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24º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental ABES – Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1 IX-016 - RELAÇÃO DE SÓLIDOS EM SUSPENSÃO COM VAZÃO E PRECIPITAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO ALTO RIO NEGRO, REGIÃO SUL DO BRASIL João Félix de Luca Lino (1) Engenheiro Sanitarista e Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Mestrando em Engenharia Ambiental pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental (PPGEA/UFSC). Bolsista CAPES. Masato Kobiyama Professor do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Especialista em Controle de Erosão pela Universidade de Kyoto, Japão. Mestre em Ciências Florestais pela Universidade de Agricultura e Tecnologia de Tóquio, Japão. Doutor em Engenharia Florestal pela Universidade Federal do Paraná (UFPR). Bolsista CNPq. Simone Malutta Acadêmica em Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Bolsista CNPq. Endereço (1) : Universidade Federal de Santa Catarina - Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - Laboratório de Hidrologia (LabHidro) - Caixa Postal 476 – CEP 88040-900 - Campus Universitário – Trindade – Florianópolis – SC – tel.: (48) 3721-7749 - e-mail: [email protected] , [email protected] . RESUMO A bacia do Alto do Rio Negro (3452 km²) está situada entre os estados de Santa Catarina e do Paraná. A maior parte da bacia é caracterizada pelas áreas de atividades agrícolas, pecuárias e florestais (reflorestamento com pinus) e pela cobertura vegetal nativa (Floresta Ombrófila Mista). Com os constantes problemas ambientais tais como erosão e inundações, surgiu o interesse de estudar o ciclo hidrológico e a dinâmica hidrossedimentológica da região. Compreendendo a desagregação, o transporte e a deposição de partículas sólidas presentes na superfície da bacia hidrográfica, tal dinâmica está intimamente associada ao ciclo hidrológico e determina a quantidade de sólidos em suspensão (SS). O objetivo do presente trabalho foi verificar a relação entre os parâmetros SS x Q, SS x P, vazão sólida (Q.SS) x Q, e Q.SS x P, bem como investigar o efeito do tamanho da bacia sobre todos os parâmetros nas quatro bacias experimentais situadas na bacia hidrográfica do Alto Rio Negro. Foram utilizados os dados diários de P de 16 estações pluviométricas e 4 fluviométricas (Fragosos, Rio Preto do Sul, Rio Negro, Avencal) para SS e Q. Através do método dos polígonos de Thiessen foi estimada a precipitação média (P méd ) para cada bacia experimental. Através da determinação das vazões médias (Q méd ) e sólidos em suspensão médios (SS méd ) das quatro estações, foram calculadas os valores de Q.SS méd e Q méd /P méd . Para o cálculo da vazão sólida específica (Q.SS esp ) foram necessários dados de área das bacias e densidade da argila (d). Os resultados mostraram que não houve correlação significativa entre a maioria dos parâmetros analisados (Q méd x SS méd , Q méd x P méd , SS méd x P méd ). Houve uma correlação positiva entre Q.SS méd x Q méd (R²=0,99) e Q.SS esp e Q méd (R²=0,80). Na investigação do efeito do tamanho da bacia sobre os parâmetros analisados, foi encontrada correlação negativa entre Q médio /P médio e Área (R²=0,90) e correlação positiva entre Q.SS esp e Área (R²=0,82) e entre Q médio e Área (R²=0,99). Concluiu-se que quanto maior a área, menor Q.SS esp , menor a relação Q méd /P méd e, portanto, maior a evapotranspiração. PALAVRAS-CHAVE: Erosão, Hidrossedimentologia, Bacia do Alto Rio Negro. INTRODUÇÃO A erosão é o processo de desprendimento e arraste acelerado das partículas do solo causado pela água e pelo vento. As enxurradas, provenientes das águas de chuva que não ficaram retidas sobre a superfície ou que não

IX-016 - Laboratório de Hidrologia - UFSC ABES 2007 _Joo_.pdf · Araucárias) e atualmente encontra-se a industria madeireira através do reflorestamento por Pinus ( P. taeda) que

