2_POTAMOLOGIE_Ingineria mediului_2012

8/13/2019 2_POTAMOLOGIE_Ingineria mediului_2012

1/63

1

POTAMOLOGIEPartea 1

Motto:"Nu ne sc ld m de dou ort n acela i fluviu pentru c n profunzimea sa, fiin a uman are destinul apei care curge".Gaston Bachelard, Apa i visele, p.10

Orice ap era dulce pentru egipteni, dar mai ales cea care fusese luat din fluviu, o emana ie a lui Osiris".Gerard de Nerval, Ficele focului, p.220

"Apele, care suni mamele noastre si doresc s ia parte la sacrificii, vin c tre noi pe c ile lor i ne impart laptele lor".Saintyves, Folklore des eaux, p.54

"Mlul este praful apei, a a cum cenu a este praful focului.Gaston Bachelard, Apa i visele, p.l 14

"Printr-o cerere redactat i semnat n bun form , turcii reclamau c tre cadiu c fluviul Inachus. rev rsndu-se, le pustie te ogoarele, i-1 roag s -i porunceasc s se ntoarc ntre malurile lui. Judec torul d o sentin n acest sens, itoat lumea e mul umit . Dar dac apele continu s creasc , atunci cadiui, ntov r it de locuitori, se duce la fa a locului isomeaz fluviul s se retrag . O copie dup soma ia judec torului este aruncat n valuri; poporul tratea/ fluviul drept unurzupator, devastator, aruncnd cu pietre n el...".

Legend turceasc

1. INDRODUCERE

Potamologia estetiina care se ocup cu studiul apelor curgtoare. Elementul de baz n studiulpotamologiei l reprezint rul. Rul este forma scurgerii superficiale organizate, permanent sautemporar, care- i p streaz traseul pe ntreaga lungime a sa. Din punct de vedere hidrologic, noiuneainclude toate cursurile de ap, indiferent de mrimea lor: pru, ru sau fluviu. Rul este un produs aclimei (Vulikov, 1954).

Apa provenit din precipitaii poate mprumuta diferite ci: o parte se evapor i se rentoarce natmosfer, alta se infiltreaz n sol, iar alta se adun n spaiile concave dnd natere apelor stt toare(b l i, mla tini, lacuri etc). Cea mai mare cantitate, sub influena gravitaie, se deplaseaz din punctele mai nalte ale reliefului spre regiunile mai joase, dnd natere apelor curgtoare (fig.1).

Gravitaia este principala for care determin mi carea apei n ruri (fig. 2). Deplasarea particuleide ap poate fi astfel explicat: pe un plan nclinat, sub un unghi a, o pictur de apa (A), cu greutatea G,va tinde s se deplaseze pe direcia nclinrii planului. Descompunnd fora G in dou componente, P1 (P1=G*cos ), perpendicular pe direcia planului nclinati P2(P2= G*sin ), paralel cu planul nclinat,care provoac curgerea apei, se observ c Pi ar trebui s provoace o accelerare uniform a vitezei dedeplasare a picturii. n realitate se produce o micare neuniform deoarece fora P2 se consum prinaderena care se nate ntre moleculele de ap i suprafaa planului nclinat, dari datorit coeziunii dintremoleculele din masa apei.

Apa, n deplasarea sa, poate mprumuta mai multe ci (Dunne, 1978; Musy,- 1998):Traseul 1: scurgerea de suprafa de tip hortoniaii (scurgere ca urmare a depirii capacit ii de

infiltrare);

Traseul 2: scurgerea de baz (sau subteran);Traseul 3: scurgerea de subsuprafa;Traseul 4: scurgerea pe suprafeele saturate;Traseul 5: precipitaii directe pe suprafaa cursurilor de ap.


2/63

2

Fig. 1. Deplasarea apei pe versani i alimentarea arterelor hidrograficeFig. 2. Deplasarea unei molecule de

ap pe un plan nclinat

Fora de frecare intervine pe interfaa dintre ap i suprafaa pe care curge, ca urmare a rezisteneipe care o opune fundul albiei la deplasarea apei. Valoarea forei de frecare depinde de rugozitatea patuluialbiei i a malurilor cu care apa intr n contact. n funcie de mrimea i forma asperitilor este irezistena pe care o opune suprafaa (estimat prin coeficientul de rugozitate).

Coeficientul de rugozitate reprezint efectul neregularitilor albiei i a malurilor asupra vitezeimedii, ntr-o seciune transversal a unui curs de ap. Cu ct aluviunile sunt mai grosiere cu attcoeficientul de rugozitate () este mai ridicat. La o albie nisipoas valoarea este de 0,01-0,02, la una cubolovani 0,05-0,1, la una cu vegetaie n albie 0,15-0,20 etc. (Savin, 1990).

2. TIPURILE DE SCURGERI LINIARE (unidirectionale)

1. Apele de iroireCurgerea cu caracter temporar mbrac diferite forme, de la curgerea n pnz (areolar) sau

difuz , pn la curgerea concentrat de tipul torenilor. ntre cele dou categorii extreme se intercaleaz diferite forme de tranziie cunoscute sub numele deiroaie. iroirea se poate face sub forma unor multiplefiricele de ap, a unor uvi e sau cureni, cei mai puternici dintre ei fiind cunoscui sub numele deuvoaie.

La iroire nu se distinge un curs bine individualizat ci, dup fiecare ploaie, apa i croiete un altdrum. Cel mai important aspect al acestor concentrri este trecerea de la seciunea de splare sau eroziuneareolar , la cea liniar. In felul acestairoirea creeaz forme de eroziune cu aspect alungit, ncepnd cuunele n ule e abia perceptibilei instabile, pn la excavaiuni alungite pe sute de metri (fig. 3).

Procesul de splare a terenurilor este mai ridicat pe suprafeele lipsite de vegetaie, iar volumulapei de iroire depinde de cantitatea, duratai intensitatea precipitaiilor, de permeabilitateai de gradul deacoperire cu vegetaie a terenului.

2. Apele toren ialeTorentii reprezint cursuri vijelioase de ap, cu caracter temporar, care se formeaz pe pantele

nclinate cu vegetaie discontinu, n urma ploilor abundente sau a topirii zpezilor.In raport cu iroirea, torentul are calitatea de a concentra o cantitate mai mare de ap pe o singur


3/63

3

direcie, ceea ce face ca el s dispun de o mare energie. Prin aciunea sa complex (eroziune, transport,acumulare), torentul se compune din trei elemente (Surell, 1870): bazinul de recepie, canalul se scurgerei conul de dejecie (fig. 4).

- Bazinul de recep ieReprezint teritoriul de pe care torentul i adun apele de ploaie, adic zona n care apele se

concentreaz c tre punctul cel mai jos al loculuii c tre care se orienteaz i se adncesc ravenele,rigolele i oga ele.

- Canalul de scurgere .

Este un jgheab alungit, care pornete din punctul cel mai cobort al bazinului de recepie, pe carecurge apa torentului mpreun cu aluviunile desprinse. Valea este adnc, pereii u or nclinai iar procesulerozional este mai intens pe vertical (eroziune liniar). Eroziunea lateral se face simit abia n ultimafaz a evoluiei sale.

- Conul de dejec ie (evantai aluvial, con aluvial, agestru, vrs tur )Reprezint partea terminal a organismului torenial i se prezint sub forma unui semicorn teit

cl dit din aluviunile crate i depuse de torent. n natur exist i cazuri cnd cele trei elemente nu se dezvolt la toi torenii. Unele organisme pot

fi lipsite de canal de scurgere fapt pentru care poart denumirea de hunie (Oltenia).Ca urmare a eroziunii, prin deschiderea straturilor de ape subterane, torenii evolueaz spre praie

i ruri.

Fig. 3. Fenomene erozive de versanti apariia torenilor

3. Apele curg toare cu caracter permanentTotalitatea precipitaiilor ce cad pe suprafaa scoarei terestre, la care se adaug apa provenit din

izvoare, ncepe s se scurg pe suprafaa topografic urmnd linia de cea mai mare pant sub influenagravitaiei. Cursurile de ap astfel formate au caracter permanenti sunt cunoscute sub denumirea depraie (unitatea hidrologic cea mai mic) . Din asocierea acestora se nasc rurile.

3.a. RurileRul este un sistem deschis alctuit dinlr-un curs cu caracter permanenti natural ce ocup albii

prin care curge apa datorit nclin rii generale a proiJului longitudinal, din punctele nalte ale reliefuluspre cele mai joase. Se vars n alte unit i hidrologice (fluvii, lacuri, mlatini, m ri, oceane) sau n modexcepional se pierde n nisipuri sau n grote. Un ru presupune existena unui ansamblu format dintr-omas de ap , mai mare sau mai mic, n micare spre zonele mai joase ale scoarei i f ga ul (albia) relativbine conturat (Diaconu,erban, 1994).


4/63

4

Fig. 4. Pr ile componente ale unui torent: Br-bazin de recepie; C-canal descurgere; Ca-con de dejecie

Rul are o structur holarhic, fiind alctuit din subsisteme (holoni) cu un ridicat grad deautonomie n ajustarea variabilelor componente, dar n acelai timp, esle n regim de subordonare ierarhic pn la nivelul ntregului bazin hidrografic.

Fa de iroaie sau toreni, rurile dein p r i componente distincte. Deoarece sunt cursuri de ap cucaracter permanenti ac iunea de eroziune are acelai caracter. Forma principal pe care o creeaz un rueste valea. Rurile transport materialele erodate pn la Iacul de vrsare; cnd aceasta este reprezentat de o mare sau ocean nu se mai formeaz un con de dejecie, ci o delt sau estuar. In succesiunea amonte-aval, elementele componente sunt: izvorul, cursul de ap i gura de vrsare.In funcie de prezena apei n albii, se deosebesc mai multe categorii de ruri. Cnd rurile prezi ap cu caracter continuu, n pofida tuturor variaiilor temporale, sunt considerate ruri (cursuri) cu caractepermanent. Fenomenul secrii laurilor esle urmarea secetelor meteorologice prin epuizarea rezervelor ape subterane interceptate de vi. Secarea rurilor esle dependent i de leg tura dintre albiile ruriloripnzele de ap subteran, de adncimea mai mare sau mai mic a albiilor n fundurile de vi, de aa-numita adncime de eroziune a rurilor prin care acestea intercepteaz, complet sau numai parial, pnzelesubterane riverane. n unele cazuri defririle iraionale i eroziunea puternic din bazin determin colmalarea vilor, ridicarea lalveguluii prin aceasta deprtarea albiilor de pnzele subteraneidiminuarea capacitii de interceptarei drenare a acestora.

In funcie de mrimea perioadelor cu lips de ap din albiile rurilor se deosebesc mai multecategorii de ruri cu caracter temporar (nepermanent) (Diaconu,erban, 1994):

-cu secare foarte rar, la care fenomenul se produce odat la cteva decenii, n anii cu secetemeteorologice severei de lung durat ;

cu secare rar, la care fenomenul secrii se produce odat ia civa ani;cu secare anual, la care fenomenul secrii se produce aproape anual n timpul verilor

uscate, cu excepia anilor foarte ploioi cnd prezint ap tot timpul anului.Gradul de secare schimb formula de caracterizare n ruri intermitente: ruri care curg numai

anotimpul ploios, adic n fiecare an; ruri care curg numai la cele mai mari ploi, adic o dat la mai muliani.

O alt categorie de ruri depinde de prezena apei n albiei anume rurile pe cale de dispariie saururile care au fost, n care apa a fost semnalat odat la cteva decenii sau pe durata vieii ctorvageneraii (Diaconu, erban, 1994).

