Baseado em análise texturais e mineralógicas de amostras do leito do Estuário do Guaíba o autor define as seguintes fácies sedimentares: Arenosa, sub-devidida em Sub-Fácies Areia Grossa, Média e Final; Areno-Síltica; Silto-Arenosa e Areno-Silto-Argilosa. Cada uma destas fácies é o resultado da mistura e deposição de detritos sólidos provenientes de quatro áreas fontes distintas: o Escudo Cristalino; as Formações Quaternárias; a suspensão na corrente dos Rios Jacuí, Gravataí, Sinos e Caí que cortam rochas de idade Pré-Cambriana, Paleozóica, Mesozóica e Quaternária, originando, assim, uma complexa mistura que flui para o estuário e o material recente que ocorre nas margens do mesmo. A mineralogia das Argilas mostra um significativo vínvulo com as rochas-fonte, salientando-se a Montmorilonita proveniente da Formação Graxaim, Caolinita e Clorita carregadas do Escudo Pré- Cambriano e Caolinita resultante da erosão da Laterita Serra de Tapes. Relações com os resultados obtidos por diversos autores em outros estuários são discutidos paralelamente, ficando bem caracterizada a grande influência das áreas adjacentes e emersas, na distribuição dos sedimentos de fundo.

Baseado em análise texturais e mineralógicas de amostras do leito do Estuário do Guaíba o autor define as seguintes fácies sedimentares: Arenosa, sub-devidida em Sub-Fácies Areia Grossa, Média e Final; Areno-Síltica; Silto-Arenosa e Areno-Silto-Argilosa. Cada uma destas fácies é o resultado da mistura e deposição de detritos sólidos provenientes de quatro áreas fontes distintas: o Escudo Cristalino; as Formações Quaternárias; a suspensão na corrente dos Rios Jacuí, Gravataí, Sinos e Caí que cortam rochas de idade Pré-Cambriana, Paleozóica, Mesozóica e Quaternária, originando, assim, uma complexa mistura que flui para o estuário e o material recente que ocorre nas margens do mesmo. A mineralogia das Argilas mostra um significativo vínvulo com as rochas-fonte, salientando-se a Montmorilonita proveniente da Formação Graxaim, Caolinita e Clorita carregadas do Escudo Pré- Cambriano e Caolinita resultante da erosão da Laterita Serra de Tapes. Relações com os resultados obtidos por diversos autores em outros estuários são discutidos paralelamente, ficando bem caracterizada a grande influência das áreas adjacentes e emersas, na distribuição dos sedimentos de fundo.

Baseado em análise texturais e mineralógicas de amostras do leito do Estuário do Guaíba o autor define as seguintes fácies sedimentares: Arenosa, sub-devidida em Sub-Fácies Areia Grossa, Média e Final; Areno-Síltica; Silto-Arenosa e Areno-Silto-Argilosa. Cada uma destas fácies é o resultado da mistura e deposição de detritos sólidos provenientes de quatro áreas fontes distintas: o Escudo Cristalino; as Formações Quaternárias; a suspensão na corrente dos Rios Jacuí, Gravataí, Sinos e Caí que cortam rochas de idade Pré-Cambriana, Paleozóica, Mesozóica e Quaternária, originando, assim, uma complexa mistura que flui para o estuário e o material recente que ocorre nas margens do mesmo. A mineralogia das Argilas mostra um significativo vínvulo com as rochas-fonte, salientando-se a Montmorilonita proveniente da Formação Graxaim, Caolinita e Clorita carregadas do Escudo Pré- Cambriano e Caolinita resultante da erosão da Laterita Serra de Tapes. Relações com os resultados obtidos por diversos autores em outros estuários são discutidos paralelamente, ficando bem caracterizada a grande influência das áreas adjacentes e emersas, na distribuição dos sedimentos de fundo.

O Lago Guaíba configura-se como o grande depositário das águas de uma bacia hidrográfica que engloba boa parte do centro e nordeste do estado, estendendo-se por uma área aproximada de 84.700 km2 que abrange mais de 250 municípios, entre eles a capital do Estado. São 496 km2 de superfície onde diversos usos e atividades têm seu palco, como por exemplo; navegação, recreação, extração de areia e, a mais importante delas, o abastecimento de água de boa parte da região metropolitana de Porto Alegre. Mesmo com essa relevância, poucos são os estudos referentes à dinâmica sedimentar do lago, sendo que a maioria trata da distribuição e textura dos sedimentos, e raros são aqueles que fazem menção ao padrão de ondas e suas relações com a ressuspensão destes sedimentos e suas conseqüências. A presente pesquisa analisa as características das ondas incidentes no Lago Guaíba quanto a seus principais parâmetros; altura significativa (Hs), período (T), direção de propagação e suas relações com a ressuspensão de sedimentos junto ao fundo. Para tanto, o SWAN (Simulating Waves Nearshore), software que utiliza técnicas de modelagem matemática, foi validado e aplicado, tendo como principais parâmetros de entrada a batimetria do lago, a direção, velocidade e freqüência de incidência de ventos na região (entre os anos 1996 e 1997), além de correntes, nível d’água, densidade, freqüências máximas e mínimas, entre outros. Já os parâmetros de saída (altura significativa da onda, período, direção de propagação e velocidade orbital) foram inseridos no Sistema de Informações Geográficas IDRISI e trabalhados de forma a inferir o padrão de ondas incidentes no lago e suas interações com a ressuspensão de sedimentos de fundo, caracterizando a profundidade de início do regime de fluxo turbulento e delimitando a área de atuação da turbulência vinculada ao transporte de sedimentos. As maiores ondas modeladas atingiram 0,55 m em alguns pontos do lago, principalmente quando de ventos soprando dos quadrantes S e SE e em intensidades superiores a 7 m/s. Em linhas gerais as ondas acompanham os padrões de intensidade e direção do vento, atingindo os valores máximos aproximadamente entre 1 e 2 horas após os picos de velocidade dos ventos. Em situações de maior intensidade de ventos as ondas levaram aproximadamente 2 horas para atingirem 0,10 m, já com ventos fracos a moderados este tempo é de aproximadamente 3 horas. Além de velocidade e direção, a regularidade dos ventos mostrou-se relevante na geração e propagação de ondas no Guaíba. Características geomorfológicas referentes à geometria, batimetria e o fetch do lago também são importantes, fato evidenciado quando da análise de cinco estações de controle sob um mesmo regime de ventos; a diferença entre a altura das ondas chegou a mais de 0,40 m entre porções distintas do lago. Além disso, há o processo de refração das ondas que causa um rápido alinhamento da zona de rebentação de tal maneira que ela tende a ser paralela a linha de praia. Os parâmetros que estabelecem as condições deposicionais no Guaíba são controlados pelo nível de energia das ondas incidentes e pelas correntes. Pode-se afirmar que em função das pequenas