Challenges in Understanding Sediment Flow in Lago Grande de Curuai in Central Amazon

A 2D Numerical Modeling Approach

Autores

Palavras-chave:

Floodplains, Computational Modeling, Sediment Transport

Resumo

Este estudo investigou a dinâmica sedimentar na planície de inundação do Rio Amazonas por meio de simulações com Delf3D. A vazão média pelo Lago Grande de Curuai foi de 5.000 m³/s, ultrapassando os valores observados em mais de 2%, com picos podendo exceder 20.000 m³/s. Padrões sazonais de concentração de sedimentos (fev a set) foram identificados. Apesar de defasagens nos picos simulados em relação às observações, as simulações ofereceram informações cruciais sobre a dinâmica de transporte de sedimentos na região, fundamentais para tomadas de decisões informadas e proteção ambiental.

 

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Biografia do Autor

Eduardo Nascimento Manara, IPH - UFRGS

Engenheiro hidráulico formado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e mestrando em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental pelo Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH/UFRGS).

Fernando Mainardi Fan, IPH - UFRGS

Professor Adjunto do Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Bruno Alvarez Scapin , IPH - UFRGS

Engenheiro Hidráulico formado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Mestranda em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental pelo Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH) da UFRGS. Também doutorando no Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental. Atualmente cursa graduação em Engenharia Metalúrgica na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Especialista na área de recursos hídricos, com experiência em hidrologia, sistemas de informações geográficas (SIG) e modelagem hidráulica (física e numérica).

Referências

ALSDORF, D., HAN, S.-C., BATES, P., & MELACK, J. (2010). Seasonal water storage on the Amazon floodplain measured from satellites. Remote Sensing of Environment, 114(11), 2448–2456. doi:10.1016/j.rse.2010.05.020

BONNET, M. P., BARROUX, G., MARTINEZ, J. M., SEYLER, F., MOREIRA-TURCQ, P., COCHONNEAU, G., … SEYLER, P. (2008). Floodplain hydrology in an Amazon floodplain lake (Lago Grande de Curuaí). Journal of Hydrology, 349(1-2), 18–30. doi:10.1016/j.jhydrol.2007.10.055

BOURGOIN, L. M., BONNET, M.-P., MARTINEZ, J.-M., KOSUTH, P., COCHONNEAU, G., MOREIRA-TURCQ, P., … SEYLER, P. (2007). Temporal dynamics of water and sediment exchanges between the Curuaí floodplain and the Amazon River, Brazil. Journal of Hydrology, 335(1-2), 140–156. doi:10.1016/j.jhydrol.2006.11.023

BOURGOIN, L. M., MARTINEZ, J. M., GRELAUD, J., FILIZOLA, N., & BOAVENTURA G. R. (2005). The role of flood plains in the hydrology and sediment dynamics of the Amazon River, Brazil. IAHS Publication 291: 1–10.

BUARQUE, D., C., (2015). Simulação da geração e do transporte de sedimetnos em grandes bacias: estudo de caso do rio Madeira. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Tese (Doutorado em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental).

DELTARES. (2021). Simulation of multi-dimensional hydrodynamic flows and transport phenomena, including sediments. User Manual. Hydro-Morphodynamics. Version 3.15.

DIJKSTRA, Y. M., SCHUTTELAARS, H. M., SCHRAMKOWSKI, G., & BROUWER, R. L. (2019). Modelling the transition to high sediment concentrations as a response to channel deepening in the Ems River Estuary. Journal of Geophysical Research: Oceans. doi:10.1029/2018jc014367

DUNNE, T., MERTES, L. A. K., MEADE, R. H., RICHEY, J. E., & FORSBERG, B. R. (1998). Geological Society of America Bulletin, 110(4), 0450. doi:10.1130/0016-7606(1998)110<0450:eosbtf>2.3.co;2

DURÓ, G., CROSATO, A., & TASSI, P. (2016). Numerical study on river bar response to spatial variations of channel width. Advances in Water Resources, 93, 21–38. doi:10.1016/j.advwatres.2015.10.003

