6-Hidráulica Fluvial (1)

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Portos e Vias Navegáveis
Hidráulica Fluvial
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Fonte: Notas de Aula STT-403 – Portos e Vias Navegáveis. 
Autor: Antônio Nélson Rodrigues da Silva
Portos e Vias Navegáveis
• Conteúdo:
– Hidráulica Fluvial
• Noções de Hidrografia
• Noções de Hidrologia
• Morfologia Fluvial
• Dimensões desejáveis para os canais de navegação
• Melhoramentos dos cursos d´água para navegação
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Portos e Vias Navegáveis
Navegação Fluvial
Comportamento Natural –
CONHECER OBSERVAR
Prever eventuais impactos 
causados pelas alterações 
a eles impostas
Noções de Hidrografia
Noções de Hidrologia
Morfologia Fluvial
Portos e Vias Navegáveis
Noções de Hidrografia
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Portos e Vias Navegáveis
• Noções de HIDROGRAFIA
– Tem por objetivo realizar uma representação de aspectos 
reais envolvendo áreas marítimas ou fluviais
• Estudo Hidrográfico
– Levantamento de seções transversais
– Determinação das Vazões
– Levantamento das Velocidades
– Determinação do transporte de material sólido
– Qualidade da água
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Portos e Vias Navegáveis
• Representação Gráfica
• Planta
– Delimitação da bacia hidrográfica
– Representação das margens do rio
Fonte: Freitas (2015)
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Portos e Vias Navegáveis
• Perfil Longitudinal
– Fundo do leito do rio Pelo eixo ou pelo talvegue (ponto mais baixo)
– Linha d´água – curva de remanso
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Aprender Mais Geografia: O perfil transversal e longitudinal de um rio (blogeo3s.blogspot.com)
Portos e Vias Navegáveis
• Levantamento de Dados
• Geodésia/Topografia: levantamento das extensões do 
terreno considerando a curvatura da superfície terrestre 
(Geodésia) para posterior representação cartográfica
• Altimetria Fluvial: definição da seção transversal do 
rio. Para tal é preciso determinar o nível d´água a partir 
do leito. Como determinar o Leito => Batimetria
• Vazão/Velocidade: a vazão pode ser obtida a partir de 
vertedouros em rios pequenos, ou em medições 
indiretas, a partir da velocidade, em rios grandes.
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Portos e Vias Navegáveis
Noções de Hidrologia
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Portos e Vias Navegáveis
• Noções de HIDROLOGIA
– É o estudo da água nos seus estados líquido, sólido e 
gasoso, da sua ocorrência, distribuição e circulação na 
natureza.
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Portos e Vias Navegáveis
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• Noções de HIDROLOGIA
– Precipitação = Chuva
Portos e Vias Navegáveis
• Infiltração
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• Coeficiente de Run Off ou coeficiente de 
escoamento
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MORFOLOGIA FLUVIAL
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• Morfologia Fluvial
– Busca explicar a conformação dos cursos d´água que 
evoluem livremente na natureza.
– Águas Livres
• Na região das cabeceiras das bacias hidrográficas as águas 
não conseguem percorrer um leito definido em virtude da 
declividade acentuada, descendo de forma aleatória.
• Apresentam regime descontínuo
• Intensa erosão
• Ocorrem em declividades acima de 2%
• Constituem a parte superior de um curso d´água
• Também chamadas de torrente.
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• Morfologia Fluvial
– Águas Sujeitas
• A medida que a declividade vai diminuindo, as águas perdem 
velocidade e passam a percorrer um caminho mais definido, 
seguindo os talvegues naturais
• São os Rios
• Fluem em uma calha (leito ou álveo)
• Delimitado pelas margens ou ribas
– Praias, que tem baixa declividade
– Ribanceira, com alta declividade (escarpadas)
• Volumes extremos:
– Cheias (ou enchentes)
– Vazantes (ou estiagem)
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Portos e Vias Navegáveis
• Volumes extremos:
– Cheias (ou enchentes)
– Vazantes (ou estiagem)
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Portos e Vias Navegáveis
• Morfologia Fluvial
– Talvegue
• Lugar geométrico dos pontos de maior profundidade ao longo 
do rio
• Nem sempre coincide com o eixo do rio
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• Morfologia Fluvial
– Classificação dos Rios
– RIOS ESTÁVEIS
• A corrente de água praticamente não tem poder erosivo, pois a 
declividade é muito baixa (< 1%)
– RIOS ERRANTES
• Entre 1 e 2 % de declividade a água consegue moldar 
continuamente o solo, alterando a posição do leito, dando 
origem aos Rios Errantes.