profundidades e baixas velocidades médias das correntes de fundo, o transporte de sedimentos finos é particularmente governado pelas ondas, uma vez que as mesmas são responsáveis pela inserção dos sedimentos na coluna d’água. As ondas incidentes no Guaíba têm potencial para gerar turbulência junto ao fundo em diferentes situações. Entretanto, a profundidade máxima não excede a 1,9 m para ventos do quadrante S e velocidades da ordem de 11 m/s. Já a espessura da camada limite onde se verifica inicio do fluxo turbulento apresenta valores bastante reduzidos, entre 0,02 a 1 cm. Os ambientes de sedimentação do lago foram mapeados e assim classificados: 1) Fundo Deposicional (51% da área do lago); 2) Fundo Transicional (41%) e 3) Fundo Erosional ou de não Deposição (8%). Estas condições foram espacializadas em um modelo temporal que relacionou as informações sobre velocidade orbital e a freqüência de incidência de ondas quanto à sua direção, derivadas dos resultados modelados pelo SWAN ao longo do período estudado. Pode-se afirmar que o Guaíba é um grande importador de sedimentos, uma vez que a superfície de fundo com deposição é mais significativa que a superfície de fundo com erosão, condição esta que ocorre a profundidades inferiores a 1,5 m. A situação de deposição do material transportado na coluna d’água ocorre quando da inexistência de fluxo turbulento, ou quando o mesmo é insignificante junto ao fundo (com potencial de ressuspensão de sedimentos em até 7 dias por ano, ou 2% do tempo analisado). Como forma de contribuir à gestão ambiental da região, foram gerados subsídios referentes ao potencial de concentração de material particulado em suspensão. Este potencial foi definido em função do percentual de tempo, ao longo do ano, em que a ressuspensão de sedimentos de fundo gerada por ondas pode incrementar os níveis de poluição nos locais onde a água é atualmente captada para o abastecimento público no município de Porto Alegre. / Guaíba Lake is the main destination of the water coming from a river basin which encompasses a major part of the center and northeast of Rio Grande do Sul state, extending over some 84,700 square km and reaching more than 250 municipalities, including the state capital. This adds up to a 496 sq. km area, where several functions and activities occur, such as navigation, recreation, sand extraction, and, most important of all, water supply to a large part of the metropolitan Porto Alegre area. Despite this relevance, few studies have been conducted on the lake’s sedimentary dynamics, with most of them addressing sediment distribution and textures, and even fewer mentioning wave pattern and its connection with the ressuspension of these sediments and its consequences. This research examines the characteristics of Lake Guaíba’s waves with regard to their main parameters; significant wave height (Hs), period (T), direction of wave propagation and its connections with the ressuspension of sediments at the bottom. To this end, SWAN (Simulating Waves Nearshore) a type of software using mathematical modeling techniques, has been validated and applied, with its main inputs being the lake’s bathymetry, direction, wind speed and frequency in the region (between 1996 and 1997) in addition to currents, water level, density, and maximum and minimum frequencies, among others. Output parameters (significant wave height, period, direction of wave propagation, and orbital motion) were inserted in the IDRISI Geographic Information System and studied so as to infer the lake’s wave pattern and its interactions with the ressuspension of bottom sediments, characterizing depth at the beginning of the turbulent flow and encircling the area of turbulence linked to transport of sediments. The highest waves modeled reached 0.55 m in a few points of the lake, particularly when winds were blowing from the S and SE quadrants with an intensity of over 7 m/sec. Generally speaking, waves follow wind intensity and direction patterns, and reach maximum values in about 1 to 2 hours after wind speed peaks. Whenever winds were stronger, waves took some 2 hours to reach 0.10 m, but with weak to moderate winds, they took around 3 hours. In addition to speed and direction, wind regularity proved relevant in generating and propagating waves on Lake Guaíba. Geomorphologic characteristics as regards the lake’s geometry, bathymetry and fetch are likewise important, as was verified when five control stations were analyzed under a same wind pattern; the difference between wave height exceeded 0.40 m among distinctive parts of the lake. In addition, there is a wave refraction process, which causes a fast alignment to the breaker zone, so that it tends to be parallel to the shoreline. The parameters establishing Lake Guaíba’s depositional environment are controlled by the energy level of the existing waves and currents. It can be stated that, as a result of small depths and low average speeds of the bottom currents, the transport of fine sediments is particularly governed by the waves, since it is the waves that add sediments to the water column. The Guaíba waves can potentially generate bottom turbulence in different situations. However, the maximum depth does not exceed 1.9 m with S quadrant winds and speeds of about 11 m/s. On the other hand, the thickness of the bordering layer where the turbulent flow begins has very low values, between 0.02 to 1 cm. The lake’s sediment environments were mapped and rated as follows: 1) Depositional Environment (51% of the lake); 2) Transitional Environment (41%); and 3) Erosional or Non- Depositional Environment (8%). Such conditions were spatialized in a time model which linked information on orbital motion and frequency of wave occurrence as to direction, obtained from the SWAN-modeled results throughout the period under study. It can be stated that Lake Guaíba is a major importer of sediments, since its depositional environment area is more significant than its erosional environment area, and this situation occurs at depths of less than 1.5 m. Deposition of matter carried in the water column occurs when there is no turbulent flow, or when it is insignificant to the environment (with a sediments ressuspension potential of up to 7 days a year, or 2% of the time analyzed). As a contribution to the region’s environmental management, subsidies have been created with relation to the concentration of particulate suspended matter. This potential has been defined as a percentage of time, throughout the year, in which the wave-created ressuspension of environment sediments can increase the pollution levels at places where water is currently captured for public supply in the Porto Alegre area.