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ABES – Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

IX-016 - RELAÇÃO DE SÓLIDOS EM SUSPENSÃO COM VAZÃO E PRECIPITAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO ALTO RIO NEGRO, REGIÃO

SUL DO BRASIL

João Félix de Luca Lino(1) Engenheiro Sanitarista e Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Mestrando em Engenharia Ambiental pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental (PPGEA/UFSC). Bolsista CAPES. Masato Kobiyama Professor do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Especialista em Controle de Erosão pela Universidade de Kyoto, Japão. Mestre em Ciências Florestais pela Universidade de Agricultura e Tecnologia de Tóquio, Japão. Doutor em Engenharia Florestal pela Universidade Federal do Paraná (UFPR). Bolsista CNPq. Simone Malutta Acadêmica em Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Bolsista CNPq. Endereço(1): Universidade Federal de Santa Catarina - Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - Laboratório de Hidrologia (LabHidro) - Caixa Postal 476 – CEP 88040-900 - Campus Universitário – Trindade – Florianópolis – SC – tel.: (48) 3721-7749 - e-mail: [email protected], [email protected]. RESUMO

A bacia do Alto do Rio Negro (3452 km²) está situada entre os estados de Santa Catarina e do Paraná. A maior parte da bacia é caracterizada pelas áreas de atividades agrícolas, pecuárias e florestais (reflorestamento com pinus) e pela cobertura vegetal nativa (Floresta Ombrófila Mista). Com os constantes problemas ambientais tais como erosão e inundações, surgiu o interesse de estudar o ciclo hidrológico e a dinâmica hidrossedimentológica da região. Compreendendo a desagregação, o transporte e a deposição de partículas sólidas presentes na superfície da bacia hidrográfica, tal dinâmica está intimamente associada ao ciclo hidrológico e determina a quantidade de sólidos em suspensão (SS).

O objetivo do presente trabalho foi verificar a relação entre os parâmetros SS x Q, SS x P, vazão sólida (Q.SS) x Q, e Q.SS x P, bem como investigar o efeito do tamanho da bacia sobre todos os parâmetros nas quatro bacias experimentais situadas na bacia hidrográfica do Alto Rio Negro.

Foram utilizados os dados diários de P de 16 estações pluviométricas e 4 fluviométricas (Fragosos, Rio Preto do Sul, Rio Negro, Avencal) para SS e Q. Através do método dos polígonos de Thiessen foi estimada a precipitação média (Pméd) para cada bacia experimental. Através da determinação das vazões médias (Qméd) e sólidos em suspensão médios (SSméd) das quatro estações, foram calculadas os valores de Q.SSméd e Qméd/Pméd. Para o cálculo da vazão sólida específica (Q.SSesp) foram necessários dados de área das bacias e densidade da argila (d).

Os resultados mostraram que não houve correlação significativa entre a maioria dos parâmetros analisados (Qméd x SSméd, Qméd x Pméd, SSméd x Pméd). Houve uma correlação positiva entre Q.SSméd x Qméd (R²=0,99) e Q.SSesp e Qméd (R²=0,80). Na investigação do efeito do tamanho da bacia sobre os parâmetros analisados, foi encontrada correlação negativa entre Qmédio/Pmédio e Área (R²=0,90) e correlação positiva entre Q.SSesp e Área (R²=0,82) e entre Qmédio e Área (R²=0,99). Concluiu-se que quanto maior a área, menor Q.SSesp, menor a relação Qméd/Pméd e, portanto, maior a evapotranspiração.