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• Morfologia Fluvial
– Canal
• Trecho navegável do rio
• Pode variar dependendo do calado das embarcações
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• Morfologia Fluvial
– Classificação dos Rios quanto ao Regime
– RIO PLUVIAL
• Depende principalmente das precipitações
– RIO NIVAL
• Depende do degelo em regiões montanhosas
– RIO NIVO-PLUVIAL
• É alimentado por precipitações e por degelo (como o Rio 
Amazonas)
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• Morfologia Fluvial
– EVOLUÇÃO DOS CURSOS D´ÁGUA – Leis de Surel
• A erosão natural dos cursos d´água é retrógada, ou seja, 
ocorre de jusante para montante
• Os rios escavam o leito de forma que o perfil longitudinal 
tende para uma curva contínua, de concavidade voltada 
para o zênite, tangente na parte inferior a uma horizontal
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Portos e Vias Navegáveis
– Ciclo Natural dos Rios
– Mocidade: as águas escavam desordenadamente o terreno, em 
um regime de torrentes, buscando estabelecer um talvegue 
definitivo
– Maturidade: aqui já existe um talvegue definido, e o rio trabalha 
seu leito para alcançar um perfil de equilíbrio
– Velhice: com o perfil já estabilizado, começam a ocorrer acúmulos 
de matéria sólida oriundos de afluentes, que formam várzeas de 
sedimentação e reduzem a declividade do rio, fazendo com que o 
traçado original seja alterado nos trechos de jusante.
– Morte: ocorre quando a posição do divisor de águas se altera, 
com a migração da linha de partilha e a mudança da bacia para a 
qual o rio concorre.
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Portos e Vias Navegáveis
– EVOLUÇÃO DOS CURSOS D´ÁGUA
– Material sólido tende a se depositar nas partes mais baixas do rio 
(cones de detecção) formando as planícies de sedimentação.
– Nestas planícies, devido a baixa velocidade e as características do 
solo, fazem com que o leito do rio se altere, criando inúmeras 
curvas - MEANDROS
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– EVOLUÇÃO DOS CURSOS D´ÁGUA
– A erosão tende a deslocar os meandros, alargando as alças do rio
– Na cheia, é comum a água alterar o curso, procurando caminhos 
mais curtos e com maior declividade, transformando meandros 
em lagoas (Sacados)
Portos e Vias Navegáveis
– EVOLUÇÃO DOS CURSOS D´ÁGUA
– Impactos para a navegação:
• A existência de curvas aumenta a distância a ser percorrida
• Maior dificuldade à navegação
– Solução: retificação??
• As cotas dos pontos A e G permanecem as mesmas
• Consequentemente, a declividade aumenta
• Provoca um processo de erosão (escavação de fundação de OAE, portos a montante 
acima da linha d´água, etc...)
• Assoreamento exagerado a jusante
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Portos e Vias Navegáveis
– EVOLUÇÃO DOS CURSOS D´ÁGUA
– É a erosão que determina a forma do leito do rio.
• Começa pelo fundo do rio, criando uma nova seção
• Ao passar por esta nova seção, os filetes de água deixam de ser paralelos e 
se direcionam para as margens
• Ao atingir a margem além de causar a erosão desta margem, o filete é 
refletido para a margem oposta, onde também causará erosão.
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Portos e Vias Navegáveis
• LEIS DE FARGUE – correlação entre planta e perfil
• Lei dos Afastamentos
– As profundidades máximas e mínimas correspondem 
aos vértices e inflexões, respectivamente, ligeiramente 
deslocadas para jusante
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Portos e Vias Navegáveis
• LEIS DE FARGUE – correlação entre planta e perfil
• Lei das Fossas (ou da maior profundidade)
– A profundidade de uma fossa é tanto maior quanto 
maior for a curvatura dos vértices correspondentes.
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Portos e Vias Navegáveis
• LEIS DE FARGUE – correlação entre planta e perfil
• Lei dos Desenvolvimentos
– Para que as profundidades máximas e média sejam as 
maiores possíveis, o desenvolvimento das curvas deve 
ter um valor médio entre as curvaturas, específica 
para cada rio.
– As leis tem validade para as curvas de 
desenvolvimento médio do curso d´água, isto é , nem 
muitolongas, nem muito curtas com relação à largura 
do canal ( 3B < R < 6B e 5B < L < 11B )
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Portos e Vias Navegáveis
• LEIS DE FARGUE – correlação entre planta e perfil
• Lei dos Ângulos
– Para desenvolvimentos iguais de curvas a 
profundidade média é tanto maior, quanto maior o 
ângulo externo formado pelas tangentes.