O Lago Guaíba configura-se como o grande depositário das águas de uma bacia hidrográfica que engloba boa parte do centro e nordeste do estado, estendendo-se por uma área aproximada de 84.700 km2 que abrange mais de 250 municípios, entre eles a capital do Estado. São 496 km2 de superfície onde diversos usos e atividades têm seu palco, como por exemplo; navegação, recreação, extração de areia e, a mais importante delas, o abastecimento de água de boa parte da região metropolitana de Porto Alegre. Mesmo com essa relevância, poucos são os estudos referentes à dinâmica sedimentar do lago, sendo que a maioria trata da distribuição e textura dos sedimentos, e raros são aqueles que fazem menção ao padrão de ondas e suas relações com a ressuspensão destes sedimentos e suas conseqüências. A presente pesquisa analisa as características das ondas incidentes no Lago Guaíba quanto a seus principais parâmetros; altura significativa (Hs), período (T), direção de propagação e suas relações com a ressuspensão de sedimentos junto ao fundo. Para tanto, o SWAN (Simulating Waves Nearshore), software que utiliza técnicas de modelagem matemática, foi validado e aplicado, tendo como principais parâmetros de entrada a batimetria do lago, a direção, velocidade e freqüência de incidência de ventos na região (entre os anos 1996 e 1997), além de correntes, nível d’água, densidade, freqüências máximas e mínimas, entre outros. Já os parâmetros de saída (altura significativa da onda, período, direção de propagação e velocidade orbital) foram inseridos no Sistema de Informações Geográficas IDRISI e trabalhados de forma a inferir o padrão de ondas incidentes no lago e suas interações com a ressuspensão de sedimentos de fundo, caracterizando a profundidade de início do regime de fluxo turbulento e delimitando a área de atuação da turbulência vinculada ao transporte de sedimentos. As maiores ondas modeladas atingiram 0,55 m em alguns pontos do lago, principalmente quando de ventos soprando dos quadrantes S e SE e em intensidades superiores a 7 m/s. Em linhas gerais as ondas acompanham os padrões de intensidade e direção do vento, atingindo os valores máximos aproximadamente entre 1 e 2 horas após os picos de velocidade dos ventos. Em situações de maior intensidade de ventos as ondas levaram aproximadamente 2 horas para atingirem 0,10 m, já com ventos fracos a moderados este tempo é de aproximadamente 3 horas. Além de velocidade e direção, a regularidade dos ventos mostrou-se relevante na geração e propagação de ondas no Guaíba. Características geomorfológicas referentes à geometria, batimetria e o fetch do lago também são importantes, fato evidenciado quando da análise de cinco estações de controle sob um mesmo regime de ventos; a diferença entre a altura das ondas chegou a mais de 0,40 m entre porções distintas do lago. Além disso, há o processo de refração das ondas que causa um rápido alinhamento da zona de rebentação de tal maneira que ela tende a ser paralela a linha de praia. Os parâmetros que estabelecem as condições deposicionais no Guaíba são controlados pelo nível de energia das ondas incidentes e pelas correntes. Pode-se afirmar que em função das pequenas profundidades e baixas velocidades médias das correntes de fundo, o transporte de sedimentos finos é particularmente governado pelas ondas, uma vez que as mesmas são responsáveis pela inserção dos sedimentos na coluna d’água. As ondas incidentes no Guaíba têm potencial para gerar turbulência junto ao fundo em diferentes situações. Entretanto, a profundidade máxima não excede a 1,9 m para ventos do quadrante S e velocidades da ordem de 11 m/s. Já a espessura da camada limite onde se verifica inicio do fluxo turbulento apresenta valores bastante reduzidos, entre 0,02 a 1 cm. Os ambientes de sedimentação do lago foram mapeados e assim classificados: 1) Fundo Deposicional (51% da área do lago); 2) Fundo Transicional (41%) e 3) Fundo Erosional ou de não Deposição (8%). Estas condições foram espacializadas em um modelo temporal que relacionou as informações sobre velocidade orbital e a freqüência de incidência de ondas quanto à sua direção, derivadas dos resultados modelados pelo SWAN ao longo do período estudado. Pode-se afirmar que o Guaíba é um grande importador de sedimentos, uma vez que a superfície de fundo com deposição é mais significativa que a superfície de fundo com erosão, condição esta que ocorre a profundidades inferiores a 1,5 m. A situação de deposição do material transportado na coluna d’água ocorre quando da inexistência de fluxo turbulento, ou quando o mesmo é insignificante junto ao fundo (com potencial de ressuspensão de sedimentos em até 7 dias por ano, ou 2% do tempo analisado). Como forma de contribuir à gestão ambiental da região, foram gerados subsídios referentes ao potencial de concentração de material particulado em suspensão. Este potencial foi definido em função do percentual de tempo, ao longo do ano, em que a ressuspensão de sedimentos de fundo gerada por ondas pode incrementar os níveis de poluição nos locais onde a água é atualmente captada para o abastecimento público no município de Porto Alegre. / Guaíba Lake is the main destination of the water coming from a river basin which encompasses a major part of the center and northeast of Rio Grande do Sul state, extending over some 84,700 square km and reaching more than 250 municipalities, including the state capital. This adds up to a 496 sq. km area, where several functions and activities occur, such as navigation, recreation, sand extraction, and, most important of all, water supply to a large part of the metropolitan Porto Alegre area. Despite this relevance, few studies have been conducted on the lake’s sedimentary dynamics, with most of them addressing sediment distribution and textures, and even fewer mentioning wave pattern and its connection with the ressuspension of these sediments and its consequences. This research examines the characteristics of Lake Guaíba’s waves with regard to their main parameters; significant wave height (Hs), period (T), direction of wave propagation and its connections with the ressuspension of sediments at the bottom. To this end, SWAN (Simulating Waves Nearshore) a type of software using mathematical modeling techniques, has been validated and applied, with its main inputs being the lake’s bathymetry, direction, wind speed and frequency in the region (between 1996 and 1997) in addition to currents, water level, density, and maximum and minimum frequencies, among others. Output parameters (significant wave height, period, direction of wave