PALAVRAS-CHAVE: Erosão, Hidrossedimentologia, Bacia do Alto Rio Negro. INTRODUÇÃO

A erosão é o processo de desprendimento e arraste acelerado das partículas do solo causado pela água e pelo vento. As enxurradas, provenientes das águas de chuva que não ficaram retidas sobre a superfície ou que não

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se infiltraram, transportam sedimentos, ou seja, sólidos em suspensão (SS) do solo e seus elementos nutritivos essenciais em diluição. A erosão impacta a qualidade de água durante o transporte de sedimentos, aumenta a eutrofização da água (Figura 1) e acentua a poluição ambiental. Conforme Bertoni (1990) e Esteves (1988) apud Silva et al. (2004), além do transporte de materiais sob o aspecto físico (partículas de solo), há também, simultaneamente, o arraste de elementos químicos pela água do escoamento superficial, ocorrendo então o empobrecimento químico do solo e contribuindo para a aceleração do processo de eutrofização artificial dos corpos d’água atingidos pela água da enxurrada.

Figura 1: Eutrofização das águas em um canal (ALAMBI, 2007)

Os elementos químicos que merecem maior atenção é o Nitrogênio e o Fósforo, pois participam diretamente do metabolismo dos ecossistemas aquáticos. O Nitrogênio participa da formação de proteínas, um dos componentes básicos da biomassa, e, quando presente em baixas concentrações, pode atuar como fator limitante na produção primaria dos ecossistemas aquáticos. O Fósforo também atua em processos fundamentais, como armazenamento de energia e estruturação da membrana celular. Na maioria das águas continentais, o Fósforo é o principal fator limitante de sua produtividade e também tem sido apontado como o principal responsável pela eutrofização desses ecossistemas (ESTEVES, 1988 apud SILVA et al., 2004). Os principais impactos ambientais ocasionados pelo processo erosivo estão apresentados no esquema a seguir (Figura 2).

Figura 2: Principais impactos ambientais ocasionados pelo processo erosivo.

A dinâmica hidrossedimentológica em uma bacia hidrográfica se compõe em três sistemas naturais: (a) no alto curso do rio e da bacia ocorre forte degradação (erosão), área de maior fonte de sedimentos, elevadas quantidades de material grosseiro transportado pelo rio, com a predominância do transporte de arraste – área dos interflúvios ou vertentes que constituem a área da bacia de captação e produção de sedimentos; (b) o médio curso é uma área de maior estabilidade, onde não há elevados acréscimos e perdas do volume transportado, que apresenta granulometria média – leitos ou calhas em que se concentra o escoamento que têm por papel principal a propagação até a saída da bacia do complexo água/sedimento produzido pelos interflúvios; e (c) o baixo curso é uma região de forte degradação (colúvios), na qual predomina a deposição

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dos sedimentos e o rio acaba transportando somente partículas finas – planícies aluviais ou várzeas que circulam as calhas e que funcionam como receptores dos sedimentos produzidos mais a montante, quando os rios transbordam, ou como áreas fornecedoras de sedimentos no resto do tempo (BORBAS & SEMMLMANN, 2000). Segundo Silva (2004), as formas de transporte sólido são divididas em três grupos:

1. Carga sólida do leito ou de arrasto: são as partículas de sedimento que rolam ou escorregam longitudinalmente no curso d’água. As partículas estão em contato com o leito praticamente o tempo todo.

2. Carga sólida saltitante: são as partículas que pulam ao longo do curso d’água por efeito da correnteza ou pelo impacto de outras partículas. O impulso inicial que arremessa uma partícula na correnteza pode se dever ao impacto de uma na outra, o rolamento de uma por sobre a outra ou o fluxo de água sobre a superfície curva de uma partícula, criando assim pressão negativa.

3. Carga sólida em suspensão: são as partículas suportadas pelas componentes verticais das velocidades do fluxo turbulento, enquanto estão sendo transportadas pelas componentes horizontais dessas velocidades, sendo suficientemente pequenas para permanecerem em suspensão, subindo e descendo na corrente acima do leito. Conforme Christofoletti (1981) apud Silva (2004), geralmente esse grupo de sedimento representa a maior quantidade de carga sólida do curso d’água, podendo corresponder a 99% de toda a carga sólida.