Se admite, n general, c no iunea de ru implic prezena apei n grade diferite, pornind de lapermanen pn la apariia ei foarte rar. Inconstana n timp i marea variabilitate a "furnizrii" apei dec tre ruri, apar drept corolare ale vremii. Definirea general a rurilor, ca produse ale climei n condiiilefizico-geografice specifice n care au luat natere, este justificat.

3. a. 1. Izvoarele rurilorIzvoarele, dar i limitele sectoarelor ce aparin acestora, se determin, n majoritatea cazurilor, cu

aproximaie; cauza acestui fapt o reprezint multitudinea factorilor care se pot lua n considerare: reeauade rpe (mai ales n regiunile dees); baza unei alunecri sau limita unei mlatini (mai ales n regiunile depodi i dealuri); baza unui grohoti (la munte); limita extern a limbii unui ghear (foto.20); limita unuipetic de zpad persistent etc. Praiele pot avea izvoarelei n lacuri, mlatini, circuri glaciare ctc.

De cele mai multe ori, pentru ruri, sunt considerate izvoare, confluenja a dou sau mai multor


5/63

5

praie: Dunrea (Brieg i Brigach), Nil, Lotru (dou praic care i au originea n lacurile Znoaga iGlcescu), Someul Mic (confluena Someului Rece cu Someul Cald) etc.

In condiiile n care rul i ncepe cursul dintr-un izvor propriu-zis cu caracter permanent, aceseste considerat, n realitate, ca fiind izvorul rului. Dac la originea rului particip mai multe izvoaremici, cu caracter intermitent, locul de formare al rului este variabili se stabilete prin convenie; n acestcaz Iocul de formare este considerat primul izvor permanent, placnd de sus, dinspre culme. n amcazuri, n timpuliroirii din perioada ploilor abundente, locul de natere al rului urc spre culme odat cupraiele temporare care i fac simit prezena. n cazul arterelor mari locul de formare al rurilor esteconsiderat punctul cel mai ndeprtat al bazinului, din care o pictur de ap ajunge prin iroire n firulprincipal. In aceeai manier se procedeaz i pentru izvoarele rurilor care seac (Diaconii, erban,1994). Pentru stabilirea locului de izvor sunti cazuri deosebite. Izvorul unui ru care pornete dintr-unlac este considerai ca fiind locul de ieire al rului din lac. n condiiile n care un ru este format princonfluena a dou praie, izvorul este ales ca fiind pe cursul cel mai lung, cu debitul cel mai mare. n amod trebuie procedat chiar dac denumirea rului principal este dat de numele componentului mai mic.Cnd cele dou ruri componente sunt sensibil egale, ca loc de natere este ales izvorul componentuluistng.

3. a. 2. Cursul rurilor n mod convenional rurile au fost divizate n trei sectoare care se deosebesc ntre ele pr

tr s turi specifice: hidrologice, topografice, fizico-geografice, geologice etc.

Fig. 5. Principalele sectoare ale unui curs de ap

3.a. 2.1. Cursul superior (alpin)Prezint , n general, o panl mare. Curentul de ap este rapid, dep ind adesea 3 m/s, tinznd

astfel s - i deschid o cale adnc prin eroziune vertical (liniar ). Debitele cresc din amonte spreaval, n funcie de aportul afluenilor i al apelor subterane. Materialele erodate, din bazin sau albie,sunt transportate de curentul puternic, spre aval.

Profilul longitudinal este variat, prezentnd numeroase repeziuri, praguri, cascade, marmiteetc. (fig. 5).

In rocile friabile, prbu irea versanilor are ca efect formarea unei vi n V; n roci dure,cursurile de ap creeaz chei nguste. n albie se adun mari cantit i de blocuri de piatr; materialelefine, precum pietriul i nisipul, sunt transportate, n aceeai m sur , dar la distane mai mari sau sepot depune n unele anse linitite.

Cursul superior este asimilat.cu poziionarea sa n regiunile muntoase sau deluroase. Poziia idetermin i forma cursului: rectilinii! sau slab meandrat.


6/63

6

3.a.2.2. Cursul mijlociuCursul mijlociu ncepe acolo unde rul atinge stadiul fundului relativ plat al unei vi de mari

dimensiuni. n locul cu pricina albia se lrge te, debitul crete, se diminueaz viteza, n general la maipu in de 1 m/s. Ca urmare a vitezei sczute, rul are tendina de formare a meandrelor. Eroziuneavertical (liniar ) se substituie eroziunii laterale.

Valea de pe cursul mijlociu deine un profil transversal, cu aspect de V mai deschis; albia sel rge te progresiv spre aval n timp ce malurile sunt din ce n ce mai puin abrupte. Reducereaprofilului longitudinal contribuie la diminuarea eroziuniii transportului, favoriznd cretereasedimentrii. Materialul transportat din cursul superior, cti cel din cursul mijlociu, este trt saurostogolit, rulati sf rmat, pe msur ce rul se apropie de limita inferioar a cursului mijlociu.

n interiorul meandrelor, mai ales a celor incipiente, materialele erodate se depun la ape marierodeaz pe malul cellalt, la ape mici. n funcie de condiiile locale ale curgerii, albia adposte tepietri i nisip, mlul gsindu-se n sectoarele mai calme, unde de altfeli plantele pot forma rd cini.

3. a. 2.3. Cursul inferiorCursul inferior se formeaz acolo unde fluviul transport o mare cantitate de ap, cu viteze

foarte mici, uneori doar de civa centimetri pe secund. De obicei este situat n zona dealurilor joasesau la cmpie. naintea ridicrii digurilor de protecie existau zone inundabile vaste; din pcate, acesteasunt mai joase dect teraselei mai slab valorificate din punct de vedere economic.

n albia propriu-zis, eroziunea este aproape nul. Aluviunile foarte fine, care se depun, dauna tere unui fund de albie mlos. Caracteristica de baz a profilului longitudinal este reprezentat deformarea meandrelor sau despletirea albiei n mai multe brae. Forma general a albiei este de U largdeschis.

Sunt numeroase cazurile cnd unele ruri prezint un singur sector desf urat n ntregime peaceea i unitate de relief: Vedea, Moslitea, C lm ui (Cmpia Romn) etc.

Varia iile termice anuale ale apei cresc gradual din amonte spre aval. n apropiereizvoarelor, ecartul amplitudinal, foarte adesea, nu depe te 1-2C; n cursul inferior poate atingei20C. Oxigenarea evolueaz n sens invers: intens n tumultoii toreni montani i slab n cursurilemijlocii i inferioare, numai c de data aceasta este compensat, n parte, de producia oxigenuluielaborat de plantele acvatice.

3. a. 3. Gura de v rsare3.a.3.1. Sunt cazuri particulare cnd un ru nu poale ajunge la colector deoarece se pierde p

evaporare sau prin infiltrare. Extremitatea din aval, sau gura fals poart numele de capt orb, i ar rul n sine este considerat rau orb. Aceste ruri se gsesc, de obicei, n deserturi: Tarim (Pod. Tibet),Zeravan, Tedjeu, Murgab, Sarysu, Ciu (Asia Central Sovietic) etc. sau n mlatinile Okawango(Africa) etc.

3.a.3.2. In cele mai frecvente cazuri un ru se vars n altul, de obicei mai mare. Locul decontact poart denumirea de confluen. Rul mai mic poart denumirea de ajluent, iar cel receptoreste cunoscut sub numele de ru recipient, colector sau ru principal.

3.a.3.3. Un tip important de gur de v rsare, care ia natere n mrile deschise unde mareea areo amplitudine important, poart numele deestuar .ESTUARUL. Ca loc de ntlnire al apelor fluviale cu cele oceanice estuarul este un spaiu de

nfruntare sau de consens? Imaginea de ansamblu demonstreaz na terea unui hibrid. Estuarul estelocul de ntlnire dintre eternitatei efemer, expoziia permanent i contrastant a raporturilor omuluicu natura.

Nici uscat, nici ap, estuarul ar fi un spaiu intermediar n cutarea unei identiti. Princaracteristicile pe care le dein, estuarele dau senzaia unui spaiu f r frontier unde apa se confund cu uscatul i orizontul ntr-o interogaie permanent. Ce alt loc ar mai fi att de apt s vehiculeze oimagine de natur virgin i s lbatic unde omul i activit ile sale se confund cu spaiul i timpul?

Fluviile vechi au fosti ele afectate de variaiile de nivel ale Oceanului Planetar. n timpul


7/63

7

perioadelor glaciare, oceanele pierd din aportul de ap deoarece aceasta se gse te cantonat ncalotele glaciare polare sau n ghearii alpini. n acest caz, nivelul mediu al Oceanului Planetar scade.Cnd inlandsisurile se topesc, n perioadele interglaciare, nivelul general marin crete. Fluviile, care nperioadele glaciare i creaser o albie nou, se g sesc n situaia ca n perioadele inlerglaciare s fieinvadate de apele oceanice. Deltele formate la gurile de vrsare sunt necate de apa mrii i pentrumoment se formeaz o nou gur sub form de estuar. n cazul n care platoul continental, pe care-1acoper aluviunile, este foarte extins, se poate crea o nou delt , ca urmare a colmalrii, n cteva miide ani.

Fenomenele geologice enumerate pot conduce, cel mai adesea, la formarea estuarelor. Caucea mai important, care c l uze te la apariia unor astfel de forme, este reprezentat de eustatism.Condiiile i procesele constructive sau distructive difer de la un loc la altul. Chiari n cazul unuisingur bazin marin fenomenele pot fi diferite:rmul sudic al Mrii Nordului se scufund, n timp ce

rmul nordic (mai ales cel Norvegian) se ridic. Motivul principal este reprezentat de eliberareauscatului ca urmare a topirii calotei glaciare scandinave.

DELTA. Cei care pentru prima dat au utilizat denumirea de "delt" au fost grecii antici, careau asemnat teritoriul ml tinos al fluviului Nil, ce-i diviza cursul n mai multe brae, cu literagreceasc A (Suter, 1993). Termenul de "delt" a fost utilizati de Herodot (484-425 B.C.) pentru acompara teritoriul triunghiular de la gura de vrsare a fluviului Nil (Axelsson, 1967). Aceast denumire ascunde doar o form de relief care dezvluie doar caracteristici exterioare. Pentru c pn atunci aceste teritorii nu aveau nc o denumire general, oamenii de tiin au colportat-o, utiliznd-odin ce n ce mai des, pn la generalizare. Denumirea literei "delta" a fost aplicat ca termen generalpentru "teritoriile aluviale formate la gura rurilor, f r s aib o form precis " (Lyell, 1854).

"O insul a fost format de mare i dou brae ale unui ru; i s-a numit Delta datorit similarit ii formei sale... Acum exist dou guri ale Nilului..., dar ntre ele se afl cinci alte guri maiimportante i cteva mai mici..." (Strabo Geography, 17.1.4. citat de Russell, 1967).

Cea mai citat defmiie care se refer la termenul "delt" este, probabil, cea dat de Barrell(1912) (Axelsson, 1967). El definete delta ca fiind "un depozit parial subaerian, construit de un ru ntr-un mediu cu ap permanent". In cazul n care se face referin i la vechile delte trebuie nlocuit expresia "ap permanent" cu cea de "ap st t toare" (Nevin, Trainer, 1927) deoarece multeorganisme cu ap trebuie privite ca efemere.

Delta poate fi interpretat ca fiind "un depozit constant de scurgere jet n interiorul sau n afaraunui organism cu ap permanent" (Bates, 1953). n acest caz termenul "delta" se utilizeaz n senslarg i include depozitele deltaice submerse cu caracter permanent. Totui, definiia de fa , nu poate ficonsiderat ca satisf c toare deoarece nu toate depozitele subacvatice create de curentul jet au trs turideltaice.

