FACTORI CARE INFLUENTEAZA MODIFICARILE MORFOLOGICE ALE BAZINELOR ACVATICE

FACTORI CARE INFLUENTEAZA MODIFICARILE MORFOLOGICE ALE BAZINELOR ACVATICE

Factorii care influentiaza modificarile morfologice ale bazinelor acvatice sunt factori naturali:

factori geo-morfologici;

factori climatici;

factori limitativi ai scurgerilor hidrologice;

atenuarea albiilor naturale.

si factori antropici:

constructii hidrotehnice;

accidente hidrotehnice.

a)   Factori naturali

Factorii geo-morfologici

Reteaua hidrografica (RH)

Reteaua hidrografica reprezinta un sistem ramificat de vai afluente direct sau indirect cursului de apa considerat ca element principal al retelei. Dispozitia ramificatiei difera in functie de relief si structura geologica si poate fi caracterizata prin anumite elemente morfometrice referitoare la formatie, profile hidrografice, densitate, ramificatie, etc.

Retelele hidrografice formate la inceputul actualului ciclu geologic au suferit si ele continue modificari sub actiunea erodarilor si depunerilor de catre ape, a miscarii scoartei terestre si a eruptiilor vulcanice. Elementele morfologice ale retelei hidrografice sunt:

desimea sau densitatea ramificatiilor:

unde: D este desimea; L - lungimea totala a retelei; F - suprafata de teren pe care se desfasoara reteaua hidrografica.

Observatia 1.1 Fiecarui punct de confluenta a unui curs de apa cu altul mai mare, ii corespunde in amonte o retea hidrografica.

Observatia 1.2 Densitatile mici se afla in regim de bazin hidrografic, bazin cu roci tari, unde saparea intampina o mare rezistenta sau cu roci moi, dar foarte permeabile, unde scurgerea de suprafata este foarte mult micsorata si fara potential suficient de eroziune.

Importanta bazinului hidrografic rezulta din modul de numerotare al ramificatiilor componente: n =1 vai singulare de lungimi 5,7 km; n =2 vai ce rezulta din unirea a cel putin 2 vai de ordin n =1; n =3 vai ce unesc 2 vai de ordin 2 s.a.m.d.

Cu cat 'n' este mai mare, cu atat creste si importanta bazinului hidrografic.

Exista o corelatie intre 'N' (nr. ramificatiilor unei retele) si 'n' (nr. retelei):

unde n =1, 2, 3, 4.

Lungimea ramificatiilor reprezinta distanta desfasurata in plan orizontal in km numerotati de la confluenta:

L=Eln₌₁+.+El_n=i+.+El_n=n +l_n=n, cu nЄ(1; N₀), (1; N_i)

respectiv (1; N_n-1) si poate lua valori in intervalul (1, n-1),

unde: N_i = nr. de ramificatii ale retelei de ordinul de marime n =1; El_n=I = suma lungimii ramificatiilor retelei de ordinul n = i.

Profilul longitudinal reprezinta succesiunea cotelor terenului de pe fundul vailor si se stabileste pe baza hartilor cu curbele de nivel. Profilul transversal difera dupa relief si structura geologica.

Bazinul hidrografic BH

Bazinul hidrografic, de receptie sau colector reprezinta teritoriul de pe care apele precipitatiilor si cele subterane graviteaza si patrund in ramificatiile retelei.

Observatia 1.3 In spatiul bazinului hidrografic au loc toate procesele fizice care determina scurgerile hidrologice. Suprafata si subteranul versantilor constituie operatorul care distribuie precipitatia atmosferica in categoria de scurgeri hidrologice.

Pentru acelasi curs de apa, suprafata bazinului hidrografic creste in raport cu cresterea lungimii cursului de apa. Ca proiectie orizontala, suprafata bazinului hidrografic se delimiteaza pe harti prin linia cumpenei apelor. Aceasta linie se obtine prin unirea celei mai mari cote geodezice din zone obarsiilor ramificatiilor RH si rezulta prin planimetrare; suprafata bazinului hidrografic in km² sau ha este asociata cu profilul kilometrajului de inclinare.

Geometria suprafetei bazinului hidrografic este neregulata si diferita.

Panta medie a suprafetei bazinului hidrografic este:

unde: J este panta medie a bazinului hidrografic; F - suprafata bazinului hidrografic; ΔA - echidistanta curbelor.

Curba hipsometrica a bazinului hidrografic da posibilitatea de a estima suprafetele aflate deasupra unor cote date. Altitudinea medie a bazinului hidrografic se obtine prin echivalarea ariei determinate de curba hipsometrica cu aria unui dreptunghi avand ca baza suprafata integrala a bazinului hidrografic, obtinand altitudinea medie a reliefului ca inaltime a dreptunghiului.