De acordo com Williams (1989), o estudo e a compreensão de como variam as concentrações de sedimento com relação à variação das vazões de um curso de água possibilitam esboçar seu regime hidrossedimentológico. Segundo Kobiyama et al. (2006), o monitoramento é um processo contínuo de medição das características de um determinado fenômeno, visando a compreensão e modelagem dos mesmos. Portanto, para realização destes estudos e uma possível compreensão da dinâmica hidrossedimentógica em bacias hidrográficas é necessário realizar o monitoramento dos parâmetros desejados como, por exemplo, vazão, sólidos em suspensão e precipitação. Carvalho (1994) menciona que valores como descarga sólida em suspensão, de arrasto, total e outros parâmetros derivados dos estudos, como produção de sedimentos e altura de degradação dos solos, gradação de leitos de rios ou degradação desses leitos são de aplicação em muitas áreas de estudo, como, por exemplo:

� O conhecimento da descarga sólida em suspensão e da concentração é muito importante nos estudos de tratamento da água para abastecimento e em estudos ambientais ligados à flora e fauna aquática.

� Descarga em suspensão, total, concentração e parâmetros derivados de estudos são importantes na preparação do diagnóstico hidrossedimentológico de uma bacia hidrográfica.

� A concentração e a descarga em suspensão são importantes em estudos de irrigação. O objetivo do presente trabalho foi verificar a relação entre os parâmetros SS e Q, SS e P, vazão sólida (Q.SS) e Q, e Q.SS e P e bem como investigar o efeito do tamanho da bacia sobre todos os parâmetros nas quatro bacias experimentais localizadas na bacia hidrográfica do Alto Rio Negro. Esta bacia se localiza na divisa dos estados de Santa Catarina e Paraná e é caracterizada originalmente por Floresta Ombrófila Mista (Floresta de Araucárias) e atualmente encontra-se a industria madeireira através do reflorestamento por Pinus (P. taeda) que sustenta a economia da região. Devido ao crescimento populacional e também à questão ambiental – especialmente o confronto entre a manutenção da mata nativa e o reflorestamento por Pinus – é necessária a realização de estudos hidrossedimentológicos. Estes estudos visam à melhoria do gerenciamento dos recursos hídricos bem como do planejamento dos usos do solo. ÁREA DE ESTUDO

A bacia do Alto Rio Negro (Figura 3) possui aproximadamente uma área total de 3452 km² e compreende total ou parcialmente os municípios de Corupá, Campo Alegre, São Bento do Sul, Rio Negrinho e Mafra em Santa Catarina e Rio Negro, Pién, Agudos do Sul e Tijucas do Sul no Paraná.

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Figura 3: Localização da bacia do Alto Rio Negro.

As estações Fluviométricas, necessárias para a medição de Q e SS, estão caracterizadas na Tabela 1 e a localização destas dentro da bacia do Alto Rio Negro estão apresentadas na Figura 4.

Tabela 1: Características das estações Fluviométricas. Código da estação*

Nome* Latitude Longitude Altitude*

(m) Área da

bacia (km²) Período de

coleta de dados* 61090000 Fragosos 26°09’18” S 49°22’59” W 790 800 1967 até 2006 61094500 Avencal 26°15’15” S 49°37’05” W 788 1011 1976 até 2006 61095000 Rio Preto do Sul 26°12’56” S 49°36’11” W 780 2612 1951 até 2006 65100000 Rio Negro 26°06’34” S 49°48’07” W 766 3452 1930 até 2006 * Fonte: Agência Nacional das Águas (ANA).

Figura 4: Localização das estações Fluviométricas e seus respectivos limites.

As estações Pluviométricas, necessárias para medição de P, estão caracterizadas na Tabela 2.

