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Previous issue date: 2015-11-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Dans le bassin amazonien, les flux de sédiments en suspension jouent un rôle im-
portant pour la biodiversité aquatique et pour la richesse des zones inondées car les
nutriments et la matière organique adhérants aux sédiments sont déposés dans ces zo-
nes. Les sédiments influencent également la géomorphologie du cours de l’Amazone en
se déposant aux endroits de plus faible vitesse et en créant des îles. Le flux sédimen-
taire influe sur le déplacement progressif des méandres et dans certains cas peut aller
jusqu’à couper le méandre du fleuve créant ainsi de nouvelles lagunes. Cette dynami-
que sédimentaire a donc un impact direct sur la vie des populations vivant en Amazonie.
Le bassin amazonien est considéré au niveau mondial comme l’un des principaux
apports de sédiments à l’Océan Atlantique, cependant approximativement 90% des sé-
diments du bassin proviennent des Andes et des zones sub-andines.
Comprendre la distribution spatiale et temporelle des flux sédimentaires est l’objectif
de cette étude pour laquelle on a choisi quatre stations hydrométriques de suivi réparties
tout au long de l’Amazone depuis sa formation au Pérou jusqu ́à environ 800 km de
son embouchure au Brésil. Pour atteindre cet objectif, on a mis en place pour chaque
station un échantillonnage décadaire en surface et une exploration totale de leur section
à différentes périodes de l’année. Des profils de turbidité et des échantillons pour la
granulométrie sur toute la section faisaient également partie de ce suivi.
Dans la zone andine, les flux de sédiments en suspension sont en relation directe
avec les débits liquides mais cette relation laisse peu à peu apparaître un hystérésis au
fur et à mesure que l’on pénètre dans la plaine et celui-ci est alors nettement marqué
à Óbidos, 870 km avant l ́embouchure. On attribue cet effet d’hystérésis aux apports
en eaux peu chargées de sédiments de tributaires en provenance, pour la plupart, des
boucliers Brésiliens et Guyanais.
Sur une distance d’environ 3000 km , tant sur la plaine péruvienne que brésilienne,
on a pu observer que le matériel en suspension se compose en fait de deux types de
sédiments bien définis : des sédiments fins (10-20 μm) et des sédiments grossiers, des
sables(100-250 μm). La quantité de chaque type de sédiment présent dans le cours prin-
cipal du fleuve est fonction de son régime hydrologique annuel. On relève des pics de
concentration en sédiments fins aux époques de plus grandes précipitations (décembre
à mars) alors que ceux des sables apparraissent pendant la période de crue (mai à juillet).Sur les stations andines et sub-andines, la turbulence de l’écoulement jointe aux
faibles profondeurs permet l’ascension de sédiments grossiers vers la surface. Par con-
séquent, on observe une relation directe entre la concentration de sédiments en suspen-
sion de surface et la concentration moyenne dans la section, ce qui permet un calcul
simple des flux sédimentaires et d’arriver à une valeur de 540 Mt an −1 pour qui con-
cerne l’apport du bassin péruvien de l’Amazone. Dans la plaine brésilienne, le contexte
change, les profondeurs moyennes se situent entre 40 et 100 m de telle sorte que la
présence de sable en surface est quasi nulle. D’où une incertitude plus grande à vouloir
utiliser une relation entre concentration de surface et concentration moyenne dans la
section. Cependant, l’analyse des résultats à la station d’Óbidos montre qu’il existe
encore une relation directe entre la concentration de sédiments de surface et la concen-
tration moyenne de sédiments fins dans la section alors que la concentration moyenne
de sédiments grossiers dans la section est, elle, en relation directe avec le débit liquide.
En différenciant ainsi le calcul suivant ces deux types de sédiments, on arrive pour
l’Amazone à une valeur de flux de 1100 Mt an −1 transitant par Óbidos, dont 60% cor-
respond au flux des sédiments fins et 40% respectivement aux grossiers.
On a utilisé la turbidité car c’est une mesure à haute fréquence et pour parvenir
aux valeurs de concentration à partir de celles-ci, on a dû établir différentes courbes de
calibration en fonction du diamétre des particules. On a pu observer que le signal de
turbidité est le résultat de l’addition des signaux émis par les particules de différents
diamètres présentes dans l’échantillon et avec cette prémisse, on a utilisé le modèle de
Rouse pour différencier le signal de concentration obtenu avec la turbidité. On a constaté
que les granulométries en présence sont les mêmes tout au long du régime hydrologique
mais que ce sont les proportions de chacune d’entre elles qui varient. Aussi a-t-on abouti
à des profils de concentration pour sédiments fins et des profils pour sédiments grossiers.