Albia cursurilor de apa

Albia, prin definitie, reprezinta partea inferioara a unei vai ocupata permanent sau temporar de curentul de apa provenit din colectarea precipitatiilor atmosferice ale retelei hidrografice. Albia este, deci, suportul solid al curgerii sau, cu alte cuvinte, un rezervor cu un volum de apa variabil.

Morfologia albiei

profilul transversal, care in general este alcatuit dintr-o parte mai adanca, numita albia minora, si parti laterale numite lunci, care se acopera cu apa numai in anumite perioade ale anului;

talvegul reprezinta linia adancimilor maxime ale albiei minore din profile transversale succesive;

albia majora este formata din albia minora si lunci;

profilul longitudinal (reprezentarea grafica in plan transversal a liniei talvegului si a liniilor suprafetelor libere la anumite asigurari ale debitului) si traseul in plan; mai sunt prezente aici si gropi sau depresiuni, praguri (vaduri) proeminente si meandre (sinuozitatile traseului in plan ale albiei minore).

Elementele hidrografice (profile, situatia in plan) ale unei albii pe un sector dat, pot fi reprezentate in ansamblu, prin curbe batimetrice. Dinamica albiilor este exprimata prin prezenta urmatoarelor sectoare: sectorul montan, premontan si de dealuri, sectorul de campie si sectorul de delta cu mai multe brate.

Formatii lacustre si acvifere

Formatiile lacustre cuprind lacuri, balti si mlastini. Apele provin din ploi, zapezi, scurgeri de suprafata sau pe sub suprafata.

Formatiile acvifere sunt depozitele de apa subterana in stare de miscare sau de stagnare. Apele provin din percolatia unei parti a precipitatiilor atmosferice si din alimentarea de catre cursurile de apa.

Percolatia reprezinta strabaterea solului de sus in jos de catre apa din precipitatii impreuna cu substantele pe care le contine.

Elementele morfometrice ale lacurilor si baltilor sunt:

adancimea;

lungimea;

marimea;

forma suprafetei oglinzii apei

volumul masei de apa.

Formatii de acvifere:

suspendate si freatice;

subterane captive (arteziene);

carstice;

acvifere freatice de litoral.

Masa de soluri permeabile constituie sediul a 2 curenti de apa, unul deasupra altuia: superior (apa dulce din precipitatii care curge in directia marii) si inferior (apa de mare inspre uscat)(fig. 1.1).

Acesti curenti au intre ei o zona intermediara numita suprafata de separatie, ale carei elemente se calculeaza cu:

unde: q este debitul apei dulci pe 1m lungime de plaja; ρ_s, ρ_f - densitatea apei de mare, respectiv a apei dulci; k - coeficient de permeabilitate; dh/dx - panta suprafetei libere a curentului de apa dulce corespunzatoare inaltimii Z de la distanta x.

Fig.1.1

Factorii climatici

Precipitatiile atmosferice reprezinta sursa scurgerilor hidrologice. Masurarea precipitatiilor atmosferice se realizeaza cu: pluviometrul (masoara cantitatea precipitatiilor provenite din ploi exprimata in coloana de apa de lungime 1m si 1mm inaltime; graficele sunt realizate de un pluviograph). Nivometrul (masoara cantitatea de zapada; este necesar cunoasterea echivalentului in apa a zapezii, care se determina astfel: h_a=g/h_z, unde h_a este stratul de apa, h_z stratul de zapada si g este greutatea probei de zapada); teledetectie.

Temperatura aerului si a solului se masoara cu ajutorul termometrelor si a termografelor.

Umiditatea aerului se masoara cu ajutorul psihrometrului si a higrometrului.

Vantul, mai precis viteza vantului, pe orizontala, se reprezinta cu ajutorul giruetei si a anemometrului.

Factorii limitativi ai scurgerilor hidrologice

Evaporarea apei: transformarea apei in vapori de apa. Transpiratia plantelor poarta numele de evapotranspiratie.

Infiltratia hidrologica. Din punct de vedere al prezentei apei in sol exista:

zona nesaturata: contine apa higroscopica, peliculara si capilara, vapori de apa si aer; in aceasta zona actioneaza un potential capilar (este dominant), osmotic si termic;

zona saturata: toti porii sunt plini cu apa; aici actioneaza potentialul Bernoulli compus din energie de pozitie si energie de presiune.

Pentru determinarea vitezei de avansare in sol omogen a frontului umed se foloseste relatia:

unde: ΔW = W_final-W_initial si S este sectiunea la adancimea Z.