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Tabela 2: Características das estações Pluviométricas. Código da estação*

Nome* Latitude* Longitude* Altitude*

(m) Período de coleta

de dados* 02648027 Garuva 26°02’08” S 48°51’00” W 80 1976 até 2006 02549008 Vossoroca 25°49’00” S 49°05’00” W 805 1949 até 2006 02649060 Primeiro Salto do Cubatão 26°12’57” S 49°04’50” W 790 1981 até 2006 02549003 Rio da Várzea dos Lima 25°57’00” S 49°23’00” W 810 1982 até 2002 02649057 Campo Alegre 26°11’11” S 49°16’24” W 870 1976 até 2004 02649018 Fragosos 26°09’17” S 49°22’50” W 790 1982 até 2002 02649013 Corupá (Hansa) 26°25’26” S 49°17’33” W 200 1945 até 2003 02649016 Rio Preto do Sul 26°12’58” S 49°36’12” W 780 1951 até 2002 02649055 Corredeira 26°25’10” S 49°34’23” W 750 1976 até 2005 02649006 Rio Negro 26°06’00” S 49°48’00” W 770 1936 até 2005 02649056 Itaiópolis 26°19’58” S 49°55’38” W 990 1976 até 2005 02650022 Iracema 26°27’31” S 49°59’11” W 1000 1983 até 2004 02649054 Moema 26°31’50” S 49°50’37” W 950 1976 até 2005 02649058 Barra do Prata 26°41’51” S 49°49’41” W 450 1978 até 2004 02649017 Doutor Pedrinho 26°43’02” S 49°28’59” W 250 1954 até 2004 02649065 Barra do Avencal 26°34’08” S 49°29’30” W 650 1984 até 2002

* Fonte: Agência Nacional das Águas (ANA).

A Figura 5 apresenta o Modelo Numérico do Terreno (MNT) da bacia do Alto Rio Negro. As regiões em vermelho são as que possuem maior altitude, em verde são as que apresentam menores altitudes e as amarelas são regiões de transição entre as altitudes maiores e menores da bacia.

Figura 5: Modelo Numérico do Terreno da bacia do Alto Rio Negro.

MÉTODOS

A precipitação média para cada bacia experimental foi estimada com o uso do método de Thiessen (Tabela 3). Segundo Tucci (2000), este método considera a não-uniformidade da distribuição espacial dos postos, mas não leva em conta o relevo da bacia.

Tabela 3: Valores de Pmédio para as bacias analisadas. Estação Pmédio (mm/ ano)

Rio Preto do Sul 1684,08 Fragosos 1775,38 Rio Negro 1673,11 Avencal 1685,72

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Através do programa Excel, foram introduzidos os dados das séries temporais de P, SS e Q, possibilitando a análise destes parâmetros nas quatro bacias experimentais. Os valores de SSmédio foram calculados através das equações de reta retirados dos gráficos de dispersão e regressão linear entre SS e Q de cada estação. Foram adquiridas quatro equações de reta, sendo que y é o valor de SSmédio e x é o valor de Qmédio. Através das tabelas, foram adquiridos os valores de Qmédio para cada estação e a partir disso calculados os valores de SSmédio, como apresentado na Tabela 4.

Tabela 4: Valores de SSmédio de cada bacia experimental calculados através das respectivas equações de reta e valores de Qmnédio.

Estação Qmédio (m³/s) Equação da reta SSmédio (mg/l) Rio Preto do Sul 55,25 y = 0,53.x + 18,616 47,90

Fragosos 19,11 y = 0,08.x + 49,269 50,91 Rio Negro 66,43 y = 0,19.x + 35,513 48,19 Avencal 23,94 y = 1,36.x + 12,672 45,33

Os valores de Q.SSmédio foram calculados através do produto dos fatores Qmédio e SSmédio (equação 1), considerando que esta vazão sólida admite apenas os sólidos em suspensão desconsiderando os sólidos de fundo.

Q.SSmédio [mg/s] = Qmédio [m³/s] x SSmédio [mg/l] x 1000 (1)

Considerou-se que a vazão sólida contida neste estudo (Q.SSmédio e Q.SSespecífico) contém apenas a carga sólida em suspensão (SS), desconsiderando a carga sólida de arraste e a carga sólida saltitante. Para avaliar o efeito do tamanho da bacia foi adicionado o fator área nos estudos comparativos entre os parâmetros verificados e também para a construção dos gráficos. Para o cálculo de Q.SSespecífica (equação 2) foram adicionados os fatores área e densidade da argila (d).