FAGUNDES, H. DE O., FAN, F. M., DIAS DE PAIVA, R. C., SIQUEIRA, V. A., BUARQUE, D. C., KORNOWSKI, L. W., … COLLISCHONN, W. (2020). Sediment flows in South America supported by daily hydrologic-hydrodynamic modeling. doi:10.1002/essoar.10503046.2

FASSONI-ANDRADE, A. C., & PAIVA, R. C. D. DE. (2019). Mapping spatial-temporal sediment dynamics of river-floodplains in the Amazon. Remote Sensing of Environment, 221, 94–107. doi:10.1016/j.rse.2018.10.038

Fassoni-Andrade, A. C., Paiva, R., Wongchuig, S., Barbosa, C., and Durand, F.: Expressive fluxes over Amazon floodplain units revealed by high resolution 2D modelling, EGU General Assembly 2023, Vienna, Austria, 24–28 Apr 2023, EGU23-439, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu23-439, 2023

FLORES, R. P., RIJNSBURGER, S., HORNER-DEVINE, A. R., SOUZA, A. J., & PIETRZAK, J. D. (2017). The impact of storms and stratification on sediment transport in the Rhine region of freshwater influence. Journal of Geophysical Research: Oceans, 122(5), 4456–4477. doi:10.1002/2016jc012362

FÖEGER, L., B., (2019). Modelagem Hidrossedimentológica de Grandes Bacias com Propagação Inercial de Vazão: estudo de caso da baica do rio Madeira. Federal University of Espirito Santo.

GIBBS, R. J. (1967). Amazon River: Environmental Factors That Control Its Dissolved and Suspended Load. Science, 156(3783), 1734–1737. doi:10.1126/science.156.3783.1734

HU, K., DING, P., WANG, Z., & YANG, S. (2009). A 2D/3D hydrodynamic and sediment transport model for the Yangtze Estuary, China. Journal of Marine Systems, 77(1-2), 114–136. doi:10.1016/j.jmarsys.2008.11.014

IRION, G., DUNNE, W. J., & DE MELLO, J. A. S. N. (1997). The Large Central Amazonian River Floodplains Near Manaus: Geological, Climatological, Hydrological and Geomorphological Aspects. The Central Amazon Floodplain, 23–46. doi:10.1007/978-3-662-03416-3_2

JAVERNICK, L., REDOLFI, M., & BERTOLDI, W. (2018). Evaluation of a numerical model’s ability to predict bed load transport observed in braided river experiments. Advances in Water Resources, 115, 207–218. doi:10.1016/j.advwatres.2018.03.012

JUNK, W. J., PIEDADE, M. T. F., SCHÖNGART, J., COHN-HAFT, M., ADENEY, J. M., & WITTMANN, F. (2011). A Classification of Major Naturally-Occurring Amazonian Lowland Wetlands. Wetlands, 31(4), 623–640. doi:10.1007/s13157-011-0190-7

JUNK, W.J., ED. (1997) The Central Amazon Floodplain. Berlin, Germany: Springer.

KASPRAK, A., WHEATON, J., M., & HAFEN, K. (2015) A simplified morphodynamic model for gravel-bed rivers. Proceedings of SEDHYD 2015 (3rd JFIC). April 2015, 2015.

LUIJENDIJK, A.P. (2001). Validation, calibration and evaluation of Delft3D-FLOW model with ferry measurements. Civil Engineering and Geosciences. Student theses.

MELACK, J. M., HESS, L. L., & SIPPEL, S. (1994). Remote sensing of lakes and floodplains in the Amazon basin. Remote Sensing Reviews, 10(1-3), 127–142. doi:10.1080/02757259409532240

MERTES, L., SMITH, M., & ADAMS, J. (1993). Estimating suspended sediment concentrations in surface waters of the Amazon River wetlands from Landsat images. Remote Sensing of Environment, 43(3), 281–301. doi:10.1016/0034-4257(93)90071-5

MOLINIER, M., GUYOT, J., CALLÈDE, J., GUIMARAES, V., & OLIVEIRA, E., FILIZOLA N., JR. (1997). Hydrologie du bassin amazonien.

