Neste estudo, foram comparadas as características morfológicas de 19 rios restritos em ambos os lados do desfiladeiro de Shanxi-Shaanxi no Planalto de Loess, com 19 rios sinuosos originais aluviais analisados por Guo et al. (35), 3 rios sinuosos aluviais analisados por Zolezzi e Güneralp (42) e 23 rios sinuosos restritos no oeste do Canadá analisados por Nicoll e Hickin (16). A comparação e análise foram feitas em quatro aspectos: sinuosidade, periodicidade, curvatura e assimetria.
### 3.2. Características de Sinuosidade em Diferentes Tipos de Rios Curvos
Consideramos as análises de rios sinuosos aluviais por Guo et al. (35) e Zolezzi e Güneralp (42) como representativas de rios sinuosos aluviais, em seguida, analisamos os diferentes tipos de sinuosidade de rios sinuosos aluviais e rios sinuosos restritos. Howard e Hemberger (41) propuseram o conceito de sinuosidade total (μT), sinuosidade total de meandro completo (μW), sinuosidade residual (μR) e sinuosidade de meandro semipeso (μH), conforme mostrado na Figura 4 abaixo, e podemos observar que μT = μW + μH + μR.
Onde:
μT = Σli / L,
μW = ΣS(Lk) / ΣDLj,
μH = Σli / ΣS(Lk),
μR = ΣDLj / L.
Na Figura 5a, organizamos os valores de μT em ordem do menor para o maior. Pode-se observar na Figura 5 que a sinuosidade média dos rios sinuosos restritos no Planalto de Loess é de 1,55. O valor médio de μT nos rios sinuosos restritos no oeste do Canadá é o mais baixo, de 1,42, enquanto o valor médio de μT nos rios sinuosos aluviais é de 2,53. Todos os valores de μT dos rios sinuosos aluviais são superiores a 1,5, mas cerca de metade dos rios no Planalto de Loess e no oeste do Canadá possuem valores de μT inferiores a 1,5, o que é considerado indicativo de baixa sinuosidade.
Em relação aos parâmetros de sinuosidade, os valores médios para rios sinuosos aluviais são maiores do que os valores para rios sinuosos restritos. Muitos rios restritos pertencem ao tipo de transição entre canais retos e sinuosos, com μT inferior a 1,5. Muitos rios naturais apresentam um acentuado desvio do eixo do vale devido a controles topográficos e estruturais. A sinuosidade total do meandro é igual a um para um caminho de meandro regular e simétrico e maior do que um para voltas de meandro regulares, mas assimétricas, ou para caminhos de meandro com componentes irregulares ou aleatórios. Esse resultado mostra que as montanhas em ambos os lados restringem o desenvolvimento de rios sinuosos, e os caminhos de meandro são irregulares.
No entanto, na análise de curvatura de rios sinuosos restritos e aluviais, os raios de curvatura dimensionais dos rios sinuosos aluviais são maiores do que os dos rios sinuosos restritos, o que resulta em diferentes distribuições de raios de curvatura. Esses resultados indicam que a sinuosidade dos rios e a curvatura estão intimamente ligadas à morfodinâmica dos rios e às características do leito, sedimentação e vegetação ripária.
### 3.3. Características de Periodicidade em Diferentes Tipos de Rios Curvos
Nesta parte, concentramos-nos no comprimento de onda da curva do rio e no comprimento de onda da curva da curva do rio. O primeiro é a razão do comprimento da curva do rio para o número de dobras periódicas (igual à metade do número de dobras), enquanto o último é o dobro do comprimento da curva da curva. Ambos os comprimentos de onda são normalizados pela largura do rio. Geralmente, rios com larguras maiores tendem a ter comprimentos de onda maiores, enquanto rios com larguras menores costumam ter comprimentos de onda menores. O comprimento de onda dos rios sinuosos não está apenas relacionado à taxa de fluxo, mas também ao tamanho do grão do sedimento do leito. Em muitos modelos de evolução de meandros, embora a largura do rio, a taxa de fluxo e a inclinação do vale sejam assumidas constantes, os comprimentos de onda retos e curvos do meandro variam em diferentes estágios do desenvolvimento das dobras.
