Abstract Disarticulated shells of three bivalve mollusk species (Anomalocardia brasiliana, Codakia orbicularis, and Divaricella quadrisulcata) were experimentally tested in laboratory flumes to determine the threshold of motion and final orientation of the valves. A total of 150 current flow experiments were conducted on single shells resting on a fixed sand bed. This study demonstrated that shells in the convex-up position are more resistant to flow when the umbo is pointing downstream rather than upstream. Moreover, species with higher frontal areas were more likely to be entrained at lower flow velocities. Results of dimensionless shear stress exhibited values far below the threshold of grains movement for beds of uniform roughness (Shields curve). It was observed that circular shells in convex-up positions were mostly orientated with the umbo pointing downstream. Conversely, elliptical shells in convex-up position tended to align their longer axis parallel to the flow with the posterior side of the valve pointing downstream. These results are not only directly applicable in interpretations of incipient shell motions and in paleocurrent analyses from field and sample data, but also support construction of accurate geological models.

RESUMO As correntes de densidade, cujo movimento ocorre pela diferença de massa específica entre o escoamento e o fluido ambiente ao seu redor, podem interagir com o substrato gerando formas de fundo, similares às encontradas em ambientes fluviais. Entretanto não existem diagramas de previsão específicos correspondentes para esse tipo de fenômeno. Assim, este trabalho visa comparar a ocorrência das formas de fundo fluviais previstas nos diagramas de previsão com aquelas geradas por correntes de densidade salinas obtidas experimentalmente. As formas de fundo foram geradas em um canal bidimensional de declividade variável, preenchido por água, com três composições de leito móvel e diferentes valores de vazão, massa especifica e inclinação. Três formas de fundo foram identificadas (leito plano inferior, ondulações e dunas), as quais, juntamente com o cálculo de parâmetros hidrodinâmicos permitiram a utilização dos diagramas fluviais. Verificou-se que os diagramas fluviais não apresentaram boas previsões das formas de fundo geradas por correntes de densidade. A esse fato são atribuídas as diferenças hidrodinâmicas dos escoamentos (perfis de velocidade e concentração) e, também, à limitação dos parâmetros dimensionais na extrapolação dos resultados. Dessa forma, indica-se a necessidade de se elaborar um diagrama de previsão próprio adaptado a estas correntes.

ABSTRACT Density currents, whose movement takes place by the density difference between the flow and the ambient fluid around it, can interact with the substract generating bedforms similar to the fluvial environments. However, there are no specific bedform phase diagrams capable to predict this type of phenomenon. This study aims to compare the prediction of fluvial bedforms phase diagram with those generated by experimental saline currents. Bedforms were generated in two-dimensional tilting plexiglass flume submerged in a larger tank filled with water with three different mobile beds and varied values of discharge and salt concentration. It was observed three types of bedform (lower plane bed, ripples and dunes), which, with the concomitant calculation of hydrodynamic parameters (mean velocity, energy and mobility) allowed the use of the phase diagram. It was observed that the fluvial phase diagrams did not present good predictions for bedforms generated by density currents. This fact is associated to the hydrodynamics differences (velocity and concentration profiles) and the limitation of the dimensional parameters in the extrapolation of results. Therefore, it is indicated the need to draw up a proper phase diagram to density currents.

A erosão em sulcos caracteriza-se pelo escoamento superficial concentrado de uma lâmina d'água com tensão de cisalhamento suficiente para desagregar o solo, que deforma o sulco e altera as características hidráulicas do escoamento responsável pela dinâmica de formação dos sulcos. Os objetivos deste trabalho foram: avaliar as condições hidráulicas do escoamento em sulcos de erosão, que podem fornecer subsídios importantes às relações de erosão, e determinar as taxas de desagregação do solo, a erodibilidade do solo e a tensão crítica de cisalhamento, além de quantificar o transporte de sedimentos em sulcos por meio de expressões baseadas em variáveis hidráulicas. Para tanto, sulcos foram pré-formados em um solo de textura franco-argilo-arenosa, num campo com declive médio de 0,067 m m-1, e submetidos à aplicação de chuva simulada com intensidade de 74 mm h-1, durante 80 min, tendo sido aplicados nos sulcos, nos últimos 20 min, fluxos extras de escoamento superficial de 0, 10, 20, 30, 40 e 50 L min-1. Os resultados mostraram que o regime de escoamento nos sulcos caracterizou-se como sendo de transição subcrítico a turbulento subcrítico. As taxas de desagregação do solo obtidas foram lineares às tensões de cisalhamento desenvolvidas, para uma erodibilidade em sulcos (Kr) de 0,0024 kg N-1 s-1 e uma tensão crítica de cisalhamento (tauc) de 2,75 Pa. Duas funções baseadas na potência do escoamento foram ajustadas para estimar o transporte de sedimentos nos sulcos de erosão, as quais explicaram 53 % da variação experimental, refletindo não só a dificuldade de ajuste de modelos de estimativa do transporte sólido às lâminas de escoamento pouco espessas que ocorrem nas áreas de cultivo agrícola, mas também a diversidade física e mineralógica das partículas e dos agregados do solo estudado.

Rill erosion is characterized by concentrated surface water flow, with enough shear stress and detachment capacity to deform the rill and alter flow hydraulics, responsible for rill formation dynamics. The objective of this study was to evaluate flow hydraulic conditions that can provide important information on erosion relationships, soil erodibility and sediment transport in furrows of a recently-tilled Palleudult. Rills were pre-formed in a sandy clay loam soil with an average slope of 0.067 m m-1. Simulated rainfall with an intensity of 74 mm h-1 was applied during 80 min, while rainfall and extra inflows of 0, 10, 20, 30, 40, and 50 L min-1 were jointly applied for the last 20 min of each run in the rill. Results indicated that the rill flow regime varied from transitional subcritical to turbulent subcritical. The rill erosion detachment rates were linear to shear stress. Rill erodibility (Kr) was 0.0024 kg-1 s-1 N and critical shear stress (tauc) was 2.75 Pa. Two functions to predict sediment transport based on stream power explained 53% of data variability, which indicates the inherent difficulty of predicting solid transport through shallow flows on eroding agricultural lands, and the physical and mineralogical diversity of particles and aggregates of the studied soil.