2. Fluxo e Erosão Laminar

Inicialmente a água da chuva, que não se infiltra, começa a fazer acúmulo nas

micro-depressões da superfície para posteriormente dar início ao escoamento superficial

não concentrado uma vez que não há condições suficientes de erosividade ou erodibilidade

para causar a incisão de um canal de escoamento. Esse escoamento se dá por meio de um

fluxo laminar (Figura 2) no qual a água alcança velocidade entre 10 a 500mh-1,

(BRAVARD; PETIT, 2000). Segundo Stevaux e Latrubesse (elaboração) este tipo de

escoamento ocorre com grande notoriedade em regiões de menor densidade de drenagem,

como por exemplo, regiões áridas e semi-áridas, regiões árticas de solo permanentemente

congelado, nas áreas de solo compactado por manejo de cultivo agrícola e nas formações

vegetais menos densas de cerrado ou savana. Nesses locais o fluxo hortoniano formado

durante as precipitações mais intensas gera o escoamento rápido de cheia (“flash flood”)

de resposta rápida nos cursos d’água (MARTIN, 1995). Em contraponto, nas áreas com

maior densidade de vegetação ocorre infiltração quase total da água precipitada e o

escoamento superficial hortoniano fica nulo ou restrito a pequenas partes do terreno mais

propícias a este tipo de fluxo.

Conforme Knighton (1998), o fluxo laminar terá somente condição de erosão

quando tiver profundidade e velocidades que produzam uma força cisalhante superior a

resistência do solo (Figura 2). Contudo, alguns fatores auxiliam a efetividade erosiva desse

Page 16: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

8  

 

fluxo. O impacto dos pingos de chuva caindo diretamente sobre a superfície, sem a

interferência do dossel vegetal, pode arrancar partículas do solo, deslocando-as para até

0,60m conforme citação de Knigthon (1998). Esse material solto na superfície fica mais

susceptível à erosão pelo fluxo hortoniano e é por ele transportado vertente abaixo.

Figura 2. Condições para ocorrência de erosão por fluxo hortoniano. Mod. (KNIGTHON, 1998)

 A erosão laminar é produto da ação integrada de dois processos diferentes: o efeito

mecânico do impacto dos pingos de chuva e o escoamento laminar superficial,

(KNIGHTON, 1998). Portanto, a inclinação da vertente e a distância percorrida pela água

ao longo da pendente irão controlar o predomínio de um ou de outro processo na erosão do

solo. Em uma vertente de baixa pendente a ação dos pingos de chuva tem mais eficiência

do que o fluxo superficial que irá realizar apenas o trabalho de remoção do material

deslocado pelos pingos de chuva, assim como relatam Stevaux & Latrubesse, (no prelo).

Por outro lado, nas maiores pendentes ou à medida que o fluxo superficial torna-se mais

profundo, seu poder erosivo aumenta e assume maior importância entre os processos

erosivos de vertente. À medida que a tensão cisalhante aumenta ao longo da vertente e

supera a tensão de resistência do solo (R) ocorre a erosão (Figura 2). Horton (1945) propôs

um modelo a respeito que relaciona o ângulo da pendente (Ө), o peso específico da água

(γ) e a profundidade da lâmina de água (d) com a tensão cisalhante (τ). Essa relação é dada

pela equação:

τ = γ d sen Ө

Page 17: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

9  

 

A capacidade erosiva do fluxo hortoniano depende, além da inclinação e do

comprimento da vertente, também de sua concavidade. Vertentes convexas ou retilíneas

tendem a produzir fluxo divergente e difuso. Por outro lado, as vertentes côncavas

produzem fluxo concentrado de alta capacidade erosiva podendo gerar as primeiras formas

de erosão acanalada (pequenas depressões e sulcos) (MOSLEY, 1974). Nas vertentes

mistas convexo-côncavas, o início das formas erosivas acanaladas ocorre no ponto de

inflexão do perfil, ou seja, onde o perfil da vertente passa de convexa a côncava.

Os sulcos são formas intermitentes na vertente e podem, durante uma única

precipitação, surgir e posteriormente ser preenchidos pelo próprio material transportado

pelo fluxo laminar. Contudo, o aparecimento dos sulcos introduz uma importante mudança

na característica do fluxo que passa de laminar para fluxo acanalado, de maior eficiência

hidráulica tanto no transporte como na erosão do solo.

2.2.3. Fluxo Acanalado de Vertente

Uma vez que a ocorrência do fluxo de retorno (Figura 1) é localizada e não se

estende pela superfície da vertente, podem surgir nestes locais núcleos isolados de erosão.

Esse processo tem grande importância geomorfológica uma vez que contribui para o início

da formação de canais (KNIGHTON, 1998). Portanto, o fluxo hortoniano e fluxo

superficial de saturação (ou de retorno) contribuem favoravelmente na hidrodinâmica da

vertente por promoverem a incisão e formação dos canais de drenagem, como também são

responsáveis, como já foi dito, por grande parte da carga suspensa transportada. O tipo e

duração da precipitação, a capacidade de infiltração do solo, o clima e vegetação são

fatores que contribuem para o predomínio de um ou de outro tipo de fluxo (Tabela 1).

Além do fluxo superficial, o colapso dos tubos subterrâneos formados por fluxo

hipodérmico, como foi visto anteriormente, pode provocar a concentração de fluxo na

superfície iniciando a formação de fluxo acanalado.

A erosão sub-superficial se dá pela remoção física das partículas menores

(eluviação) ou, em caso de ambiente cárstico, pela dissolução do material do solo. Este

último ocorre mais restritamente nas regiões onde a rocha carbonática, geralmente calcário,

é atravessada por água ácida. O processo de eluviação produz formas erosivas como

macroporos e tubos, que conduzem a concentração do fluxo hipodérmico. A combinação

da formação dos sulcos e dos tubos leva ao colapso da superfície e a imediata formação de

uma feição acanalada (CHARLTON, 2008).

Page 18: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

10  

 

A formação de canal se dá também por processos de movimento em massa do solo,

principalmente pelo escorregamento (“landslide”). O material que escorrega pela vertente é

geralmente aquele produzido pela erosão sub-superficial que se acumula após a saída dos

tubos. Estes processos de escorregamento predominam nas vertentes mais inclinadas ou em

trechos mais íngremes da vertente (SUMMERFIELD, 1997).

Tabela 1. Fatores que influenciam o tipo de fluxo superficial predominante. Mod. (KNIGHTON, 1998)

Fator Fluxo hortoniano Fluxo superficial de saturação

Precipitação Infiltração Distribuição temporal Ambiental Tamanho da feição Morfologia da vertente

Intensa e concentrada Menor infiltração na superfície Inicia logo após o início da precipitação Clima semi-árido, esparsa cobertura vegetal e manto de solo delgado Pequenas bacias ou vertentes Perfil linear e homogêneo

Prolongada e distribuída Diferença de infiltração entre as camadas do solo Inicia após a saturação do solo Clima úmido, densa vegetação e manto de solo espesso Grandes bacias ou vertentes Perfil complexo com mudanças de pendentes e fatores do solo

  

2.3. FLUXO DE CANAL

Todo o trabalho realizado por um rio provém da transformação da energia potencial

em cinética que ocorre ao longo de seu perfil longitudinal. Essa energia é assim

responsável desde a erosão do substrato, o transporte de água e sedimento, a deposição

temporária da carga sedimentar, a construção e modificação das estruturas (canais e

planícies de inundação), até a sustentação da ecologia fluvial e a geração de energia

elétrica ou mecânica.

Por sua vez, o fluxo de um canal, segundo Christofoletti (1981), está condicionado

à força gravitacional e à fricção. A força de gravidade atua de forma que a água das partes

mais altas seja conduzida às partes mais baixas do relevo. Por outro lado, a força de fricção

atua nos limites do canal contra o fluxo da água provocando um efeito de retardamento. No

canal, propriamente dito, o efeito de fricção é exercido pelo leito e margens, no entanto, o

fluxo sofre mais outro tipo de fricção, embora bem menos expressivo, que é na superfície,

no contato água e ar.

Page 19: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

11  

 

O fluxo, quanto a sua organização pode ser laminar ou turbulento. Quando o

movimento se dá por meio de delgadas lâminas que se deslizam suave e paralelamente

(sem difusão) umas sobre as outras é denominado de fluxo laminar (Figura 3). As lâminas

ao se deslizarem geram uma tensão cisalhante (τ) proporcional à resistência entre as

camadas de água, neste caso determinada pela viscosidade (µ) da água multiplicada pelo

cociente entre a velocidade de deslocamento de uma lâmina sobre outra (dv) e a espessura

média dessas lâminas (dy) que se deslocam (MORIZAWA,1968), de modo que pode ser

expressa pela equação:

τ = µ dv/dy

Quando a velocidade exceder a um valor crítico, as lâminas de escoamento de água

são rompidas e misturadas, o fluxo torna-se caótico, com a formação de redemoinhos

(vórtices) e movimentos irregulares, ou seja, o fluxo turbulento (Figura 3).

Figura 3. Perfil vertical idealizado do tipo de fluxo de água. Em cima: Fluxo laminar com

deslizamento suave e paralelo das lâminas de água (Re < 500); Em baixo: Fluxo turbulento com movimento caótico (Re > 2500). Mod. Morizawa, (1968)

 Christofoletti (1981) relata que os fatores que afetam a velocidade crítica para a

formação do fluxo turbulento são a profundidade, a densidade e viscosidade da água, a

profundidade e as irregularidades do canal (rugosidade). O limite entre fluxo laminar e

turbulento é dado pelo número de Reynolds – NR (adimensional) que relaciona as variáveis

relativas ao fluído (densidade – γ; velocidade da corrente – V; viscosidade da água – µ) e à

geometria do canal (neste caso representado pelo raio hidráulico R), conforme a equação:

NR = γVR/ µ

Page 20: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

12  

 

de modo que para NR < 500 o escoamento é laminar, NR entre 500 e 2500 o fluxo é de

transição a fluxo turbulento. Em geral o fluxo dos rios é sempre turbulento. A relação entre

a profundidade e a velocidade do fluxo controla determinadas características do fluxo

estabelecidas pelo número de Froud (F).

Cristofoletti (1981) salienta que este tipo de fluxo ocorre em trechos de velocidades

maiores, por exemplo, corredeiras e cachoeiras, potencializando o poder erosivo do canal.

Quanto à velocidade o fluxo pode ser expresso pelo número de Froud (F) obtido pela

equação:

F = V/√(gD)

onde V é a velocidade média, g é aceleração gravitacional e D é a profundidade média da

água.

É comum ocorrer mudanças abruptas nas características do fluxo como, por

exemplo, pela presença de um bloco rochoso no fundo do canal, podendo gerar uma

ondulação na superfície da água que se opõe ao fluxo de água. No caso da velocidade do

fluxo se impor sobre a velocidade da ondulação, significa que a perturbação introduzida

pelo ressalto no fundo do canal não afeta a superfície do fluxo, neste caso F > 1. Este fluxo

é denominado de fluxo rápido ou supercrítico. No entanto, quando a onda produzida pelo

ressalto se propaga à superfície o fluxo é considerado subcrítico e o número de Froud é

inferior a 1 (F < 1). Para F = 1 o fluxo é crítico, conforme Stevaux e Latrubesse

(elaboração).

Thomas e Gouldie (2000) dizem que na grande maioria dos rios (F) varia,

geralmente, entre 0,4 e 0,5, ou seja, fluxo turbulento subcrítico. Como se pode observar na

equação acima, um fluxo em condição de fluxo supercrítico ou subcrítico depende do

comportamento da profundidade e da velocidade de fluxo. Um fluxo pode, por exemplo,

passar de subcrítico para supercrítico por redução da profundidade (D), mantendo-se a

velocidade de fluxo (V) constante ou ao contrário, aumentando-se a velocidade a uma

profundidade constante.

Um exemplo didático é observado quando o pilar de uma ponte se interpõe ao fluxo

de um rio (Figura 4) dois tipos de perturbação podem ser vistos a depender do número de

Froud desse fluxo. No caso de um fluxo subcrítico (F <1), formam-se uma série de

pequenas ondulações que desaparecerá a jusante formando uma linha em forma de V

aberto (Figura 4a). No caso de fluxo supercrítico, não haverá a formação de ondulações a

Page 21: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

13  

 

montante, uma vez que, a velocidade do fluxo é superior a velocidade de ondulação e a

linha a jusante forma um V fechado (Figura 4b).

Figura 4. Perturbação em fluxo (a) subcrítico e supercrítico (b). Mod. de Gordon et al (2004)

Além do atrito molecular da água existe o atrito da água com as paredes do canal e

com o ar. Uma vez que o atrito da água é maior no contato com o canal e com o ar, a

distribuição da velocidade da água no canal se reduz na proximidade do fundo e da

superfície (Figura 5A, direita).

Figura 5. A. (Esquerda) Mecanismos de transporte da carga mineral particulada; (Direita) Perfil vertical da velocidade do fluxo evidenciando a redução da velocidade na base, pelo atrito com o

fundo do canal e no topo pelo atrito com o ar. B. Transporte em suspensão devido à turbulência do fluxo com vórtices ascendentes e descendentes que mantêm as partículas suspensas Mod.

(SUGUIO; BIGARELLA, 1979)

2.4. CARGA SUSPENSA

Page 22: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

14  

 

Além da água, o fluxo fluvial transporta uma grande quantidade de material de

origem mineral – derivado do substrato rochoso ou pedogênico e orgânico – proveniente

dos organismos associados ao sistema (algas, organismos bênticos, folhas, huminas, etc.).

Neste trabalho será enfocado apenas o material de origem mineral.

