ESTUDO CONFLUENCIA IGUAÇU E PARANÁ E SEU EFEITO NOS NIVEIS
A SUA MONTANTE
Paulo E. Gamaro1*; Luiz H. Maldonado2
Resumo: As confluências dos rios são importantes nós na cadeia fluvial. Não há muitos estudos em grande escala, sendo a maioria de seus estudos em laboratórios ou pequenos rios. A junção dos rios Iguaçu e Paraná esta localizada na tríplice fronteira entre Brasil, Paraguai e Argentina, e as variações da razão entre vazões causam importantes efeitos a montante, entre eles os níveis governados na maior parte pelas cheias do Iguaçu causando inundações nas cidades de Foz do Iguaçu-BR e Ciudad del Este-PY, além de afetar a produção de energia da usina de Itaipu. Conhecer quando e como esta relação ira afetar é de primordial importância e objeto deste estudo.
Palavras Chave: Confluências, níveis, grandes rios
CONFLUENCE PARANÁ IGUAÇU’S STUDY AND ITS EFFECT IN WATER
LEVELS UPSTREAM
Abstract River confluences are important nodes in fluvial network. There is not much studies in large scale, most of these studies are from laboratory or small rivers. Junction of Paraná and Iguaçu rivers is located in the triple boarder among Brasil. Paraguai and Argentina, and its variations in discharge ratio causing important effects upstream, among then water levels leaded by Iguaçu floods inundating cities of Foz do iguaçu- Br and Ciudad del Este- Py, also affecting the energy production of Itaipu Dam. Know when and how this relation will affect have great importance and is subject of this study.
KEYWORDS: Confluence, levels, Large Rivers
1
*Itaipu Binacional, pemg@itaipu.gov.br
larguras de canais, declividade e regimes de fluxos (Biron et a, 1996). No entanto em geral estes estudos relatam locais de estudo em pequenas escalas ou em laboratórios. Há um significante vazio de estudos em rios com maiores razões largura/profundidade, onde poucos autores tem estudados, entre eles Szupiany et al (2008). Assim sendo este trabalho visa apresentar um estudo da influencia desta confluência entre dois grandes rios, um deles o quinto maior do mundo em volume de água e comprimento, nos níveis de montante e sua influencia nas cidades de Ciudad del Leste e Foz do Iguaçu, bem como na UHE Itaipu.
ÁREA DE ESTUDO:
A confluência entre os rios Paraná e Iguaçu encontra-se aproximadamente 20 km a jusante da usina hidrelétrica de Itaipu na tríplice fronteira entre Brasil, Paraguai e Argentina nas coordenadas (21J) 741,702.00 W, 7,167,240.50 S (Fig 1A). Seu encontro se da em um ângulo de 90 graus e a razão entre as vazões medias é de 0,1, os leitos de ambos são rochosos apesar do Iguaçu nas cheias carregar grande carga de sedimento. Na região pré confluência o rio Iguaçu tem respectivamente largura média e profundidade media de 300 e 30 m, e o rio Paraná 450 e 45 m.
A região estudada compreende a jusante da UHE Itaipu ate esta confluência (Fig1 B) ESTUDO
Os fatores que motivaram este trabalho foram: a pouca literatura de estudos em confluências de grandes rios, a larga variação na razão das vazões ( κ) destes rios e suas consequências nos níveis a montante da mesma, tais como perdas de capacidade de geração na usina de Itaipu e alagamento de bairros nas cidades de Foz do Iguaçu- Br e Ciudad del Este- Py
As confluências são importantes nós nas cadeias de rios, e possuem características próprias e variáveis com a relação entre vazões (razão) e ângulo de junção, e são consideradas variáveis chaves no estudo de confluências (Roy, et al, 2008) (Biron and Lane,2008).
Sendo o ângulo imutável a curto prazo, o fator mais importante é a razão entre vazões (Qt / Qm ) (κ), pois afetam as conhecidas seis zonas descritas por Best (1997).
São elas: zona de fluxo estagnado, fluxo de deflexão, zona de separação de fluxo, área de máxima velocidade, área de recuperação gradual de fluxo, varias distintas camadas de atrito (flow stagnation zone, flow deflection zone, flow separation zone, área of maximum velocity, gradual flow recovery área, and several distinct shear layers) (Fig 2).
(A)
(B)
Figuara 1 Confluencia Paraná / Iguaçu (A); Estações de controle dos níveis a montante da confluência.(B). Itaipu a esquerda junção Iguaçu/Parana no retângulo vermelho.
Figura 2 - Seis zonas de uma confluência:. Qm vazão rio principal; Qt vazão tributário; Qtot soma vazões; b larguras; α
onde se deslocara para montante. Este estudo busca complementar o de Gamaro et al (2013) com foco na onda de cheia criada para montante.
Para as análises foram utilizados dois eventos um considerado como estado normal aqueles em que as vazões de ambos estão próximas da media e outro a maior cheia registrada do Iguaçu. Foi monitorado a razão de vazões e suas respectivas elevações de nível em 3 postos a montante desta confluência, um a montante da foz do Iguaçu (Porto Meira), e um 10 km a jusante da confluência (R-11) por um período de 20 dias antes e após estes dois eventos.