propagation, and orbital motion) were inserted in the IDRISI Geographic Information System and studied so as to infer the lake’s wave pattern and its interactions with the ressuspension of bottom sediments, characterizing depth at the beginning of the turbulent flow and encircling the area of turbulence linked to transport of sediments. The highest waves modeled reached 0.55 m in a few points of the lake, particularly when winds were blowing from the S and SE quadrants with an intensity of over 7 m/sec. Generally speaking, waves follow wind intensity and direction patterns, and reach maximum values in about 1 to 2 hours after wind speed peaks. Whenever winds were stronger, waves took some 2 hours to reach 0.10 m, but with weak to moderate winds, they took around 3 hours. In addition to speed and direction, wind regularity proved relevant in generating and propagating waves on Lake Guaíba. Geomorphologic characteristics as regards the lake’s geometry, bathymetry and fetch are likewise important, as was verified when five control stations were analyzed under a same wind pattern; the difference between wave height exceeded 0.40 m among distinctive parts of the lake. In addition, there is a wave refraction process, which causes a fast alignment to the breaker zone, so that it tends to be parallel to the shoreline. The parameters establishing Lake Guaíba’s depositional environment are controlled by the energy level of the existing waves and currents. It can be stated that, as a result of small depths and low average speeds of the bottom currents, the transport of fine sediments is particularly governed by the waves, since it is the waves that add sediments to the water column. The Guaíba waves can potentially generate bottom turbulence in different situations. However, the maximum depth does not exceed 1.9 m with S quadrant winds and speeds of about 11 m/s. On the other hand, the thickness of the bordering layer where the turbulent flow begins has very low values, between 0.02 to 1 cm. The lake’s sediment environments were mapped and rated as follows: 1) Depositional Environment (51% of the lake); 2) Transitional Environment (41%); and 3) Erosional or Non- Depositional Environment (8%). Such conditions were spatialized in a time model which linked information on orbital motion and frequency of wave occurrence as to direction, obtained from the SWAN-modeled results throughout the period under study. It can be stated that Lake Guaíba is a major importer of sediments, since its depositional environment area is more significant than its erosional environment area, and this situation occurs at depths of less than 1.5 m. Deposition of matter carried in the water column occurs when there is no turbulent flow, or when it is insignificant to the environment (with a sediments ressuspension potential of up to 7 days a year, or 2% of the time analyzed). As a contribution to the region’s environmental management, subsidies have been created with relation to the concentration of particulate suspended matter. This potential has been defined as a percentage of time, throughout the year, in which the wave-created ressuspension of environment sediments can increase the pollution levels at places where water is currently captured for public supply in the Porto Alegre area.

O Lago Guaíba configura-se como o grande depositário das águas de uma bacia hidrográfica que engloba boa parte do centro e nordeste do estado, estendendo-se por uma área aproximada de 84.700 km2 que abrange mais de 250 municípios, entre eles a capital do Estado. São 496 km2 de superfície onde diversos usos e atividades têm seu palco, como por exemplo; navegação, recreação, extração de areia e, a mais importante delas, o abastecimento de água de boa parte da região metropolitana de Porto Alegre. Mesmo com essa relevância, poucos são os estudos referentes à dinâmica sedimentar do lago, sendo que a maioria trata da distribuição e textura dos sedimentos, e raros são aqueles que fazem menção ao padrão de ondas e suas relações com a ressuspensão destes sedimentos e suas conseqüências. A presente pesquisa analisa as características das ondas incidentes no Lago Guaíba quanto a seus principais parâmetros; altura significativa (Hs), período (T), direção de propagação e suas relações com a ressuspensão de sedimentos junto ao fundo. Para tanto, o SWAN (Simulating Waves Nearshore), software que utiliza técnicas de modelagem matemática, foi validado e aplicado, tendo como principais parâmetros de entrada a batimetria do lago, a direção, velocidade e freqüência de incidência de ventos na região (entre os anos 1996 e 1997), além de correntes, nível d’água, densidade, freqüências máximas e mínimas, entre outros. Já os parâmetros de saída (altura significativa da onda, período, direção de propagação e velocidade orbital) foram inseridos no Sistema de Informações Geográficas IDRISI e trabalhados de forma a inferir o padrão de ondas incidentes no lago e suas interações com a ressuspensão de sedimentos de fundo, caracterizando a profundidade de início do regime de fluxo turbulento e delimitando a área de atuação da turbulência vinculada ao transporte de sedimentos. As maiores ondas modeladas atingiram 0,55 m em alguns pontos do lago, principalmente quando de ventos soprando dos quadrantes S e SE e em intensidades superiores a 7 m/s. Em linhas gerais as ondas acompanham os padrões de intensidade e direção do vento, atingindo os valores máximos aproximadamente entre 1 e 2 horas após os picos de velocidade dos ventos. Em situações de maior intensidade de ventos as ondas levaram aproximadamente 2 horas para atingirem 0,10 m, já com ventos fracos a moderados este tempo é de aproximadamente 3 horas. Além de velocidade e direção, a regularidade dos ventos mostrou-se relevante na geração e propagação de ondas no Guaíba. Características geomorfológicas referentes à geometria, batimetria e o fetch do lago também são importantes, fato evidenciado quando da análise de cinco estações de controle sob um mesmo regime de ventos; a diferença entre a altura das ondas chegou a mais de 0,40 m entre porções distintas do lago. Além disso, há o processo de refração das ondas que causa um rápido alinhamento da zona de rebentação de tal maneira que ela tende a ser paralela a linha de praia. Os parâmetros que estabelecem as condições deposicionais no Guaíba são controlados pelo nível de energia das ondas incidentes e pelas correntes. Pode-se afirmar que em função das pequenas profundidades e baixas velocidades médias das correntes de fundo, o transporte de sedimentos finos é particularmente