Cel mai adesea, un curs de ap care edific o delt , se divide n mai multe brae (defluviaie);regula amintit nu este ns o condiie. Un curs de ap se poate diviza n mai multe feluri: simplu(dou sau trei brae, f r ca acestea s se combine); bifurcare (din braele bifurcate se divid alte canale,f r ca acestea s se combine); mpletire (divizareai recombinarea braelor secundare) (Coleman,Wright, 1975). Bifurcarea, stricto senso, se refer doar la divizarea n dou brae a unui curs de ap.

Chiar dac delta este alctuit esenialmente din materiale terigene, ea includei o anumit proporiede sedimente marine aduse de valuri sau cureni litorali prin intermediul derivei litorale.Practic, o delt este opusul unui estuar, mai ales c ntre cele dou formaiuni se interpun o

multitudine de forme. ntre cele dou cazuri este vorba de un mediu unde se nfrunt for e antagoniste.Cu toate acestea raportul acestor fore este n favoarea cursului de apa n cazul deltelor deoarecealuvionarea continental este mai puternic dect dispersia liloral.


8/63

8


9/63

9

Tabel 6. Clasamentul celor mai importante delte ale Terrei


10/63

10

Formarea unei delte este rezultatul, la gura de vrsare a unui curs de ap, a proceselor

hidrodinamice fluvialei marine. Acestea sunt mai puin eficace n condiiile unui aport fluvial de natur solid foarte cobort.

Caracteristicile geomorfometrice ale deltelor sunt determinate de un numr de factori care includ(Chorley, Schumm, Sugden, 1985):

- densitatea relativ a apei ruluii a apei stt toare;- regimul hidrologic al rului (la care se includ magnitudineai variaiile debitului);- cantitatea i calibrul ncrc turii solide a rului (mai ales a debitului solid n

suspensie);- intensitatea proceselor de coast, n particular aciunea valurilor i prin asociere a curenilor

litorali i mareelor;- geometria coastei, la care se includei platforma litoral;- stabilitatea tectonic a rmului (n sens vertical);- climatul etc.

Fig. 10. Diferite forme ale barelor de la gurile de vrsare: a-form simpl ; b-cuvaluri nalte; c-cu influen puternic a valurilor; d-cu influen puternic a mareei,dup Oerter, 1977; Wright, 1977


11/63

11

POTAMOLOGIEPrelegerea 2

A. Re eaua hidrografic

a. Defini ieIn cadrul reelei hidrografice sunt cuprinse, pe lng apele curgtoare cu caracter permanenti

v ile seci ale torenilor, ravenele i oga ele, diferitele canale etc.V ile colecteaz cea mai mare parte din apele precipitaiilor i a acviferelor, pe care le transmit

apoi cursului principal. Dispoziia ramificaiei este divers, n funcie de relief i structura geologic,putnd fi caracterizat i prin anumite elemente morfometrice.

Intr-un sens mai larg, prin reeaua hidrografic se nelege totalitatea unitilor hidrograficeexistente ntr-un bazin de recepie (cursuri permanente, temporare, lacuri naturalei antropice, mlatinietc).

b. Formarea re elei hidrograficeApa joac un rol foarte important n modelarea reliefului. Prin arterele ei, fluxul de materie

cadrul bazinului se scurge ireversibil spre gura de vrsare. Procesul de formarei evolutie a reeleihidrografice este foarte complexi include toate etapele succesive, de la eroziunea de versant, pn lacea fluvial.

Pluviodenudarea, eroziunea n suprafa i iroirea constituie etape premergtoare apariiei

talvegurilor elementare. Odat cu trecerea-la eroziunea liniar, prin ogae i ravene, se realizeaz primele formaiuni ale unui sistem de drenaj. Evoluia ulterioar a acestora se realizeaz n raport cucondiiile fizico-geografice locale, ele ndeplinind funcia pentru care au fost create, mai nti temporar,la ploile toreniale, apoi permanent, cnd talvegul intercepteaz nivelul apei freatice sau capteaz unizvor suficient de mare pentru a-i asigura alimentarea permanent.

b. 1 . Pluviodenudarea , din punct de vedere geomorfologic, reprezint ac iunea de micare ideplasare a particulelor de la suprafaa scoarei de alterare prin aciunea ploilor sau chiar din topireaz pezilor, micare ce nu a ajuns nc la stadiul de scurgere concentrat sub form de curent.Piuviodenudarea, ca proces geomorfologic, se desf oar i pe terenurile plane, prin faptul c particulelede praf sunt desprinse f r a fi transportate n alt loc. Pe versanli, fenomenul este mai pronunatdeoarece, conform gravitaiei, particulele de praf sunt transportate ntr-un numr mai mare i la distanemai lungi, n aval comparativ cu amonte (fig.13).

Fig.13 PiuviodenudareaPiuviodenudarea, ca proces premergtor apariiei reelei de drenaj, trebuie analizat att n raport

cu principalele caracteristici ale precipitaiilor (intensitate, durat), ct i cu propriet ile scoarei dealterare (gradul de permeabilitate, granulometria, structura), cu panta terenului, gradul de acoperivegetaie etc. (Zvoianu, 1978).

Exist o puternic relaie de interdependen ntre agresivitatea ploilor, intensitateai durataacestora (Motoc et al., 1975). O avers ce cade pe un anumit tereni care msoar cca. 100 mm este nstare s r scoleasc din sol peste 300t de material pe o suprafa de 1 ha (Ellison, 1952). Energia cinetic a primelor picturi din avers se consum la deplasarea particulelor de sol care, ridicate n aer, dau unputernic miros de praf ploii. Umezirea solului continu prin absorbirea apei care se infiltreaz i-i d ocoeziune mai mare.

Uneori, particulele de sol smulse de izbitura picturii de ap, pot fi aruncate la nl imi de 60 cm


12/63

12

i chiar 80 cm i la distane de 1-1,5m (Tufescu, 1969). n timpul ploilor toreniale, particulele de sol de2 mm, pot fi transportate, prin cderea picturilor de ploaie, la o distan de 40 cm, iar cele de 4 mm lacca.20 cm. Acest lucru este posibil dac se are n vedere faptul c energia cinetic a pic turilor deploaie, la atingerea solului, este de cea. 1.000 ori mai mare ca energia unei mase echivalente cascurge n pnz la suprafaa solului (Ellison, 1952).

Fig. 14. Faza scurgerii de suprafata

b.2. Eroziunea n suprafa se caracterizeaz printr-o deplasare a apei pe ntreaga suprafa apantei, adic scurgerea areolar. Aceasta rezult, nu din nclinarea mic a suprafeei, ci din abundenaapei c zute care nu are posibilitatea s se infiltreze brusc, nici s se concentreze sub form de cureni(fig.14).

Chiar dac apa ncepe s se concentreze, mai ales n pr ile superioare, pe msur ce coboar,cantit ile se cumuleaz i uvoaiele se altur , unul de altul, formnd o pnz, o und sau un val, nfuncie de abundena ploii (Posea et al., 1976). Ca urmare a scurgerii apei n pnz, pe pant , se umplu, n primul rnd, microdepresiunile de pe suprafaa topografic (fig. 15); acestea, paralel cu umplerea,sufer un proces de colmatare cu particule foarte fine, antrenate de lama de ap i i mic oreaz volumul, tinznd, n aceast faz , la o nivelare a suprafeei topografice.

Fig. 15. Relaia dintre cantitatea de precipitaii, coeficientul de infiltrarei ratascurgerii, dup Dune, Leopold, 1978

Dac panta terenului este mic, stratul de ap aflat n micare atinge grosimi de 5-10 mm; ncazul n care panta este mai mare, scurgerea se produce sub forma unor firioare. Eroziunea, prinfiri oare de ap, d na tere la o serie de n ule e care i modific continuu traseele prin intermediulmicrocapturi (Horton, 1945).

b.3. iroirea apare ca o continuare a scurgerii n suprafa atunci cnd duratai intensitatea ploii


13/63

13

dep e te anumite limite.Intre curgerea n pnz i cea torenial , se intercaleaz forme de tranziie ale curgerii, cunoscute

sub numele deiroire, alteori de curgere "concentrat". iroirea se face sub forma unor multiple firioarede ap , a unor uvi e sau cureni; cele mai puternice organisme sunt cunoscute sub numele deuvoaie.Cel mai important aspect al concentrrilor este trecerea de la aciunea de splare sau eroziune la cealiniar .

Aparitia iroirii este direct legat de intensitatea, duratai energia de cdere a ploilor, destabilitatea structural a solului, de umiditatea acestuia, precumi de continuitatea profilului pedologie.

Fig. 16. Categorii morfologice elementare prin care are loc scurgerea peversant


14/63

14

iroirea creeaz forme de eroziune cu aspect alungit, ncepnd de lan ulee abia perceptibileiinstabile, pn la excavaiuni alungite, uneori pe zeci sau sute de metri (rigole). Rezultatul final reprezint, pe lng formele de eroziunei cele de acumulare situate la baza versanilor. Numai aciunearepetat a ploilor cu efecte erozionale importante poate duce la completa lor individualizarei la formareaunui talveg elementaj- cu capacitatea de a orientai organiza scurgerea superficial. n acest mod se asist la apariia unor artere noi de drenaj, care vor evolua spre altele mai puternice, cu scurgere organizat.

Formele incipiente ale unui sistem de drenaj sunt reprezentate de ogae i ravene. b.4.Oga ele reprezint o form mai avansat de eroziune dect rigola. Are o adncime cuprins

ntre 0,30-2m (sau 0,5-3m), iar limea cuprins ntre 0,5-8m. Cnd talvegul atinge roca n loc, se lrge te,pereii se atenueaz i oga ul se transform ntr-o vaiuga ce dispare cu timpul. n alte condiii se adnceteprin eroziune pe vertical i d na tere unei forme superioare cunoscute sub numele de torent (fig. 16). funcie de adncime, ogaele pot fi mpr ite n:

- mici, cu adncimi ntre 0,2-1 m;- mari, cu adncimi ntre 1-2m.De obicei, lungimea unei astfel de formaiuni este legat de a versantului cu aproximativ

aceea i pant .

Fig. 17. Tipuri de ravene: A-spinri de elefant; Bcreste ascuite

b.5.Ravenele reprezint o form avansat a eroziunii n adncime. n acest caz acioneaz legiledup care se desf oar procesele eroziunii fluviale. Cu toate c acestea acioneaz o perioad scurt detimp, panta profilului este cea care-i pune amprenta pe puterea eroziuniii transportului apei.

Fig. 18. Profil transversal printr-o ravena

Ravenele, au adncimi cuprinse ntre 3-30mi l imi de 8-50m (fig. 17). Profilul longitudinal seprezint n trepte la stadiul de eroziune activ, mai ales atunci cnd exist alternante de roci cu coeziunedeosebit. Cnd aciunea de adncire a unui astfel de organism intersecteaz o pnz freatic , funcia decurgere devine sezonier sau chiar permanent (fig. 18).

Etapele enumerate anterior au ca rezultat final permanentizarea unui talveg elementar, adic a uneicelule de baz a sistemului hidrografic (sau sistem de ruri, sistem fluvial). Prin unire se vor forma ar


15/63

15

mai mari i bazine hidrografice cu particulariti proprii n funcie de condiiile fizico-geografice.b. 6. V iuga este o form negativ scurt , cu adncimi redusei versani slab nclinai, fund

concav i curgere temporar ce se manifest n condiiile unui relief cu energie redus.b.7. Vlceaua reprezint un stadiu mai avansat al ravenei, avnd muchiai versanii slab nclinai

i fixai de vegetaie, fund concav sau plati curgere temporar sau permanent, n zonele joase, versaniisunt slab nclinai i folosii n agricultur.