A carga fluvial mineral pode ser dividia em a) carga dissolvida e b) carga

particulada.

A carga mineral dissolvida é proveniente da dissolução das rochas e solos pela água

subterrânea. A água da chuva, rica substâncias dissolvidas provinda da atmosfera (CO2,

H2CO3, etc.) pode contribuir, em alguns casos, com até 20% da carga dissolvida

(BRAVARD; PETIT, 2000).

A carga mineral particulada (ou carga sedimentar) é que tem maior importância

morfodinâmica no sistema fluvial, uma vez que por meio dos processos de erosão e

deposição constrói as morfologias fluviais. O material particulado mineral é transportado

em diferentes mecanismos de acordo com o tamanho ou densidade das partículas. Assim, à

medida que as partículas diminuem de tamanho (ou a velocidade do fluxo aumenta) podem

movimentar-se por rolamento, arraste, saltação e finalmente suspensão (Figura 5A,

esquerda). Quando a velocidade do fundo for inferior à velocidade crítica de erosão a

partícula não se movimenta e permanece depositada. No entanto, à medida que o valor

desta relação aumenta as partículas movimentam-se primeiramente por arraste, passando

gradativamente à saltação podendo finalmente entrar em suspensão.

Conforme Richards (1982) e Knigthon (1998), a carga suspensa é originada em sua

maioria do escoamento superficial das vertentes (fluxo hortoniano e acanalado de vertente)

e secundariamente da erosão das margens do canal. É constituída por silte e argila e se

mantêm em suspensão praticamente o tempo todo devido a turbulência do fluxo,

depositando-se apenas em condições de fluxo laminado de baixíssimas velocidades (Figura

5B).

A fração areia (muito fina a fina) pode estar presente na carga suspensa, mas sua

permanência nessa condição é instável e varia de acordo com a própria oscilação da

velocidade do fluxo aquoso (BRAVARD; PETIT, 2000). Também fazem parte da carga

suspensa do rio o material particulado de origem orgânica derivado de fontes terrestres e

aquáticas como algas, organismos microscópicos, além dos fragmentos vegetais de origem

variada que, em algumas situações específicas, podem predominar sobre o particulado

mineral (argila, silte e areia).

Page 23: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

15  

 

O material transportado permanece em suspensão devido aos vórtices ascendentes

que dominam o fluxo turbulento (Figura 5B). A presença das partículas maiores que areia

muito fina (Tabela 2) na carga suspensa do rio é bastante instável e uma determinada

porcentagem da carga transportada passa freqüente e gradativamente de carga suspensa

para carga de fundo. Assim, pequenas alterações na velocidade do fluxo podem alterar a

composição da carga suspensa de um rio.

Tabela 2. Classificação do tamanho das partículas. Mod. (PETTIJOHN et al., 1972)

Nome da classe Tamanho do grão mm (*)Unidade Φ (phi)

Cascalho

Matacão Bloco Seixo

Grânulo Areia muito grossa

Areia grossa Areia média Areia fina

Areia muito fina Silte

Argila

>256 64 – 256 4 – 64 2 – 4 1 – 2

0,50 – 1 0,25 – 0,5 0,125-0,25 0,062-0,125 0,004-0,062

<0,004

< - 8 -6 a -8 -2 a -6 -1 a -2 0 a -1 1 a 0 2 a 1 3 a 2 4 a 3 8 a 4 > 8

Areia

Lama

(*) Unidade Φ = log2d, onde d é o diâmetro da partícula em mm.

2.4.1. Relação: Sedimento Suspenso e Vazão

A concentração de sedimento suspenso, geralmente medida em (mgL-1) varia não

apenas com a descarga, mas também ao longo do ano. Dessa forma, para uma mesma

descarga pode-se obter diferentes valores de concentração a depender da estação do ano ou

do posicionamento em relação à passagem da onda de cheia. Tal situação provoca um

comportamento conhecido como histerese, ou seja, para uma mesma vazão são obtidos

diferentes valores de concentração de sedimento suspenso (KNIGHTON, 1998).

Muito embora a velocidade da carga suspensa seja praticamente igual a da água, o

pico de maior concentração de sedimento não necessariamente acompanha o pico da

descarga podendo antecedê-lo ou procedê-lo (Figura 6 coluna da esquerda).

Essa defasagem foi observada e descrita em vários rios e pode estar relacionada a

uma série de fatores como forma da bacia, regime de precipitação, uso e ocupação do solo,

etc. Colocados num gráfico os valores de vazão (Q) versus os de concentração de

sedimento (Cs) em relação ao tempo pode-se obter uma curva no sentido horário ou anti-

horário (Figura 6, coluna da direita).

Page 24: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

16  

 

Figura 6. Relação concentração de sedimento suspenso e vazão com os tipos de histerese para duas

variáveis não sincrônicas (I) histerese horária e (II) histerese anti-horária. Mod. (WILLIAMS, 1989)

Particularmente em bacias alongadas ou de pequeno porte o pico de concentração e

sedimento antecede o pico de descarga de água do rio uma vez que a produção máxima de

sedimento ocorre nos primeiros instantes da tempestade que adentra rapidamente o canal

por fluxo hortoniano. Posteriormente, a sucessiva ocorrência de eventos de tempestade não

mantém a produção de sedimento já que toda bacia foi lavada pelas primeiras chuvas e

assim, a concentração decresce enquanto a vazão aumenta (Figura 6 I). Essa situação

provoca um movimento no sentido horário no diagrama Q x Cs. Tal fato foi verificado por

Leli (prelo) no rio Ivaí durante a cheia do ano de 1977 (Figura 7). 

Figura 7. Relação concentração de sedimento suspenso e vazão no rio Ivaí na estação de Novo

Porto Taquara para a cheia do ano de 1977 (Ver capítulo 4 desta dissertação ou LELI, et al. prelo)

Page 25: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

17  

 

2.4.2. Influência do uso e ocupação da bacia na carga suspensa

Conforme já mencionado, o regime da carga suspensa é controlado por vários

fatores naturais como forma, relevo, geologia, regime de precipitação, cobertura vegetal e

uso e ocupação da bacia.

Destefani (2005) observou que a bacia hidrográfica do rio Ivaí é caracterizada por

apresentar rápida subida das vazões logo no início da precipitação, alcançando picos de

cheia muitas vezes superiores aos valores médios. A autora atribuiu esse regime

principalmente, à forma estreita e alongada da bacia, pela declividade das vertentes e pela

geologia do substrato (principalmente basalto com baixa retenção de água subterrânea).

Por outro lado, Paiva (2008) observou, no mesmo rio, que as mudanças no sistema

de cultivo agrícola com a implantação de curvas de nível na lavoura a partir dos anos de

1980 aumentaram a infiltração da água de precipitação modificando a curva de

rebaixamento da hidrógrafa por aumento do fluxo de base. O último autor calculou a

redução do fluxo de base para os anos de 1974 a 1987 em uma sub-bacia a jusante do rio

Ivaí e concluiu que o desflorestamento não demonstrou ser o fator determinante na

alteração da descarga fluvial nesse período.

O mesmo acontece com a produção de sedimento em suspensão. A ocupação

antrópica da bacia na sua mais ampla variedade tem alterado sensivelmente a concentração

de sedimento suspenso dos rios. Desflorestamento, atividade agrícola e mineração

contribuem geralmente para o aumento da carga suspensa dos rios ao passo que a

construção de barragens e a urbanização podem influir negativamente na concentração da

carga suspensa.

Neste sentido podem-se comparar os rios Paraná e Ivaí, dois rios que se apresentam

diferentes no que diz respeito a represamento das águas para aproveitamento hidrelétrico.

O canal do rio Ivaí se encontra praticamente natural, a não ser por algumas

pequenas instalações hidrelétricas em alguns afluentes, apresentou uma concentração

média de sedimento suspenso em torno de 0,03gL-1 nos últimos 10 anos (BARROS, 2006,

KÜERTEN, 2006). Já no rio Paraná Stevaux et al. (2009) observaram que a carga suspensa

do rio Paraná nesse mesmo período reduziu em mais de dez vezes após o fechamento, em

1999, da barragem de Porto Primavera, localizada a cerca de 100km a montante da foz do

rio Ivaí.

2.4.3. Importância Ecológica e Geomorfológica da Carga Suspensa

Page 26: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

18  

 

A carga suspensa é extremamente importante nos processos fluviais e seu

conhecimento é imprescindível ao gerenciamento de um rio. A carga suspensa juntamente

com a carga de fundo de um rio controla a morfologia e o padrão do canal, as

características da planície de inundação, além de interferirem na ecologia e no uso da água

fluvial. Souza Filho et al. (2004) e Stevaux et al. (2009) analisaram os impactos produzidos

pela construção da barragem de Porto Primavera no rio Paraná e concluíram que as

transformações mais rápidas e imediatas ao ambiente foram introduzidas pela redução da

carga suspensa do rio, que ficou retida na barragem. O processo de barragem ocasionou,

nos primeiros três anos após o fechamento da represa, a redução de sedimento suspenso de

25 para 0,3mgL-1. Esse fato produziu uma redução extrema na turbidez da água,

aumentando a eficiência dos predadores, por maior visibilidade das presas, o que

comprometeu imediatamente a ecologia local.

Chien (1984) identificou a intensificação da erosão das margens pela redução da

carga suspensa provocada pela construção de barragens em rios da China. Nesse caso, o

autor relata a ocorrência de retroalimentação negativa, uma vez que o aumento da erosão

marginal promoveu a recuperação da carga suspensa original a jusante da barragem.

A carga de fundo está também ligada à dispersão de poluentes uma vez que devido

ao poder de adsorção da argila, o sedimento transportado pode ser facilmente contaminado.

2.5. MÉTODOS DE COLETA E ANÁLISE DA CARGA SUSPENSA

A metodologia de coleta e análise de amostras de água para estudo da carga

suspensa varia principalmente conforme a natureza do estudo, o desenho da rede

hidrográfica, as características do canal no local de amostragem e nas características gerais

da bacia (forma, regime hidrológico, geologia, etc.).

2.5.1. Posicionamento ao Longo do Perfil Longitudinal do Rio

Quando entre os objetivos do estudo da carga suspensa está o comportamento

espacial da carga suspensa, é necessário que os pontos de amostragem sejam definidos ao

longo do perfil longitudinal do rio para que determinados setores da bacia de drenagem

sejam avaliados. Para o canal do rio Ivaí, por exemplo, Leli (prelo) definiu três pontos de

coleta localizados de acordo com as características geológicas e de relevo da bacia (Figura

8). O objetivo dessa distribuição foi o de identificar as possíveis variações na contribuição

e na composição da carga suspensa a cada setor.

Page 27: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

19  

 

Figura 8. Bacia do rio Ivaí e pontos de coleta de água para avaliar a variação espacial da carga

suspensa entre os setores alto, médio e baixo (LELI, et al. prelo).

 2.5.2. Posicionamento na Seção de Amostragem:

Page 28: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

20  

 

A carga suspensa, de uma maneira geral, é distribuída homogeneamente no canal,

exceto em algumas posições, como por exemplo, as margens onde o fluxo da água pode ser

mais lento, criando assim condições para que uma parte dos minerais em suspensão seja

depositada. A água corrente no interior de um canal apresenta uma variação vertical na

distribuição das partículas de acordo com seu diâmetro e a velocidade e profundidade do

fluxo, de forma que, as partículas menores, menos esféricas e menos densas são levantadas

e transportadas em suspensão (Figura 9). Dessa forma a coleta de amostra deve considerar

essa distribuição de acordo com os objetivos do trabalho (ORFEO, 1995).

Figura 9. Distribuição vertical das partículas em suspensão sob uma velocidade média constante.

Mod. (SUGUIO; BIGARELLA, 1979)

O mesmo autor (com. pes.) analisou a carga suspensa do rio Bermejo na Argentina,

coletando amostras de água em três pontos da coluna de água: a 20, 40 e 80% da

profundidade. Já estudos que têm como objetivo a quantidade de areia em suspensão, como

no caso de Aquino et al. (2005) para o rio Araguaia, as coletas foram feitas principalmente

nas porções mais profundas da coluna de água, uma vez que são nesses setores que há

maior concentração dessa partícula.

A concentração de sedimento suspenso varia também lateralmente no canal

conforme as características do fluxo. Levando em consideração que o canal tem diferentes

concentrações de sedimento suspenso na seção transversal, sendo relativamente comuns,

Page 29: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

21  

 

menores concentrações nas laterais do canal, é sugerido que as coletas sejam feitas em

pontos diferentes que abranjam todo o cruzamento da seção. Caso contrário, se for

realizada a coleta em um único ponto, corre-se o risco de obter resultados falsos, tanto para

maior ou menor concentração de carga suspensa, dependendo da posição de coleta e

análise, centro ou laterais, respectivamente.

Para o levantamento de carga suspensa que o rio Ivaí transporta foi predefinido 3

pontos para amostragem na seção transversal, sendo as margens, direita e esquerda e o

centro do canal (Figura10).

Figura 10. Seção de canal com plano de amostragem. ME (margem esquerda), C (centro) e MD

(margem direita)

Carvalho (1994) descreve várias maneiras de coleta para análise de carga suspensa,

tanto com aparelhagem, como técnicas de análise. Os equipamentos e as técnicas variam

conforme a necessidade e os objetivos do trabalho, no entanto, o alto custo para aquisição

destes aparelhos pode ser um atenuante para a realização do levantamento. Nesses casos a

coleta pode ser realizada através de equipamentos mais simples, (Figura 11), de confecção

artesanal e menor custo

As amostras podem ser coletadas por vários tipos de coletores que podem ser

separados em três tipos fundamentais: a) coletores pontuais instantâneos, b) coletores

pontuais de garrafa ou de bombeio e c) coletores integradores.