Q.SSespecífica [m³/km².ano] = ( Q.SSmédio [mg/s] x 31536000 ) / ( d [mg/m³] x Área [km²] ) (2)

A tabela a seguir apresenta os valores de Q.SSespecífica para as quatro bacias analisadas.

Tabela 5: Valores de Q.SSespecífica para as bacias analisadas. Estação Q.SSespecífica (m³/km².ano)

Rio Preto do Sul 84,92 Fragosos 101,96 Rio Negro 77,72 Avencal 89,95

Portanto estes foram os métodos utilizados para construção de tabelas e gráficos comparativos entre os parâmetros estudados. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados deste artigo estão apresentados a seguir e foram necessários para dar continuidade entre as etapas ou mesmo para uma análise final comparativa. A Figura 6 apresenta as relações entre SS e Q para as estações Rio Preto do Sul, Avencal, Fragosos e Rio Negro respectivamente bem como suas equações de reta e sua correlação verificada através dos valores de R².

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SS x Q - Rio Preto do Sul y = 0,53x + 18,616

R2 = 0,569

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Q (m³/s)

SS (mg/l)

(a)

SS x Q - Avencal y = 1,3642x + 12,672

R2 = 0,5589

0

20

40

60

80

0 5 10 15 20 25 30 35

Q (m³/s)

SS (mg/l)

(b)

SS x Q - Fragosos y = 0,0861x + 49,269

R2 = 0,0014

0

40

80

120

160

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Q (m³/s)

SS (mg/l)

(c)

SS x Q - Rio Negro y = 0,1909x + 35,513

R2 = 0,0903

0

40

80

120

160

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Q (m³/s)

SS (mg/l)

(d)

Figura 6: Relação entre SS e Q nas estações: (a) Rio Preto do Sul; (b) Avencal; (c) Fragosos; e (d) Rio Negro.

Através de dados tabulares foram adquiridos os valores de Qmédio destas quatro bacias experimentais e a partir daí foram calculados os valores de SSmédio através de suas respectivas equações de reta, onde y é o valor de SSmédio e x é o valor de Qmédio. Os valores de SSmédio de cada bacia estão apresentados na Tabela 4. A Figura 7 apresenta a relação entre SS e Q na estação Rio Negro. Os dados (pontos e retas) estão divididos por décadas e, nesta estação, os dados foram divididos da seguinte maneira: a) anos 70: compreende dados de 1976 à 1979; b) anos 80: de 1980 à 1989; c) anos 90: de 1990 à 1999; e d) a partir de 2000: de 2000 à 2006.

0

50

100

150

200

250

300

350

0 100 200 300 400

Q (m³/s)

SS (mg/l)

anos70

anos 80

anos 90

a partir de 2000

Linear (anos 90)

Figura 7: Relação entre SS e Q na estação Rio Negro, separados em décadas.

A Figura 8 apresenta a relação entre SS e Q na estação Fragosos. Idem ao item anterior, os dados (pontos e retas) estão divididos por décadas e, nesta estação, os dados foram divididos da seguinte maneira: a) anos 90: compreende dados de 1994 à 1999; b) a partir de 2000: de 2000 à 2006.

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0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 20 40 60 80 100

Q (m³/s)

SS (mg/l)

anos 90

a partir de 2000

Figura 8: Relação entre SS e Q na estação Fragosos, separados em décadas.

Pelas Figuras 7 e 8 foram observadas variações temporais no comportamento da relação entre SS e Q através da disposição dos pontos e inclinação das retas de cada período nas duas estações analisadas. A Figura 9 apresenta a relação de Q.SSespecífica e a Área nas quatro bacias experimentais.

y = -0,001x + 14,888

R2 = 0,8205

0

2

4

6

8

10

12

14

16

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Área (km²)

Q.SS específica (m

³/km

².ano)

Fragosos

Avencal

Rio Preto do Sul

Rio Negro Figura 9: Relação entre Q.SSespecífica e Área nas quatro estações monitoradas.

