Influência dos detritos lenhosos na dinâmica fluvial de um rio de cabeceira em floresta de araucária

Abstract

A zona ripária é constituída pelo próprio rio e a faixa de vegetação existente no seu entorno, sendo que, quando florestada, essa vegetação produz detritos lenhosos, que modificam o ecossistema e a dinâmica fluvial. Quando constituídos principalmente por galhos e troncos, estes fragmentos de árvores são chamados de large wood (LW) na literatura mundial. No Brasil o manejo e a gestão de bacias hidrográficas não abrangem a influência da zona ripária também no canal do rio, de modo que os estudos com detritos lenhosos são escassos. Desta forma, buscou-se compreender as características dos detritos lenhosos e sua influência na morfologia de um rio de cabeceira, através da (i) avaliação da relação entre os detritos lenhosos e morfologia fluvial; (ii) discussão da influência da madeira sobre a dinâmica dos sedimentos e velocidade do fluxo; (iii) definição da relação entre os detritos lenhosos e modificações em seções transversais do canal; (iv) contextualização dos resultados com as técnicas de renaturalização de rios. A tese foi desenvolvida em um trecho monitorado de 750 metros de comprimento do arroio Perdizes, que fica localizado no Parque Nacional de Aparados da Serra (PNAS), no município de Cambará do Sul (RS). A metodologia consistiu na obtenção de dados hidrológicos (chuva, vazão e velocidade do fluxo), detalhamento de trecho do arroio Perdizes por meio de levantamento topobatimétrico, levantamento detalhado dos detritos lenhosos e dos sedimentos de fundo, monitoramento do talude através de seções transversais e simulação das velocidades com o modelo hidrodinâmico HEC-RAS. O monitoramento hidrológico demonstrou que a precipitação ficou abaixo da média histórica, entretanto o monitoramento das seções transversais indicou uma tendência erosiva nos taludes fluviais. A presença dos LW foi abundante antes de meandros, com uma presença marcante de LW da espécie araucária. Ao transcorrer das medições, houve uma diminuição do volume total de LW no canal e aumento da participação da araucária no total. As medições da velocidade em diferentes níveis do fluxo demonstraram a interferência do LW em microescala, pois ocorre um declínio da velocidade na sua presença, da sua ocorrência até a margem. O levantamento sedimentológico indicou que em todas as seções transversais com a presença de LW o diâmetro dos sedimentos de leito é menor, inclusive no diâmetro médio, confirmando o maior acúmulo de sedimentos de menor tamanho. Em macro escala, a simulação no HEC-RAS confirmou que em zonas de menor velocidade no canal há maior ocorrência de deposição dos LW. Os resultados permitiram uma maior compreensão da dinâmica da ecologia fluvial com a presença destes fragmentos de árvores, de modo a gerar um documento de auxílio na gestão de ambientes naturais.

The riparian zone is constituted by the river and the existing vegetation strip along its surroundings, being that, when forested, this vegetation produces woody debris, which modify the ecosystem and the fluvial dynamics. These tree fragments are called large wood (LW) in the world literature, consisting mainly of branches and trunks. In Brazil, the management of hydrographic basins do not include the influence of the riparian zone in the river channel, so studies with large wood are scarce. Thus, we sought to understand the characteristics of large wood and its influence on the morphology of a headwater river, through (i) evaluation of the relationship between large wood and river morphology; (ii) discussion of the influence of wood on sediment dynamics and flow velocity; (iii) definition of the relationship between large wood and changes in the channel's transversal sections; (iv) contextualization of results with river renaturalization techniques. The thesis was developed in a monitored stretch of 750 meters of the Perdizes stream, which is located in the Aparados da Serra National Park (PNAS) in Cambará do Sul (RS). The methodology consisted of obtaining hydrological data (rainfall, flow and flow velocity), detailing the Perdizes stream section through topographic survey, detailed survey of large wood and bottom sediments, monitoring of the slope through transversal sections and simulation of speeds with HEC-RAS. The hydrological monitoring showed that precipitation was below the historical average, however the monitoring of the transversal sections indicated an erosive trend in the river slopes. The presence of LW was abundant before meanders, with a marked presence of LW from the Araucaria species. During the measurements, there was a trend towards a decrease in the total volume of wood in the channel and an increase in the participation of araucaria in the total. Flow velocity measurements at different levels demonstrated LW interference on a microscale, as the velocity declines in its presence, from its occurrence to the margin. The sedimentological survey indicated that in all cross sections with the presence of LW the diameter of the bed sediments is smaller, including in the average diameter, confirming the greater accumulation of smaller sediments. On a macro scale, the simulation in HEC-RAS confirmed that in zones of lower velocity in the channel there is a greater occurrence of LW deposition. The results allowed a greater understanding of the dynamics of fluvial ecology with the presence of these tree fragments, in order to generate a document to help in the management of natural environments.