governado pelas ondas, uma vez que as mesmas são responsáveis pela inserção dos sedimentos na coluna d’água. As ondas incidentes no Guaíba têm potencial para gerar turbulência junto ao fundo em diferentes situações. Entretanto, a profundidade máxima não excede a 1,9 m para ventos do quadrante S e velocidades da ordem de 11 m/s. Já a espessura da camada limite onde se verifica inicio do fluxo turbulento apresenta valores bastante reduzidos, entre 0,02 a 1 cm. Os ambientes de sedimentação do lago foram mapeados e assim classificados: 1) Fundo Deposicional (51% da área do lago); 2) Fundo Transicional (41%) e 3) Fundo Erosional ou de não Deposição (8%). Estas condições foram espacializadas em um modelo temporal que relacionou as informações sobre velocidade orbital e a freqüência de incidência de ondas quanto à sua direção, derivadas dos resultados modelados pelo SWAN ao longo do período estudado. Pode-se afirmar que o Guaíba é um grande importador de sedimentos, uma vez que a superfície de fundo com deposição é mais significativa que a superfície de fundo com erosão, condição esta que ocorre a profundidades inferiores a 1,5 m. A situação de deposição do material transportado na coluna d’água ocorre quando da inexistência de fluxo turbulento, ou quando o mesmo é insignificante junto ao fundo (com potencial de ressuspensão de sedimentos em até 7 dias por ano, ou 2% do tempo analisado). Como forma de contribuir à gestão ambiental da região, foram gerados subsídios referentes ao potencial de concentração de material particulado em suspensão. Este potencial foi definido em função do percentual de tempo, ao longo do ano, em que a ressuspensão de sedimentos de fundo gerada por ondas pode incrementar os níveis de poluição nos locais onde a água é atualmente captada para o abastecimento público no município de Porto Alegre. / Guaíba Lake is the main destination of the water coming from a river basin which encompasses a major part of the center and northeast of Rio Grande do Sul state, extending over some 84,700 square km and reaching more than 250 municipalities, including the state capital. This adds up to a 496 sq. km area, where several functions and activities occur, such as navigation, recreation, sand extraction, and, most important of all, water supply to a large part of the metropolitan Porto Alegre area. Despite this relevance, few studies have been conducted on the lake’s sedimentary dynamics, with most of them addressing sediment distribution and textures, and even fewer mentioning wave pattern and its connection with the ressuspension of these sediments and its consequences. This research examines the characteristics of Lake Guaíba’s waves with regard to their main parameters; significant wave height (Hs), period (T), direction of wave propagation and its connections with the ressuspension of sediments at the bottom. To this end, SWAN (Simulating Waves Nearshore) a type of software using mathematical modeling techniques, has been validated and applied, with its main inputs being the lake’s bathymetry, direction, wind speed and frequency in the region (between 1996 and 1997) in addition to currents, water level, density, and maximum and minimum frequencies, among others. Output parameters (significant wave height, period, direction of wave propagation, and orbital motion) were inserted in the IDRISI Geographic Information System and studied so as to infer the lake’s wave pattern and its interactions with the ressuspension of bottom sediments, characterizing depth at the beginning of the turbulent flow and encircling the area of turbulence linked to transport of sediments. The highest waves modeled reached 0.55 m in a few points of the lake, particularly when winds were blowing from the S and SE quadrants with an intensity of over 7 m/sec. Generally speaking, waves follow wind intensity and direction patterns, and reach maximum values in about 1 to 2 hours after wind speed peaks. Whenever winds were stronger, waves took some 2 hours to reach 0.10 m, but with weak to moderate winds, they took around 3 hours. In addition to speed and direction, wind regularity proved relevant in generating and propagating waves on Lake Guaíba. Geomorphologic characteristics as regards the lake’s geometry, bathymetry and fetch are likewise important, as was verified when five control stations were analyzed under a same wind pattern; the difference between wave height exceeded 0.40 m among distinctive parts of the lake. In addition, there is a wave refraction process, which causes a fast alignment to the breaker zone, so that it tends to be parallel to the shoreline. The parameters establishing Lake Guaíba’s depositional environment are controlled by the energy level of the existing waves and currents. It can be stated that, as a result of small depths and low average speeds of the bottom currents, the transport of fine sediments is particularly governed by the waves, since it is the waves that add sediments to the water column. The Guaíba waves can potentially generate bottom turbulence in different situations. However, the maximum depth does not exceed 1.9 m with S quadrant winds and speeds of about 11 m/s. On the other hand, the thickness of the bordering layer where the turbulent flow begins has very low values, between 0.02 to 1 cm. The lake’s sediment environments were mapped and rated as follows: 1) Depositional Environment (51% of the lake); 2) Transitional Environment (41%); and 3) Erosional or Non- Depositional Environment (8%). Such conditions were spatialized in a time model which linked information on orbital motion and frequency of wave occurrence as to direction, obtained from the SWAN-modeled results throughout the period under study. It can be stated that Lake Guaíba is a major importer of sediments, since its depositional environment area is more significant than its erosional environment area, and this situation occurs at depths of less than 1.5 m. Deposition of matter carried in the water column occurs when there is no turbulent flow, or when it is insignificant to the environment (with a sediments ressuspension potential of up to 7 days a year, or 2% of the time analyzed). As a contribution to the region’s environmental management, subsidies have been created with relation to the concentration of particulate suspended matter. This potential has been defined as a percentage of time, throughout the year, in which the wave-created ressuspension of environment sediments can increase the pollution levels at places where water is currently captured for public supply in the Porto Alegre area.