Os comprimentos de onda dimensionais médios das curvas dos rios aluviais, dos rios restritos no oeste do Canadá e dos rios restritos no Planalto de Loess são 27,54, 16,80 e 20,60, respectivamente. Podemos ver que a faixa de variação do comprimento de onda dimensionless nas curvas dos rios aluviais é a maior, enquanto a dos rios restritos no Planalto de Loess é a menor. Se analisarmos o comprimento de onda dimensionless tanto das curvas dos rios aluviais quanto das curvas dos rios restritos, podemos ver a partir da Figura 7b que seus comprimentos de onda dimensionless médios são de 27,68 e 15,89, respectivamente. Em relação ao valor médio do comprimento de onda dimensionless, o valor para as curvas dos rios aluviais é 1,74 vezes maior do que o das curvas dos rios restritos, e a distribuição do comprimento de onda dimensionless para as curvas dos rios restritos é mais concentrada perto dos valores mais baixos. Em rios naturais, a relação entre o comprimento da curva e a largura do rio segue um padrão específico: o comprimento da curva de um rio sinuoso é aproximadamente 12 vezes a largura, enquanto o comprimento reto é cerca de 6 vezes a largura. Nossos resultados revelaram que não há uma relação proporcional linear entre o comprimento de onda dos rios sinuosos e a largura do rio, devido à influência de muitos fatores incertos e aleatórios. O comprimento de onda da curva dos rios restritos e aluviais mostra que as características do leito do rio, tamanho do grão do sedimento e inclinação afetam significativamente o comprimento da onda do rio.
Em seguida, consideramos a comparação do raio de curvatura dimensionless dos rios aluviais e dos rios restritos, que é dimensionado pela metade da largura do rio. O valor médio do raio de curvatura dimensionless de cada curva do rio dentro de 200 é considerado como o raio de curvatura dimensionless do rio. O valor limítrofe de 200 é escolhido principalmente porque o raio de curvatura dimensionless de algumas curvas do rio é muito pequeno (<0,005), o que pode causar erros significativos. A Figura 8a mostra que o raio de curvatura dimensionless dos rios aluviais é maior do que o dos rios restritos, e especialmente, o raio de curvatura dimensionless dos rios no Planalto de Loess é também maior do que o dos rios no oeste do Canadá. Os valores médios do raio de curvatura dimensionless para os rios aluviais, os rios restritos no oeste do Canadá e os rios restritos no Planalto de Loess são 26,82, 8,08 e 18,72 (excluindo o Rio Xiaonan), respectivamente.
A Figura 8b mostra que a distribuição do raio de curvatura dimensionless das curvas dos rios restritos é concentrada nas regiões de baixo valor. Os valores do raio de curvatura dimensionless das curvas dos rios restritos dentro de 14 representam 47,93%, e aqueles dentro de 46 representam 90,28%. No entanto, nas curvas dos rios aluviais, os valores do raio de curvatura dimensionless dentro de 20 representam 49,54%, e aqueles dentro de 44 representam 90,78%. Os dois tipos de curvas são semelhantes no raio de curvatura dimensionless acima de 90% da faixa, mas bastante diferentes em 50% da faixa. Li et al. (48) propuseram que, ao contrário dos rios aluviais, a largura das curvas de rocha é amplamente controlada pelo fluxo de sedimentos em vez do volume de água. Além disso, o fluxo de sedimentos e a resistência da rocha governam a incisão do rio na rocha-mãe.
De acordo com a análise dos raios de curvatura dimensionless das curvas dos rios restritos e aluviais, podemos observar que os raios de curvatura dimensionless das curvas dos rios aluviais são maiores do que os das curvas dos rios restritos, resultando em diferentes distribuições de raios de curvatura. Esses resultados indicam que a sinuosidade dos rios e a curvatura estão intimamente ligadas à morfodinâmica dos rios e às características do leito, sedimentação e vegetação ripária.
### 3.4. Características de Curvatura em Diferentes Tipos de Rios Curvos
Consideramos a comparação do raio de curvatura dimensionless dos rios aluviais e dos rios restritos, que é dimensionado pela metade da largura do rio. O valor médio do raio de curvatura dimensionless de cada curva do rio dentro de 200 é considerado como o raio de curvatura dimensionless do rio. O valor limítrofe de 200 é escolhido principalmente porque o raio de curvatura dimensionless de algumas curvas do rio é muito pequeno (<0,005), o que pode causar erros significativos. Na Figura 8a, o raio de curvatura dimensionless dos rios aluviais é maior do que o dos rios restritos, e especialmente, o raio de curvatura dimensionless dos rios no Planalto de Loess é também maior do que o dos rios no oeste do Canadá. Os valores médios do raio de curvatura dimensionless para os rios aluviais, os rios restritos no oeste do Canadá e os rios restritos no Planalto de Loess são 26,82, 8,08 e 18,72 (excluindo o Rio Xiaonan), respectivamente.