Adncimile sunt reduse (civa metri), l imile de zeci sau sute de metrii lungimile pot atinge 10-15 km. L imea fundului variaz ntre 30-200m

b.8. Valea este stadiul cel mai avansat al categoriilor morfologice de curgere. Este o for negativ de relief, ngust i alungit, cu pant n descretere pe sistemul amonte-aval, format n urmaac iunii erozive a apelor curgtoare.

Fig. 19. Vi specifice structurilor cutate

n profil longitudinal valea ia natere prin ncorporarea unor sectoare diverse ca aspecti vrst (Romanescu, Jigu, 1998). Tipurile de vi rezult din procesul genetic iniial, dar i din cel evolutiv. Vilese diversific, mai ales, prin faptul c se supun, mai mult ca alte forme, legilor generale alegeomorfologiei: legea echilibrului, etajrii, eroziunii difereniale, zonalit ii climatice etc. (fig.19) Caurmare a acestor factori exist mai multe tipologii.

b.8. 1. .Dup stadiul de evolu ieStadiile evolutive sunt legate de modificarea raportului eroziune liniar-eroziune lateral -

acumulare. n linii mari, cu ct o vale devine mai larg, cu att este mai avansat ca evoluie.


16/63

16

Fig.20. Stadiile de dezvolatre a unei vi: A-tineree; B i C-maturitate; D-b trnee, dup Tarbruck, Lutgens, 1993

Formarea profilului de echilibru, longitudinali chiar transversal, marcheaz un moment cantitativi calitativ n dezvoltarea vii i de aceea ci delimiteaz, n timp, principalele tipuri de stadii: tineree,

maturitate i b trnee.In funcie de stadiul de evoluie, v ile se mpart n (fig. 20):- tinere, cu form de V ascuit i chei;- mature, cu form de V deschisi lunc ;- b trne, cu form de copaie.


17/63

17

Fig. 21. Stadiile de colmatare holocen a v ii fluviului Mississippi: A-pietri i

nisip grosier; B-nisip; C-nisip, silti argile recente, dup Fisk, 1944

B. Categoriile hidrologice ale scurgerii

n acest caz se deosebesc: torentul, prul, ruli fluviul.a.Torentul se manifest numai n timpul ploilori se desf oar printr-o form negativ: oga ,

raven etc. (fig. 25) Este un fenomen hidrologici nu unul geomorfologic: n acest caz se analizeaz doarcurgerea.

Denumirea provine dintr-un termen popular italian care semnific o curgere nvalnic a apelor deploaie adunate nuvoaie. Curgerea prezint viituri puternice, tumultoase, de scurt durat , care se termin brusc dup sfr itul ploii. Ca urmare a pantelor mari din cadrul profilului longitudinal prezint o mareputere de eroziunei transport. n timpul viiturilor suprafaa apei este bombat spre mijlocul albieiiprezint turbioane puternice.

b. Prul reprezint o ap curg toare de mici dimensiuni, care poate avea curgere permanent, dari perioade de secare (n funcie de alimentarea superficial).

Sunt considerate ca fiind artere hidrografice cu lungimi mai mici de 50 km, bazin hidrografisuprafee situate


18/63

18

Fig. 25. Stadii de evolutie a unui torent

c. Rul este o ap curg toare cu caracter predominant permanent, care deine o albie bineindividualizat din punct de vedere morfologic. Scurgerea fluvial este linitit la ape mici, i turbulent laape mari. Fundul albiei este tapisat cu nisip sau ierburi acvatice. Alimentarea se face att prin intermapelor de suprafa, dar i a celor subterane, ponderile fiind diferite de la o regiune la alta. Unele ruri, males cele din regiunile aride, pol seca n timpul verii.

De regul, rurile se vars n alte cursuri de ap mai mari, n lacuri, mri sau oceane. Pol fiicazuri cnd gura de vrsare este fals deoarece apele se pierd n substrat (Ciu, Tarim etc. n Asia central).Prezena sau lipsa apei n cadrul unui ru, o anumit perioad a anului, permite clasificarea acestora norganisme cu:

- scurgere permanent, la care nu se semnaleaz fenomenul de secare; alimentarea subteran suplinete absena curgerii superficiale;

- scurgere sezonier (semipermanent), la care se semnaleaz fenomenul de secet n sezonuluscat; alimentarea subteran este epuizat;

- scurgere temporar, cu ap doar n timpul ploilor toreniale.

O alt clasificare desemneaz urm toarele tipuri scurgere n cadrul rurilor (Lambert, 1996):- scurgere peren sau permanent, dac debitul nu este niciodat zero (12 luni/12 luni sau 365zile/365 zile);

- sezonier, dac exist debit zero sezonier (step sau savan) (cteva luni consecutive pe an);- episodic, care se manifest doar cteva zile, mai ales n polii carstice sau n regiunile semiarid

cu sezoane ploioase foarte scurte (cteva zile consecutive pe an);- spasmodic sau efemere dac scurgerea dureaz doar cteva ore (ueduri - interpretare francez a

cuvntului arab wadi care se traduce prin vale" lipsit de ap sau cu fenomene rare de scurgere) (ctevaore pe an);

- intermitent, n sectorul aval al izvoarelor carstice, adic n josul unui sifon ce controleaz o grot carstic (cteva minute la un interval mai mult sau mai puin regulat).

d. Fluviul desemneaz, n limbaj geografic, un ru de mari dimensiuni, care se vars ntr-o maresau ocean. Este din ce n ce mai regulat spre avali mai ponderat ca afluenii s i.Termenul este de origine latin i provine din cuvntul "flumen"i desemneaz o ap care curgeprinlr-o vale; a fost preluat de francezi ca "fleuve". Cu toate acestea, n limba englez este sinonim cu ru.Termenul de ru, n literatura de specialitate, este utilizat pentru toate categoriile de ape curgtoare,indiferent de mrime.

Fluviul deine un grad ridicat de complexitate a regimului de curgere, ca rezultat al vastesuprafee drenate de aflueni.

C. Structura i compozi ia re elei hidrografice

Structura reelei hidrografice este controlat de civa factori importani: panta iniial a terenului,


19/63

19

inegalit ile rezistenei rocilor la eroziune, controlul structurii, diastrofismul recent, istoria geomorfolog a reelei ele. (Icnim et al., 1989).

Ca urmare a studierii unui numr important de bazine hidrografice, situate n diferite condiiiclimatice, geologicei de evoluie, s-au difereniat urmtoarele tipuri principale de structur (fig. 26):

a.Dentritic. Este, pe departe, cea mai comun structur. Se caracterizeaz prin existena unoraflueni care au aceeai direcie de curgere cu rul principal, cu unghiuri de confluen, de regul, maimici de 90 . Se dezvolt, cu precdere, n regiunile cu rezisten relativ uniform la eroziune: Nipru,Volga, Obi, Enisei, Amur, Vedea, Brlad etc.

b. Rectangular. Fa de cea dentritic are confluene cu unghiuri drepte sau apropiate de 90.Structura este controlat de factorul geologic, mai ales de reeaua fracturilor tectonice. Sunt adesea ntlnite n Scandinavia (coasta Norvegiei).

c.Radiar. Este generat de prezena unor nl imi dure, ale unor conuri vulcanice care, de altfel,impun o drenare pe flancuri: vile din regiunile muntoase nalte, rurile din Pamir, Peninsula Iberic,Africa Central ele.

d. Flual . Este atribuit, n general, rurilor ce curg prin vile situate ntre dou masive muntoase.Afluenii sunt colectai de pe povrniuri i majoritatea lor se vars direct n rul principal, sub un unghide 65-90: Bistria, Lotru etc.

e.Centripet. Este generat de prezena unei mari arii depresionare care, ca nivel de baz,concentreaz drenarea curgerii. Cele mai multe ruri se ntlnesc n regiunile semiaride.

f.Multibuzinal. Este ntlnit n regiunile colinare cu nl imi mici sau n regiunile carstice.

g.Z brelit (gratii). Dispune de unghiuri drepte de confluen (sau aproape de 90). Cel mai adesease dezvolt n regiunile puternic fracturatei cu alternane litologice.h.Paralel. Este tipic pentru formaiunile litologice dispuse longitudinal: structurile de fli din

Bucovina. Nu arc o extindere regional deoarece intervenia structurilor majore impune modificriradicale.

i. lnelar . Se dezvolt pe n l imi izolate, mai ales pe domuri, conuri vulcanice, cu alternane destrate etc.

j.Deranjat. Este impus ca urmare a interveniei antropice n scopul crerii unor acumulri:Podi ul Moldovenesc, Cmpia Transilvaniei etc. Se includi re elele dezvoltate din luncile marilor ruri,delte, cmpii slab drenate din nordul Europei etc.

k. Contorsionat. Se datoreaz prezenei alternanelor litologice i a unei tectonici complicate:bazinul Putna-Vrancea.

Pe lng re elele principale se evideniaz i alte tipuri cu caracter secundar: carstic (fig. 27), nblocuri faliate basculate (fig. 28), dezorganizat (fig. 29), anarhic (fig. 30), "pieptene" (fig. 31),apala ian (fig. 32), de fracturare (fig. 33), disimetric (fig. 34), centripet, paralel , distributiv etc.


20/63

20

Fig. 26. Cele mai comune structuri hidrografice, dup Howard, 1967

D. Albia cursurilor de ap a. Defini ieAlbia reprezint partea inferioar a unei vi, ocupat permanent sau temporar de curentul de ap ce

provine din colectarea precipitaiilor (foto 25). Prin Urmare, albia formeaz suportul solid pe carevehiculeaz curentul de ap cu direcie amonte-aval. Aezat pe structuri geologice tari, albia modeleaz forma curentuluii i imprim direciile de curgere;pe structuri aluvionare, curentul de ap (prin erodri idepuneri), i modeleaz singur albia pentru a corespunde legilor sale de micare (fig. 45).

Albia unui curs de ap este determinat hidrografic prin profilc transversale, longitudinalei forma n plan orizontal. Din punct de vedere dinamic, n cadrul albiei, rugozitateai granulometria pereilor suntelemente hidraulice care completeaz caracteristicile albiilor.

Fig. 45. Formarea luncilor

Una din cele mai generale clasificri pentru albiile de ru este n funcie de alctuirea geologic aregiunii pe care o strbat cursurile de ap. In acest caz se disting:


21/63

21

- albii n roca n loc;- albii semicontrolate de roca n loc;- albii aluviale (fig. 46).

Fig. 46. Albi aluviale terasate

Albiile care se adncesc n roca n loc au patuli malurile alctuite din roc dur , fapt pentru caresunt mai stabile. Cele din a doua categorie numai local sunt formate n roca n loc, n rest se manifes ndepozitele aluviale; cele mai multe dintre albiile existente sunt aluviale (au patuli malurile alctuite dinmateriale transportate de rui depuse pe fundul vilor). Albiile aluviale sunti cele mai instabile, dat fiind rezistena slab a subtratului la eroziune.

b. Profilul transversal al albieiProfilul transversal reprezint intersecia rului la nivel maxim cu un plan vertical, perpendicular pdirecia de curgere a apei, n punctul dat. Forma profilului transversal al albiei, numai n anumite caparticulare, poate fi asimilat cu un dreptunghi, trapez, parabol sau combinaii cu acestea.

De regul, profilul transversal al cursurilor de ap este destul de neregulat, la el distingndu-se: albiaminor i albia major (fig. 166).

