Análise do equilíbrio morfológico em rios regularizados : modelagem matemática unidimensional do transporte de sedimentos no rio São Francisco
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Márcio Benedito Baptista
Mauro da Cunha Naghettini
Rui Carlos Vieira da Silva
Mauro da Cunha Naghettini
Rui Carlos Vieira da Silva
Resumo
Os rios transportam naturalmente os sedimentos das regiões das vertentes para o
oceano. Quando o transporte de sedimentos tem seu equilíbrio quebrado pela
construção de uma barragem no leito do rio, ocorrem três impactos mais
significativos: (i) a retenção dos volumes de sedimento gerados pela bacia até o
local da barragem, que não mais escoam para o oceano; (ii) a diminuição da vazão
sólida a jusante da barragem, aumentando o poder erosivo das águas sobre o leito
do rio; e (iii) a diminuição da magnitude dos picos de vazão líquida a jusante da
barragem que diminuem o poder de transporte de sedimentos pelo escoamento.
Estes impactos geram um desequilíbrio no leito do rio que se ajusta às novas
condições de vazão líquida e sólida, e ecnontra novo equilíbrio algum tempo após a
intervenção estrutural realizada. Este trabalho investiga o fenômeno das alterações
morfológicas que ocorrem no rio a jusante de uma barragem atavés da utilização de
modelagem matemática em uma dimensão realizada para o escoamento líquido e
sólido e as alterações morfológicas decorrentes da erosão ou sedimentação. O
estudo foi desenvolvido em uma bacia em que já existe a barragem. Foi descrita
uma metodologia para recomposição das séries naturais de vazão sólida e
simuladas as condições de existência e não existência da barragem. A modelagem
em uma dimensão foi realizada com o software HEC-6. A comparação entre os
resultados dos dois cenários propostos aplicados ao caso do rio São Francisco a
jusante da barragem de Três Marias demonstraram que aquele barramento não
influencia sobre o balanço de massa dos sedimentos no longo prazo, ao menos em
um trecho de cerca de 350 quilômetros entre a barragem de Três Marias e a cidade
de São Francisco.
Abstract
The rivers naturally transport sediment from the uplands to the ocean. When
sediment transport equilibrium is broken by the construction of a dam in the river, the
three most significative impacts are: (i) retention of sediment yield from the river
basin until the dam section; (ii) reduction of sediment discharge donstream from the
dam, increasing the erosive power of the water in the river bed; and (iii) reduction of
the flood peaks downstream the dam, decreasing the sediment transport power of
the stream. These impacts induce certain instability in the river bed which adjusts
itself to the new conditions and cause a new equilibrium situation later. This work
investigates the adjustment in river morphology downstream the dam using one
dimensional mathematical modeling, of stream, sediment transport and river
morphological changes due to the erosion and deposition of sediment. The study
was developed in a river basin where the dam already exists. The methodology was
described for the recomposition of natural sediment discharge series and simulated
considering the existence and non-existence of the dam. The software HEC-6 was
used for the one dimensional modeling process. The comparison between this two
hypotesis was tested using the São Francisco river basin downstream from Três
Marias dam, and have demonstrated that the dam does not affect in the sediment
mass balance in the long term, at least in an extension of 350 kilometers between the
Três Marias dam and São Francisco town.
Assunto
Engenharia sanitária, Recursos hídricos - Desenvolvimento, Modelagem matemática, Transporte de sedimento
Palavras-chave
Hidráulica fluvial, Transporte de sedimentos, Morfologia fluvial
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