Aula 08_2013 Parte 1

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Prof. Dr. Tiago Zenker Gireli
� Dragagem e derrocamento
� Transporte de sedimentos
� Morfologia fluvial
� Equilíbrio de meandros
Transporte de sedimentos
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� Introdução:
Fenômenos hidráulicos com fronteiras fixas
formulação analítica bem definida
Escoamentos com fronteiras móveis (escoamento bifásico)
Fenômenos muito complexos formulação analítica não abrangente
Formulações empíricas
Transporte de sedimentos
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� Modalidades do transporte sólido:
� Arrastamento de fundo: as partículas sólidas deslocam-se
junto ao fundo por rolamento ou escorregamento sobre outras
partículas, sem perder contato com o fundo.
� Suspensão: as partículas sólidas deslocam-se no meio do
escoamento sem entrar em contato com o fundo.
� Saltitação: as partículas sólidas são alternadamente
transportadas por arrastamento e em pequenos saltos
Transporte de sedimentos
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� Força erosiva das correntes: 
� Teoria da turbulência considerando um
canal.
Transporte de sedimentos
J = inclinação
P = perímetro
A = Área da seção
γγγγagua = peso específico da água
l = comprimento da faixa
ττττ0000 = tensão de arraste do 
escoamento sobre o leito
Forças de ação
Peso da água=
Atrito contra o leito=
Igualando-se as duas equações tem-se:
Onde (raio hidráulico)
( )jsenAlágua ⋅⋅⋅γ
Pl ⋅⋅0τ
jRhágua ⋅⋅= γτ 0
PARh =
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� Força erosiva das correntes
� τ0 corresponde a tensão tangencial que tende a arrancar as partículas 
sólidas do leito móvel
� Para cada material a tensão tangencial crítica (τc ) que marca início do 
transporte
� Tensão tangencial crítica depende:
� Peso do grão 
� Densidade do material
� Forma do grão
� Distribuição granulométrica
� Coesão dos grãos 
Transporte de sedimentos
Se ττττ0 > ττττc tem-se a erosão
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� Diagrama de Shields
Onde:
X2: parâmetro de Shields
X1: número de Reynolds de atrito da partícula
: peso específico submerso dos grãos
: velocidade de atrito do escoamento
Transporte de sedimentos
água
águas
s
γ
γγ
γ
−
=
'
ρ
τ 0
* =u
D: Diâmetro característico 
dos sedimentos (D50)
ν: viscosidade cinemática 
da água
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� Exemplo de relação entre velocidade média do
escoamento e dimensão dos grãos de sílica
(Hjülstron, 1977)
Transporte de sedimentos
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� Conformações de fundo
Transporte de sedimentos
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� Conformações de fundo
� Rugas são ondulações sensivelmente regulares, de forma
aproximadamente sinusoidal, alturas da ordem dos centímetros e
comprimentos de onda da ordem dos decímetros
� Dunas são ondulações mais irregulares e exibem um talude de montante
mais suave em relação ao mais íngreme de jusante, possui alturas da
ordem dos decímetros e comprimentos de ondas da ordem dos metros
� Antidunas são formações aproximadamente sinusoidais com dimensões
semelhantes às dunas, apresentando-se sempre em fase a ondas de
superfície livre (regime torrencial do escoamento) cuja forma pode se
propagar para montante, jusante ou ainda ser estacionária
Transporte de sedimentos
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� Distribuição da concentração de sedimentos
transportados em suspensão
Transporte de sedimentos
Onde:
C: concentração do material em
suspensão à distância y do leito;
C0: concentração de referência;
z: Expoente da Lei de Rouse:
ω: velocidade de queda,
sedimentação ou decantação da
partícula;
k: constante de Von Karman:
k=0,4 (água limpa)
u*: velocidade de atrito do
escoamento.
*uk
z
⋅
=
ω
Z
yh
y
y
yh
C
C






−
⋅
−
=
0
0
0
0
0
yh
yy
−
−
Morfologia fluvial
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Morfologia fluvial
� Conceito:
A Morfologia Fluvial é o ramo da Hidráulica
Fluvial que estuda a formação, evolução e
estabilização dos cursos d’água naturais,
produzida pelo escoamento líquido, sendo um
ramo da Geomorfologia, parte da Geologia
que estuda a evolução da superfície terrestre
ao longo das eras geológicas.
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Morfologia fluvial
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Morfologia fluvial
� Formação:
� Águas pluviais escoam para a linha de maior declive
(talvegues)
� Predominância da erosão por abrasão com
aprofundamento do leito e assoreamento
� Início do curso d’água e definição de bacia hidrográfica
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Morfologia fluvial
� Modelação (evolução):
� Tendência ao equilíbrio
� Encontro de efeitos – ação do escoamento e reação do
material do leito
� Fase de consolidação dos cursos d’água
� Surgimento dos níveis de base (pontos fixos)
� Alterações desses pontos – Remodelação
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Morfologia fluvial
� Estabilidade:
� É o equilíbrio entre os efeitos
� Equilíbrio dinâmico – quando o balanço dos processos
de erosão e deposição não produzem alterações
mensuráveis nas características do curso d’água
� Pequenas variações são aceitas em função da
sazonalidade dos fenômenos envolvidos
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Morfologia fluvial
� Divisão da bacia hidrográfica
� Alta bacia ou curso superior: 
- Alta declividade e velocidades 
elevadas
- Sedimentos bem graduados 
desde argilas a grandes blocos
- Tendência erosiva forte, vale 
encaixado e leito retilíneo
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Morfologia fluvial
� Divisão da bacia hidrográfica
� Alta bacia ou curso superior: 
- Grande variação de descargas 
líquidas e sólidas
- Águas limpas na estiagem e 
turvas nas chuvas
- Intenso transporte de detritos 
com variadas dimensões (Debris
Flow)
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Morfologia fluvial
Rio Formoso - TO
� Divisão da bacia hidrográfica
� Média bacia ou curso médio: 
- Média declividade e velocidades 
médias menores que no trecho alto
- Moderada sinuosidade
- Escavação das margens
- Maiores vazões - menores 
velocidades - formação de bancos ou 
ilhas
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Morfologia fluvial
� Divisão da bacia hidrográfica
� Média bacia ou curso médio: 
- Presença de níveis de base
- Formação de cone de dejeção caso 
haja vale largo
- Menor intensidade de chuvas
- Área de transferência de sedimentos
Rio Formoso - TO
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Morfologia fluvial
� Divisão da bacia hidrográfica
� Baixa bacia ou curso inferior:
- Baixa declividade longitudinal e 
baixa velocidade 
- Reduzida ação erosiva, limitada 
pela proximidade altimétrica do 
nível de base
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Morfologia fluvial
� Perfil longitudinal do processo hidrossedimentométrico
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Morfologia fluvial
� Estudos em laboratório
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Morfologia fluvial
� Estudos em laboratório