No primeiro caso a garrafa de “Van Dor” é um dos equipamentos mais comuns,

trata-se de um tubo de PVC de diâmetro entre 5 a 10cm e que se fecha instantaneamente

pelo envio de um mensageiro na profundidade desejada. Os coletores pontuais de garrafa

ou de bombeio coletam água num determinado ponto, mas ao longo do tempo de

preenchimento da garrafa amostradora (Figura 11). O amostrador integrador percorre toda

a coluna de água, da base para o topo, enquanto a garrafa amostradora é preenchida.

Page 30: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

22  

 

Figura 11. Coleta de água para análise de sedimento suspenso no rio Ivaí, ponte de Porto Ubá com

coletor pontual de garrafa.

 2.5.3. Procedimento de Laboratório

A quantidade de sedimento suspenso pode ser obtida indiretamente por: 1) filtração,

2) evaporação ou 3) granulômetro a lazer.

Em qualquer dos métodos utilizados, as amostras coletadas são armazenadas em

geladeira e ao abrigo de luz para evitar proliferação de algas.

1) - Método de filtragem: Consiste no método mais utilizado nos trabalhos de análise e

quantificação da carga suspensa e utiliza filtro de membrana Millipore® AP 40 de

microfibra de vidro com passagem de 1,5µm.

• Os filtros são enumerados e embalados em papel alumínio. Posteriormente,

queimados em mufla por uma hora sob temperatura constante de 480oC, e após o

resfriamento, pesados em balança analítica de precisão até obter o peso constante,

sendo posteriormente armazenados em lugar seco para o próximo procedimento;

• Para se iniciar a filtração a amostra de água deve estar em temperatura ambiente e

ser muito bem agitada a ponto de que as partículas de sedimento não fiquem

aderidas nas paredes e no fundo da garrafa;

• Os filtros são colocados no aparelho de filtragem (many fold) acoplado em bomba a

vácuo. Duas amostras de 500ml cada uma são despejadas nas canecas e filtradas.

Após esse processo os dois filtros de membrana (amostra e réplica) com o

Page 31: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

23  

 

sedimento são armazenados novamente na respectiva embalagem de papel

alumínio;

• Em seguida, as amostras (filtros com sedimento) são acondicionadas em estufa para

secagem por um período de 24 horas sob a temperatura de 105oC;

• Após a secagem os filtros são pesados novamente (por várias vezes) até obter o

peso constante;

• A carga suspensa é determinada pela diferença do peso final do filtro pelo peso

inicial e multiplicado pelo volume filtrado (gL-1);

• A obtenção da concentração da carga suspensa total em mgL-1, é obtida pela

equação:

Cst=(Pf – Pi)x1000/0,5

onde, Pf é o peso do filtro após a filtragem e secagem e Pi é o peso inicial do filtro (antes

da filtragem), 1000 o fator de conversão das unidades g em mg, e 0,5 o volume filtrado.

Se houver interesse em separar a carga suspensa mineral da orgânica, outro

procedimento é necessário:

• Os filtros são queimados novamente em mufla por 4 horas sob a temperatura

constante de 480oC para se obter a queima da matéria orgânica. Novamente, os

filtros são pesados até obtenção de peso constante;

• A diferença de peso entre os procedimentos antes e após a última queima em mufla

corresponde ao conteúdo de matéria orgânica no material suspenso, conforme a

equação: 

Cmo= (Pf – Pfq) x 1000/0,5

sendo Cmo a concentração da matéria orgânica em suspensão, 1000 fator de conversão de

unidades, 0,5 o volume filtrado, Pfq peso do filtro após a queima, Pf peso do filtro antes da

queima.

A concentração da carga suspensa mineral é dada pela diferença dos pesos entre Cst

e Cmo.

2) - Método da evaporação: Neste método um determinado volume de amostra é posto em

um Becker pré-pesado levado à evaporação à uma temperatura de pelo menos 105oC para

que a umidade seja totalmente extraída do material, principalmente, se o material for

argila.

Page 32: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

24  

 

Orfeo (1995) comparou os dois métodos e constatou que o método da evaporação

apresentou valores de concentração cerca de 20% mais elevados que no método da

filtragem. Isso se deve à inclusão da carga dissolvida que fica retida no caso de

evaporação, mas é descartada na filtragem.

No caso em que há interesse na análise mineralógica da carga suspensa,

principalmente na difratometria de Raios X, um volume maior de sedimento pode ser

necessário. Nesse caso recomenda-se a filtração de amostras maiores ou a utilização do

método de evaporação em condição diferente da mencionada acima. Neste caso, a

evaporação da água deve ocorrer entre 60 e 80oC de forma que não haja danificação na

estrutura cristalina das argilas analisadas (comunicação pessoal de André Mexias, UFRS).

3) - Método Granulômetro a Lazer: Embora, muitos pesquisadores considerem este o

melhor método para este tipo de análise, ainda é pouco utilizado no Brasil pelo alto custo

do equipamento. O aparelho analisa a quantidade de sedimento bem como, o tamanho das

partículas. Isto acontece através do fenômeno de espalhamento de um feixe de luz lazer de

baixo ângulo que, mediante a uma calibração prévia, permite detectar a presença e

tamanho das partículas. O granulômetro a lazer é um aparelho composto por 3 peças

fundamentais: 1) Unidade Ótica – usada para coletar dados obtidos durante o processo de

medida do tamanho da amostra, 2) Unidade de Preparação da Amostra – finalidade

principal é a preparação da amostra para a analise, e 3) Computador – opera com o

programa Malvern Software comandando as operações do sistema de leitura e medições.

3. DINÂMICA ESPACIAL DAS CARACTERÍSTICAS

HIDROSSEDIMENTOLÓGICAS DA BACIA DO RIO IVAÍ

3.1. INTRODUÇÃO

A bacia hidrográfica do rio Ivaí se localiza na região sul do Brasil (S 22º56’17”–

25º35’27” e W 50º44’17” - 53º41’43”) e está inserida inteiramente no território

paranaense. Sua área estende-se pelos Segundo e Terceiro Planaltos Paranaense. Desde sua

formação na confluência dos rios dos Patos e São João, na Serra da Boa Esperança

(segundo planalto) numa altitude de 800m o rio Ivaí percorre 671 km até desaguar no rio

Paraná no Município de Querência do Norte (PR) a uma altitude de 230m. Contudo, a

contar de seu formador mais longo (rio dos Patos, altitude 1160m) seu canal atinge 798 km

Page 33: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

25  

 

de comprimento. Medido em na estação de Novo Porto Taquara (estação mais jusante), a

80km da desembocadura no rio Paraná o rio Ivaí tem uma vazão média de 768m3s-1 após

drenar uma área de 36.587km2 (Figura 8).

O conhecimento da dinâmica espacial da produção de água e sedimento de uma

bacia é fundamental para a implantação de projetos que visem a qualidade da água, a

construção de hidrelétricas, piscicultura, abastecimento e irrigação, bem na implantação de

programas de gerenciamento e monitoramento. A bacia do rio Ivaí não dispõe de uma rede

de estações fluviométricas com densidade suficiente que permita uma análise detalhada do

comportamento de sua carga suspensa que atenda as finalidades mencionadas.

Diante dessa premissa, foi aventada a hipótese de que as características físicas da

bacia devem gerar uma produção de água e sedimento com forte controle espacial. A bacia

fica numa faixa de transição do clima tropical para subtropical, este fator, somado aos

ambientes de geologia e geomorfologia distintas, dão à bacia do Ivaí características

peculiaridades no sistema de escoamento, como por exemplo, a forma alongada e as

características orográficas impõem à bacia uma distribuição do escoamento de água e

sedimento com forte controle espacial. Além disso, fatores antrópicos como a utilização

agrícola da bacia em decorrência de solos férteis e bem desenvolvidos na área dominada

por rochas basálticas e a extração de argila cerâmica por inúmeras olarias da região podem

contribuir ainda mais na espacialização da distribuição da carga líquida e sedimentar da

bacia.

Este capítulo tem como objetivo apresentar a análise espacial do comportamento

hidrossedimentar da bacia do rio Ivaí, tanto para a sua drenagem principal como seus

tributários e tentar identificar o fatores, no caso de comprovação da hipótese, que

contribuam nessa espacialização.

Para tanto foram utilizados os dados hidrossedimentométricos (vazão e

concentração da carga suspensa) disponíveis na SUDERSHA e no UNH/GRDC –

Composite Runoff Fields V 1.0 (www.grdc.sr.unh.edu/index.html). Como se verá adiante

os dados disponíveis são bastante heterogêneos tanto no tamanho quanto continuidade da

série histórica, quanto no posicionamento das estações. Tal fato implicou no

desenvolvimento de uma metodologia específica para normalização desses dados.

3.2. SÍNTESE DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E SÓCIO-ECONÔMICAS DA BACIA DO RIO IVAÍ

Page 34: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

26  

 

A diferenciação extremamente marcante das características da bacia do rio Ivaí no

tocante a litologia, relevo e clima ao longo de seu perfil longitudinal já foi observada por

vários autores (DESTEFANI, 2005, ANDRADE, 2002, BALDO, 2006, GIRARDI JR.

2008, MEURER, 2008). Baseado nas características litológicas e morfológicas, Destefani

(2005) propôs uma subdivisão bastante prática da bacia em três segmentos ou setores

(Figura 12 e Tabela 3) e que será adotada neste trabalho.

Figura 12. Mapa hipsométrico e setores da bacia do Ivaí. Fonte: IPARDES (2002)

  

Page 35: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

27  

 

Tabela 3. Divisão da bacia do rio Ivaí e sínteses de suas características físicas (Fonte; Destefani, 2005, Andrade, 2002 Meurer, 2008)

Setor Litologia e solo Relevo Fitogeografia Clima Superior: Comprimento = 440

km. Da nascente até a confluência

com o rio Alonzo. Praticamente

corresponde às bacias de seus

formadores rios São João e Patos

Siltito, argilito arenito fino a muito fino e calcário do

Grupo Passa Dois (Fm. Irati, Serra Alta, Teresina e Rio

do Rastro) intercalado por sills e diques de diabásio.

Neossolo Litólico e Cambissolo com espessuras entre

30 a 130cm, Argissolo Vermelho-amarelo Distrófico e,

em menor proporção o Latossolo Vermelho Distrófico,

Latossolo Vermelho Distroférrico e Eutroférrico

Segundo Planalto Paranaense.

Altitude de 1200 (Serra da Boa

Esperança) até 500m. Relevo

bastante movimentado com freqüente

ocorrência de saltos e corredeiras

tanto na drenagem principal como

nos tributários

Floresta Ombrófila

Mista (floresta com

araucária)

Clima Sub-

tropical

2000mm

Médio: Comprimento = 170 km.

Da confluência do rio Alonzo até a

estação fluviométrica de Porto

Paraíso do Norte

Derrames de diferentes espessuras de basalto (raro

riolito) e arenito do Grupo São Bento (Pirambóia e

Botucatu). Nitossolo Vermelho Eutroférrico, Neossolo

Litólico Latossolo Vermelho Distróférrico e

Eutroférrico, Latossolo Vermelho Distrófico e

Argissolo Vermelho-amarelo Distrófico e Eutrófico

Terceiro Planalto Paranaense.

Altitude de 500 a 300m. Relevo

tabular formado por mesetas

passando a morros mais

arredondados a jusante

Floresta Estacional

Semidecidual

Clima sub-

tropical

1700mm

Inferior: Comprimento = 160 km.

De Porto Paraíso à foz do rio Ivaí

no rio Paraná

Arenito do Grupo Bauru (Fm Caiuá) e areia, lama e

turfa da cobertura alúvio-coluvial inconsolidada.

Latossolo Vermelho Distrófico secundado por

Argissolo Vermelho-Amarelo Distrófico e Neossolo

Flúvico

Terceiro Planalto Paranaense.

Altitude 300 até 230m. Relevo suave

de colinas e chapadas. São raras as

corredeiras tanto no Ivaí como em

seus afluentes

Floresta Estacional

Semidecidual

Clima

tropical

1400mm

 

Page 36: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

28  

 

3.2.1. Geologia e Pedologia

A Bacia do rio Ivaí apresenta três grupos litoestratifráficos distintos: a) Rochas

paleozóicas do Grupo Passa Dois – na parte mais alta da bacia; b) Rochas vulcânicas juro-

cretáceas da Formação Serra Geral (Grupo São Bento) – na parte intermediária, e c)

Arenitos cretáceos da Formação Caiuá (Grupo Bauru) – na parte mais baixa da bacia, além

de depósitos aluviais quaternários inconsolidados. Tal variedade litológica propicia também

uma variedade na área fonte de sedimentos que irão compor a carga suspensa da bacia (Tabela 3 e

Figura 13).

Figura 13. Geologia da Bacia do Rio Ivaí. Fonte: MINEROPAR (2000)

No setor superior da bacia predominam sedimentos lamíticos arenosos (Folhelho, siltito,

argilito e arenito fino, com ocorrência secundária de calcário). Esse tipo de material, associado ao

relevo bastante dissecado e com vertentes de fortes declividades nesse setor, dá origem em geral a

Page 37: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

29  

 

solos do tipo Neossolos Litólicos e Cambissolos com espessuras entre 30 a 130cm, refletindo ainda

muitas características do material de origem (EMBRAPA, 1984) (Figura 14). Ocorrem ainda nessa

área, em menor proporção, mas de forma significativa os Argissolos Vermelho-amarelos

distróficos, os Latossolos Vermelhos Eutróficos e Distróficos, geralmente sobre o topo dos

interflúvios menos dissecados e, ainda, associados à ocorrência de diques e sills de diabásio

aparecem os Latossolos Vermelhos Eutroférricos e Distroférricos.