Infiltratia se masoara cu ajutorul infiltrometrelor (doua conducte scurte montate concentric care se introduc vertical in termometru) si a simulatoarelor de ploaie.

Retentia in depresiunile terenului reprezinta o parte a precipitatiei care este retinuta in micile depresiuni izolate ale suprafetei bazinului hidrografic. Apa se epuizeaza prin evaporare si patrundere in sol.

Indici ai pierderilor de scurgeri hidrologice sunt:

coeficientul de scurgere c (volumul scurgerilor/volumul precipitatiilor <1);

coeficientul de scurgere al viiturii (coeficientul de siroire);

coeficientul de scurgere mediu multianual.

Atenuarea scurgerii in albii naturale

Atenuarea scurgerii in albii naturale reprezinta diminuarea valorii maxime a debitului iesit din sector, fata de cel intrat in sectorul fara afluenti laterali. Are loc mai ales in timpul viiturilor.

Conceptul hidrologic

hidrograful undei din aval Q(t) are valoarea maxima mai mica decat valoarea maxima a hidrografului Q^z(t) al undei din amonte→atenuarea valorii maximale a debitului din amonte;

valoarea maxima a undei din aval se produce mai tarziu cu timpul T₀ decat momentul in care are loc valoarea maxima din amonte;

volumul maxim acumulat in albie se realizeaza in momentul in care Q(t)=Q^z(t);

durata de scurgere prin sectiunea din aval este intotdeauna mai mare decat durata de scurgere prin sectiunea din amonte.

atenuarea in albie se studiaza ca miscare nepermanenta a curentului de apa.

b)     Factorii antropici

Factorii antropici sunt reprezentati de lucrari hidrotehnice si agrosilvice in scopul folosirii invelisului vegetal al solului sau in scopul folosirii intensive a apelor.

Constructii hidrotehnice

Baraje si lacuri de acumulare

Barajele si lacurile de acumulare sunt constituite transversal pe vaile cursurilor de apa, in scopul acumularilor unui volum de apa. Acumulari mai mari implica modificari mai importante cantitativ si in timp in ceea ce priveste debitul maxim anual.

Influenta lacului de acumulare asupra debitului maxim este (fig.1.2.):

Q₄=Q₃+Q₂ debit maxim dupa statie

unde: Q₁(t) este hidrograful asigurat corespunzator bazinului hidrografic din amplasamentul barajului; Q₃(t) - debitul diferentei de bazine pana la urmatoarea statie hidrotehnica de la care incepe sa se produca inundatia.

Fig.1.2

Indiguirile longitudinale

Indiguirile longitudinale sunt construite in scopul reducerii suprafetei inundabile a albiei majore cu potential agricol, industrial, edilitar (fig.1.3). Conform fig.1.3, albia majora este limitata prin diguri; debitele partiale ΔQ care curgeau pe suprafetele aparate de inundatie sunt obligate dupa indiguire sa se integreze in debitul corespunzator debitului din sectiunea de scurgere dintre diguri; rezulta un surplus de debit ce conduce la o suprainaltare ΔH a nivelului curentului si la o dezatermare a undei de viitura.

Se observa ca indiguirile (cresc debitele) si crearea de lacuri de acumulare (diminueaza debitele) pe acelasi curs de apa sunt doua actiuni contrare ce influenteaza regimul natural al debitelor maxime.

Fig.1.3

Actiuni silvice

Actiuni silvice sunt: impadurirea si despadurirea.

Este necesar sa se faca observatia ca dupa taierea padurii pe suprafata f , in urmatorii 2 ani au avut loc urmatoarele evenimente:

temperatura aerului a crescut cu 3,3˚C in perioada de vegetatie;

pentru 8 din 20 ploi torentiale, debitele viiturilor au crescut cu pana la 50%;

volumele cumulate ale suprafetei (F-f) pentru fiecare an au crescut;

au scazut debitele din perioada fara vegetatie.

Amenajari hidroamcliorative si hidroedilitare

Amenajari hidroamcliorative si hidroedilitare sunt lucrari de irigatii (canale de derivatie a debitelor, statii de pompare); lucrari edilitare si industriale (lucrari de canalizare si evacuare a apelor uzate si de fabricatie a acestora). Apele deversate din lucrarile edilitare si industriale au proprietati diferite de apele naturale, luandu-se astfel masuri de epurare.

Accidente hidrotehnice

Sunt reprezentate de ruperi partiale sau totale de baraje prin actiunea solicitarilor fizice subestimate sau neprevazute; are loc golirea lacului de acumulare prin spartura barajului, formandu-se astfel o unda de inundatie (care face parte din categoria undelor calatoare), in care inaltimea y a frontului undei calatoare este nula.