MOLINIER, M., GUYOT, J., OLIVEIRA, E., GUIMARAES, V. (1996). Les régimes hydrologiques de l'Amazone et de ses affluents.

MOREIRA-TURCQ, P., BONNET, M.-P., AMORIM, M., BERNARDES, M., LAGANE, C., MAURICE, L., … SEYLER, P. (2013). Seasonal variability in concentration, composition, age, and fluxes of particulate organic carbon exchanged between the floodplain and Amazon River. Global Biogeochemical Cycles, 27(1), 119–130. doi:10.1002/gbc.20022

MOREIRA-TURCQ, P., BONNET, M.-P., AMORIM, M., BERNARDES, M., LAGANE, C., MAURICE, L., … SEYLER, P. (2013). Seasonal variability in concentration, composition, age, and fluxes of particulate organic carbon exchanged between the floodplain and Amazon River. Global Biogeochemical Cycles, 27(1), 119–130. doi:10.1002/gbc.20022

MOREIRA-TURCQ, P., SEYLER, P., GUYOT, J. L., & ETCHEBER, H. (2003). Exportation of organic carbon from the Amazon River and its main tributaries. Hydrological Processes, 17(7), 1329–1344. doi:10.1002/hyp.1287

MORIASI, D. N., ARNOLD, J. G., VAN LIEW, M. W., BINGNER, R. L., HARMEL, R. D., & VEITH, T. L. (2007). Model Evaluation Guidelines for Systematic Quantification of Accuracy in Watershed Simulations. Transactions of the ASABE, 50(3), 885–900. doi:10.13031/2013.23153

NEILL, C., ELSENBEER, H., KRUSCHE, A. V., LEHMANN, J., MARKEWITZ, D., & DE O. FIGUEIREDO, R. (2006). Hydrological and biogeochemical processes in a changing Amazon: results from small watershed studies and the large-scale biosphere-atmosphere experiment. Hydrological Processes, 20(12), 2467–2476. doi:10.1002/hyp.6210

PAARLBERG, A., GUERRERO, M., HUTHOFF, F., & RE, M. (2015). Optimizing Dredge-and-Dump Activities for River Navigability Using a Hydro-Morphodynamic Model. Water, 7(12), 3943–3962. doi:10.3390/w7073943

RAHBANI, M. (2015). A comparison between the suspended sediment concentrations derived from DELFT3D model and collected using transmissometer – a case study in tidally dominated area of Dithmarschen Bight. Oceanologia, 57(1), 44–49. doi:10.1016/j.oceano.2014.06.002

Richey, J. E., Mertes, L. A. K., Dunne, T., Victoria, R. L., Forsberg, B. R., Tancredi, A. C. N. S., & Oliveira, E. (1989). Sources and routing of the Amazon River Flood Wave. Global Biogeochemical Cycles, 3(3), 191–204. doi:10.1029/gb003i003p00191

RUDORFF, C. M., MELACK, J. M., & BATES, P. D. (2014a). Flooding dynamics on the lower Amazon floodplain: 1. Hydraulic controls on water elevation, inundation extent, and river-floodplain discharge. Water Resources Research, 50(1), 619–634. doi:10.1002/2013wr014091

SIOLI, H. (1951). Sobre a sedimentação na várzea do Baixo Amazonas. EMBRAPA, Repositório Institucional. Boletim Técnico. IAN, Belém, PA, n. 24, p. 45-65

SIQUEIRA, V. A., PAIVA, R. C. D., FLEISCHMANN, A. S., FAN, F. M., RUHOFF, A. L., PONTES, P. R. M., … COLLISCHONN, W. (2018). Toward continental hydrologic–hydrodynamic modeling in South America. Hydrology and Earth System Sciences, 22(9), 4815–4842. doi:10.5194/hess-22-4815-2018

VAN MAREN, D. S., VAN KESSEL, T., CRONIN, K., & SITTONI, L. (2015). The impact of channel deepening and dredging on estuarine sediment concentration. Continental Shelf Research, 95, 1–14. doi:10.1016/j.csr.2014.12.010

VAN RIJN, L. C. (1993). Principles of Sediment Transport in Rivers, Estuaries and Coastal Seas. Aqua Publications, The Netherlands.