Figura 14. Solos da bacia do rio Ivaí. Fonte: Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (1981)

O setor médio da bacia que se estabelece já no Terceiro Planalto Paranaense é

constituído essencialmente pelos basaltos da Formação Serra Geral. Muito embora a

MINEROPAR (1989) mencione a existência de extrusivas ácidas (riolito) associadas ao

basalto, essas ocorrências nesse setor não são significativas. Nessa unidade ocorre o

contato das rochas da Formação Serra Geral e Formação Caiuá. À medida que se avança

Page 38: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

30  

 

em direção ao trecho inferior da bacia, as rochas do Arenito Caiuá começam a aparecer

ocupando, inicialmente, os topos mais altos dos interflúvios, e ampliando a sua ocorrência

sobre as vertentes à medida que se aproxima da passagem para o setor inferior, onde

dominam. Aí ocorrem como principais tipos pedológicos: a) Nitossolo Vermelho

Eutroférrico – é o tipo pedológico predominante desse setor, ocorre ao longo das vertentes

e sobre os topos relativamente mais estreitos e dissecados; b) Neossolo Litólico – ocorre

associado aos locais mais dissecados e de maiores declividades; c) Latossolo Vermelho

Distróférrico – constitui solo profundo e bem evoluído, homogêneo em termos de cor e

textura ao longo do perfil, e horizonte B latossólico, espesso, com estrutura característica

microagregada; d) Argissolos Vermelho-amarelo Distrófico e Eutróficos - ocorrem

recobrindo segmentos de vertentes nas áreas onde o substrato geológico é constituído pela

Formação Caiuá; e) Latossolo Vermelho Distrófico – como no caso anterior, está

associado à ocorrência da Formação Caiuá, ocupando os topos de alguns interflúvios.

Arenito e arenito argiloso da Formação Caiuá (Grupo Bauru) são as litologias mais

comuns no setor inferior da bacia do rio Ivaí (MINEROPAR, 2006). Os solos

predominantes deste setor são dos tipos Latossolos Vermelhos Distróficos e Eutróficos,

secundados por Argissolos Vermelho-Amarelos Distróficos e menos freqüentemente

Eutróficos. Ainda nesse setor, ao longo do eixo da drenagem principal, ocorre uma faixa de

sedimentos quaternários inconsolidados. Esses depósitos são constituídos por areia, argila

e turfa de origem aluvial e coluvial, que constituem a planície aluvial do rio Ivaí. Essa

planície é formada por terraços aluviais do antigo sistema do rio Ivaí que estão cerca de 5 a

8 m acima da atual planície de inundação do rio (Santos, et al., 2008). Nesse local ocorrem

solos pouco desenvolvidos do tipo Neossolos Flúvicos que recobrem os terraços, a planície

e algumas ilhas e algumas manchas de Gleissolos e Organossolos.

3.2.2. Clima e Vegetação

A bacia do rio Ivaí apresenta dois tipos de clima, sendo o subtropical para o setor

da alta bacia e clima tropical para os trechos médio e baixo, (IAP, 1994). As menores

temperaturas são registradas no setor alto da bacia, onde a área está sob o clima

subtropical. De um modo geral, nesta região, a temperatura é sempre menor que as

registradas no setor médio e baixo da bacia. Segundo Caramori (1989), na região baixa da

bacia os maiores totais médios mensais ocorrem em outubro, janeiro e dezembro, enquanto

os menores valores acontecem nos meses de agosto, julho e abril. As temperaturas são

Page 39: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

31  

 

menores nos meses de junho e julho e a probabilidade de ocorrência de geadas é muito

maior nesta época do ano.

O trecho baixo da bacia do rio Ivaí, mais precisamente na parte noroeste, ocorre um

período seco durante o ano, geralmente nos meses de abril, julho e agosto. Para o restante

da bacia a precipitação pluviométrica ocorre com maior regularidade, embora, em maior

volume entre os meses dezembro e janeiro, e menor (meses mais secos) junho e julho, e

apresenta valores médios anuais de entre 1.250 e 1.750mm, (BRASIL, 1985). Conforme

Andrade e Nery (2002) a variabilidade da pluviosidade na bacia do Ivaí sofre interferência

dos fenômenos El Niño e La Niña, como indicam as correlações obtidas, sobretudo para os

anos de 1982 e 1983 (anos de El Niño) e 1985 (ano de La Niña).

A cobertura vegetal natural é o reflexo da interação de um conjunto de fatores

naturais, onde a altitude, latitude, clima e o tipo de solo dão suporte à biodiversidade dos

ecossistemas (PARANÁ, 1987). A bacia, de uma forma geral, sofreu devastação de

praticamente toda vegetação natural para implantação do sistema de cultivo agrícola e

pastagens.

A bacia do rio Ivaí contempla duas unidades fitogeográficas principais de

formações vegetais controladas por fatores como: altitude, clima e diferentes tipos de

solos. Como se pode verificar, esses fatores se agrupam quase perfeitamente na divisão

proposta por Destefani (2005) e que foi adotada neste trabalho (Figura 12, tabela 1).

No setor superior dominava a Floresta Ombrófila Mista (floresta com araucária)

que se distribuía aproximadamente entre 800 e 1200m de altitude. Nos setores, médio e

inferior da bacia, a vegetação original predominante era do tipo Floresta Estacional

Semidecidual (Figura 15). Outras unidades como estepe e campo identificadas por

Roderjan et al. (2002), ocorriam como pequenas manchas isoladas.

Page 40: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

32  

 

Figura 15. Distribuição original das unidades fitogeográficas mais representativas. Fonte: Maack

(1950)

3.2.3. Características Socioeconômicas e Uso da Terra

No início da segunda metade do Século XIX os imigrantes europeus passaram a

ocupar o interior do estado e a realizar a derrubada da mata para sua subsistência

desencadeando um processo de exploração madeireira e o aumento vertiginoso do número

de serrarias. Esta abundante exploração da vegetação primária promoveu grandes

expansões de espaços abertos, e conforme se deu o desaparecimento da mata, as mesmas

terras foram sendo ocupadas inicialmente pela cultura cafeeira, que dominou a economia

da região até o início da década de 1970 (CAMPOS, 1999). O declínio da cultura do café

promoveu e solidificou o processo de substituição de culturas cedendo espaço para a

cultura associada da soja e do trigo e para as pastagens. A introdução gradativa nos últimos

Page 41: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

33  

 

30 anos e a grande ascensão entre os anos de 1970 a 1985 dessas culturas comerciais foi

acompanhada e promovida pelo processo de modernização da agricultura paranaense

(MORO, 1991).

Os municípios da bacia do rio Ivaí que se destacam pela menor densidade

demográfica estão dispersos por todo o território, no entanto, são mais característicos na

porção alta, ou seja, ao sudeste da bacia. Por outro lado, os municípios com maior

densidade demográfica estão concentrados na média e baixa porção, ou ao norte e noroeste

da bacia, sendo os que mais se destacam: Cianorte, Umuarama, Ivaiporã, Mandaguari,

Jandaia do Sul, Campo Mourão, Paiçandu, Apucarana, Maringá e Sarandi. Segundo o

IBGE (2000) existem aproximadamente 1.990.000 habitantes na área de estudo, no

entanto, a grande maioria se encontra nas áreas urbanas principalmente no setor médio e

baixo onde as atividades rurais são mais intensivas.

A bacia do rio Ivaí, embora, muito discretamente, ainda contém alguns

remanescentes da vegetação natural, entretanto isso ocorre nas áreas onde a aptidão

agrícola ou pastagem fica mais difícil. Os remanescentes de vegetação natural estão

presentes na parte mais alta, onde o relevo é mais dissecado e o clima é do tipo subtropical,

e na parte mais baixa, onde existem muitas várzeas inundáveis com as cheias fluviais.

Enquanto a exploração agropastoril foi direcionada fundamentalmente pelas

condições da base física da bacia, as concentrações urbanas se estabelecem conforme a o

desenvolvimento local que tende a concentrar a população através da infra-estrutura e

serviços que são oferecidos. Esse desenvolvimento se deu alterando substancialmente a

vegetação nativa, restando apenas alguns pequenos trechos dos ambientes originais.

O intenso uso agrícola está virtualmente associado a regiões com melhores

condições de uso dos solos (aptidão agrícola favorável), e apresentam-se, portanto, como

as mais críticas no que se refere à ausência de cobertura vegetal original. Segundo

(IPARDES, 2006) a bacia do rio Ivaí está com um percentual abaixo de 10% quanto à

representatividade das unidades de conservação de proteção integral por área de

remanescente (Figura 16). Este valor está abaixo da taxa recomendada nos estudos

conservacionistas para se ter uma amostragem satisfatória e reproduzível de ecossistemas

in situ, se considerarmos as diretrizes do “IV Congresso Internacional de Áreas

Protegidas”, realizado em Caracas em 1992, e os critérios adotados pelo IBAMA, que

recomendam que o mínimo necessário de área de proteção integral por ecorregião (ou

bioma) original seja de 10%.

Page 42: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

34  

 

Figura 16. Uso da Terra da Bacia do Rio Ivaí em 2002. Fonte: IPARDES (2002)

 3.3. METODOLOGIA

Os dados hidrossedimentológicos utilizados neste trabalho foram obtidos através do

banco de dados da Superintendência de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e

Saneamento Ambiental – SUDERHSA e UNH/GRDC – Composite Runoff Fields V 1.0

(www.grdc.sr.unh.edu/index.html) acompanhado de dados levantados no campo em

coletas realizadas ao longo de 12 meses em três seções do rio Ivaí: Porto Ubá do Sul

(montante da bacia), Porto Paraíso do Norte (centro da bacia) e Novo Porto Taquara

(jusante da bacia). Os dados fornecidos pelos dois órgãos mencionados dispunham-se em

diferentes formatos sendo necessária sua transposição para o programa Excel 2007. Estes

dados remontam séries históricas de períodos variados. Algumas estações, por exemplo,

tiveram início na década de 30, enquanto que outras são bem mais recentes com pouco

Page 43: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

35  

 

mais de uma década de extensão. Outro complicador foi a descontinuidade das séries, ou

ainda, a interrupção de leitura dos dados.

A distribuição das estações fluviométricas com dados sedimentológicos e

hidrológicos disponíveis, além de escassa, é bastante irregular. Assim, algumas bacias

apresentaram duas ou mais estações ao passo que outras, de maior dimensão não possuíam

estações fluviométricas e sedimentológicas. Dessa forma, para os cálculos de vazão e de

carga suspensa foram selecionadas as estações localizadas na parte mais jusante da

respectiva bacia de drenagem, como também as estações que continham pelo menos dois

anos de amostragem. Devido a ausência de dados em muitas sub-bacias foi necessária a

aplicação de uma metodologia específica. Assim, sub-bacias que não dispunham de

estações fluviométricas foram agrupadas em trechos e tratadas como uma única sub-bacia.

A vazão para esses casos foi estimada a partir da subtração da vazão da estação montante

da vazão da estação jusante do trecho. A concentração de sedimento suspenso nesses casos

foi uma variável difícil de ser definida. Usou-se então de um critério arbitrário: a

concentração do trecho foi obtida pela média da concentração das estações montante e

jusante (Tabela 4). Foi assim selecionado um total de 21 estações para estudo da vazão

líquida dos quais 13 foram também utilizadas para o cálculo da vazão de sedimento

suspenso (Tabela 5).

Tabela 4. Definições das varáveis hidrossedimentológicas utilizadas

Variável Definição Unidade Vazão média da série histórica (Qm) m3/s

Vazão média específica (Qme) Qme   Qm/Ab m3/s/km2 Aporte de vazão

A contribuição por trecho ou sub-bacia

m3/s

Concentração média de sedimento suspenso (Cmss)

mg/L

Produção anual de sedimento suspenso (Qss)

Qss = Css.Qm.K

ton/ano

Produção anual de sedimento suspenso entre estações (Qss*)

Qss* = Qm*.(Css*).K ton/ano

Produção específica (Qsse)

Qsse = Qssa/Ab

ton/ano/km2

Onde Qd = vazão diária, Ab = área da bacia, Css = concentração diária de sedimento suspenso, n = números de dias da série histórica, K = fator de conversão de unidades 31,536 (60seg x 60min x 24h x 365 dias/106). No caso dos valores para trechos entre estações foi utilizada a vazão do trecho (Qm* = Qm jusante – Qm montante) e a concentração entre as estações (Css* = (Css montante + Css jusante)/2).

Page 44: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

36  

 

Com a intenção de determinar a composição da carga suspensa do rio Ivaí foram

coletadas amostras de água do rio durante o período de um ano (ver capitulo 2 metodologia

detalhada). As amostras após filtragem foram submetidas à análise difratométrica de Raios

X no Laboratório de Difratometria do Instituto e Geociências da Universidade Federal do

Rio Grande do Sul.

3.4. RESULTADOS

O rio Ivaí apresenta uma vazão média, verificada na estação fluviométrica de Novo

Porto Taquara, entre os anos de 1974 a 2007 de 689m3s-1 (com permanência nesse valor ou

em valores inferiores em 64% dos 34 anos da série histórica analisada) e médias de cheia

atingindo 4019m3s-1 com duração de 1,05%. As maiores cheias verificadas no período da

série histórica foram 5800m3s-1 no ano de 1992 e que alcançou uma recorrência de 23 anos

(DESTEFANI, 2005). O hidrograma do rio Ivaí em Porto Novo Taquara, obtido por esta

série histórica (Figura 17) caracteriza-se por uma variabilidade significativa das vazões

com mudanças rápidas na magnitude. As cheias não possuem períodos definidos de

ocorrência, ou seja, períodos de estiagem e de cheia ocorrerem em qualquer mês do ano,

podendo mudar de um ano para outro. O regime hidrológico do rio Ivaí é controlado pelo

escoamento superficial, e o fluxo de base é incapaz de manter fluxos próximos ao das

vazões médias.