Esta Tese aborda a hidrodinâmica e a sedimentologia de fundo, subfundo e em suspensão no Guaíba utilizando sensores geoacústicos e orbitais. Foram realizados 26 campanhas para coletas de diferentes conjuntos de dados: sísmica de fundo e subfundo, amostras de fundo in situ, corrente e vazão com um perfilador acústico de correntes por Doppler (PADC), sedimento em suspensão in situ. Diferentes embarcações foram utilizadas, a depender da natureza do trabalho realizado. Os dados de sedimentos em suspensão serviram de entrada a dois modelos de regressão para estimar a concentração de sedimentos em suspensão (CSS), ambos feitos com dados do satélite Landsat 8, sensor OLI (Operational Land Imager), e do PACD. Os dados do PACD, além da regressão, serviram para fornecem informações sobre a corrente e vazão. Os dados sísmicos (perfilador sísmico Stratabox 10 kHz e Sonar de Varredura Lateral) serviram para um mapeamento sistemático dos padrões geoacústicos para reconhecimento dos processos hidrodinâmicos e sedimentares atuantes. Todos os conjuntos de dados indicam que a corrente do Guaíba tem predomínio de Norte para Sul. As formas de fundo como ripples e dunas subaquosas assimétricas, presentes nos registros sísmicos, confirmam esse predomínio e indicam um comportamento fluvial do sistema aquático. Essas formas de fundo foram mapeadas na entrada, exutório e em áreas do canal de navegação, nas seções longitudinais com menor extensão. Essa presença sugere diferentes tipos de ambientes que são influenciados basicamente pela seção longitudinal. Seções mais estreitas provocam as maiores velocidades das correntes e uma maior competência do sistema para o transporte de sedimentos. As áreas no interior do Guaíba, sob o ponto de vista das correntes, possuem menor competência de transporte e são, portanto, ambientes com menor energia hidrodinâmica comparadas com as áreas de entrada e saída desse sistema. Esse comportamento também foi observado nos perfis de corrente de PACD e nas plumas de sedimento dos mapas de CSS nas condições de maiores descargas líquidas. A ação de ventos e geração de ondas também é uma forçante presente nesse sistema. As áreas mais rasas, principalmente na margem oeste e sudoeste do Guaíba, apresentaram maiores concentrações em algumas datas com os mapas de CSS, resultado da resuspensão do sedimento pelas ondas. Essas áreas, sob o ponto de vista da influência das ondas, possuem alta energia hidrodinâmica e são ambientes de erosão. Dessa forma, o Guaíba está sujeito às forçantes vento/onda e descarga líquida de forma coexistente. O comportamento do sedimento é influenciado por esses dois fatores de forma simultânea ou apenas por uma forçante, a depender da descarga líquida dos rios tributários, da intensidade do vento e geração de ondas. Além disso, a profundidade, o tamanho e posição do sedimento também influenciam o comportamento do sedimento. Embora tenha forçantes distintas, a predominância do fluxo de Norte para Sul, com correntes atuando em toda a coluna d‘água sugere que o Guaíba possui declividade no canal, condição para definir um canal fluvial. Esses fatores são condições que permitem concluir que esse sistema possui predomínio de comportamento de rio. / This thesis approaches the hydrodynamics and sedimentology of the bottom, subbottom, and in suspension in the Guaíba using geoacoustic and orbital sensors. Twenty-six campaigns were carried out to sample different datasets: bottom and sub-bottom seismics, field bottom samples, currents and river discharge measured by an acoustic Doppler current profiler (ADCP), and field suspended sediment. Different vessels were used depending on the nature of the conducted work. The suspended sediment data served as input to the two regression models for estimating sediment suspension concentration (SSC), both made with data from the Landsat 8 satellite, OLI (Operational Land Imager), and PACD. The ADCP data in addition to the regression analysis provided information on currents and river discharge. Seismic data (acquired by a 10-kHz Stratabox seismic profiler and a Side-Scan Sonar) were used to systematically map the geoacoustic patterns in order to identify hydrodynamic and sedimentary processes. All datasets indicate that the Guaíba river current has a predominant north-to-south direction. The bottom forms such as ripples and asymmetrical subaquatic dunes present in seismic records confirmed this predominance and indicated a river behavior. These background ondulations were mapped at the upstream end, river mouth, and in the navigation channel areas in short longitudinal sections. The presence of subaqueous dunes correspond to different types of environments that are mainly influenced by the longitudinal section. Narrower sections lead to higher current velocities and a greater system competence for sediment transport. The interior areas from the Guaíba River showed less transportation competence when considering its currents. Therefore, these are environments with lower hydrodynamic energy when compared to the upstream end and river mouth areas. This behavior was also observed in the ADCP current profiles and in the sediment plumes from the SSC maps under higher net river discharges. Winds and the wave generation are also important forces present in this system. Mainly the shallower areas at the western and southwestern margins of the Guaíba River presented higher concentrations on the SSC maps on some dates, which were a result of the sediment resuspension driven by waves. These areas have high hydrodynamic energy and are erosional environments when considering the wave influence. Thus, the Guaíba River is simultaneously subjected to wind/wave forcing and net river discharge. The sediment behavior is concurrently influenced by these two forces or only by one depending on the net discharge from the tributary rivers, wind intensity, and generation of waves. Furthermore, the sediment depth and size also influence the sediment behavior. Although it has distinct forcing, the predominant north-to-south direction of the flow with currents reaching the entire water column suggests that the Guaíba system has a slope in the channel, a condition that defines a river channel. These factors are the requirements that allow to conclude that this system has a prevailing river behavior.