Fig. 47. Elementele unei vi

b.1.Albia minor (principal) reprezint partea mai adnc a v ii, acoperit permanent cu ap, undep r ile laterale pot avea ap numai o anumit parte din an. Este spat , de obicei, n aluviunii mai rar nroca dur (parental). Pe fundul su se afl talvegul.

b.2.Albia major (lunca) reprezint p r ile laterale ale vii, mai dezvoltate n suprafa. Sunt

acoperite cu ap doar n timpul viiturilor.La rurile de munte sau cele care curg prin vi ncastrate n relief tabular sau cu roci dure - vi de tipcanion, defileei chei -, albia major poate lipsi total sau parial.

Albia minor prezint dimensiuni variabile n funcie de dimensiunea reelei i a bazinuluihidrografic. Rurile mici prezint adncimi cuprinse ntre 0,5-2m, iar cele mari de 4-5m. La fluviadncimile pot varia att n funcie de tipul cursului (superior, mijlociu, inferior), cti de dimensiuneabazinului hidrografic: pot ajunge pn la 90-100m. Pentru Amazon, albia n cursul inferior atinge -92miar pentru Dunre, pe braul Tulcea, n dreptul oraului cu acelai nume, adncimea maxim este de -41 m.Adncimile n cadrul albiilor pot fi modificatei ca urmare a activitilor antropice, prin tiereameandrelor, scurtarea traseuluii m rirea pantei (fig. 48). n faza final albiile pot fi colmatate complet(fig. 49).


22/63

22

Fig. 48. Adncirea braului Sulina, n perioada 1860-1976, ca urmare ainterveniei antropice

Fig. 49. Sectiune printr-o albie parasita

Albia minor a cursurilor de ap cu curgere permanent este delimitat de cele dou maluri. Infuncie de structura geologic, malurile, n profil transversal, au nclinri care variaz de la poziia

vertical pn la nclinri de 1/5. Linia adncimilor maxime pe firul albiei minore, n profil transversailongitudinal, poart denumirea de talveg.n locurile unde interaciunea dintre curenti albie este puternic, profilele transversale, pe anumite

sectoare, sufer modificri importante care trebuie nregistrate. Aceste modificri sunt provocate deeroziunea care are loc n patul albiei sau de depunerile aluvionare cnd acesta sufer o ridicare.

n seciunea transversal albia major dispune de trei zone distincte:- o zon n l at , fa de albia minor i luciul apei, ce prezint n l imi de la civa centimetri pn

la 2-3m i chiar mai mult; este situat n imediata apropiere a luciului -de ap i poart denumirea degrinduri fluviale (longitudinale). nl area lor se datoreaz aluvionarii din timpul viiturilor (fig. 50);

Fig. 50. Profil transversal printr-un grind fluvial

- o zon de tranziie, mai cobort i mai neted, cunoscut sub numele de lunca central. Ocup ceamai mare suprafa din cadrul luncii (fig.170);


23/63

23

- zona cea mai joas, alungit , situat ntre lunca central i versant, poart nc amprenta unor vechialbii minore. Este cunoscut sub numele de luncapreleras i mijlocete trecerea spre versantul propriu-zisal v ii. Nivelul freatic este ridicat, legat, n primul rnd, de nivelul rului, dari de aportul apei provenitede pe versani. Sunt frecvente nmltinirile i vegetaia este higrofil (stuf ri , p puri , trestie).

Albia minor i p r ile sale laterale (adic luncile) formeaz a a-zisa albia major a unui curs de ap. n funcie de gradul inundabilitii, albia major are ntinderi mai mari sau mai mici. Calculele hidrologicde probabilitate i cele pur hidrologice, permit determinarea ntinderii albiei majore pentru difeasigur ri de dep ire a debitelor maxime.

Albiile majore ale cursurilor de ap ndeplinesc funcii hidrologice (atenuarea undelor de viitur,stabilizarea liniei malului, rencrcarea pnzei freatice etc.)i contribuie la mbunt irea calit ii apei(re inerea sedimentelor, absorbia nutrienilor) (Diaconu, 1999).

Fig. 51. Lunca (A)i afluenii acesteia (B)

Linia oglinzii apei din profilul transversal al albiei nu este perfect orizontal deoarece exist n masade ap o serie de cureni secundari. In timpul debilelor mari, pe sectoare rectilinii, suprafaa liber a apei

cap t o form convex , cu cote mai ridicate ctre centrul albiei; la debite mici suprafaa liber a apeidevine concav, cu cote mai ridicate spre maluri (fig. 52). Profilul oglinzii de ap este modificat n funciede morfologia patului. Pe sectoarele n curb (cele meandrate) linia suprafeei libere se nclin, de inndcote mai mari spre malul concavi mai coborte la malul convex.

Profilul transversal al albiei unui ru este limitat, Ia partea inferioar, de fund, iar lateral, de maluri(fig. 53).

Din punct de vedere hidrologic, la un profil transversal, n mod obinuit, se disting:- suprafaa seciunii transversale a albiei pn la nivelul maxim;- suprafaa seciunii transversale a albiei la un moment dat. n cadrul acestei suprafee se disting: o

sec iune cu spaiu activ i alta cu spaiu inactiv (cnd rul este Iar pod de ghea ); n cazul n care rulprezint un strat de ghea, se deosebesc: seciunea activ, spaii inactive, seciunea n boiului (ghea spongioas netransparent), seciunea ghefii, seciunea z pezii, uneori seciunea cu aer cuprins ntre podul

de ghea (suspendat) i nivelul rului.


24/63

24

Fig. 52. Profilul longitudinali forma plan a unui curs de ap

a.Suprafaa loial a seciunii reprezint suprafaa limitat de fundul albiei ruluii linia niveluluimaxim.

b.Suprafaa activ reprezint partea din suprafaa seciunii n care se pune n eviden mi carea apei.c.Suprafaa inactiv reprezint partea seciunii n care nu este evident mi carea (viteza este nul).

Fig. 53. Seciune transversal printr-un curs de ap

c. Profilul longitudinal al rurilorProfilul longitudinal al rurilor imprim unul din cele mai interesante caractere apelor curgtoare. El

reprezint transpunerea n plan vertical a liniei talveguluii a liniilor suprafeei libere la anumite asigurriale debitului.

Panta unui ru este invers proporional cu debitul de ap scurs (Gilbert, 1877). Printre cercettoriicare au adus contribuii importante la analiza acestui domeniu se pot remarca: Ivanovici (1940), lvan(1952), Makaveev (1955), Hack (1957), Birot (1961), Zvoianu (1978) etc.

Forma profilelor, n special concavitatea lor, mai mult sau mai puin accentuat, este rezultanta maimultor factori:- concentrarea debitului colectat de reeaua de drenaj ntr-o singur albie, care are ca rezultatcre terea capacit ii de transport a cursului principal;

- uzura aluviunilor care le determin mic orarea dimensiunii; se produce n orice sector de ru. Prindiminuarea granulozitii pot fi antrenate mai uor n micare;

- panta versanilor, pentru orice bazin hidrografic, scade din amonte spre aval, cu influene, n primulrnd, asupra dimensiunii materialelor pe care versanii le d albiilor (Birot, 1961).


25/63

25

Fig. 55. Profilul longitudinali gradientul unui ru

Daca se are n vedere c profilul longitudinal al unui curs de ap reprezint o succesiune de puncte ac ror poziie spaial este dat de altitudinei de distana de la izvor sau de la vrsare, nseamn c formalui depinde de aceste dou elemente i de factorii care le determin (Z voianu, 1978). Un rol foarteimportant revine rocilor care intr n alc tuirea regiunii, evoluiei paleogeograficei mi c rilor tectonicenegative sau pozitive (fig. 55).

Fig. 56. Profile longitudinale si transversale pentru diferite rauri

Cu toate c este de mare folos pentru hidrologiei geomorfologie, analiza profilelor longitudinaler mne nc destul de greoaie. Cauza principal o constituie marea complexitate a fenomenelor din albieca domeniu de interferen ntre procesele geomorfologice, hidrologicei hidraulice. Numrul de factoricare concur Ia realizarea unei anumite forme a profilului longitudinal este destul de marei nu s-a gsit nc metoda de determinare a ponderii pe care o are fiecare.

Un element important al profilului longitudinal este panta. Ea poate da informaii asupra puteriierozive a cursului de ap. Rezult din raportul diferenei de nivel dintre dou puncte date (H1i H2) idistana dintre ele (L).

Dac raportul se obine cu valori reale se calculeaz panta n m/km sau %0; cnd se transform valorile n aceleai unit i de m sur , se obine valoarea dimensional a pantei (fig. 56).

Evoluia profilului longitudinal al rurilor este n strns dependen cu: natura i structurageologic, regimul climatic, gradul de evoluia al v ii, debitul rului, intervenia antropica etc. (fig. 57,58). Pentru rurile cu caracter torenial, sau cele situate n structuri geologice variate, profilul longitudin

se prezint n trepte. Apariia accidentelor se explic prin faptul c rul, n evoluia sa, nu a avut suficienttimp s - i erodeze patul deoarece curge peste roci cu rezisten diferit . Treptelor din profilul longitudinalle corespund, pe cursul principal, cascadele, repeziurilc etc.


26/63

26

Fig. 57. Evoluia unui profil longitudinal dup ridicarea unui baraj, dup Tarbuck, Lutgens

Fig. 58. Evoluia unui profil longitudinal dup drenarea unui lac, dup Tarbuck,Lutgens, 1993

c.3.Profilul de echilibru specific unui ru se realizeaz atunci cnd eroziuneai acumularea secompenseaz, tinznd ctre valoarea zero. Noiune matematic abstract, profilul de echilibru exprim limita de aciune a rului care se gse te foarte rar n natur. El poate fi atins doar n condiiile uneistabilit i a nivelului de baz, adic a lipsei mic rilor tectonice n cuprinsul bazinului, precumi auniformit ii ndelungate a climatului.

Profilul de echilibru este redat de o curb parabolic, mai accentuat n regiunea izvoarelori foartedomoal spre gura de vrsare. n cadrul profilului, chiar dac se menin aceleai condiii climatice, seproduc i unele schimbri:

- dac n bazinul superior (alpin) al rului se produc mic ri tectonice pozitive, eroziunea va fi maiintens n regiunea izvoarelor, iar pe cursul inferior se va accentua colmatarea;

- dac bazinul superior sufer mi c ri tectonice de coborre, ritmul eroziunii se domolete i cre tealuvionarea;- dac nivelul de baz (baza de eroziune) se ridic, colmatarea din bazinul inferior se mre te;- dac nivelul de baz coboar , se accelereaz eroziunea, mai ales cea regresiv chiar i n cursul

inferior.

d.Nivelul de baz (baza de eroziune)Reprezint locul de confluen sau de vrsare a unui ru ntr-un bazin lacustru, marin sau oceanic

Nivelurile de baz pot fi:- generale (date de oceane);- legate de mrile continentale (Marea Neagr, Marea Caspic);


27/63

27

- locale (date de confluena a dou ruri).

e. Configura ia n plan a rurilorIn funcie de configuraia n plan a cursurilor de ap se pot distinge trei tipuri majore de albii

(Leopolcl, Wolman, Miller, 1964):- rectilinii;- meandrate;- mpletite.e. 1. Albiile rectilinii"Albiile de ru cu traseu drept sunt att de rare nct aproape c nu exist" (Leopold, J Wolman,

1957). n totalul general al albiilor, ele dein o pondere foarte redus. Segmentele drepte de albie rareoridep esc de zece ori limea albiei minore. Rectiliniaritatea este considerat o stare temporar ncomportarea albiilor, comparativ cu meandrarea, care este o stare des ntlnit n natur (Langbein,Leopold, 1966). Convenional, se consider rectilinie, albia cu indicele de sinuozitate mai mic de 1,1(Schuman, 1977; Richards, 1982) sau 1,5.

