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The Upper Madeira River sub-basin suspended sediment connectivity system. A brief hydro-climatological approach assessment.
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Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
Resumo
O Rio Madeira tem um papel fundamental na sustentação do grande sistema fluvial do rio
Amazonas, com uma contribuição aproximada do 50% da carga total de sedimentos em
suspensão. Este grande aporte tem sua origem na complexa geologia dos Andes, e na
interação com diferentes fatores erosivos. Em particular, a precipitação desempenha um
relevante função na dinâmica sedimentar. Portanto, este trabalho apresenta a análise da
variabilidade espaço-temporal das precipitações com a descarga de água e a concentração
de sedimentos em suspensão na sub-bacia do Alto Madeira. Mediante a avaliação da fração
fina do sedimento em suspensão na saída dos principais tributários - rios Beni e Mamoré -
, verificou-se que a diminuição da concentração de sedimentos em suspensão, à jusante do
Complexo Hidrelétrico do Madeira (Barragens de Jiraú e Santo Antônio) na estação de
Porto Velho, no Brasil, está parcialmente relacionada com a diminuição de sedimentos, à
montante das barragens no Rio Beni. No entanto, a existência de diferentes hipóteses
relacionadas com dita diminuição, bem com os limitados dados disponíveis no Rio Andino
Madre de Dios e na parte média da sub-bacia, impossibilitou concluir com certeza a
principal razão para a diminuição. Uma das hipóteses, foi a mudança na variabilidade
espaço-temporal da precipitação que pode limitar o sedimento do rio. Por isso,
considerando que a estação de Rurrenabaque representa quase o 60% dos sedimentos em
suspensão na saída do Rio Andino Beni (Vauchel et al. 2017), foram avaliadas as relações
de precipitação, descarga de água e concentração de sedimentos em suspensão. Porém, a
principal causa relacionada à diminuição não foi bem descrita apenas pela avaliação em
Rurrenabaque, mas a avaliação entre a vazão superficial e a base com a concentração de
sedimentos em suspensão mostrou o duplo papel da precipitação na dinâmica dos
sedimentos em suspensão, em primeiro lugar promovendo o desprendimento de materiais
sólidos e sua mobilização para o canal do rio pelo fluxo superficial e, em segundo lugar, através da recarga de águas subterrâneas que promove a diluição da concentração de
sedimentos. A primeira permitiu a estimativa da concentração de sedimentos em suspensão
com base em uma função empírica sazonal de descarga de água que foi comparada com
uma estimativa probabilística (funções de Copula). Como descrito acima, a precipitação
tem um papel chave na dinâmica dos sedimentos em suspensão e, para poder ter um
conjunto de dados validados de precipitação para avaliar as relações entre as variáveis, o
produto CHIRP, versão 2.0, foi estudado de acordo com os principais modos de
variabilidade de precipitação na região andina da sub-bacia
Abstract:
With a contribution of ~ 50% of the total suspended sediment load to the Amazon River, the Madeira River has a key role in sustaining the major fluvial system. This high contribution has its origin in the complex Andes geology, and the interaction with different erosive factors. Particularly, the rainfall plays an important role in the sediment dynamic. Hence, this work presents the analysis that was done in the Upper Madeira sub-basin relating the spatiotemporal rainfall variability with the water discharge and the suspended sediment concentration. Through the assessment of the fine fraction of the suspended sediment at the outlet of the principal tributaries -Beni and Mamoré rivers-, it was found that a decrease of suspended sediment concentration, downstream the Hydroelectric Madeira Complex (Jiraú and Santo Antonio dams) at the station of Porto Velho in Brazil is partially related to a decrease of sediment, upstream the dams in the Beni River. Yet, the existence of different hypothesis related to the decrease, as well as the limited data available at the Andean Madre de Dios River and middle sub-basin, made unable to conclude with confidence the main reason for the decrease. One of the hypothesis, was the change in the spatiotemporal rainfall variability that could limited the sediment in the river. Therefore, considering that the station of Rurrenabaque in the Andean Beni River, represents nearly 60% of the suspended sediment at the outlet of the river (Vauchel et al. 2017), the rainfall, water discharge and suspended sediment concentration relationships were evaluated. The main cause related to the decrease was also not well described only by the assessment at Rurrenabaque, however, the evaluation between the surface and base flow with the suspended sediment concentration, showed the dual role rainfall has on the suspended sediment dynamics, firstly promoting solid material detachment and mobilization it to the river channel by the surface flow and, secondly through the groundwater recharge it promotes the dilution of the sediment concentration. The former allowed the estimation of suspended sediment concentration based on a water discharge seasonal empirical function that was further compare with a probabilistic estimation (Copula functions). As described above the key role the rainfall has on the suspended sediment dynamic and to be able to have a rainfall validated data set to assess variable relationships, the satellite-based precipitation product CHIRP in its second version was validated according the main modes of rainfall variability in the sub-basin, particularly at its Andean region.
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