Através deste gráfico foi possível verificar uma boa correlação negativa (R²=0,82) entre Q.SSespecífica e Área. Isso demonstra que quanto maior a área da bacia, menor é a Q.SSespecífica, como verificado por Ashida e Okumura (1974). A Figura 10 apresenta a relação entre Q.SSespecífica e Qmédio nas quatro estações já mencionadas. Neste gráfico foi utilizado Qmédio na unidade mm/ano, com o intuito de tirar influência das áreas das bacias e assim possibilitar a comparação entre Q.SSespecífica e Qmédio.

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R2 = 0,8014

0

2

4

6

8

10

12

14

16

550,0 600,0 650,0 700,0 750,0 800,0

Q médio (mm/ano)

Q.SS específica (m

³/km

².ano)

Fragosos

Avencal

Rio Preto do Sul

Rio Negro Figura 10: Relação entre Q.SSespecífica e Qmédio nas quatro estações monitoradas.

Pelo gráfico anterior foi verificada uma boa correlação positiva entre Q.SSespecífica e Qmédio (R²=0,80), ou seja, quanto maior Qmédio (em mm/ano), maior a Q.SSespecífica. A Figura 11 apresenta a relação entre Qmédio/Pmédio e a Área nas quatro estações monitoradas.

R2 = 0,9029

0,35

0,37

0,39

0,41

0,43

0,45

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Área (km²)

Q m

édio/P m

édio

Fragosos

Avencal

Rio Preto do Sul

Rio Negro Figura 11: Relação entre Qmédio/Pmédio e Área nas quatro estações monitoradas.

Foi encontrada uma boa correlação negativa entre Qmédio/Pmédio e a Área (R²=0,90), ou seja, quanto maior a área da bacia hidrográfica, menor a relação Qmédio/Pmédio. A Figura 12 apresenta a relação entre Pmédio e Área nas bacias analisadas.

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R2 = 0,4675

1600

1640

1680

1720

1760

1800

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Área (km²)

P m

édio (mm/ano)

Fragosos

Avencal

Rio Preto do Sul

Rio Negro Figura 12: Relação entre Pmédio e Área nas quatro estações monitoradas.

Não foi encontrado uma boa correlação entre Pmédio e Área (R²=0,46) mas este gráfico pode explicar um pouco mais sobre a Figura 11. O valor de Pmédio é maior que a tendência para a estação Fragosos e menor para a estação Avencal. Assim, a relação Qmédio/Pmédio se altera como verificado na Figura 11, onde Qmédio/Pmédio é menor que a linha de tendência para a estação Fragosos e maior para a estação Avencal. A figura a seguir mostra a relação entre Q.SSmédio e Qmédio nas quatro estações estudadas.

R2 = 0,998

0,0E+00

1,0E+06

2,0E+06

3,0E+06

4,0E+06

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0

Q medio (m³/s)

Q.SS m

edio (mg/s)

Fragosos

Avencal

Rio Preto do Sul

Rio Negro Figura 13: Relação entre Q.SSmédio e Qmédio nas quatro estações monitoradas.

Houve uma ótima correlação positiva entre Q.SSmédio e Qmédio (R²=0,99). Isto já era esperado, pois quando maior a vazão em um rio, maior a quantidade de sedimentos em suspensão carregada. A Figura 14 mostra a relação entre Q.SSmédio e Pmédio nas quatro estações supracitadas.

24º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

ABES – Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 11

R2 = 0,4464

0,0E+00

1,0E+06

2,0E+06

3,0E+06

4,0E+06

1660 1680 1700 1720 1740 1760 1780 1800

P med (mm)

Q.SS m

edio (mg/s)

Fragosos

Avencal

Rio Preto do Sul

Rio Negro Figura 14: Relação entre Q.SSmédio e Pmédio nas quatro estações monitoradas.