En montée de crue, les profils de concentration présentent un gradient bien marqué pour
les sédiments fins, alors qu’en période de crue ce gradient est contrôlé par les sables et
les profils de fines sont alors verticaux et constants sur toute la section. Ces résultats
montrent qu’il est possible de prédire, en Amazonie, les profils de concentration à partir
de la turbidité. / The sediments flux in Amazon Basin have an important role on the aquatic biodiver-
sity and richness in the floodplains because the nutrients and organic matter attached
on suspended sediments are deposited in these zones. The suspended sediments have
influence in the geomorphology of Amazon River too, because where they are deposited
in zone of low turbulence new isle are create. The sediments flux have influence in
the meandering movement and sometimes this movement can cause meanders to cutoff
and create new lakes. These changes and richeness have influence in the Amazonian
population.
The Amazon Basin is considered in global terms as one of main source of suspended
sediments of Atlantic Ocean, but the Andean region and foreland provide 90% of sedi-
ments at the Amazon Basin.
The aim of this study is to understand the spatial and temporal distribution of
sediments flux in the Amazon River, therefore were select four gauging station located
along of Amazon Riven from Peru to Brazil. In each gauging station was make superfi-
cial samples each ten days and samples in the section in different times of hydrological
period. Turbidity profiles and granulometry measuring were made too in each gauging
station.
In the Andean region, it is observed a relationship between the suspended sediments
concentration and discharge, however, this relationship become a hysteresis in the plain
especially in the Óbidos gauging station located at 870 km before of mouth. This result
can be by the contribution of influx poor in suspended sediments from Guyanese and
Brazilian shields.
In 3000 km of long from Peru to Brazil plain, the suspended sediments is composed
by two well defined types of suspended sediments: fine sediments (10-20 μm) and coarse
sediments (100-250 μm). The percentage of each type of sediments in the main river is
different during the hydrologic regime. Peak of fine sediments is observed in the same
period of peak of rainfall (December to March) and peak of coarse sediments is observed
in flood period (May to July).
The Andean and sub-Andean basin gauging station show the coarse sediments in
surface due to great turbulence and low depths. Therefore, this gauging station show
a relationship between the suspended sediments concentration in surface and averagesuspended sediments concentration in section, with this relation is possible to calcu-
late the suspended sediments flux. Hence the Peruvian basin provide 540 Mt year −1 .
However in the Brazilian plain the context is different, the depth is from 40 to 100 m,
becoming almost null the presence of coarse sediments in the surface. Therefore, cannot
use the relationship between suspended sediments concentration in surface and average
suspended sediments concentration in section. When the Óbidos gauging station is
analysed, it found there is a relationship between suspended sediments concentration
in surface and average of fine suspended sediments concentration. It is observed too,
that there is the relationship between coarse suspended sediments concentration and
discharge. Therefore, it is possible to calculate of suspended sediments flux using this
two relationships. The Amazon River export 1100 Mt year − 1 of suspended sediments
at Óbidos gauging station, of which 60% correspond at fine sediments flux and 40% to
coarse sediments flux. It is observed that the suspended sediments are sensitivity of
climate variability, generally El Niño events is associate with increase of fine suspended
sediments and La Niña events increase a percentage of coarse sediments in Amazon
River.
It is using the turbidity for determinate of suspended sediments concentration, we
use this technique due the high frequency in acquisition of data. However for use
the turbidity is necessary the previous calibration. It was observed that the turbidity
signal is an addition to the signal emitted by the particles in one sample and with this
assumption the Rose model was used to separate the concentration signal obtained by
the turbidity of these two types of sediments present in the Amazon River, fine particles
and sand. Therefore, it was obtained the concentration profiles to fine sediments and the
concentration profiles to the sand. It is observed during the rising period that the fine
sediments profiles show a strong gradient, however in the flood periods this gradient
reduce come a constant in all section. These results show that turbidity and Rouse
model can be used for prediction of suspended concentration in Amazon River.
Keywords: suspended sedi / Na bacia Amazônica, os fluxos de sedimentos em suspensão têm um papel importante na
biodiversidade aquática e na riqueza das zonas inundadas, pois, os nutrientes e matéria
orgânica que estão aderidos aos sedimentos são depositados nestas zonas. Os sedimen-
tos influenciam na geomorfologia do curso do rio Amazonas ao serem depositados em
zonas de menor velocidade, criando novas ilhas. O fluxo sedimentar tem a capacidade
de influir na movimentação dos meandros e em certos casos até no desligamento destes,
formando assim novos lagos. Estas mudanças e riquezas, têm influência direita nas po-
pulações que moram na Amazônia.