Figura 17. Hidrograma do rio Ivaí da estação de Novo Porto Taquara no período de 1974-2008

3.4.1. Composição Espacial da Vazão

Page 45: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

37  

 

Este estudo inclui a análise do comportamento espacial da vazão na bacia do rio

Ivaí e baseou-se em dados obtidos diretamente dos órgãos gerenciadores como também de

processamentos específicos para este trabalho, como no caso dos dados entre estações

(Tabela 5).

Tabela 5. Dados de vazão e sedimento na bacia do Rio Ivaí

                        

A característica alongada da bacia do rio Ivaí gera um processo gradativo bastante

definido de incrementos de vazão ao longo do canal (Figura 18). Muito embora a

correlação entre a vazão e a área da bacia seja bastante alta (R = 0,99), uma única alteração

   Bacia (trecho) 

    Qm (m³.s‐1) 

Qm ac  (m³.s‐1) 

 Área (km²) 

Área ac (km²) 

Qm esp (m³.s‐1.km‐2) 

Css (mg.L‐1) 

Qss  (ton.ano‐1) 

Qss esp  (ton.ano‐1.km²) 

Patos  22,4    1086 0,022 49,86 35221,4  32,43

São João  14    560 0,025      

*PT/SJ‐TC  39    1926 0,02 63 77020,9  40

Tereza Cristina     75,4    3572 0,02 57,56 136867  38,8Marrecas + Cachoeira  19,2    698 0,027      

*TC‐SU  28,4    3733 0,008 60 366322,2  40,13

Salto Ubá     123    8003 0,015         

*SU‐PE  68    597 0,113      

Porto Espanhol     191    8600 0,022         

*PE‐US      1481      

Foz do Rio Alonzo  51    2620 0,019      

Uba do Sul     269    12701 0,018 63,49 538597,4  42,4

*US‐VR  79,4    3305 0,024 51.6 130131,8  39,37

Bacia Corumbataí  74,6    3294   0,023 41,44 97491  29,6

Vila Rica     423,3    19300 0,023 49,92 666391,5  34,52

*VR‐BN  38,8    2273 0,017 58,53 71617,1  31,51

Rio Mourão  32,6    1534   0,021 44,55 45800,7  29,85

Porto Bananeira     494,7    23107 0,021 81,12 1265541,7  54,8

*BN‐PN  23,9    3786 0,006 66,6 39695,6  10,48

Bacia do Índio  14,6    807   0,018 38,64 17790,8  22,04

Bacia do Ligeiro  14,8    727   0,02 75,39 35187  48,4

Paraíso do Norte     543    28427 0,019 71,27 1220430  42,93

*PN‐TP  68,3    3528 0,019 54,21 116763,4  33,1

Tapira     611,3    31955 0,019 37,15 1373940  43

*TP‐TQ  75,2    1497 0,05 65,7 155808  104,08

Bacia Rio Das Antas  14,5    980   0,015 69 31551,8  32,2

Porto Taquara     701    34432 0,02 90,68 2004638,8  58,22

*TQ‐FI  32,4    2155 0,015 90,68 92653,7  43

Foz do Ivaí     733,4    36587 0,02 90,68 2097292,6  57,32

Page 46: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

38  

 

na taxa de aporte de água no canal foi constatada no trecho formado pelas estações de

Tereza Cristina, Porto Ubá do Sul e Porto Espanhol (Figura 19). No primeiro trecho

(Tereza Cristina-Porto Ubá ocorre uma redução na taxa de aporte de vazão de 0,02 (media

de todo o rio) para 0,01. No trecho seguinte, Porto Ubá do Sul-Porto Espanhol ocorre um

aumento de mais de 10 vezes na taxa de aporte de água que atinge o valor de 0,11.

Figura 18. Raiz de drenagem da bacia do rio Ivaí. Notar o aumento mais significativo da vazão

após a entrada do rio Alonzo.

Figura 19. Correlação linear entre a área da bacia e a vazão com correlação linear bastante alta

(0,99) para a regressão linear. Uma única alteração na taxa de aporte de vazão é observada entre as estações de Tereza Cristina (TC), Porto Ubá (PU) e Porto Espanhol (PE). Ver explicação no texto.

Page 47: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

39  

 

Os principais tributários que adentram a drenagem principal são pela margem

direita, o rio Alonzo (Qm 51m3s-1) e pela margem esquerda, os rios Corumbataí (Qm

74m3s-1) e o rio Mourão (Qm 32,6m3s-1), além de tributários menores como o rio das Antas

(14,5m3s-1), dos Índios (14,6m3s-1) e Ligeiro (Qm 14,8m3s-1) (Figura 20). No entanto, a

maior parte da água que adentra ao canal principal provém de sub-bacias menores (<

500km2) que perfazem um total de 387,3m3s-1, ou seja, 53% da vazão média do rio Ivaí. O

aporte dessas sub-bacias é bastante variado ao longo da bacia. As maiores contribuições

observadas são as drenagens que adentram entre as estações Ubá do Sul e Vila Rica (Qm

79m3s-1), na divisa entre os trechos superior e médio e entre as estações Paraíso do Norte -

Tapira (Qm 68,3 m3s-1) no setor baixo (Figuras 18 e 20).

Contudo, as maiores contribuições não necessariamente constituem as maiores

vazões específicas. Características próprias da bacia como tipo de rocha e solo, cobertura

vegetal, uso e ocupação, relevo e principalmente precipitação são os fatores que controlam

a produção de água por unidade de área das sub-bacias. Assim, as maiores sub-bacias que

alimentam o Ivaí apresentam vazão específica entre 0,015 a 0,023m3ano-1km-2 (Figura 20).

Destacam-se as bacias do Corumbataí (Qmesp 0,023m3ano-1km-2) e do rio Alonzo (Qmesp

0,019m3ano-1km-2). Aparentemente o fator orográfico influencia a vazão específica das

sub-bacias uma vez que os maiores valores encontrados foram para as sub-bacias do rio

Marrecas-Cachoeira (Qmesp 0,028 m3ano-1km-2) e São João (Qmesp 0,025 m3ano-1km-2)

que se localizam no setor superior de maior expressão orográfica. De um modo geral

observa-se uma redução na vazão específica dos tributários do Ivaí de montante para

jusante. Assim, no setor alto os valores ficam em torno de 0,019 a 0,020 m3ano-1km-2

passando para valores entre 0,015 a 0,020m3ano-1km-2 no setor baixo. Ao contrário dos

valores encontrados para o aporte de vazão, visto anteriormente, a vazão específica das

drenagens menores analisadas em conjunto apresentaram valores inferiores aos dos

tributários principais. Esses valores em geral não excederam 0,020 m3ano-1km-2. Algumas

anomalias foram encontradas, como no caso do trecho estação Salto Ubá-Porto Espanhol

que apresentou um valor 10 vezes superior aos de outras sub-bacias (0,11m3ano-1km-2).  

Page 48: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

40  

 

 

Figura 20. Bacia do rio Ivaí. Aporte de vazão e vazão específica das sub-bacias. (Fonte: Tabela 5)

3.4.2. Formação da Carga Suspensa

O transporte de carga sedimentar não necessariamente acompanha o mesmo regime

de descarga líquida de um rio. No caso do rio Ivaí, embora exista uma correlação direta,

ainda que fraca, entre a concentração de sedimento suspenso com a vazão (Figura 21), a

produção de sedimento depende de outras variáveis como, cobertura vegetal, tipo de solo,

uso e ocupação área e não propriamente da vazão. Dessa forma quando se correlaciona a

carga anual transportada com a vazão média a correlação aumenta fortemente em relação

à correlação entre a concentração e a vazão, refletindo as condições de produção de

sedimento de cada sub-bacia (Figura 22).

Page 49: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

41  

 

Figura 21. Gráfico de correlação entre concentração de carga suspensa e vazão para o rio Ivaí

(LELI et al., 2010).

Figura 22. Gráfico de correlação entre a vazão (Qm em m3.s-1) e a produção anual de sedimento

(Qss em 103ton.ano-1)

A incorporação da carga suspensa ao longo do perfil longitudinal do rio Ivaí é feita

de modo escalonado. No gráfico que correlaciona a carga anual de sedimento suspenso

com a área da bacia (Figura 23) mostra uma correlação bastante alta (R2 = 0,929) o que

implica uma taxa bastante homogênea de aporte de sedimento suspenso ao canal. No

entanto é possível identificar trechos relativamente anômalos. O principal deles é o que

corresponde à estação de Vila Rica onde a taxa de aporte de sedimento suspenso médio da

bacia de 0,054 se reduz para 0,019 (Figura 23).

Page 50: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

42  

 

Figura 23. Gráfico de correlação entre a produção anual de sedimento suspenso (Qss em

103ton.ano-1) e área da bacia (A em km2). VR = Estação de Vila Rica na qual ocorre uma redução expressiva da taxa de aporte de sedimento suspenso ao canal. Explicação no texto (Fonte: Tabela 5)

O maior aporte de sedimento suspenso para o canal principal vem de seus

tributários mais importantes da margem esquerda: rio Corumbataí (Qss 97,5x103tonano-1)

rio Mourão (Qss 45,8x103tonano-1) e o rio Ligeiro (Qss 35,1x103tonano-1), todos no setor

médio e o rio das Antas (Qss 31,5x103tonano-1) no setor baixo. O rio dos Patos, um dos

formadores do rio Ivaí, tem o elevado aporte de 35,2 103tonano-1 (Figura 24). O rio

Alonzo, principal afluente da margem direita do Ivaí não possui estação de coleta de

sedimento suspenso. A imensa produção estimada em 366,3x103tonano-1 (Figura 25) é

relativa a uma área de 9121km2 e incorpora não apenas a bacia do rio Alonzo, mas mais

de 20 sub-bacias menores incluindo as dos rios Marrecas e Cachoeira, que também não

dispõem de estação fluviométrica para dados de concentração. Utilizando-se a

concentração média para este setor de 60mgL-1 pode-se inferir uma produção anual para o

rio Alonzo de 96,5 x103tonano-1.

Page 51: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

43  

 

Figura 24. Raiz de drenagem do rio Ivaí com o comportamento da carga suspensa

 

 

Figura 25. Produção de carga suspensa por bacia ou trecho na bacia do rio Ivaí. (Fonte: Tabela 5)

Page 52: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

44  

 

3.4.3. Composição da Carga Suspensa

A carga mineral particulada e química provém principalmente do material da

cobertura pedológica da bacia e em menor parte da remobilização de seus próprios

depósitos aluviais. Dessa forma é esperado que a composição das cargas sedimentar fluvial

reflita, em grande parte, a composição da área fonte. Essa relação, contudo é deformada

por vários fatores como o uso e ocupação da bacia, que pode reter diferentemente os

componentes mineralógicos do solo, a declividade do relevo e as características da

cobertura pedológica (espessura e natureza do solo). A composição da carga suspensa

também pode variar ao longo do tempo, seja acompanhando o ciclo hidrológico, seja por

mudanças tectônicas, climáticas ou antrópicas que podem afetar a bacia e

consequentemente sua rede de drenagem. Fúlfaro (1974), Santos e Stevaux (2000)

observaram uma drástica mudança na composição de cascalhos depositados um antigo

sistema aluvial que atravessava o estado do Mato Grosso do Sul no sentido oeste-leste, até

as proximidades do vale atual do rio Paraná. Os depósitos mais antigos do sistema, mais

altos na topografia, tiveram sua composição restrita a seixos de quartzitos e quartzo

provindo provavelmente do embasamento pré-cambriano do Grupo Cuiabá. Posteriormente

com o levantamento da serra de Maracaju no Mioceno que estabeleceu o divisor oeste

dessa bacia (STEVAUX, 1993), a área fonte passou a constituir a sequência de rochas

paleozóicas da Bacia Sedimentar do Paraná. Os depósitos correspondentes a essa fase

contêm silexitos, troncos e arenitos silicificados misturados com os seixos da fase anterior.

Uma terceira fase restringiu ainda mais a área fonte dos rudáceos e correspondeu a

escavação do vale atual do rio Paraná no trecho. Assim, esses depósitos, mais baixos

apresentam uma composição predominantemente constituída por seixos e blocos de arenito

silicificados do Grupo Bauru e seixos de geodos provindos dos basaltos da Formação Serra

Geral.

No presente trabalho foram escolhidos três pontos de coleta de sedimento suspenso

para análise difratométrica: Porto Ubá do Sul, Porto Paraíso do Norte e Novo Porto

Taquara (Figura 8) de modo que cada ponto correspondesse respectivamente aos setores

alto, médio e baixo da bacia. Com isso pretendeu-se avaliar a composição da carga

suspensa que adentra ao sistema do rio Ivaí nos diferentes setores. O filtrado das amostras

de água foi também submetido à incineração para determinação da carga mineral e da

carga orgânica constituinte (vide metodologia detalhada no capítulo 2).

Page 53: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

45  

 

Carga orgânica e mineralógica: Quando se analisa as amostragens de carga

suspensa do rio Ivaí, é evidente a grande diferença da concentração nos meses de maior

descarga, com valores em torno de 100mgL-1 e de menor descarga com concentração igual

ou inferior a 17mgL-1 (Figura 26). No entanto, a análise de composição mineralógica e

orgânica da carga suspensa revelou que existe grande diferença nos valores desses

constituintes. Na grande maioria das amostras e durante praticamente todo o período de

coleta a carga de componentes orgânicos superou a mineralógica com em até 10 vezes

(Figuras 26 e 27).