Neste gráfico não houve uma boa correlação entre os fatores analisados (R²=0,45), pois a estação Avencal apresentou um valor de Pmédio muito abaixo do esperado e assim a relação Q.SSmédio e Pmédio também seguiu a mesma condição comparado às outras bacias. A figura a seguir apresenta a relação entre Qmédio e Área nas quatro estações monitoradas.

R2 = 0,9942

0

20

40

60

80

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Área (km²)

Q m

édio (m³/s)

Fragosos

Avencal

Rio Preto do Sul

Rio Negro Figura 15: Relação entre Qmédio e Área nas quatro estações monitoradas.

Através deste gráfico foi verificada uma ótima correlação entre Qmédio e Área (R²=0,99), ou seja, quanto maior a área da bacia hidrográfica, maior a vazão do rio, que neste caso foi expresso por Qmédio. CONCLUSÃO

Foram encontradas linhas de tendência positivas, ou seja, os valores de SS tendem a aumentar quando Q também aumenta, exceto na estação Fragosos, onde a linha de tendência é praticamente horizontal e, portanto não segue o mesmo padrão que nas outras bacias analisadas. Verificaram-se também diferenças temporais entre dados de SS e Q nas estações Fragosos e Rio Negro. Isto mostra que o período de tempo no qual se faz a medição dos dados influência nos valores dos mesmos. Na bacia do Alto Rio Negro ocorre a proporcionalidade já encontrada por Ashida e Okumura (1974), isto é, os valores de Q.SSespecífico são inversamente proporcionais às áreas das respectivas bacias.

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O ponto que representa a estação Avencal, na Figura 9 e 10, teve uma leve queda no valor de Q.SSespecífica se comparado às linhas de tendência dos respectivos gráficos. Isso pode ser explicado devido ao fato que nesta área se encontra um reservatório (barragem) que possui uma área de drenagem de cerca de um quinto da área total da bacia. Assim foi verificada uma situação onde ocorre a contenção de sedimentos pela barragem e provocando a diminuição da quantidade de SS na medição da estação Avencal, conforme a Tabela 4. Através da Figura 11, verificou-se que a relação entre Qmédio/Pmédio é inversamente proporcional á área da bacia. Portanto conclui-se que a evapotranspiração aumenta quando a área da bacia aumenta e a relação entre Qmédio/Pmédio diminui. Sabe-se que quando o valor de Pmédio aumenta, o valor da relação Qmédio/Pmédio diminui. Na Figura 11, os pontos que representam as estações Fragosos e Avencal estão um pouco exclusas da linha de tendência. Isto é justificado pela Figura 12, onde Pmédio possui um valor maior que a linha de tendência para a estação fragosos e menor para a estação Avencal. Portanto, concluiu-se que o calculo de Pmédio influenciou na relação Qmédio/Pmédio e conseqüentemente alterou a linha de tendência e o valor de R² nas Figura 11 e 12. AGRADECIMENTOS

Agradecemos ao professor Irani dos Santos da UFPR e Eng° Édson Nagashima da SUDERHSA que disponibilizaram os dados das estações Pluviométricas, Fluviométricas e medições de SS e ao FINEP pelo apoio financeiro para a realização deste trabalho.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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título]. 2007. Disponível em <www.alambi.net/eutofizacao.jpg>. Acesso em 3 de maio de 2007. 2. ASHIDA, K.; OKUMURA, T. Study on sedimentation in reservoirs. Disaster Prevention Research

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Hidrologia: Ciência e Aplicação. 2ª ed. Porto Alegre: Editora da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (ABRH), 2000. p. 915-943.

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8. TUCCI, C. E. M. Hidrologia: ciência e aplicação. Porto Alegre: Ed. da UFRGS, 2000. 943p. 9. WILLIAMS, G. P. Sediment concentration versus water discharge during single hydrologic events in

rivers. Journal of Hydrology, Amsterdam, v. 111, 1989. p. 89-106.