As vazões do rio Iguaçu foram obtidas a partir da curva chave do posto de Hotel Cataratas 5 km a montante das cataratas do Iguaçu código 65.992.500 longitude 75788,81m E e 7156893,46m S. As vazões do Paraná foram obtidas da vazão defluente da UHE Itaipu, não há aporte significante entre a usina e a confluência. Foram efetuadas medições de vazão com um ADCP modelo WHRG 600 kHz em toda região da confluência para estabelecer as zonas de confluência nas diferentes razões de vazão (Fig 3A) e o modelo digital do leito do rio na confluência (Fig 3B). Os níveis foram medidos nos postos entre a UHE Itaipu e a confluência (Fig 1B).
(B)
Figura 3- (A) Zonas da confluência levantadas com ADCP; (B) Modelo Digital do Leito (B)
RESULTADOS
Evento 2012 Cotas normais
Foi feito um monitoramento entre os dias 13/06 a 03/07/2012 em que as vazões do rio
Iguaçu variaram entre 2046 e 7394 m3 s-1 e as do rio Paraná entre 9351 e 20232 m3 s-1, com a razão
entre vazões variando de 0,13 e 0,55 (Fig 4).
Avaliando as vazões, e a razão entre elas vemos que há momentos que a vazão do Iguaçu sofre um acréscimo de 100% enquanto a vazão do Paraná sobe apenas 13% (fig 4), levando com isto um aumento de υ de 0,24 para 0,54. Neste período foi possível verificar que os níveis das estações mais a montante para um mesmo momento são maiores que as mais próximas da confluência, e que há um desnível de 2m entre a jusante de Itaipu (113,19) e R-11(111,36), seção após a confluência, mostrando um forte represamento nas águas do rio Paraná.
A cota que inicia a inundação de bairros é 109 (Fig 5, Linha horizontal).
Figura 4- Vazões: Iguaçu (Qt); Paraná (Qm) e Qt / Qm (κ) para o evento de 2012
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 5000 10000 15000 20000 25000 6/10/2012 0:00 6/20/2012 0:00 6/30/2012 0:00 7/10/2012 0:00 Q t/ Q m V a z õ e s ( m 3 /s ) Evento 2012 Qt Qm Qt/Qm
Figura 5- Cotas das estações durante evento de 2012
Evento 2014 Cheia Iguaçu
Foi feito um monitoramento entre os dias 01/06 a 20/06/2014 em que as vazões do rio
Iguaçu variaram entre 1564 e 27697 m3 s-1 e as do rio Paraná entre 6378 e 22899 m3 s-1, com a razão
entre vazões entre 0,17 e 3,25 (Fig 6). Entre os dias 1 a 6/6 vemos pequenas subidas do Iguaçu devido a operação da UHE Salto Caxias e de Itaipu visando não aumentar os níveis, ainda no dia 6/6 inicia uma crescida que vai culminar com a cheia recorde do Iguaçu. Esta gerou um aumento de nível na jusante de Itaipu de 101,81 para 125,08 e em R-11 de 100,40 para 124,15.
Figura 6- Vazões do evento de 2014 do Iguaçu (Qt) e Paraná (Qm) e Razão Qt/Qm do evento de 2014
95 100 105 10/6/12 15/6/12 20/6/12 25/6/12 30/6/12 5/7/12 10/7/12 C o ta e m R e la
Porto Oficial Porto Meira R11 Ponte R4
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 31/05/2014 10/06/2014 20/06/2014 30/06/2014 C o e fi ci e n te Q t/ Q m V a z õ e s ( m 3/s ) Evento 2014 Qm Qt Relação Qt/Qm
Figura 7- Cotas do Evento de 2014
CONCLUSÕES
Como um dos primeiros estudos da influencia de uma confluência de um grande rio é possível verificar que em escalas tão grandes como a da bacia do Paraná, quinta do mundo em vazão é possível verificar que a maneira com que estas confluências afetam cada rio individualmente não é apenas uma questão de escala se comparado com os estudos de laboratórios e pequenos rios normalmente menores que 10 m de largura. Este estudo apresenta apenas uma pequena proporção dos efeitos de uma confluência desta magnitude, visando apenas a variação de nível ocorrida.
Os níveis da água a montante da confluência dos rios Paraná e Iguaçu são fortemente influenciados pela razão entre vazões, que em alguns momentos chega a valores maiores que 3. Conforme esta razão aumenta mais forte é o represamento no rio Paraná, razoes acima de 0,3 indicam alagamentos nos bairros das cidades e elevações a mais de 20 km a montante, e o efeito contrario para
jusante em razões (
κ
)
perto de 0,5. Nos valores de κ maiores que 2 tal efeito não aparece devido aságuas do Iguaçu passarem quase na sua totalidade livremente. Apesar de represar a maior parte das vazão do Paraná não faz muita diferença uma vez serem as vazões do tributário duas vezes mais que o principal, e chegando até 3 vezes maior.
REFERENCIAS
Benda, L., Andras, K., Miller, D., Bigelow, P. (2004). “Confluence effects in rivers: Interactions of basin scale, network geometry, and disturbance regimes”. Water Reources Research, Vol 40. 95 100 105 110 115 120 125 5/31/2014 6/10/2014 6/20/2014 6/30/2014 C o ta e m R e la çã o a o N ív e l d o M a r
Evento a cada 12 horas
Evento 2014- Cotas
Wiley & sons. 2008 West Sussex. England.
Szupiany, R.N, Amsler, M.L., Parsons, D.R., Best, J.L. and Haydel, R. (2008). “Comparisons of morphology and flow structure at two braid-bar confluences in a large river”. River, Coastal and Estuarine Morphodynamics: RCEM 2007