A bacia Amazônica é considerada como uma das principais fontes de sedimentos
para o Oceano Atlântico em termos mundiais, porém, os Andes e as zonas sub-Andinas
produzem aproximadamente o 90% desses sedimentos para a bacia Amazônica.
Entender o a distribuição espacial e temporal dos fluxos sedimentários é o objetivo
deste estudo, no qual foram escolhidas quatro estações de monitoramento de água e
sedimento ao longo do rio Amazonas, desde o Peru até o Brasil. Para cumprir com este
objetivo, foram feitas coletas superficiais a cada 10 dias em cada estação e amostragens
distribuídos na seção em diferentes épocas do ano. Perfis de turbidez e amostragem
para granulometria ao longo da seção também formaram parte do monitoramento.
Na zona Andina, os fluxos de sedimentos em suspensão têm uma relação direita
com os fluxos de água, no entanto, está relação se transforma em uma histereses ao
se aproximar da planície, tornando-se bem marcada em Óbidos, localizada a 870 km
antes da desembocadura. Atribui-se este resultado à contribuição de fluxos de água de
tributários pobres em sedimentos provenientes principalmente dos Escudos Brasileiro e
Guianês.
Tanto na planície peruana quanto na planície brasileira, em aproximadamente uma
longitude de 3000 km, observa-se que a concentração de sedimentos em suspensão está
composta de dois tipos de granulometrias bem definidos: sedimentos finos (10-20 μm)
e sedimentos grosseiros de tipo areias (100-250 μm). A porcentagem de cada tipo de
sedimentos presente no curso principal está em função do regime hidrológico. Picos
de concentração de sedimentos finos são presenciados nas épocas de máximas chuvas
(Dezembro a Março) e picos de areias em época de cheia (Maio a Julho).
Nas estações Andinas e sub-Andinas, a turbulência junto com as baixas profundi-
dades permitem a ascensão de sedimentos grosseiros à superfície. Consequentemente,observa-se uma relação direita entre concentração de sedimentos em suspensão na su-
perfície com a concentração de sedimentos média da seção, o que permite o cálculo
de fluxos sedimentários, sendo que, a bacia peruana contribui com 540 Mt ano −1 . Na
planície brasileira o contexto muda, onde as profundidades atingem de 40 á 100 m,
tornando quase nula a presencia de areias na superfície. Está é, por tanto, a maior
incerteza ao utilizar a relação da concentração de superfície com a média da secção.
Analisando a estação de Óbidos constatou-se que existe uma relação direita entre a
concentração de sedimentos da superfície e a concentração média de sedimentos finos
da seção. Observou-se também que, a concentração média de sedimentos grosseiros da
seção têm relação direita com a vazão. Esta diferenciação dos tipos de sedimentos per-
mite o cálculo de fluxos do rio Amazonas, concluindo que 1100 Mt ano −1 de sedimentos
são transportados para el Oceano Atlântico na estação de Óbidos, sendo que 60% cor-
responde ao fluxo de sedimentos finos e 40% ao fluxo de areias. Observou-se que os
sedimentos são sensíveis à variabilidade climática, em geral eventos El Niño estão rela-
cionados com maiores quantidades de sedimentos finos e eventos La Niña incrementam
a porcentagem de sedimentos grosseiros no rio Amazonas.
Utilizou-se a turbidez para obter dados de concentração por ser uma medida de
alta frequência, na qual, foram feitas curvas de calibração em função do diâmetro da
partícula. Observou-se que o sinal de turbidez é uma adição do sinal emitido pelas
partículas presentes em uma amostra, com esta premissa utilizou-se o modelo de Rouse
para separar o sinal de concentração obtido pela turbidez dos tipos de sedimentos pre-
sentes no rio Amazonas, partículas finas e areias. Deste modo conseguiu-se perfis de
concentração para sedimentos finos e perfis de concentração para as areias. Observa-se
que na época de enchente os perfis de concentração tem um gradiente bem marcado
para os sedimentos finos, no entanto, em épocas de cheia o gradiente é governado pelas
areias e os perfis de finos são verticais e constantes em toda a seção. Estes resultados
indicam que, pode-se predizer perfis de concentração com base na turbidez em rios da
Amazônia.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:tede/2161 |
| Date | 10 November 2015 |
| Creators | Cárdenas, Elisa Natalia Armijos |
| Contributors | JR, Naziano Pantoja Filizola, Guyot, Jean Loup |
| Publisher | Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, Clima e Ambiente (CLIAMB), INPA, Brasil, Coordenação de Pós Graduação (COPG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | French |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPA, instname:Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, instacron:INPA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 3500086864783825195, 600, 600, 600, 3806999977129213183, 2075167498588264571 |
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