Figura 26. Carga suspensa do rio Ivaí nas estações Porto Ubá do Sul, Porto Paraíso do Norte e

Novo Porto Taquara em período de água baixa.

 

Figura 27. Carga suspensa do rio Ivaí nas estações Porto Ubá do Sul, Porto Paraíso do Norte e

Novo Porto Taquara em período de água alta.

Page 54: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

46  

 

Carga mineralógica: Os difratograma estudados mostram que os minerais mais

freqüentes na carga suspensa são: illita, caulinita, esmectita além de quartzo e zeólita

(Figura 28). Contudo, somente illita e caulinita foram identificadas em todas as estações

sendo que o restante apareceu nas estações da média e baixa bacia. O aporte de zeólita, por

exemplo, só aconteceu após a contribuição dos solos derivados de basalto que ocorrem na

média bacia. A caulinita está presente como argilomineral dominante nos solos do tipo

Latossolo, Nitossolo e Argissolos que são relativamente comuns em toda bacia. Já a illita e

esmectita são encontradas em maiores quantidades nos níveis de alteração de rochas

(horizonte C dos perfis de solo), aparecendo em termos pedológicos, portanto, mais

freqüentemente associadas aos solos menos desenvolvidos como os Neossolos Litólicos e

os Cambissolos, comuns nos setores alto e médio.

                       

Page 55: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

47  

 

Lin

(Cou

nts)

0

100

200

300

400

500

600

700

2 10 20d=

9.97

d=4.

98

d=4.

25

d=3.

34

d=7.

26

Illita Caolinita

Qz

NATURAL

GLICOLADA

CALCINADA

UBA 9

 

Lin

(Cou

nts)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

2 10 20

d=10

.01

d=9.

03

d=4.

99 d=4.

26

d=3.

34

d=7.

32

d=14

.82

CaolinitaIllitaEsmectita

Qz

ZeolitaNATURAL

GLICOLADA

CALCINADA

PAR9

Lin

(Cou

nts)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

2 10 20

d=9.

97

d=7.

17

d=4.

99

d=4.

26

d=3.

57 d=3.

34

IllitaCaolinita

QzQz

NATURAL

GLICOLADA

CALCINADA

TAQ 9

Figura 28. Análise difratométrica de raios x de sedimento suspenso do rio Ivaí. Coletada em

setembro de 2008. Alto: Porto Ubá do Sul; Médio: Porto Paraíso do Norte; Baixo: Novo Porto Taquara (Laboratório de Difratometria de Raios X do Instituto de Geociências da Universidade

Federal do Rio Grande do Sul)

4. PRODUÇÃO TOTAL DE SEDIMENTO SUSPENSO NO RIO IVAÍ NO PERÍODO DE 1977 - 2007 NA ESTAÇÃO NOVO PORTO TAQUARA

 4.1. INTRODUÇÃO

Os sistemas fluviais se comportam de maneira exclusiva e marcante na relação

entre o fluxo e transporte de sedimentos, portanto, é correto dizer que os rios apresentam

uma alta variabilidade temporal e espacial no transporte de sedimentos em suspensão,

assim como Restrepo, (2005) afirmou. O sistema se torna mais eficiente no que se refere

ao transporte de sedimentos e carga dissolvida à medida que aumenta a vazão.

Page 56: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

48  

 

A magnitude da vazão e, por conseguinte, a capacidade de transporte, pode ser

modificada por fatores de diferentes intervenções, como por exemplo: 1) variação

climática sazonal, 2) variação no suprimento de sedimento, 3) mudanças morfológicas nas

seções dos rios, 4) variação nos processos que controlam a capacidade de erodir e

transportar (MOREHEAD et al.; 2003).

As variações na concentração de sedimento são analisadas sob diferentes escalas

temporais: horárias, diárias, sendo, entretanto mais freqüente a utilização da descarga anual

quando a intenção é avaliar alterações no regime das descargas de água e sedimento, bem

como dos fluxos que alteram a geomorfologia dos canais fluviais (PITLIK, 1993). Por

outro lado pode-se afirmar que, embora cada bacia hidrográfica tenha sua especificidade

no processo de coleta e descarga de sedimentos, a variação de carga sedimentar está

estreitamente relacionada com as diferenças do regime climático e a geomorfologia da

bacia (PARKER, 1976, MOREHEAD et al.; 2003).

A variação temporal no transporte de sedimento nos canais fluviais é estudada com

diversos objetivos, mas com o intuito comum de gerenciar o sistema de coleta, transporte e

deposição do sedimento. Este tipo de estudo permite avaliar a interferência das atividades

humanas através da variação na quantidade de sedimento que o canal aporta associado às

mudanças do uso do solo, como também, dá uma idéia de como diferentes estruturas de

engenharia (balsas, pontes, desvios de canais, represamentos, canalização, etc.) afetam o

fluxo da água e sedimentos ao longo dos rios.

O estudo da variação temporal e das tendências no transporte de sedimento

possibilita a elaboração de modelos numéricos necessários e capazes de predizer a

descarga de sedimento para bacias que estão sob as mais diferentes situações de mudanças

climáticas, bem como, as variações ambientais produzidas pelas diferenças de uso e

ocupação do solo. Dentro desta perspectiva, o presente trabalho pretende analisar a relação

da carga de sedimento suspenso e vazão do rio Ivaí para os anos de 1977 a 2007. Os

valores desta série histórica foram fornecidos pela Superintendência de Desenvolvimento

de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental – SUDERHSA.

4.2. LOCALIZAÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA BACIA DO RIO IVAÍ

A bacia hidrográfica do rio Ivaí está localizada na região sul do Brasil (22º56’17”-

25º35’27”S e 50º44’17”-53º41’43”W) e constitui a segunda maior bacia do estado do

Paraná com uma área de 36.587km2 e vazão média, na estação Novo Porto Taquara, de

Page 57: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

49  

 

768m3/s. O rio Ivaí nasce no sudeste do estado, na Serra da Boa Esperança (Segundo

Planalto paranaense), a 800m de altitude e percorre uma distância de 720km até desaguar

na margem esquerda do rio Paraná, a 240m de altitude (Figura 8, capítulo 2).

O rio Ivaí apresenta ciclo hidrológico com picos de cheias bem diferenciados da

vazão média. Isso ocorre devido ao formato alongado e às vertentes estreitas da bacia, que

associado a maiores declividades em algumas áreas, principalmente no trecho superior,

proporciona rápido escoamento das vertentes e conseqüentemente rápida resposta de

subida e descida dos níveis de água no canal (Figura 29).

Figura 29. Vazão média diária do rio Ivaí, estação Novo Porto Taquara

 Considerando as características físicas do rio Ivaí, Destefani (2005) sugeriu uma

subdivisão em três segmentos – inferior médio e superior, cuja definição e descrição

detalhada podem ser vistas no capítulo anterior (Tabela 3 e Figuras 8 e 13). A bacia

apresenta forma alongada (índice de compacidade = 1,64) orientada aproximadamente na

direção NW-SE, o que a situa numa área de transição de clima com características tropicais

para subtropicais. Em decorrência disso e do efeito orográfico, a bacia apresenta

distribuição pluvial desigual, com maior intensidade na porção superior e média (1800 e

1600mm, respectivamente) diminuindo para o setor baixo (1300mm) (ANDRADE, 2002 e

BALDO, 2006).

Os setores, alto e médio, da bacia apresentam clima do tipo subtropical com

distribuição temporal homogênea das chuvas que pode ocorrer em qualquer época do ano,

Page 58: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

50  

 

enquanto, na parte inferior, o clima tende ao tropical com concentrações de chuva no verão

e diminuição no inverno.

A vegetação da bacia se diferencia principalmente devido às condições do relevo e

clima. Na porção média e alta, a ocorrência de geadas é mais freqüente por causa do relevo

acidentado, e potencializado pelo clima subtropical. Em virtude deste fato a agricultura é

bastante modesta podendo ocorrer ainda setores ocupados por vegetação primária do tipo

subtropical. A parte média-baixa tem características de relevo e clima mais apropriados

para mecanização agrícola. Estas características promoveram o intenso desmatamento

para, primeiramente, a implantação da cultura cafeeira que predominou até a década de 70,

quando as plantações cafeeiras sofreram um agravo de geada intensa gerando grande

prejuízo e fim desse sistema agrícola. O declínio da cultura do café promoveu e solidificou

o processo de substituição de culturas cedendo espaço para a cultura associada da soja e do

trigo e para as pastagens. A introdução gradativa nos últimos 30 anos e a grande ascensão

entre os anos de 1970 a 1985 dessas culturas comerciais foi acompanhada e promovida

pelo processo de modernização da agricultura paranaense (MORO, 1991).

4.3. MÉTODOS

Foram feitos levantamentos bibliográficos de trabalhos já realizados na região, em

especial os relatórios da ITAIPU (1990), NUCLEBRÁS (1980). Os dados de vazão,

pluviosidade e sedimento suspenso que resultaram na série histórica (1977 – 2007) foram

fornecidos pela Superintendência de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e Saneamento

Ambiental – SUDERHSA. Como apoio aos dados da série histórica, e para que o trabalho

pudesse ter envolvimento direto com o conhecimento dessas variáveis analisadas (vazão,

pluviosidade e principalmente sedimento suspenso), foram realizadas coletas e análises

mensais de água do rio Ivaí na estação Novo Porto Taquara indicado nas figuras 12 e 14

durante 12 meses. O processo de análise em laboratório para quantificar o sedimento

transportado foi executado conforme a metodologia de filtração por Millipore

(CARVALHO, 1994). As análises foram executadas no Laboratório de Sedimentologia do

GEMA/DGE/UEM.

4.4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A estação Novo Porto Taquara localiza-se no município de Douradina, PR

(23012’00”e 53019’00”) a 240m de altitude e aproximadamente 80km da foz do rio e

Page 59: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

51  

 

corresponde a uma área de drenagem de 34.432km2, o que representa 94% da bacia.

Conforme neste trabalho, o fluviograma da série histórica mostra um regime hidrológico

com uma variabilidade significativa das vazões com rápidas mudanças de magnitude

(Figura 29). O coeficiente de variação baseado na vazão média diária para o rio Ivaí é

diferente dependendo dos locais de amostragem ao longo do seu percurso. Entende-se por

coeficiente de variação uma medida de dispersão que se presta para a comparação de

distribuições diferentes. Destefani (2005) calculou o coeficiente de dispersão para alguns

locais do rio Ivaí e indicou que a primeira estação a montante da bacia (rio dos Patos)

apresenta o valor de 1,63, e à medida em que se dirige para jusante os valores vão

diminuindo gradativamente, até que na última estação (Novo Porto Taquara) valor chega a

0,96. Esta diferença de valores para os extremos setores de montante e jusante é devido ao

aumento da área de drenagem e da maior contribuição das vazões dos tributários situados

para jusante, fazendo com que a oscilação dos valores tenha um discreto amortecimento e a

amplitude entre os picos de descida e subida se torne menor.

Relação descarga líquida (Q) x concentração de sólidos suspensos (Cs): O valor de

Cs do rio Ivaí na estação estudada apresenta uma correlação relativamente baixa (R2 =

0,56) com Q (Figura 30). A grande dispersão dos valores se faz notar tanto em águas

baixas como nas cheias, sendo, contudo mais extremas entre as descargas de 500 a

1500m3/s, onde foi possível fazer um balanço e verificar que estes valores estão

relacionados aos anos de El Niño.

Figura 30. Correlação entre Cs e Q

 

Page 60: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

52  

 

A correlação melhora sensivelmente (R2 = 0,82), no entanto, quando se relaciona a

descarga diária de sedimento (Qsd) com a vazão diária (Qd) (Figura 31). Observa-se que o

efeito de histerese se dá mais efetivamente nas maiores descargas. Entende-se por histerese

o efeito no qual os valores de vazão correspondem a valores diferentes de concentração de

sedimento suspenso. A histerese relaciona a variação temporal na concentração de

sedimentos em suspensão para diferentes tipos de vazão (MOREHEAD et al,; 2003).

Stevaux (1994) diz que a histerese pode ocorrer tanto no período de cheia do canal como

no período de vazante, sendo de efeito horário quando a onda de maior concentração de

sedimento suspenso antecede o pico de vazão, no caso inverso a histerese anti-horária.

Figura 31. Relação potencial entre vazão (Q) e transporte de sedimentos (Qs) para o rio Ivaí na estação Novo Porto Taquara. Notar que nos valores maiores de Q ocorre maior variação de Qs

diferentemente dos valores mais inferiores de Q. As elipses indicam prováveis efeitos de histerese.

O efeito de histerese pode ser detalhado quando se trabalha com as vazões e a

concentração da carga suspensa num evento de cheia (Figura 32). Para este estudo foi

escolhida a cheia do ano de 1977 por ser o período com maior disponibilidade de dados

seqüenciais. A relação da concentração de sedimentos com os níveis ascendentes e

descendentes da vazão resultou e um gráfico de histerese horária, ou seja, o fluxo de maior

concentração de sedimentos antecede o pico de cheia. O efeito de histerese horária da bacia

do rio Ivaí está provavelmente relacionado à morfologia alongada da bacia. Stevaux (1994)

e Drago (1990) observaram histerese anti-horária para cheias do rio Paraná para o qual

atribuíram à morfologia mais circular daquela bacia.

Page 61: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

53  

 

Figura 32. Relação entre Qa e Cs. Notar o discreto efeito de histerese horária para a cheia do ano de

1977.

Relação temporal da descarga líquida anual (Qa): A descarga líquida anual do rio

Ivaí não apresentou alterações significativas durante o período estudado. A curva de

tendência da descarga anual é praticamente paralela e equivalente ao valor médio o que

significa ausência de alterações desse parâmetro ao longo da série histórica (Figura 33).