VILLAR, E, R., MARTINEZ, J.-M., LE TEXIER, M., GUYOT, J.-L., FRAIZY, P., MENESES, P. R., & OLIVEIRA, E. de. (2013). A study of sediment transport in the Madeira River, Brazil, using MODIS remote-sensing images. Journal of South American Earth Sciences, 44, 45–54. doi:10.1016/j.jsames.2012.11.006

VILLAR, E, R., MARTINEZ, J.-M., LE TEXIER, M., GUYOT, J.-L., FRAIZY, P., MENESES, P. R., & OLIVEIRA, E. DE. (2013). A study of sediment transport in the Madeira River, Brazil, using MODIS remote-sensing images. Journal of South American Earth Sciences, 44, 45–54. doi:10.1016/j.jsames.2012.11.006

WEI, X., KUMAR, M., & SCHUTTELAARS, H. M. (2018). Three-Dimensional Sediment Dynamics in Well-Mixed Estuaries: Importance of the Internally Generated Overtide, Spatial Settling Lag, and Gravitational Circulation. Journal of Geophysical Research: Oceans, 123(2), 1062–1090. doi:10.1002/2017jc012857

WIDDOWS, J., FRIEND, P. L., BALE, A. J., BRINSLEY, M. D., POPE, N. D., & THOMPSON, C. E. L. (2007). Inter-comparison between five devices for determining erodability of intertidal sediments. Continental Shelf Research, 27(8), 1174–1189. doi:10.1016/j.csr.2005.10.006

WILLIAMS, R. D., BRASINGTON, J., & HICKS, D. M. (2016a). Numerical Modelling of Braided River Morphodynamics: Review and Future Challenges. Geography Compass, 10(3), 102–127. doi:10.1111/gec3.12260

WILLIAMS, R. D., BRASINGTON, J., HICKS, M., MEASURES, R., RENNIE, C. D., & VERICAT, D. (2013). Hydraulic validation of two-dimensional simulations of braided river flow with spatially continuous aDcp data. Water Resources Research, 49(9), 5183–5205. doi:10.1002/wrcr.20391

WILLIAMS, R. D., MEASURES, R., HICKS, D. M., & BRASINGTON, J. (2016b). Assessment of a numerical model to reproduce event-scale erosion and deposition distributions in a braided river. Water Resources Research, 52(8), 6621–6642. doi:10.1002/2015wr018491

YEPEZ, S., LARAQUE, A., MARTINEZ, J.-M., DE SA, J., CARRERA, J. M., CASTELLANOS, B., … LOPEZ, J. L. (2018). Retrieval of suspended sediment concentrations using Landsat-8 OLI satellite images in the Orinoco River (Venezuela). Comptes Rendus Geoscience, 350(1-2), 20–30. doi:10.1016/j.crte.2017.08.004

YOSSEF., M. (2016). Morphological model of the River Rhine branches in The Netherlands - From the concept to the operational model.

Publicado

14/12/2023

Como Citar

Nascimento Manara, E., Mainardi Fan, F., & Alvarez Scapin , B. . (2023). Challenges in Understanding Sediment Flow in Lago Grande de Curuai in Central Amazon: A 2D Numerical Modeling Approach. HOLOS, 3(39). Recuperado de https://www2.ifrn.edu.br/ojs/index.php/HOLOS/article/view/16372

Edição

Seção

Dossiê - Hidrossedimentologia

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