Ca urmare a studiilor ntreprinse asupra morfologiei curgerii apei, ratei transportului aluviofaciesului de albie etc. s-a demonstrati accentuat starea de "temporalitale" a albiilor drepte n devenirelor spre tipul meandrat (Leopold, Wolman, 1957; Langbein, Leopold, 1966; Leopold, 1982). La nivmorfologiei albiei s-a artat c :

- de i albia, n plan, este dreapt, talvegul are un traseu sinuos;

- secvena vaduri-adncituri se organizeaz dup aceleai legi ca n rurile meandratc sau mpletite.Morfologia apei este controlat de fenomenul cunoscut sub numele de "circulaia secundar" a apeicare se suprapune peste circulaia principal, n direcia aval, aceasta fiind cauzat de:

- crearea turbulenei datorat neregularit ii malurilor;- diferena de densitate cauzat de variaiile temperaturii sau concentraiei de aluviuni;- interaciunea curgerii cu spaiile "moarte" din colurile seciunilor transversale ale albiilor.Traseul rectiliniu, odat instalat, se caracterizeaz printr-o stabilitate morfologic mare datorat

capacit ii erozive limitate a albiilor n perimetrul lor; eroziunea malurilor se manifest doar acolo unde seproduce divergena n jurul vadului, iar eroziunea palului se produce unde are loc convergena curgerii nadncuri. Albiile rectilinii reflect condiii de stabilitate relativ i din punct de vedere al alctuiriigranulometrice. Palul albiilor este alctuit, n general, din material grosier (pietri, bolov ni ) pe care rul,cu sinuozitatei putere sczut de transport, nu-l poate pune n micare.

Fig. 60. Elementele unui meandru

e. 2.Albiile meandrateTraseele n plan relativ stabil al albiilor de ru, formate ntr-un pat aluvionar, este traseul mean

determinat de aciunea eroziunii laterale. Sinuozitile formate de ruri poarl denumirea de meandrei seformeaz datorit rurilor care n deplasarea lor lovesc malurile; repetabilitatea fenomenului determ eroziunea malurilor, transportul materialului desprinsi depunerea acestuia. Prin eroziune se genereaz concavit i, iar prin acumulare, bancuri de nisip sau pietri n malul convex (fig. 60).


28/63


29/63

29

Principiul maximizrii i minimizrii pierderilor de energie. Ipoteza maximizrii pierderilor deenergie consider c prin meandrare, cursurile de ap i disipeaz surplusul de energie, gradul desinuozitate fiind cu att mai mare cu ct rul are o energie disponibil mai mare (Jefferson, 1902; Inglis,1947; Schoklitsch, 1950).

Ipoteza minimizrii pierderilor de energie consider c meandrele albiilor rurilor corespundprincipiului disiprii minime a energiei curentului (Velicanov, 1958, 1962; Langhein, Leopold, 1966).

Fig.62. Elementele unui meandru

e.2.4. Tipuri de meandre1. In raport cu morfologia general afundului vii fi a v ii n ansambluMeandrele de ru reprezint sinuozit ile albiei minore propriu-zise desf urate pe fundul vii,

adncite, de regul, n complexul aluvionar al albiei majore sau n terasele infcrionrc situate


30/63

30

Fig. 67. Trecerea de la meandre nctu ate (1) la cele libere (4,5)

Meandrele formale pe calcar suni creaia eroziunii chimice (dizolvarea carbonatului de calciu nprezena apei ncrcate cu bioxidului de carbon).

Meandrele de ghea se supun proceselor tipice regiunilor glaciarei periglaciare i suni rezultatulac iunii combinate a eroziunii mecanice a curentului lichid cu eroziunea termic rezultat n urmadiferenei de temperatur dintre curentul lichidi ghea .

3. n raport cu modul de evoluieMeandrarea liber are loc n albiile create pe depozitele aluvionare cu lime mare aa-nctdeplasarea lateral a meandrelor are loc uor.

Meandrarea limitat se difereniaz de precedenta prin aceea c l imea v ii pe care se dezvolt albiaminor este mai mic.

Fig. 68. Sistem de divagaie (Tet - Roussillon, Frana)

Meandrarea forat este determinat de situaii n care malurile albiei minore nu sunt erodabile sauau un grad redus de erodabilitate, procesele geomorfologice dezvoltndu-se, cu precdere, la adncime.

Uneori, meandrele cunosc o evoluie foarte rapid, transformnd o albie simpl ntruna meandral (fig. 67), cu lunci largii albii pr site etc. (fig. 68, 69).

e.2.5.Autocaptarea i str pungerea meandrelorAutocaptarea este un fenomen de ajustare a panteii lungimii rurilor. De regul, acest fenomen are

loc n timpul viiturilor. Exist dou tipuri de autocaptare (fig. 70):- prin strpungerea pedunculului ("gtului") buclei de meandru, numit i autocaplare prinstrangulare; se dezvolt fie datorit accenturii, prin erodare, a dou cuiburi opuse ale unei bucle demeandru pn cnd pedunculul buclei este strpuns, fie ca rezultat al migrrii spre aval al buclei;

- prin repezi, f cndu-i apariia n timpul inundaiilor succesive, cnd rul i dezvolt un "repezi"pentru a traversa interiorul unei renii; acest tip de autocaptare se produce, fie n amonte, fie n avautocaptarea prin strangulare.

e.3. Albiile mpletiteIn literatura romneasc albiile mpletite sunt cunoscutei sub denumirea de albii despletite. Amith


31/63

31

(1973) caracterizeaz acest gen de albii ca fiind "un ru care curge prin mai multe albii ce se desparti sereunesc, asemnndu-se cu uvi ele unei funii, cauza diviziunii fiind obstrucia prin depunerea de aluviunide c tre un ru".

De regul, albiile mpletite au pante mari, transport n mod predominant debit trt care, la rndu-i,se acumuleaz ntr-o reea complicat de bare i ostroave, inundate de ape mari (fig. 71). Pentru albiile mpletite s-au propus mai multe denumiri: "albii cu mai multe brae" (Kondratiev, Popov, 1967); "albiimultiple" (Brice, 1964) etc. Se propunei o formul de calcul a indicelui de mpletire (Brice, 1964):

Fig. 69. Secven evolutiv a formelor aluviale din cmpia Paraguayului: A-cmpie cu bancuri aluviale; B-cmpie cu meandre recente; C-cmpie cu meandrevechi; D-cmpie cu drenaj perturbat, dup Drago, 1990

e. 3.2. Cauzele form rii albiilor mpletitePentru apariia i dezvoltarea albiilor mpletite sunt admise urmtoarele condiii;-maluri uor erodabile;-variaie rapid i mare a debitului lichid;

-cre terea pantei;-debit solid abundent;-incompetena local a curgerii.


32/63

32

Fig. 70. Autocaptarea meandrelor

Fig. 71. Tipuri de albie

Schimbarea morfologiei albiei, de la tipul sinuos Ia cel mpletit, reflect o discontinuitatemorfodinamic i se asociaz cu o schimbare n regimul tranzitillui de aluviuni. Morfologia n planalbiilor mpletite este controlat de formarea ostroavelor romboidale (fig. 72).

f. Forme ale curgerii fluvialeTeoriile mecanicii fluidelor se aplic att curgerii apei, cti mi c rii aerului. n dinamica apei

rurilor, pe lng factorii intrinseci, intervini cei extrinseci, care pot fi factori de condiie (natura irezistena rocilor, obstacolele din cale curentului)i factori de presiune (aporturi suplimentareiabundente de ap, ndiguirea albiilor etc.). Apa, lichid vscos (newtonian) curge dup exercitarea unuiefort de solicitare. Aceast for care propulseaz lichidul pe pante, poart numele de gravitaie.


33/63

33

Fig. 72. Formaiunile albiei n plan

Viteza de deplasare a apei este n funcie de corelaiile existente ntre componenta foreigravitaionale i forele de rezisten care se nasc prin frecarea apei cu albia. Componenta foreigravitaionale depinde de profilul longitudinal al curentului, iar rezistena, de gradul de rugozitate specificsubstratului.

Fluidele vscoase se deformeaz continuu prin exercitarea forelor de solicitare, iar rata deformriieste proporional cu forele puse n joc. Raportul dintre ratai fora deformrii (stres) poart denumirea

de vscozitate (v). Valoarea acesteia, la ape cu temperaturi de 0C este de 0,018, la 10cC de 0,013i la20C de 0,010 poise. Apa curgtoare, cel mai important fluid vscos, se poate deplasa n natur sub dou forme: laminar i turbulent.

Mi carea laminar reprezint deplasarea unoruvi e de ap , paralele ntre ele, n cadrul masei de ap (fig. 73). Vitezele sunt maxime la suprafa i mici Ia fundul albiei.

n cadrul albiilor naturale, micarea laminar se ntlnete foarte rar. Este specific, cu precdere,canalelor cu pant redus care prezint un strat subire de ap, sau apelor subterane cu viteze mici, ncadrul terenurilor cu granulometrie fin i uniform.

Mi carea turbulent. La creterea debilelor i implicita a vitezei apelor, micarea laminar devineinstabil i trece ntr-o micare dezordonat cunoscut sub numele de micare turbulent.

Fig.73. Micarea laminar (a) i turbulent (b)


34/63

34

Fig.74. Dezvoltarea unui strat limit la curgerea apeiDatorita caracterului turbulent al apei, se asist la un amestec proporional cu cretere vitezei. n

urma acestui amestec se uniformizeaz temperatura rurilori materialul aluviom este transportat n toateformele sale.

Curgerea turbulent prezint dou forme:-curgerea turbulent lini tit ;- curgerea turbulent agitat (zbuciumat).


35/63

35

POTAMOLOGIEPrelegerea 3

A. Determinarea elementelor sec iunii active de scurgere

Introducere

Sec iunea activ este suprafaa din profilul transversal al rului prin care are Ioc curgerea apei. Esrecomandabil ca seciunea s se determine n profilul mirei hidrometrice, unde se faci m sur tori alevitezei (se poate alege seciunea i pe un tronson rectiliniu i cursului de ap).

Pentru profilul transversal se fixeaz, n primul rnd, punctele extreme ale celor dou maluri. ntrcele dou se ntinde un cablu gradat pentru determinarea limii rului (B). Pe ntreaga lungime a cabluluise fixeaz verticalele de sondaji m sur torile, de obicei, se efectueaz de dou ori, dus ntors, mediacelor dou m sur tori fiind valoarea real adncimilor.

Pentru construirea profilului transversal se trec adncimile pe axa vertical i distant dintreverticalele de sondaj pe orizontal. Suprafaa seciunii active ( ) rezult din nsumare; seciunilor parialedintre verticalele de sondaj. Suprafeele se obin din asimilarea acestora cu o serie de figuri geometricetriunghiuri, dreptunghiuri, ptrate, trapeze etc. Pentru aflarea suprafeelor se utilizeaz formulelematematice cunoscute. La cele dou maluri sunt dreptunghiuri, celelalte seciuni fiind asimilate cu

suprafee de genul trapezelor sau dreptunghiurilor.La determinarea seciunii de curgere trebuie s se fac i observaii asupra deplasri apei. Dac launul din maluri apa stagneaz, trebuie s se determinei suprafaa seciuni: inactive, deoarece ea nu intr la calcularea debitului de ap.

Adancimea medie (hmed) reprezint raportul dintre suprafaa seciunii active ( ) i l imea oglinziiapei (B) ntre cele dou maluri:

Adncimea maxim (hmax) este cea mai mare valoare a adncimii apei n seciunea transversal aleas .

