Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The processes of erosion and sedimentation in a watershed cause numerous problems.
Knowledge of the amount of sediment transported by rivers is really important to planning
and using water resources, since the damage caused by sediments depend on the amount and
nature of them, which depend on the processes of erosion, transport and deposition. This
study aimed to evaluate the sediment transport in the Vacacaí-Mirim River, through measured
data in the cross-section in Restinga Sêca. Thus, it was possible to quantify the average of the
sediment discharge in cross-section of the river; to characterize the particle size of the
transported materials; to relate the sediment discharge (Qs) and liquid discharge (Q) to the
hydraulic and geometric characteristics of the section; and to indicate the sediment discharge
calculation method most suitable to estimate sediment transport. To calibrate the quality of
collected data, it was used the Pearson correlation coefficient (r), and the index of dispersion
(ID) presented by Aguirre et al. (2004), which is the average of the deviations between the
calculated and measured values in the field. When it was related the Qs and Q to the hydraulic
and geometric parameters of the section, it was found that Q had very strong correlation (r>
0.90) with the wet area, cross-sectional width, wetted perimeter, hydraulic radius and the
stage of the section. The best fit to the Qs were using the stream stage and average depth of
the flow.The sediment discharge of the river was almost all wash load. The wash load particle
size distribution was 57.05% of silt, 39.81% of coarse clay and 3.14% fine sand. The greater
coefficient of variation was found to diameter D90 (64.31% to bed material and 73.21% to
drag material. Related to particle size analysis of the bed material, it was found a
predominance of sand (97.21%) and silt (2.79%), which does not differ significantly from the
drag material, 97.06% sand and 2.94 % silt. After determining the rating curve of sediments,
it was possible to estimate the total average of sediments discharge for the considered period,
which resulted in more than 182 tons of sediment per year for the considered section. Related
to procedures used to evaluate the sediment discharge, Einstein modified method was which
best fit the QST measure (ID = 0.07), followed by Colby (1957), Toffaleti (1969) with ID
equal to 2.04 and 3.53, respectively. To estimate the bed load discharge, the best method was
Meyer-Peter & Müller (1948), resulting in a ID equal to 7.02 followed by methods of Karim
(1998), Van Rijn (1984) and Cheng (2002). The methods of Modified Einstein and Colby
(1957), which incorporate measured data of suspended sediment concentration (SSC),
resulted in better evaluations related to sediment discharge calculated and measured. Thus, it
is recommended to measure SSC and subsequently applying these two methods to determine
the sediment discharge in the Vacacaí-Mirim River. / Os processos de erosão e sedimentação em uma bacia hidrográfica trazem inúmeros
problemas. O conhecimento da quantidade de sedimentos transportado pelos rios é de
fundamental importância para o planejamento e aproveitamento dos recursos hídricos, uma
vez que os danos causados pelos sedimentos dependem da sua quantidade e natureza, os quais
por sua vez, dependem dos processos de erosão, transporte e deposição. O presente trabalho
teve como objetivo principal avaliar o transporte de sedimentos no rio Vacacaí-Mirim,
mediante coletas realizadas na seção transversal em Restinga Sêca. Com isso, foi possível
quantificar a descarga sólida média na seção transversal do rio; caracterizar a granulometria
dos materiais transportados; relacionar a descarga sólida (Qs) e líquida (Q) com as
características hidráulicas e geométricas da seção; e indicar os métodos de cálculo de descarga
sólida mais adequados para estimar o transporte de sedimentos. Para aferir a qualidade dos
dados coletados, foi utilizado o índice de correlação de Pearson (r) e o Índice de Dispersão
(ID) apresentado por Aguirre et al. (2004) que representa a média dos desvios entre os valores
calculados e medidos a campo. Relacionando a Qs e Q com os parâmetros hidráulicos e
geométricos da seção, verificou-se que a Q teve correlação muito forte (r>0,90) com a área
molhada, largura da seção transversal, perímetro molhado, raio hidráulico e a cota da seção.
Os melhores ajustes da Qs foram com a cota da régua e profundidade média do escoamento. O
material em suspensão correspondeu quase que a totalidade da descarga sólida no rio. A
composição granulométrica deste material foi de 57,05% silte, 39,81% de argila muito grossa
e 3,14% de areia muito fina. Já para o material de leito e de arraste, o maior coeficiente de
variação foi encontrado para diâmetro D90, 64,31% e 73,21%, respectivamente. Da análise
granulométrica do material de leito, constatou-se a predominância de areia (97,21 %) e silte
(2,79 %), o que não difere significativamente do material de arraste, 97,06% de areia e 2,94 %
de silte. Após a determinação da curva-chave de sedimentos, foi possível estimar a descarga
sólida total média para o período considerado, que resultou em mais de 182 mil toneladas de
sedimentos ano para a seção considerada. Dos procedimentos empregados para avaliar a
descarga sólida, o método Einstein modificado foi o que melhor se ajustou a QST medida
(ID=0,07), seguido por Colby (1957), Toffaleti (1969) com ID igual a 2,04 e 3,53
respectivamente. Já para estimar a descarga sólida de fundo, o melhor método foi o de Meyer-
Peter & Müller (1948), com ID igual a 7,02 seguido dos métodos de Karim (1998), Van Rijn
(1984) e Cheng (2002). Os métodos de Einstein Modificado e Colby (1957), que incorporam
dados medidos de concentração de sedimentos em suspensão (Css), resultaram em melhores
avaliações com relação da descarga sólida calculada e medida. Assim, recomenda-se a
realização de medidas de Css e posteriormente a aplicação destes dois métodos a fim de
determinar a descarga sólida no rio Vacacaí-Mirim.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/7837 |
| Date | 11 September 2013 |
| Creators | Rizzardi, Alencar Simão |
| Contributors | Paiva, João Batista Dias de, Santos, Irani dos, Sanagiotto, Daniela Guzzon |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFSM, BR, Engenharia Civil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300100000003, 400, 500, 300, 500, 500, 81e0fd8f-82cb-4fee-b955-800ec8ca5fd8, 6957fc38-dee1-4266-820e-0f7c1a2172dc, 7f62e79f-9ca5-44ef-a79d-6e4bd239bb50, ad6a996a-21f8-4491-ae4c-919384b88c46 |
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