A Figura 8b mostra que a distribuição do raio de curvatura dimensionless das curvas dos rios restritos é concentrada nas regiões de baixo valor. Os valores do raio de curvatura dimensionless das curvas dos rios restritos dentro de 14 representam 47,93%, e aqueles dentro de 46 representam 90,28%. No entanto, nas curvas dos rios aluviais, os valores do raio de curvatura dimensionless dentro de 20 representam 49,54%, e aqueles dentro de 44 representam 90,78%. Os dois tipos de curvas são semelhantes no raio de curvatura dimensionless acima de 90% da faixa, mas bastante diferentes em 50% da faixa. Li et al. (48) propuseram que, ao contrário dos rios aluviais, a largura das curvas de rocha é amplamente controlada pelo fluxo de sedimentos em vez do volume de água. Além disso, o fluxo de sedimentos e a resistência da rocha governam a incisão do rio na rocha-mãe.
Gutierrez e Abad (32) e Gutierrez et al. (43) introduziram pela primeira vez a análise de ondaletas no estudo de rios sinuosos. Gutierrez e Abad (32) usaram a função de ondaletas de Morlet para realizar a análise de ondaletas da abscissa local de curvatura do meandro natural. Zolezzi e Güneralp (42) usaram o método de transformada de ondaletas contínuas (CWT) para analisar o comprimento de onda de meandro dominante (DMW) dos rios e descobriram que a diferença entre os resultados do espectro de ondaletas global (GWS) usando sequência de azimuth e sequência de curvatura é mínima. Em seguida, usamos a sequência de curvatura para analisar o DMW dos rios em nossa pesquisa, e o programa que utilizamos é o software de análise de ondaletas fornecido por Torrence e Compo (49) (http://paos.colorado.edu/research/wavelets/, acessado em 22 de setembro de 2024). Vamos tomar o Rio Jing como exemplo, como mostrado na Figura 9.
A análise do espectro global de tempo-frequência de ondaletas tem como objetivo revelar os valores de frequência em cada ponto ao longo de toda a extensão do rio, permitindo entender qualitativamente a dinâmica espacial da periodicidade ao longo do rio sinuoso. A base de ondaleta usada neste estudo é a ondaleta de Morlet. Através da distribuição de GWS, o comprimento de onda do controle de curva dimensionless pode ser obtido (normalizado pela largura do rio) e, em seguida, o DMW corresponde ao valor de pico de energia em GWS. O DMW dimensionless é igual a 19,625, ligeiramente maior do que o comprimento de onda da curva do Rio Jing (=18,15). Abad et al. (50) descobriram que o comprimento de onda de meandro dominante inferior é cerca de 6 vezes a largura do rio, independentemente do tipo de rio, enquanto o comprimento de onda superior varia de 15 a 25 vezes a largura do rio. A faixa inferior corresponde a rios confinados ou restritos com um canal de largura única. Em contraste, rios compostos, exibindo dobras compostas, desenvolvem comprimentos de onda médios intermitentes e mostram um espectro de frequência mais amplo. O comprimento de onda dominante do meandro e o comprimento da curva dos rios restritos no Planalto de Loess são ambos maiores do que aproximadamente seis vezes a largura do rio, o que pode indicar que, devido à presença de cobertura de loess, as dobras se desenvolvem até cortarem na rocha subjacente.
### 3.5. Características de Assimetria em Diferentes Tipos de Rios Curvos
A curva simétrica gerada por seno foi proposta como descrição ideal dos meandros do rio. No entanto, pode não ser adequada para curvas assimétricas dos rios. Nesses casos, a curva Kinoshita é utilizada para descrever as curvas dos rios adicionando termos de terceira ordem, permitindo formas planas com inclinação e alargamento.
Aqui, os coeficientes de inclinação e alargamento, ϑs, são os coeficientes de inclinação e alargamento, respectivamente, ϑ0 é a amplitude angular máxima, λ é o comprimento de onda da curva das dobras, s é a coordenada ao longo do rio. A relação de inclinação é ilustrada na Figura 3d. A inclinação da curva das dobras está ligada à hidrodinâmica, ao regime morfodinâmico do leito, às características da margem, à vegetação ripária e ao ambiente geológico. Além disso, a distribuição do raio de curvatura dimensionless das curvas dos rios aluviais e dos rios restritos indica diferenças nas curvas dos rios aluviais e dos rios restritos em termos de simetria. As assimetrias nas curvas dos rios são influenciadas por vários fatores, incluindo hidrodinâmica, regime morfodinâmico do leito, características das margens, vegetação ripária e ambiente geológico.
Finalizando, a dissertação é encerrada com a apresentação dos fatores que controlam as características morfológicas dos rios analisados e suas implicações práticas. Ao longo do estudo, foi evidenciada a influência da geologia, tectônica e mudanças climáticas nos rios descritos, destacando a importância da gestão de sedimentos e do fluxo de água para garantir a sustentabilidade dos ecossistemas fluviais.
### Conclusão
Através da comparação das características morfológicas e hidrodinâmicas de diferentes tipos de rios sinuosos, foi possível observar como fatores como sinuosidade, periodicidade, curvatura e assimetria afetam o comportamento desses corpos d'