Fig. 1. Zone de turbulen i mare vitez n albii simetricei asimetrice

Viteza apei n cadrul albiilor

Ca urmare a existenei factorilor diveri ce se manifest n natur, mai ales cei din cadrul albiei,mi carea apei este un fenomen complex. n orice punct al curentului, vitezele pulseaz dezordonat.Puseurile cele mai mari se petrec pe fund, la maluri sau sub stratul de zpad , iar cele mai mici se gsesc


36/63

36

la suprafaa curentului (pentru aceleai puncte de msurare mrimea pulsaiilor variaz odat cu vitezelecurenilor).

Pe o seciune activ a unui curs de ap, n fiecare punct, exist dou tipuri de viteze: una instantanee,care variaz n timp ca mrime i direcie; alta medie, care deine o valoare mai stabil (se determin ntr-un timp mai ndelungat, pn la cteva minute). n masa de ap, fiecare punct dintr-o seciune, pentruaceea i perioad de timp, ocup poziii diferite. Linia de cea mai mare vitez este situat n mijloculrului, cnd albia prezint un traseu rectiliniui la o treime, n masa de ap, din distana suprafa -fund(adncimea profilului) (fig. 1,2).

Fig. 2. Repartiia vitezelor n albia minor

Mori ca hidrometric este instrumentul cu care se msoar viteza punctual a curentului de ap. Ea afost inventat de Woltman n 1790, pentru a msura viteza apei n canale (fig. 3). Rotorul elicei deine unurub f r sfr it, cuplat cu o roti zimat astfel nct, la un numr n de rotaii ale elicei, s se realizeze

un contact electrici, ca urmare, s se nregistreze un semnal: sonor, cnd este cuplat cu o sonerieluminos, cnd este ataat un bec. Semnalul poate fi dat la anumite intervale (20, 50 sau chiar la fiecarotaie a paletei). ntre numrul de rotaii pe secund (n) i viteza apei (V) exist o relaie liniar, pus neviden de relaia:

V = a+bn

unde:a = viteza de pornire a moritii (viteza de la care curentul de ap reu e te s pun n mi care paleta);b = constant care se determin la etalonarea moritii.

Fig. 3. Morica hidrometric tip I.M.H.

Imersiunea elicei se face din barc, de pe poduri, din crucioare mobile pe cabluri bifilare etc. (fig.4). Pentru msur torile expediionare se instaleaz mori ca la captul unei tij metalice, iar pentru cele dinpunctele stabile de msurare, se prind la captul unui troliu (pentru cele lestate) (fig. 5).


37/63

37

Fig.4. Instalaie complet pentru efectuarea msur torilor hidrometrice

Fig. 5. Troliu mobil amplasat pe patru roi i troliu fixat pe mna curent apodurilor

Fig. 6. Alegerea punctelor de msurare a vitezelor pe diferite verticale dup CEMAGREF, 1994

Determinarea, pentru fiecare vertical, a punctelor standard de msurare a vitezei, se face n funciede adncimea apei, de prezena sau lipsa fenomenelor de nghe i de diametrul paletei utilizate (fig. 6).Adncimea punctului "suprafa" se fixeaz cu jumtatea diametrului paletei mai jos de suprafaa apei, iarpentru punctul "fund" la jumtatea diametrului plus 1 cm mai sus de fundul apei. n condiiile n carecursul de ap de ine pod de ghea, se recomand suplimentarea punctelor de msurare.


38/63

38

Fig. 7. Profil transversal cu seciunile dintre verticalele de vitez i vitezelemedii ale acestora

Pe aceeai vertical, n cazul n care adncimile permit, un singur punct de msurare nu esteconcludent i se impune efectuarea mai multor msur tori. In acest caz se face reprezentarea grafic avitezelor pe vertical, cunoscut sub numele de hodograful vitezelor.

Fig. 8. Calculul vitezei medii pe vertical prin metoda grafomecanic (A) i princea grafoanalitic (B)

Reprezentarea, la o anumit scar , sub forma unor vectori, a seciunii active a rului, red o curb derepartizare a vitezelor pe vertical care poart denumirea de epura vitezelor (fig. 11). Aceasta, n condiiileunei albii naturale normale, este minim n apropierea fundului, iar spre suprafa este maxim.

Fig. 11. Epura vitezelor: aplicarea metodei grafoanalitice (a)i grafomecanice(b)


39/63

39

Fig. 12. Epura vitezei pentru diferite condiii de m surare (metoda

grafoanalitic)

Deplas rii apei spre aval i se opune fora de rezisten sau frecarea dintre ap i patul albiei ori cumalurile ei (fig. 12). Patul albiei, la rndul lui, nu este uniform ci deine numeroase neregulariti(rugozitate). n aceste condiii epura vitezelor poate avea alte forme (fig. 13); n condiiile existenei unuibanc de nisip, vitezele se mresc brusc de la fund spre suprafa; cnd n patul albiei apare un obstacol degenul unei stnci, prag sau bolovan, epura vitezei prezint o deformare la extremitatea superioar aproeminenei, deasupra cruia sufer o puternic bombare spre aval; n condiiile unui pod de ghea situaia se modific dat fiind prezena asperit ilor pe care le conine gheaa (fig. 14); n condiiile uneivalori ridicate a coeficientului de rugozitate (de ambele pr i), viteza maxim se afl mai jos de jumtatedin verticala adncimii cnd gheaa prezint n boi la nceputul iernii,i ceva mai sus, la sfritul iernii,din cauza netezirii treptate a pr ii inferioare a gheii etc.

Fig. 13. Epura vitezelor in diferite condiii: a-viteze mari i scurgere foarteturbulent; b-viteze micii fund plat; c-fund stncos cu rugozitate; d-rugozitale marei vegetaie acvatic abundent; e-curba vitezelor deasupra unui banc, a unei stnci

etc; f-curba vitezelor deasupra unei scobituri; g-franj de suprafa, dup Roche, 1963

Pentru viteza medie dintr-o seciune se calculeaz vitezele pentrii punctele caracteristice (mal, fund,suprafa , median etc.) pentru ca aceasta s exprime activitatea ntregului ru. Este egal, de regul, cu

6/10 din viteza maxim, depinznd de adncimea relativ a rului.


40/63

40

Fig. 14. Izotahele albiei acoperite cu ghea

Fig. 15. Izotahele albiei libere

Graficul repartizrii vitezelor (izotahelor) se obine prin cunoaterea vitezelor n punctele standard.Pe o albie normal de ru, izotahele sunt deschise la suprafa (fig. 15); rareori, cele ale vitezelor maxime,pot fi nchise (fig. 16). n condiiile existenei podului de ghea, izotahele capt aspectul unor linii nchise, axa dinamic a cursului fiind situat spre centrul curentului sau este uor deplasat spre regiuneacu rugozitate mai mic. In cadrul meandrelor vitezele cele mai mari se gsesc n dreptul malului concav.In sectoarele rectilinii urmeaz mijlocul albiei n funcie de adncimei l ime.

2. Curen ii din rurin natur este foarte greu de sesizat un traseu perfect rectiliniu. Toate cursurile de ap prezint

curburi mai ample sau mai mici, cunoscute sub denumirea generic de meandre. Orice meandr prezint oadncire mai mare n dreptul malului concavi o zon cu adncimi mici, unde predomin acumularea, nmalul concav.

Apariia malurilor concave adncii a celor uor adncite, se datoreaz unor cauze diverse: fora degravitaie, fora Coriolis, fora centrifug. Cea mai important dintre ele, mai ales n cadrul meandrelor,este fora centrifug a c rei valoare se poate determina cu ajutorul formulei:

unde:m = masa apei;V = viteza;R = raza de curbur a concavit ii.Aceast for determin o ridicare a oglinzii apei spre malul concav, sub un unghi, cu o anumit

n l ime (H), care poate fi determinat cu ajutorul vitezei curentului, a razei de curbur a rului (R), aacceleraiei gravitaionale (g) i a l imii rului (B) (fig. 17).


41/63

41

Fig. 16. Profil transversal cu izotahe

ntr-un curs natural de ap i-au natere cureni interiori foarte compleci: un curent superficial,convergent, n form de pan ce coboar spre talveg; un curent de fund, divergent, n form de evantai, cese abate treptat de la direcia convergent a curentului de la talveg spre maluri.

Datorita vitezei mai mari a masei de ap din zona central a unui ru se formeaz curentulsuperficial convergent care atrage dup sine apa de la margini, formnd spre suprafa o coam mairidicat (fig. 19). Curentul superficial convergent provoac formarea unor cureni circulari care, nsectoarele rectilinii ale rurilor, n seciune transversal, se separ n dou circuite ce converg spresuprafa i diverg n adncime (fig. 18,20). Prin aciunea curentului de fund, materialul erodat, att dinalbie, ct i din malul concav, este depus n sectorul reniei.

Datorit mi c rii de atracie a apei, curenii circulari se manifest, de-a lungul rului, sub forma unorcureni elicoidali longitudinali, divergeni spre profunzime, uor vizibili n poriunile rectilinii ale albiilor(Fig.21). n cadrul meandrelor, acolo unde talvegul se apropie de malul concav, se produce o aflu unilateral, iar cele dou inele circulare, formate n sectorul rectiliniu al cursului, se transform ntr-omi care circular unilateral (fig.22). n acest sector, particulele de ap din imediata apropiere a malului, ntmpinnd rezistena materialelor din care este compus, se abat de la direcia lor iniial deplasndu-sede-a lungul curburii malului concav (23).

Fig. 17 Nivelul apei la malul concav: R-raza de curbur a concavit ii; H - n l imea apei la malul concav

Fig.18. Principalii cureni din cadrul albiilor


42/63

42

Curentul de lng mal este presat de curentul nvecinat ce se mic rectiliniu, se izbete de mal i

este reflectat ndreptndu-se n direcia malului opus. Curenii respini, astfel rezultai, din cauza vitezeireduse, nu vor mai putea nvinge presiunea celorlali i vor fi novoii s coboare la fund, determinndapariia circulaiei de adncime ndreptat de la mal spre profunzimei spre malul opus.

Fig. 19. Profil transversali imaginea n plan a curentului superficial convergent

Fig. 20. Curenii albiilor rectilinii: a-la suprafa; b-la fund; c-seciune transversal;1-direcii de curgere

Fig. 21 Cureni elicoidali longitudinali

Fig.22. Curentii meandrelor


43/63

43

Fig. 23 Efectul turbionar al curenilor din meandre

n profil transversal curenii vor avea viteze maxime lng malul concav, reduse pe fundi minime n regiunea malului convex. Prin coborrea lor n dreptul malului concav, curenii l vor eroda i vorantrena aluviunile spre malul convex unde le vor depune datorit vitezei reduse.

La rev rs ri, direcia general a curenilor caut s se conformeze direciei v ii rului i nusinuozit ii albiei minore. Se formeaz astfel dou cursuri de ap: superior, ce urmeaz direcia v ii;inferior, pe direcia albiei minore. Se pune n eviden existena unor zone de amestec turbulent nregiunea de tranziie dintre albia minor i cea major, caracterizate prin formarea de turbioane cu axavertical care realizeaz un transfer cantitativ de micare ntre albii. n urma acestui transfer cantitativ demi care ntre albia minor i cea major, produs prin aceste turbioane, vitezelei debitele corespunztoareprimei, se reduc, iar celei corespunztoare celei de-a doua, cresc.