O Lago Guaíba possui importância ambiental, econômica e histórico-cultural, para Porto Alegre e região metropolitana, no sul do Brasil. O lago é a principal fonte de abastecimento de água para a capital do estado desde sua colonização. O objetivo geral desta pesquisa foi analisar a poluição dos sedimentos do Lago Guaíba. Os estudos envolveram a discussão do contexto histórico-cultural da poluição do lago, a avaliação da poluição dos sedimentos superficiais nas margens, nas águas transicionais (riverina para lacustrina) e ao longo de todo o Lago Guaíba, assim como de dados históricos de monitoramento no entorno do Delta do Jacuí (encontro dos rios formadores do lago). Os sedimentos foram coletados de forma composta, avaliando a concentração dos metais e compostos orgânicos. A poluição do Lago Guaíba já era observada desde o século dezenove, seguindo pelas décadas. A qualidade da água e do sedimento no Delta do Jacuí é dependente dos rios tributários (conhecidos por sua poluição) e fluxos prioritários dos canais. A granulometria do sedimento e a concentração de carbono influenciam o potencial de sorção dos elementos e compostos. As margens possuem maior concentração de sedimentos arenosos, ocorrendo o inverso nas áreas centrais do lago. O Lago Guaíba apresenta características de um lago fluvial, sendo a deposição dos sedimentos dependente dos fluxos hídricos. A poluição do Lago Guaíba foi mais evidente próximo da margem de Porto Alegre e da foz de arroios (Dilúvio, Cavalhada e Salso), com alterações nas concentrações de carbono, fósforo e nitrogênio, assim como de Zn, Pb, Cu, Cr, Ni, Cd e Hg. O controle da poluição do Lago Guaíba é complexo em função de suas fontes diversas que perpassam diversas cidades. / Lake Guaíba has environmental, economic and historical-cultural importance for Porto Alegre, and metropolitan region, in southern Brazil. The lake is the main source of water supply for the state's capital since its colonization. The main objective of this research was to evaluate the sediment pollution in Lake Guaíba. The studies involved the discussion of the historical-cultural context of lake pollution, the evaluation of surface sediments pollution in the margins, in transitional waters (riverine to lacustrine), and throughout Lake Guaíba, as well as historical monitoring data on the surrounding of Jacuí's Delta (meeting of the forming rivers). The sediments were collected as composite, evaluating the concentration of metals and organic compounds. The pollution of Lake Guaíba had been observed since the nineteenth century, following the decades. The quality of the water and sediment in the Jacuí's Delta is dependent on the tributary rivers (known for their pollution) and priority channel flows. Sediments granulometry and carbon concentration influences the sorption potential of the elements and compounds. The margins have higher concentration of sandy sediments, being the inverse in the central areas of the lake. The Lake Guaíba shows characteristics of a fluvial lake, being the deposition of the sediments dependent on the water flows. The pollution of Lake Guaíba was more evident near the Porto Alegre margin and the outflow of streams (Dilúvio, Cavalhada, and Salso), with changes in carbon, phosphorus and nitrogen concentrations, as well as Zn, Pb, Cu, Cr, Ni, Cd, and Hg. The control of Lake Guaíba pollution is complex due to its diverse sources that surpass through several cities.

O Lago Guaíba possui importância ambiental, econômica e histórico-cultural, para Porto Alegre e região metropolitana, no sul do Brasil. O lago é a principal fonte de abastecimento de água para a capital do estado desde sua colonização. O objetivo geral desta pesquisa foi analisar a poluição dos sedimentos do Lago Guaíba. Os estudos envolveram a discussão do contexto histórico-cultural da poluição do lago, a avaliação da poluição dos sedimentos superficiais nas margens, nas águas transicionais (riverina para lacustrina) e ao longo de todo o Lago Guaíba, assim como de dados históricos de monitoramento no entorno do Delta do Jacuí (encontro dos rios formadores do lago). Os sedimentos foram coletados de forma composta, avaliando a concentração dos metais e compostos orgânicos. A poluição do Lago Guaíba já era observada desde o século dezenove, seguindo pelas décadas. A qualidade da água e do sedimento no Delta do Jacuí é dependente dos rios tributários (conhecidos por sua poluição) e fluxos prioritários dos canais. A granulometria do sedimento e a concentração de carbono influenciam o potencial de sorção dos elementos e compostos. As margens possuem maior concentração de sedimentos arenosos, ocorrendo o inverso nas áreas centrais do lago. O Lago Guaíba apresenta características de um lago fluvial, sendo a deposição dos sedimentos dependente dos fluxos hídricos. A poluição do Lago Guaíba foi mais evidente próximo da margem de Porto Alegre e da foz de arroios (Dilúvio, Cavalhada e Salso), com alterações nas concentrações de carbono, fósforo e nitrogênio, assim como de Zn, Pb, Cu, Cr, Ni, Cd e Hg. O controle da poluição do Lago Guaíba é complexo em função de suas fontes diversas que perpassam diversas cidades. / Lake Guaíba has environmental, economic and historical-cultural importance for Porto Alegre, and metropolitan region, in southern Brazil. The lake is the main source of water supply for the state's capital since its colonization. The main objective of this research was to evaluate the sediment pollution in Lake Guaíba. The studies involved the discussion of the historical-cultural context of lake pollution, the evaluation of surface sediments pollution in the margins, in transitional waters (riverine to lacustrine), and throughout Lake Guaíba, as well as historical monitoring data on the surrounding of Jacuí's Delta (meeting of the forming rivers). The sediments were collected as composite, evaluating the concentration of metals and organic compounds. The pollution of Lake Guaíba had been observed since the nineteenth century, following the decades. The quality of the water and sediment in the Jacuí's Delta is dependent on the tributary rivers (known for their pollution) and priority channel flows. Sediments granulometry and carbon concentration influences the sorption potential of the elements and compounds. The margins have higher concentration of sandy sediments, being the inverse in the central areas of the lake. The Lake Guaíba shows characteristics of a fluvial lake, being the deposition of the sediments dependent on the water flows. The pollution of Lake Guaíba was more evident near the Porto Alegre margin and the outflow of streams (Dilúvio, Cavalhada, and Salso), with changes in carbon, phosphorus and nitrogen concentrations, as well as Zn, Pb, Cu, Cr, Ni, Cd, and Hg. The control of Lake Guaíba pollution is complex due to its diverse sources that surpass through several cities.