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Portos e Vias Navegáveis
• LEIS DE FARGUE – correlação entre planta e perfil
• Lei da Continuidade
– Toda mudança brusca de curvatura produz uma 
redução brusca de profundidade. O perfil de fundo de 
um curso não é regular, senão quando a curvatura 
varia de maneira contínua
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Portos e Vias Navegáveis
• LEIS DE FARGUE – correlação entre planta e perfil
• Lei da Inclinação dos Fundos
– Se a curvatura varia de maneira contínua, a inclinação 
da tangente à curva das curvaturas (inverso do raio) 
determina, em qualquer ponto, a declividade do 
fundo. Ou seja, a variação da curvatura é proporcional 
à variação da declividade de fundo
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Portos e Vias Navegáveis
• Regras Complementares
• 1° Corolário – Afastamento das margens artificiais
– Entre dois pontos de inflexão consecutivos, a largura 
deve crescer junto com a curvatura, com valor máximo 
no vértice da curva
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Portos e Vias Navegáveis
• Regras Complementares
• 1° Corolário – Afastamento das margens artificiais
– As larguras dos pontos de inflexão sucessivos crescem 
de montante para jusante.
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Portos e Vias Navegáveis
• Regras Complementares
• 2° Corolário – Desenvolvimento das margens
– As margens côncavas devem ter desenvolvimento 
significativamente maior que o das margens convexas.
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Portos e Vias Navegáveis
Dimensões Desejáveis para os Canais de 
Navegação
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Portos e Vias Navegáveis
• Dimensões desejáveis para os canais de 
navegação
– As dimensões das embarcações que serão utilizadas 
em determinada região são definidas, a princípio, 
segundo critérios econômicos.
– Porém o canal de navegação deve possuir dimensões 
que comportem tal embarcação
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Portos e Vias Navegáveis
Dimensões desejáveis para os canais de navegação
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Profundidade
H min = C + 0,5
H desejável = 1,5 x C
Largura
d min = 4 x B
d desejável = 10 x B
Área da Seção Molhada
A min = 6 x S
A desejável = 15 x B
Raio de Curvatura (função do comprimento da embarcação L)
R min = 10 x L – raios menores podem ser admitidos desde que 
a largura seja acrescida de uma superlargura
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Portos e Vias Navegáveis
Melhoramentos dos Cursos D´Água para 
Navegação
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramento de cursos d´água
• Para que os cursos d'água apresentem condições de navegação 
adequadas, é preciso que algumas obras sejam realizadas, com o 
objetivo de corrigir processos naturais que dificultam a utilização 
plena destes rios.
• Os problemas mais comuns que se apresentam são:
– Ocorrência de obstáculos (naturais ou acidentais); ·
– Desbarrancamentos;
– Irregularidade das vazões;
– Instabilidade do canal (o talvegue pode se alterar após uma enchente, fazendo 
com que as embarcações encalhem ao tentar percorrer o antigo canal);
– Pluralidade de canais (a energia do rio é melhor aproveitada se atuar somente 
sobre um talvegue);
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramento de cursos d´água
• De uma maneira geral, as soluções para estes problemas se 
concentram em três tipos de obras:
– Melhoramentos Gerais ou Normalização·
– Regularização
– Canalização
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Obras mais baratas e mais simples que a canalização 
ou regularização
– Não e utilizam da energia natural do rio para 
promover as melhorias
– Necessitam de grande manutenção
– Apresentam menor vida útil.
– São elas:
• Limitação do leito de inundação
• Remoção de obstáculos
• Proteção das margens
• Fechamento de braços secundários
• Retificação de meandros
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Limitação do leito de inundação
• Tem por objetivo a limitação exata do leito do rio, protegendo 
os terrenos ribeirinhos através de barragens longitudinais 
localizadas no leito maior. Limitam as águas nas cheias
• Diques: barragens de terra ou enrrocamento (geralmente de 
gravidade)
• Muros: são estruturas esbeltas, em geral de concreto armado
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Remoção de obstáculos
• Consiste na retirada de material sólido do lito do rio 
– Obstáculo ocasional: árvores, pedras, etc
– Rochas permanentes
– Sedimentos que se depositam no fundo do canal
• Dragagem: processo de retirada, transporte e deposição dos 
sedimentos do fundo do canal
– O material dragado pode ser removido ou deixado no 
local, fora da área de influência do canal
– Equipamentos contínuos: Alcatruzes
– Equipamentos descontínuos: Back shovel (colher), drag-
line (concha), clamshell (pá de arrato)
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Remoção de obstáculos
• Dragagem:
• Alcatruzes
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Remoção de obstáculos
• Dragagem:
–Back-Shovel
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Remoção de obstáculos
• Dragagem:
–Drag-Line
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• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Remoção de obstáculos
• Dragagem:
–Clamshell
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Remoção de obstáculos
• Derrocamento
• Na ocorrência de materiais rochosos submersos, a 
simples dragagem não é eficiente
• Neste caso é necessário o derrocamento fluvial
• Consiste n desmonte da rocha, retirada, transporte 
e deposição do material desagregado
• Pode ser feito com explosivos ou por percussão.