3. Nivelul rurilorPrin nivelul apei rurilor se nelege cota oricrui punct situat pe suprafaa liber a apei, la un

moment dat. Planul orizontal de referin poate fi considerat nivelul mrii sau un plan relativ. Planul fixeste socotit ca fiind orizontala care intersecteaz partea inferioar a mirei. Limita inferioar are valoareazero i poart numele de planul "0" al mirei. Nivelul apei din punctele reelei hidrometrice este dat de cotasuprafeei libere din profilul transversal, adic de m rimea verticalei n momentul msur rii.

n acest caz nu trebuie s se confunde termenii de niveli adncime deoarece sunt noiuni diferite.Adncimea se raporteaz la configuraia albiei astfel nct pentru acelai nivel, n profil transversal, seob in valori variabile pentru adncimi. Deoarece cotele nivelurilor se pot schimba cu timpul, dat proceselor de eroziune sau acumulare din albia minor, se recomand ca nivelurile apelor citite pe mir s fie corelate cu "0" al graficului. Acesta din urm se stabilete pentru fiecare post hidrometric, la nfiinarealui i trebuie s r mn neschimbat pe tot parcursul perioadei de activitate. Cota "zero a graficului"fixeaz , de regul, cu 0,5m mai jos dect nivelul cel mai sczut al apelor. La albiile de ru, care suntsupuse unei intense eroziuni, "zero al graficului" se stabilete cu 1-2m sub punctul cel mai adnc al albieiminore. La rurile de cmpie, unde predomin acumularea, "zero al graficului" se poate lua pe liniatalvegului sau mai jos.


44/63

44

Fig.24 Modalit i de m surare a nivelului apei cu mira gradat n form de E

Pentru transporturile fluviale, citirea nivelurilor se face prin ntrebuinarea unui "0" al navigaiei,care reprezint nivelul minim de navigaie pe ru.

Cea mai veche construcie pentru determinarea nivelurilor este reprezentat de NILOMETRULRoda de la Cairo, utilizat pentru nregistrarea amplitudinii revrs rilor Nilului. A furnizat serii temporarede date, inegale ca lungime, ale scurgerii fluviuluii precipitaiilor de pe nl imile etiopiene.

a. Construc ii pentru m surarea nivelurilorPentru msurarea nivelurilor se utilizeaz mira hidrometric. Aceasta este o rigl care indic nivelul

suprafeei apei unui ru, lac, canal, balt etc.Pentru a instala mira hidrometric este necesar ca sectorul de ru s fie rectiliniu pe cel puin 100 m,

s nu prezinte rupturi de pant, malurile s fie consolidatei albia s fie stabil n timpul viiturilor. Miratrebuie s fie perfect vertical i fixat pe culeea unui pod, pe unul sau mai muli piloi din albie etc.

n funcie de particularitile locale ale ruluii de scopul urmrit, se folosesc mai multe tipuri demire.

Mira hidrometric este format din mai multe plci de aluminiu, cu lungimi de 0,5-1 m fiecare,divizate din 2 n 2 cm, n aa fel nct fiecare decimetru s formeze n alternan litera E (fig. 24). Plcilese amplaseaz n poziie vertical, pe unul sau mai muli piloi, n funcie de configuraia albiei. Piloiiamplasai trebuie s aib o stabilitate maxim, pentru a nu fi dislocai n timpul viiturilori s permit citirea nivelurilor pe ntregul ecart de variaie multianual.

Partea inferioar a mirei este fixat, cu punctul "0 mir" n sectorul cel mai jos al fundului de albiedeoarece trebuie cititei cele mai coborte niveluri posibile.

Fig.25 Numerotarea piloilor


45/63

45

innd cont de configuraia albiei, mirele fixe trebuie instalate pe un singur sau pe mai muli piloi n

cazul n care malul prezint o pant redus (fig.25). Se impun precauii la instalare, fiind necesare nivelasau teodolitul, pentru ca mirele de pe piloii succesivi s fie aliniate n aa fel nct s nu se suprapun saus nu r mn distane ntre capetele lor. Pe pilotul situat la cota cea mai joas, mira se introduce n pmntcu 30-50 cm fa de cel mai cobort nivel, iar pe primul pilot, situat la cota cea mai ridicat, mira trebuies se termine cu cca.50 cm mai sus fa de cel mai ridicat nivel nregistrat n perioada observaiilor.

Fig. 26 Mir hidromelric instalat pe o construcie hidrotehnic existent i pepilot izolat

Fig.27 Mir pe piloi n scar


46/63

46

Fig.28 Mir pe zid rie n stnc i nclinat

La partea superioar, mira se marcheaz cu vopsea, printr-o linie orizontal, cu urmtoareleindicative:

- cota de atenie (CA), cu linie albastr; semnific preavizarea unei viituri mari cu pericolulproducerii inundaiilor;

- cota de inundaie (CI), cu linie roie; mai sus cu 0,5m arat cota la care, practic, ncepe procesulinund rii albiei majore, a unui teren sau a unui obiectiv protejat;

- cota de pericol (CP), cu linie galben; de regul cu 0,5m mai sus ca cea anterioar, avertizeaz asupra aciunilor de evacuare a unitilor industriale, case sau grajduri de vite, pentru a se evita pierderide viei omeneti sau de bunuri materiale (Savin, 1996; Diaconii et al., 1997; Zvoianu, 1999).

Limnigraful reprezint instrumentul care nregistreaz grafic toate variaiile verticale ale suprafeeiapei din cadrul unui ru sau lac.

Fig.224 Schema de funcionare a unui limnigraf

Fig. 30 Amplasarea corect a mirei n cazul colmatrii laterale


47/63

47

Fig. 31 Instalarea corect a mirei n cazul existenei unui pod de ghea

Fig.32 Citirea corect a mirei se face de la distan mic

b. Prelucrarea i reprezentarea grafic a nivelurilor

Dup citirea nivelurilor se calculeaz valoarea acestora fa de cota "0" grafici se determin, prinmetoda aritmetic, valorile medii zilnice; cu aceste date se calculeaz mediile lunarei apoi cele anuale; seextrag totodat i valorile caracteristice: maximei minime lunare i anuale la care se treci dateleproducerii.

Fig. 33 Hidrograful nivelurilor zilnice


48/63

48

Fig. 34 Graficul de frecven i durata nivelurilor

Reprezentarea grafic, n ordine cronologic, a nivelurilor msurate la un post hidrometric, pe uninterval de timp dat, constituie un hidrograf al nivelurilor sau o hidrogram (fig.33). La un limnigraf,graficul se execut automat pentru o zi sau o spt mn .

Analiza hidrografului anual scoate n eviden regimul nivelurilor. n condiiile Romniei, apariiaviiturilor pe ruri este posibil n orice moment al anului, numai c frecvena lor de apariie variaz spa iali n timp, cu cea mai mare pondere vara.

Pentru a afla de cte ori un nivel sau o mrime dat poate aprea n decursul unei perioade de timp,se folosesc graficele de durat i frecven (fig. 34). Cnd graficul se ntocmete pentru o perioad mai ndelungat se folosesc clase de valori cu intervale de nivel egale. Reprezentarea grafic a n l imiinivelurilor, n funcie de numrul cazurilor sau de valorile zilnice, permite obinerea unui grafic care arat frecvena absolut sau relativ de apariie a unui anumit nivel (fig. 35). Prin cumularea valorilor, de la cemai mari spre cele micii reprezentarea acestora n funcie de numrul zilelor, se obine graficul de durat care arat perioada de timp n care un anumit nivel a fost depit.

c. HidrogradulEste egal cu a zecea parte din diferena nivelului minimi maxim nregistrat n locul msur torii.

Valoarea lui se exprim n centimetri.Nivelul maxim (Hmax) al apelor reprezint nivelul cu cea mai mare valoare nregistrat la postul

hidrografic respectiv, pe toat perioada de observaie.Nivelul minim (Hmin) este nivelul cu cea mai mic valoare nregistrat la postul hidrograficrespectiv, pe toat perioada de observaii.

Nivelul apei la zi (Hzi) reprezint nivelul sau cota rului, transmis n ziua respectiv prin radio,telefon sau alte mijloace.

Fig. 35. Corelaia Hmax=f(L)i izoliniile nivelurilor maxime ale viiturii Dunrii


49/63

49

din anul 1897

Valoarea hidrogradului (Hgr) se determin cu ajutorul formulei:

Pentru a determina numrul hidrogradelor (Nr.Hgr) la fiecare post hidrometric se efectueaz unraport ntre diferena apei la zi (Hzi), nivelul minim (Hmin)i valoarea unui hidrograd (Hgr):

Dup ob inerea numrului de hidrograde pentru toate posturile hidrometrice de pe cursul unui ru ntocmete harta cu hidrograde. Numrul de hidrograde se carteaz, pe fiecare sector de ru, prinintermediul metodelor cartogramelor sau metoda graficelor circulare.

Pe baza hidrogradelor se poate facei o anumit apreciere a nivelurilor:- ntre 1-3 hidrograde sunt ape micii medii;- ntre 4-7 hidrograde sunt ape mari;

- ntre 8-10 hidrograde sunt ape de inundaie.d. Tipurile de niveluriNivelurile medii zilnice rezult din mediile aritmetice a nivelurilor citite pe mire sau pe limnigrafe

ziua respectiv. Rezult din media valorilor citite la orele 07i 17.Nivelurile caracteristice lunarei anuale reprezint media aritmetic a nivelurilor zilnice dintr-o

lun .Nivelurile maximei minime lunare se extrag din valorile instantanee ale unei lunii nu din irul de

valori medii zilnice.Nivelul mediu anual rezult din media aritmetic a celor 12 valori medii lunare.Nivelul maxim i nivelul minim anual se alege din valorile cele mai mari sau cele mai mici

nivelului din cursul unui an.

e. M surarea adncimilorAdncimea apei, ntr-un punct dat, reprezint distana vertical, de la suprafaa apei pn la fund, a

unui ru, lac sau mare. Adncimea apei este un foarte bun indicator pentru aprecierea morfolofundului. Cnd se ntreprind mai multe msur tori se pot ntocmi curbe batimetrice pe un tronson sau pe ntregul curs de ap.

M sur torile transversale, pe cursul unei ape, sunt efectuate cu scopul determinrii suprafeeisec iunii de curgere. In acest scop sunt folosite diferite mijloace, n funcie de mrimea adncimiloril imea cursului de ap.

Tija hidrometric este o eava cu diametrul de 2-3 cm, dotat cu gradaii din cm n cm, fiind folosit pentru msurare n rurile mici, care nu depesc 3-4m adncimei viteze ce nu depesc 1,5 m/s;m sur torile se iac direct n albie, de pe o ambarcaiune, o punte sau de pe un crucior cu cablu. Tijahidrometric gradat dispune, la partea inferioar, de o pl cu de 10* 10 cm, pentru a se aeza perfect pefundul rului.

Citirea se face n condiiile cnd tija este perfect vertical. n condiiile existenei valurilor se face ocitire la creasta valului, una la baza luii apoi se afl media. Tija dispune de un singur segment cu 1,5mlungime sau de mai multe, utilizate, n cazul apelor mai adnci.

4. Debitul rurilor

10. A. Debilul lichidPrin debitul de ap al unui ru (Q) se nelege cantitatea de ap care se scurge prin seciunea activ n


50/63

50

decursul unei uniti de timp. El se exprim n litri sau m3i este asociat cu unitile de timp s (secund),minut, or, zi etc. Uzual se folosesc m3/s sau l/s.

Debitul mediu specific (debitul pe unitate de suprafa) (q) se exprim n l/s/km2 sau m3/s/km2ieste raportul dintre debitul de ap (Q) i suprafaa bazinului hidrografic (F sau Sb) (fig. 36):

Prin raportarea debitului scurs (Q) ntr-un interval de timp dat (T

Date post:	04-Jun-2018
Category:	Documents
Upload:	cami-lush
View:	216 times
Download:	0 times

2_POTAMOLOGIE_Ingineria mediului_2012

Documents