A Bacia Hidrográfica do Lago Guaíba é a principal bacia do Rio Grande do Sul. Possui uma área equivalente a 30% do território do Estado. Abrange o maior contingente populacional, a maior concentração de atividades econômicas e, consequentemente, o maior número de problemas ambientais. Microcystis aeruginosa é uma espécie de Cianobactéria que produz Microcystina, uma hepatotoxina inibidora das proteínas fosfatases do metabolismo animal e que pode provocar câncer em mamíferos, se expostos a doses subletais a longo prazo e em altas doses danifica o fígado, levando à morte em poucas horas. Alguns autores citam M. aeruginosa como um dos organismos mais freqüentes entre as Cianobactérias da comunidade fitoplanctônica do Lago Guaíba; como possível conseqüência disso, muitas florações de M. aeruginosa têm sido registradas na região da Laguna dos Patos, que é o destino final de toda a água proveniente da Bacia do Guaíba, além de registros de ocorrência em reservatórios de águas captadas para o abastecimento público, provenientes destes ambientes. Este trabalho procura dar uma contribuição para o melhor conhecimento de fatores limnológicos, além disso fornecer dados para uma melhor compreensão e controle da dinâmica ecológica das populações de M. aeruginosa e de seus estágios de crescimento, no ponto inicial do Lago Guaíba e na foz dos principais tributários. Foram levantadas, sazonalmente, as variáveis limnológicas temperatura da água, transparência Secchi, pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, demanda química de oxigênio, fósforo e nitrogênio totais, clorofila, além da razão N:P, afim de se relacionar à presença de gêneros de algas fitoplanctônicas e ao número e status coloniais M. aeruginosa. A clorofila-a obteve uma maior correlação com a razão N:P. Tanto a análise de ordenação, através das variáveis físicas e químicas como descritores, como a análise de agrupamento, em função da presença/ausência de gêneros fitoplanctônicos, mostrou a formação de um grupo de estações amostrais no período do outono, onde o grau de eutrofização se tornou mais elevado. A análise de aleatorização mostrou que nos ambientes estudados o gênero Scenedesmus tende a crescer em estações amostrais e períodos do ano cujos graus de eutrofização são mais elevados; já o gênero Asterionella, tende a crescer, em ambientes menos eutrofizados. Foi constatada ainda, uma menor diversidade de gêneros no período do ano em que o grau de eutrofização se mostrou mais elevado. Os status coloniais de M. aeruginosa encontrados não demonstraram correlação com nenhuma das variáveis físicas e químicas estudadas. Porém o registro de apenas formas senescentes (status Ia e Ib) ocorreu devido à condições não propícias para o crescimento desta Cianobactéria, nas estações amostrais estudadas, principalmente, à baixa razão N:P e a alta hidrodinâmica ou turbulência, característica destes ambientes. As colônias encontradas são, portanto, resultados de crescimento em regiões a montante das estações amostrais, onde ocorrem, possivelmente condições propícias para tal desenvolvimento. / The Lake Guaíba watershed is the main hydrographic system in the State of Rio Grande do Sul, with an area equivalent to 30% of the state. It includes most part of the state population and economic activities, and, consequently, most of the environmental problems. Microcystis aeruginosa is a Cyanobacteria that produces microcystin, an hepatotoxin inhibitory of the animal metabolism phosphatases and that can induce cancer in mammals exposed to sub-lethal dosis for long periods. In high dosis, microcystin can damage the liver, leading to death within a few hours. Some authors mention M. aeruginosa as one of the most common organisms among the Cyanobacteria of phytoplanktonic communities in the Lake Guaíba. As a possible consequence, many blooms of M. aeruginosa have been recorded in the Laguna dos Patos region, which is the target of all water from Lake Guaíba watershed. The present work is a contribution to the knowledge of limnological factors in the initial portion of Lake Guaíba and in the mouth of its tributaries. It also provides data for a better understanding and control of the ecological dynamics of M. aeruginosa populations and its initial growth stages in that area. Seasonal sampling was performed to obtain data on water temperature, Secchi transparency, pH, conductivity, chemical oxygen demand, total phosphorus and nitrogen, and chlorophyll, as well as N:P ratio. These data were analyzed for correlation with the presence of phytoplankton genera and to the number and status of colonial M. aeruginosa. Chlorophyll-a was best correlated with N:P ratio. Both the ordination analysis, using physical and chemical variables as descriptors, and the cluster analysis based on presence/absence of phytoplankton genera produced a group of sampling stations in autumn when eutrophication leves were higher. Scenedesmus tends to grow in sampling stations and periods with higher eutrophication levels. Conversely, genus Asterionella tends to grow in environments with less eutrophication. There was also a lower diversity of genera in season with the highest degree of eutrophication. The colonial status of M. aeruginosa did not show correlation with any of the studied physical and chemical variables. The fact that only senescent forms (status Ia and Ib) were observed occurred because general conditions were not favorable to the growth of M. aeruginosa in the studied areas. This is explained mainly by the low N:P ratios and the strong turbulence or hydrodynamic of these environments. The observed colonies are, consequently, result of a growth process that took place in upstream areas, where growth conditions are probably more favorable.