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Proteção das margens
• Tem por objetivo a fixação do canal navegável, a redução do 
transporte de sólidos, a obtenção de equilíbrio da seção 
transversal e a proteção de terrenos ribeirinhos
• Causas: desgaste das margens provocados pelo 
arrancamento (erosão), escorregamento da ribanceira 
(erosão do pé da margem ou escoamento de águas de 
infiltração) ação das ondas (provocada pelo vento ou 
embarcações) 
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Proteção das margens
• Obras de proteção:
– Diretas ou contínuas: taludamento, revestimento simples proteção 
com enrrocamentos, alvenaria de pedra ou cortinas.
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Proteção das margens
• Obras de proteção:
– Indireta ou Descontínua: obras localizadas, feitas a curta distância 
das margens, para desviar o curso d´água
– Espigão isolado – CUIDADO, pois podem provocar erosão
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Proteção das margens
• Obras de proteção:
– Indireta ou Descontínua: obras localizadas, feitas a curta distância 
das margens, para desviar o curso d´água
– Espigão de Repulsão – obra cara
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Proteção das margens
• Obras de proteção:
– Indireta ou Descontínua: obras localizadas, feitas a curta distância 
das margens, para desviar o curso d´água
– Espigão de Sedimentação: –
» são permeáveis, razão pela qual permanecem abaixo do nível 
d´água. Com isso reduzem os turbilhoes e provocam depósito 
de material sólido junto à margem através a diminuição da 
velocidade da corrente naquele ponto.
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Fechamento de braços secundários
• Em regiões onde ocorre a formação de ilhas no meio do rio, pode ser 
interessante fechar os braços secundários, de forma a promover um 
aprofundamento do canal principal.
• O aumento de vazão no canal principal pode, no entanto, provocar 
problemasde deposição dos materiais sólidos transportados, a jusante
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramentos Gerais Ou Normalização
– Retificação de meandros
• Podem alongar muito a distância entre dois pontos
• Se não bem feita, o rio pode refazer o meandro (perfil de 
equilíbrio)
– Embocadura próxima ao vértice da curva onde a erosão é mais 
avançada e o transporte de sedimentos é pequeno.
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramento de cursos d´água
• De uma maneira geral, as soluções para estes problemas se 
concentram em três tipos de obras:
– Melhoramentos Gerais ou Normalização·
– Regularização
– Canalização
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Portos e Vias Navegáveis
• Regularização
– Utilizam a energia do próprio rio para promover as 
alterações necessárias.
– Apresentam elevado custo
– Exigem pequena manutenção
– Técnicas aplicáveis (isoladas ou conjuntamente)
• Simples Contração
• Conservação de Soleiras
• Correntes Helicoidais
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Portos e Vias Navegáveis
• Regularização
– Simples Contração
• A largura da seção é estrangulada de forma a provocar o 
aprofundamento do canal
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Portos e Vias Navegáveis
• Regularização
– Conservação de Soleiras (ou Método de Girardon)
• Interfere na planta e perfis transversal e longitudinal para 
eliminar as más passagens
• Se utiliza de diques e espigões
• Essencial observar as Leis de Fargue de forma que haja uma 
variação contínua de curvatura das margens no traçado em 
planta.
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Portos e Vias Navegáveis
• Regularização
– Correntes Helicoidais
• Baseia-se no poder erosivo de uma corrente helicoidal 
formada por filetes d´água desviados por painéis e filetes 
não desviados.
• Obra temporária, pois o canal tende a se assorear 
novamente, quando retirados os painéis.
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Portos e Vias Navegáveis
• Melhoramento de cursos d´água
• De uma maneira geral, as soluções para estes problemas se 
concentram em três tipos de obras:
– Melhoramentos Gerais ou Normalização·
– Regularização
– Canalização
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Portos e Vias Navegáveis
• Canalização
– Transforma o rio numa série de patamares, por meio de 
barragens, cujos desníveis são vencidos por obras de 
transposição
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Portos e Vias Navegáveis
• Canalização
– Vantagens: pode ser executada em qualquer rio, aumenta a 
profundidade (maiores calados), diminui a velocidade da água 
(menor tempo de viagem), menor percurso (pela retificação), 
possibilita o controle da vazão (estiagem), Facilita construção de 
portos, aproveitamento hidrelétrico, irrigação.
– Desvantagens: alto custo das obras, inundação de áreas 
ribeirinhas, limitação de tráfego nas obras de transposição de 
desnível, problemas ambientais.
– Podem ser fixas ou móveis, sendo estas últimas desmobilizadas na 
época de cheias 65
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