Figura 33. Descarga líquida anual do rio Ivaí para o período 1977-2007 (*eventos de El Niño)

Quando se analisa o mesmo período, mas sem os eventos de El Niño (Figura 34) da

para notar discreto aumento nos valores da descarga líquida anual, onde através da linha de

tendência, foi calculado um aumento de 2,75km3 no decorrer desse período. Andrade

(2003) e Baldo (2006) estudando a precipitação na bacia durante o mesmo período

concluíram que os períodos mais chuvosos concentram, geralmente, os meses de

dezembro/janeiro e fevereiro, sendo esta uma característica estabelecida para toda a área.

Os autores verificaram que os anos mais chuvosos foram 1982, 1983, 1992 e 1998 e os

menos chuvosos foram 1978, 1985 e 1988. Ao analisar estes anos de máxima e mínima

Page 62: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

54  

 

demanda pluviométrica percebe-se que os anos de mínima estão mais distantes no período

histórico aqui estudado, enquanto que, para os anos de máxima, ocorrem certa freqüência e

ascendência temporal. Estes resultados indicam que, essa freqüência temporal, de maiores

demandas pluviométrica, está relacionada com os tempos mais recentes, explicando

também este aumento da vazão do rio Ivaí.

Figura 34. Descarga líquida anual para o rio Ivaí no período 1978-2006 sem os anos de El Niño

 Variação temporal da descarga anual de sedimento (Qs): Uma pequena redução na

produção de sedimento suspenso pode ser observada quando se considera o período

estudado (Figura 35). Para o ano de 1977 obteve-se uma descarga anual de sedimentos de

2,65Mton que se reduziu para 2,00Mton para o último ano da série, ou seja, um decréscimo

gradual na carga de sedimentos de 0,65Mton (Figura 35). No entanto, quando se estuda a

série sem os eventos de El Niño nota-se que a redução na descarga de sedimento suspenso

caiu para 0,3Mton, onde em 1978 a descarga de sedimentos era de 1,4 milhões de

toneladas, e para o final do período (2006), a descarga foi de 1,1 milhões de toneladas

(Figura 36).

Figura 35. Qs em milhões de toneladas por ano – (* eventos de El Niño)

Page 63: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

55  

 

 

 

Figura 36. Qs anual em milhões de toneladas – sem os eventos de El Niño

Variação temporal da relação entre descarga anual líquida (Qa) e descarga anual

de sedimento suspenso (Qs): O homem é um participante ativo no que diz respeito ao

ambiente provedor de suas necessidades econômicas, o ambiente natural é, em muitas

vezes, muito modificado, podendo sofrer prejuízos de variadas proporções. Uma forma de

avaliar o efeito das atividades de origem humana e mudanças do regime climático em

tendências temporais do transporte de sedimentos é analisar o gráfico de valores

acumulados entre vazão e transporte, conforme sugerido por Restrepo (2005) para o rio

Magdalena na Colômbia. Para o presente estudo introduziu-se o coeficiente de produção de

sedimento (α) que é dado pela relação ∆Cs/∆Qa.

Este tipo de análise mostra a tendência do fluxo de sedimentos em relação à vazão.

Se as duas variáveis, vazão e transporte de sedimento mostram tendências similares, a

pendente do gráfico não se modificará no tempo. Caso contrário, se a taxa de transporte se

incrementa ou diminui em relação à da descarga de água, o gráfico mostrará a mudança na

pendente original.

Os valores anuais acumulados de vazão e descarga sólida suspensa foram

analisados através do gráfico representado pela figura 37, onde, no primeiro caso, mesmo

se considerando os anos de El Niño, o incremento anual é bastante semelhante entre os

anos do período estudado, ou seja, praticamente não houve aumento nos valores de vazão

anual. No entanto, em relação à descarga sólida suspensa existe uma tendência de

mudanças mais abruptas na série de pontos. Estes intervalos de descontinuidade mais

acentuados demonstram que nestes períodos houve uma alteração consideravelmente alta

para o volume de sedimento suspenso no canal.

Page 64: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

56  

 

Os anos em que o gráfico apresenta intercorrências em relação ao volume de

sedimento suspenso foram ocasionados devido aos eventos do El Niño. Este tipo de

intercorrência climática apresentou grande influência sobre a bacia do rio Ivaí durante o

período estudado, pois ficou entendido que é durante estes períodos que a bacia sofre

maior perda de sedimentos, ocasionando, consequentemente, um grande aumento

temporário do volume de sedimento suspenso transportado.

O gráfico de Q e Qs anual acumulados também demonstra uma queda na produção

de sedimentos ao longo do tempo estudado, como já foi dito anteriormente pela análise dos

gráficos anteriores (Figuras 36 e 37). Ao analisar o gráfico nota-se que a pendente da série

histórica se torna menos íngreme conforme se aproxima do tempo atual, o que por si só

sugere redução do sedimento suspenso. Todavia, foram calculados os valores de (α) como

sendo o coeficiente angular da reta definida pela (Qs x Q) acumulada. Esta análise permitiu

concluir que de fato, o processo de produção e transporte de sedimentos está reduzindo,

pois para o começo do período estudado (1977/1981) o sedimento transportado no canal

apresentou valor de α = 0,069 tendo queda discreta, mas progressiva no decorrer do tempo,

apresentando no final da série histórica o valor de α = 0,044 entre os anos de (1998/2006),

(Figura 37).

Figura 37. Gráfico de valores acumulados para vazão e transporte de sedimentos. A tangente de α

representa a razão Qsa acumulada/Qa acumulada

Page 65: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

57  

 

5. CONCLUSÃO

Neste capítulo serão apresentadas as conclusões referentes aos temas abordados nos

capítulos 2, 3 e 4.

5.1. PRODUÇÃO E TRANSPORTE DA CARGA SUSPENSA FLUVIAL: TEORIA E MÉTODO PARA RIOS DE MÉDIO PORTE - (CAP. 2)

 A carga suspensa de um rio é produto da erosão e transporte das vertentes de toda

área de uma bacia hidrográfica e, consequentemente, se o rio transporta grande ou pequena

quantidade de sedimento suspenso, isso está relacionado com o tipo de desenvolvimento

econômico de uma região, ou seja, com o uso e a ocupação do solo da bacia. Deste modo, a

quantidade de carga suspensa transportada por um rio pode ser utilizada como indicador de

alterações ambientais introduzidas na bacia.

A carga suspensa tem uma resposta relativamente rápida quando se compara com a

carga de fundo, e devido a isso, a análise da carga suspensa pode também ser utilizada

como indicador de degradação ambiental por ocupação antrópica de uma bacia

hidrográfica.

A carga de sedimento suspenso tem uma relação direta, ainda que com certa

dispersão, com a vazão líquida do rio. Essa relação, no entanto, varia espacial e

temporalmente gerando ciclos de histerese específicos. A histerese é um fenômeno que

ocorre durante as cheias do canal, onde vazão líquida e vazão de sedimentos alcançam os

picos em momentos diferentes, sendo que, quando o pico de vazão de sedimento suspenso

acontece antes do pico de vazão líquida ocorre a histerese horária, e quando acontece o

inverso, pico de vazão líquida antes do pico de vazão de sedimento suspenso, ocorre a

histerese anti-horária.

Em virtude dos métodos de análise de carga suspensa serem extremamente mais

fácies, rápidos e baratos que o da carga de fundo, tanto na coleta como no laboratório,

favoreceu o desenvolvimento de muitos estudos sobre comportamento de sistemas

hidrográficos por pesquisadores que abrange as escalas local, regional e mundial.

Como toda variável temporo-espacial, o estudo da carga suspensa exige que as

coletas de amostras sejam efetuadas em determinados períodos do ano hidrológico, como

também em locais pertinentes da bacia. Estas variáveis permitem fazer análises sobre

diversos prismas como, por exemplo, a média no decorrer do tempo, as máximas, as

Page 66: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

58  

 

mínimas, bem como, nível de perda de solo em determinadas regiões, aumento ou

diminuição de sedimento suspenso ou vazão líquida, comportamento climático (demanda

de precipitação), etc.

O meio de se analisar o comportamento da bacia hidrográfica usando estas

variáveis como parâmetro é através do levantamento de dados no decorrer de vários anos.

Para tanto se define este período de tempo com os respectivos dados de série histórica, e a

confiabilidade da análise da carga suspensa é diretamente proporcional à extensão e

continuidade da série histórica de dados.

5.2. DINÂMICA ESPACIAL DAS CARACTERÍSTICAS HIDROSSEDIMENTOLÓGICAS DA BACIA DO RIO IVAÍ (CAP. 3)

O rio apresenta vazão média (série histórica de 34 anos) de 689 m3s-1, mas com alta

variabilidade caracterizando um fluviograma com picos de vazão máxima bem definidos.

A característica alongada da bacia do rio Ivaí gera um processo gradativo bastante

definido de incrementos de vazão ao longo do canal com taxa de aporte de água

(Qm:Área) variando entre 0,01 e 0,02 com uma máxima localizada de 0,11.

A maior parte da água que adentra ao canal principal provém de sub-bacias

menores (< 500km2) que perfazem um total de 387,3m3s-1, ou seja, 53% da vazão média do

rio Ivaí e não diretamente dos principais tributários. Estes rios (Alonzo, Corumbataí

Mourão, das Antas, dos Índios e Ligeiro) perfazem um total de 201,5m3s-1.

De um modo geral observa-se uma redução na vazão específica dos tributários do

Ivaí de montante para jusante de 0,028 a 0,015m3ano-1km-2. Assim, os dois rios de maior

vazão específica da bacia, o Marrecas-Cachoeira (0,028m3ano-1km-2) e o São João

(0,025m3ano-1km-2) estão localizados na porção mais alta da bacia do Ivaí. Por sua vez, os

maiores tributários apresentaram menores valores de vazão específica (Corumbataí com

0,023m3ano-1km-2 e Alonzo com 0,019m3ano-1km-2).

A carga de sedimento suspenso apresenta uma correlação altamente dispersa com a

vazão (R2 = 0,52). Contudo, quando se correlaciona a produção anual de sedimento com a

vazão média a correlação torna-se bastante alta (R2 = 0,94). Isso, conforme mencionado

por Knigthon (1998) se explica provavelmente, pela constituição da bacia em termos de

relevo e solos e pela condição de uso e ocupação.

Page 67: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

59  

 

A correlação entre o aporte de carga e a área da bacia é bastante alta (R2 = 0,93), o

que sugere um aporte contínuo e homogêneo de sedimento ao fluxo. Existem, contudo,

alguns trechos anômalos nos quais a taxa de aporte de sedimento se reduz em cerca de

25%.

As sub-bacias que mais contribuem com carga suspensa são a do rio Corumbataí

(Qss 97,5x103tonano-1) e Alonzo de 96,5 x103tonano-1, seguidas das sub-bacias do

Mourão (Qss 45,8x103tonano-1), Patos (Qss = 35,2 103tonano-1), Ligeiro (Qss

35,1x103tonano-1) e Antas (Qss 31,5x103tonano-1).

A carga suspensa do rio Ivaí relacionada apresenta uma composição mista de

material orgânico e mineral, sendo que o primeiro suplanta o segundo entre 5 a 10 vezes.

Illita e caulinita foram identificadas em todas as estações amostradas. A estação

representativa do setor médio (Porto Paraíso do Norte) foi a que apresentou maior

variedade de minerais (além dos dois citados, esmectita, zeólita e quartzo). O aparecimento

de zeólita deve-se provavelmente a material derivado do basalto da Formação Serra Geral

que domina o setor a montante do ponto de coleta. A caulinita deve estar associada ã

ocorrência de Latossolos, Nitossolos e Argissolos ao passo que a illita e esmectita devem

proceder, mais provavelmente, de Cambissolos e Neossolos. A análise mineralógica feita

neste trabalho é, contudo inconclusiva devido à baixa qualidade dos difratogramas obtidos.

Sugere-se neste caso que sejam coletadas amostras de material argiloso depositado na

planície ou no próprio canal do rio para essa finalidade.

5.3. PRODUÇÃO TOTAL DE SEDIMENTO SUSPENSO NO RIO IVAÍ NO PERÍODO DE 1977 – 2007 NA ESTAÇÃO DE NOVO PORTO TAQUARA (CAP. 4)

A relação entre a concentração de sedimento suspenso e a vazão líquida não

apresenta uma correlação muito boa, principalmente nas descargas maiores. O efeito de

histerese, apesar de difícil caracterização pode ser constatado e evidencia que as maiores

descargas de sólido suspenso ocorrem no período de ascensão do pico de cheia. A

dificuldade de caracterização da histerese deve-se a ausência de dados contínuos durante os

eventos de cheia.

A análise geral da série histórica evidencia que está havendo diferença no

comportamento entre a descarga de sedimento suspenso e descarga líquida no canal do rio

Ivaí. As figuras (20, 21 e 22) indicam que, embora discreta, ocorre uma diminuição no

Page 68: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

60  

 

transporte de sedimento pelo canal, logo se conclui que as vertentes da bacia tiveram

menos perdas de solos durante o período estudado. No entanto, este mesmo

comportamento não acontece quando se analisa os gráficos de vazão (Figuras 18 e 19),

onde a descarga líquida praticamente não se alterou durante o período estudado.

A redução na carga sedimentar mantém-se mesmo quando se retiram os anos de El

Niño da série histórica (Figuras 20 e 21). Paiva (2008) menciona que houve redução no

transporte de carga suspensa devido às modificações no uso e ocupação da bacia, como por

exemplo, a implantação de mecanismos de controle de conservação do solo através da

implantação de terraceamentos na transição das culturas permanentes para a cultura

temporária. O manejo de cuidados com o solo agrícola através construções de curvas de

nível para conter, ou diminuir, as perdas de solo por erosão foi iniciado, embora sem muita

expressão, no final da década de 70 ganhando mais notoriedade à medida que o sistema se

implantava definitivamente. Muito provavelmente, estes cuidados contribuíram para a

diminuição de sedimentos levados das encostas até o canal do rio. No entanto, o declínio

no transporte de sedimentos se torna mais expressivo no período dos anos 90 em diante.

Este fato pode ser devido à somatória de cuidados com o de manejo agrícola, já que neste

período já estava implantado o sistema de plantação direta, ou seja, quando a plantação das

sementes agrícolas é feita sem que haja o revolvimento da terra. Acredita-se que a soma

dos cuidados com o manejo do solo no cultivo agrícola contribuiu substancialmente na

redução da carga suspensa transportada pelo rio Ivaí, resultando, nos trinta anos da série

histórica estudada uma redução total de 0,65Mtonano-1 e quando se excluem os anos de El

Niño do mesmo período, a redução é de 0,3Mtonano-1.

Quando se observa o gráfico de vazão líquida (Qa) e sólida suspensa (Qsa) anual

acumulada (Figura 22), percebe-se que não há alteração significativa do incremento de

vazão, o que não acontece com a carga suspensa que decresceu discretamente, mas

gradualmente. O valor da razão Qsa/Qa (tangente da reta dos pontos da figura 22)

apresenta um ligeiro declínio, onde os valores de (α) são maiores para o começo da série

histórica. Para o ano de 1977 o volume de sedimento no canal era de (α = 0,069), e diminui

gradualmente durante todo o período estando em 2006 com o valor de (α = 0,044)

indicando a redução na carga de sedimento transportado.

Conclui-se, portanto, que a bacia do rio Ivaí, em que pese sua ocupação, não

apresenta mudanças significativas na produção de sedimento nem na vazão líquida ao

Page 69: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

61  

 

longo dos últimos 30 anos e que as alterações no uso da bacia podem ter contribuído para

uma discreta redução na produção de sedimento.

Page 70: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

62  

 

REFERÊNCIAS  

ANDRADE, A. R. Variabilidade da precipitação pluviométrica da bacia hidrográfica do rio Ivaí – PR. Dissertação (Mestrado em Análise Regional e Ambiental)-Departamento de Geografia, Universidade Estadual de Maringá. Maringá, 2002. ANDRADE, A. R., NERY, J. T. Análise da precipitação pluviométrica da bacia hidrográfica do Rio Ivaí. In: Congresso Brasileiro de Meteorologia. Anais. Foz do Iguaçu: Sociedade Brasileira de Meteorologia, 2002. AQUINO, S., STEVAUX, J. C., LATRUBESSE, E. M. Regime Hidrológico e Aspectos do Comportamento Morfohidráulico do Rio Araguaia. Revista Brasileira de Geomorfologia. v.6, n.2, p.29-41, 2005. BALDO, M. C. Variabilidade pluviométrica e a dinâmica climática na bacia hidrográfica do rio Ivaí – PR. (Tese de Doutorado)-Presidente Prudente, São Paulo, 2006. BARROS, C. S. Dinâmica Sedimentar e Hidrológica na Confluência do Rio Ivaí com o Rio Paraná, Município de Icaraíma – PR. (Dissertação de Mestrado). Universidade Estadual de Maringá-UEM, Maringá, 2006. BIAZIN, P. C. Característica Sedimentar e Hidrológica do Rio Ivaí em sua Foz com o Rio Paraná, Icaraíma-PR. (Dissertação de Mestrado). Universidade Estadual de Maringá-UEM, Maringá, 2005. BRAVARD, J. P.; PETIT, F. Lês cours d’eau – Dynamique du sistème fluvial. Armand Colin, Paris, 2000. BRASIL. Departamento Nacional de Água e Energia Elétrica. Bacias hidrográficas dos rios Ivaí, Piquiri e Paraná. Boletim Fluviométrico. Brasília, 1985, série p.06. CAMPOS, J.B. A pecuária e a degradação social e ambiental do noroeste do Paraná. Caderno Biodiversidade. v.2, n.1, p.1-3, 1999. CARAMORI, P. H. Caracterização climática. In: Instituto Agronômico do Paraná. Potencial de Uso agrícola das áreas de várzea do Estado do Paraná: bacia hidrográfica do baixo Rio Ivaí. Boletim Técnico, Londrina. v.1, n.24, p. 65-69, 1989. CARVALHO, N. O. Hidrossedimentologia Prática. Rio de Janeiro. CPRM, 1994. CHARLTON, R. Fundamentals of Fluvial Geomophology. Ed. Rotledge Taylor & Francis Group. London and New York, 2008. CHIEN, N. Changes in river regime after the construction of upstream reservoirs. Earth Surface Processes and Landscape. n.10, p.143-159, 1984. CHRISTOFOLETTI, A. Geomorfologia Fluvial. São Paulo: Edgar Blucher Ltda, 1981.

Page 71: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

63  

 

DESTEFANI, E. V. Regime Hidrológico do Rio Ivaí – PR. (Dissertação de Mestrado). Universidade Estadual de Maringá-UEM, Maringá, 2005. DRAGO, E. C. Hydrological and geomorphological characteristics of the hidrisystem of the Paraná river. Acta Limnológica Brasileira. v. III, 1990. EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. EMBRAPA Solos. Rio de Janeiro, 2005. EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA-EMBRAPA. Levantamento e reconhecimento dos solos do Paraná, 1981. FRANCO, A. L. A. Análise da Dinâmica do Fluxo e da Morfologia na Confluência dos Rios Ivaí e Paraná, PR/MS. (Dissertação de Mestrado). Universidade de Guarulhos, São Paulo, 2006. FUGITA, R. H. O Perfil Longitudinal do Rio Ivaí e sua Relação com a Dinâmica de Fluxos. (Dissertação de Mestrado). Universidade Estadual de Maringá-UEM, Maringá, 2009. FÚLFARO, V. J. Depósitos de Cascalho da Bacia Hidrográfica do Rio Paraná. Instituto de Pesquisas Tecnológicas, (Relatório Interno). São Paulo. s/n. p.20, 1974. GIRARDI JR., G. O. Controle do regime de precipitação na caracterização das cheias do rio Ivaí – PR. (Dissertação de mestrado em Análise Geoambiental). Universidade de Guarulhos, São Paulo, 2008. GORDON, N. et al. Stream Hydrology: An introduction for ecologists. England: John & Sons Ltd., 2004. HORTON, R.E. Erosional development of streams and their drainage basins. 1945. INSTITUTO AMBIENTAL DO PARANÁ-IAP. Cartas climáticas do Estado do Paraná. Londrina. p.49, 1994. INSTITUTO PARANAENSE DE DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E SOCIAL-IPARDES. Indicadores e mapas temáticos para o planejamento urbano e regional do Paraná. Curitiba. 2002, CD ROM. INSTITUTO PARANAENSE DE DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E SOCIAL-IPARDES. Referências ambientais e socioeconômicas para o uso do território do Estado do Paraná: uma contribuição ao zoneamento ecológico econômico-ZEE, Curitiba, 2006. p. 160. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATISTICA. Censo Demográfico do Brasil. Rio de Janeiro, 2000. ITAIPU/BINACIONAL. Estudo Sedimentométrico no Sistema de ITAIPU. Relatório 06/87-12/88. v.1. GEA, 1990.

Page 72: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

64  

 

KNIGTHON, D. Fluvial forms & processes – A New Perspective. London: Arnold, 1998. KUERTEN, S. Variação Longitudinal das Características Sedimentares e Hidrológicas do Rio Ivaí PR em seu Curso Inferior. (Dissertação de Mestrado). Universidade Estadual de Maringá-UEM, Maringá, 2006. LELI, I.T., STEVAUX, J.C., NOBREGA, M.T. Produção e Transporte da Carga Suspensa Fluvial: Teoria e Método para Rios de Médio Porte. Boletim de Geografia, Universidade Estadual de Maringá. Maringá, 2010 (prelo). MAACK, R. Geografia física do estado do Paraná. Curitiba: BADEP, 1981. MAACK, R. Mapa fitogeográfico do Estado do Paraná. Curitiba: IBPT-SAIC/INP, 1950. MARTIN, C. Lês conséquence hydrochimiques de l’incendie de forêt d’août 1990 dans massif de Maures. Annales de Geographie. p. 581-582:182-187, 1995. MEURER, M. De L’hydro-écorégion au traçon fluvial: recherche méthodologique. Le cãs Du bassin versant de L’Ivaí, Etat Du Paraná, Brésil. (Tese de Doutorado). Universté Lumière Lyon 2, 2008. MINEROPAR, MINERAIS DO PARANÁ S.A. Atlas Geológico do Estado do Paraná. Curitiba. 2000, CD ROOM. MOREHEAD, M.D. SYVITSKI,J.P.M. HUTTON, E.W. PECKHAM, S.D. Modeling the temporal variability in the flux of sediment from ungauged river basins. Global and Planetary Change, 2003. MORISAWA, M., Stream, their dynamics and morfology. New York: McGraw-Hill Boock Company, 1968. 175 p. MORO, A. D. Substituição de culturas, modernização agrícola e organização do espaço rural, no norte do Paraná. 1991. 353 f.: il. Tese (Doutorado em Geociências)-Departamento de Geografia, Universidade Estadual Paulista, Rio Claro, 1991. MOSLEY, M.P. Flow requirements for recreation and wildlife in New Zeland rivers – a review. Journal of Hydrology, New Zeland. v.22, p.152-174, 1974. NUCLEBRAS – Empresas Nucleares Brasileiras. Estudo hidráulico – sedimentológico realizados no trecho inferior do rio Ivaí, 1980. ORFEO, O. Sedimentologia Del Rio Parana en el Area de Confluencia con el Rio Paraguay. Ano. (Tese de doutorado). Universidad Nacional de La Plata, La Plata, 1995. PAIVA, D. G. Análise do índice de relação entre o fluxo de base e desflorestamento por meio de imagens orbitais e análise hidrológica: Baixo curso do rio Ivaí. Dissertação

Page 73: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

65  

 

(Mestrado em Análise Regional e Ambiental)-Departamento de Geografia, Universidade Estadual de Maringá-UEM, Maringá, 2008. PARANÁ. Secretaria de Estado da Agricultura e do Abastecimento. Instituto de Terras, Cartografia e Florestas. Atlas do Estado do Paraná. Curitiba: UFPR, 1987. PARKER, G. On the cause and characteristic scales of meandering and braiding in rivers. Journal of Fluid Mechanics, 1976. PETTIJOHN, F.J., POTTER, P.E. & SIEVER, R. Sand and sandstone. Springer-Verlag, New York, 1972. PITLICK, J. Response and recovery of a subalpine stream following a catastrophic flood. Geological Society of America Bulletin, 1993. RESTREPO, J. Los sedimentos Del rio Magdalena: Reflejo de la crisis ambiental. Colômbia: Universidad EAFIT, 2005. RICHARDS, K. S. Rivers: Forms and processes in alluvial channels. London and New York: Methuen, 1982. RODERJAN, C. V. As unidades fitogeográficas do Estado do Paraná, Brasil. Revista Ciência e Ambiente. Santa Maria, v.1, n.24, p. 75-92, Jun/2002. SANTOS, M. L., et al. Geomorfologia do baixo curso do rio Ivaí. Revista Brasileira de Geomorfologia, 2008. SANTOS, M. L. & STEVAUX, J. C. Facies and architectural analysis of channel sandy macroforms in the upper Parana river. Quaternary International. v.72, 2000. SOUZA FILHO, E. E., et al. Efects of the Porto Primavera Dam on physical environment of the dawnstream flodplain. In: THOMAZ, S. M., et al. (Org.). The upper Parana River and its floodplain: Physical aspects, Ecology and coservation. 01 ed. Leiden: Backhuys Publishers, v.1, p.55-74, 2004. STEVAUX, J.C. O Rio Paraná Superior: Geomofogênese, sedimentação e Evolução Quaternária. (Tese de Doutorado)-Instituto de Geociências. Universidade de São Paulo, 1993. STEVAUX, J. C. The upper Paraná river (Brasil): Geomorphology, Sedimentology and Paleoclimatology. Quaternary International. v.21, 1994. STEVAUX, J.C., MARTINS, D.P. & MEURER, M., Changes in regulated tropical rivers: the Paraná River downstream Porto Primavera Dam, Brazil. Geomorphology, 2009. STEVAUX, J.C.; LATRUBESSE, E.M, Geomorfolgia Fluvial, (em elaboração). SUGUIO, K.; BIGARELLA, J.J. Ambientes fluviais. In: BIGARELLA J.J.; SUGUIO, K.; R.D. Becker (eds.). Ambientes de sedimentação. Curitiba: UFPR, 1979. 183p.

Page 74: ISABEL TEREZINHA LELI - pge.uem.br · - a todos os professores do GEMA e PGE que direta ou indiretamente contribuíram para este trabalho. ... fortemente na característica, quantidade

66  

 

SUMMERFIELD, M.A. Global Geomophology. Longman, Essex, 1997. THOMAS, D.S.G.; GODIE, A. The dictionary of Physical Geography. USA: Malden, 2000. WILLIAMS, G.P. Sediment concentration versus water discharge during single hydrologic events in rivers. Journal of Hydrology, n.111, p. 89-106, 1989. UNH/GRDC – Composite Runoff Fields V 1.0. Disponível em: <www.grdc.sr.unh.edu/index.html>. Acesso em: 30 nov, 2009.