Bazine Hidrigrafice Torentiale-calcul Debit

7/29/2019 Bazine Hidrigrafice Torentiale-calcul Debit

1/78

F r a n c is c Gr u d n ick i I o a n Cio r n e i

2006


2/78

1

P R E F A

Modelarea reliefului din bazinele hidrografice toreniale de apele meteorice, ca efect alprocesului de hidrdromorfogenez a scoarei terestre, implic numeroase i complexe problemede ordin hidrologic, ecologic i socio-economic.

Rezolvarea acestor probleme, se realizeaz prin amenajarea torenilor (corectareatorenilor), ca activitate inginereasc cu pregnant specific forestier, constnd dintr-un ansamblu

de msuri i lucrri biologice, biotehnice i hidrotehnice, n scopul redresrii regimuluihidrologic i combaterii efectelor nefaste ale proceselor toreniale.

Deoarece fiecare bazin hidrografic torenial este o individualitate, un unicat, adoptareacelor mai corespunztoare soluii inginereti pentru amenajarea acestuia, presupunecunoaterea riguroas a genezei, manifestrilor i a efectelor proceselor toreniale caracteristicefiecrui bazin hidrografic.

Lucrarea Bazinele hidrografice toreniale urmrete furnizarea acestor cunotine debaz, structurate n patru capitole:

1.Modelarea reliefului, n care se redau sintetic procesele morfogenetice, factorii caredetermin aceste procese i conceptele de studiu i cercetare a modelrii reliefului.

2. Geomorfologia bazinelor hidrografice toreniale, n care bazinele sunt consideratesisteme cibernetice deschise, se trateaz pluviodenudarea i torenializarea bazinelor, proceseletoreniale cu geneza i mecanismele lor, efectele acestor procese i formele specifice demodelare a reliefului.

3. Geomorfometria bazinelor hidrografice toreniale, n care se trateaz parametriimorfometrici ai versanilor i reelei hidrografice ca factori de deosebit importan ntorenializarea bazinelor hidrografice

4. Hidrologia bazinelor hidrografice toreniale, n care se trateaz bilanul cicluluihidrologic specific, caracteristicile i cuantificarea: ploilor toreniale, reteniei superficiale,infiltraiei n sol, scurgerii pe versani i n albii, debitului maxim de viituri a transportului dealuviuni aferent versanilor i reelei hidrografice.

Lucrarea se adreseaz studenilor Facultilor de Silvicultur, inginerilor silvici ituturor celor cu preocupri n amenajarea bazinelor hidrografice toreniale, respectiv nactivitile de reconstrucie ecologic.

A u t o r i i


3/78

2

C U P R I N S

PaginaPrefaa 1

1.MODELAREA RELIEFULUI 4

1.1. Procesele morfogenetice care modeleaz relieful4

1.2. Factorii care determin modelarea reliefului 41.2.1. Factorii de natur dinamic 41.2.2. Factorii de natur static 4

1.3. Denudarea scoarei terestre 51.3.1. Fazele proceselor de denudare 51.3.2. Forele care acioneaz n procesele de denudare 5

1.4. Concepte sistemice de studiu i cercetare n modelare 5

1.4.1. Sistemul geomorfologic al proceselor de modelare.5

2. GEOMORFOLOGIA BAZINELOR HIDROGRAFICE TORENIALE 7

2.1. Bazinul hidrologic ca sistem 72.1.1. Bazinul hidrografic-sistem morfologic 72.1.2. Bazinul hidrografic-sistem cibernetic deschis 7

2.2. Bazinul hidrografic torenial 82.2.1. Pluviodenudarea i torenialzarea bazinelor hidrografice 82.2.2. Factorii care determin torenializarea bazinelor hidrografice 82.2.3 Efectele torenializrii bazinelor hidrografice 82.2.4. Caracteristicile bazinului hidrografic torenial 92.2.5. Componentele morfologice ale bazinului hidrografic torenial 9

2.3. Procesele toreniale 10

2.3.1. Componentele procesului torenial 102.3.2. Scurgerea torenial 112.3.3. Eroziunea de suprafa 122.3.4. Eroziunea n adncime 152.3.5. Ansamblurile care determin eroziunea torenial

212.3.6. Transportul torenial 212.3.7. Sedimentarea torenial 23

2.4. Deplasrile de teren 232.4.1. Caracteristici. Tipuri de deplasri. 232.4.2 Factorii care condiioneaz deplasrile de teren 242.4.3. Microrelieful deplasrilor de teren 25

2.5. Peisajul bazinelor hidrografice toreniale 252.6. Vegetaia forestieri procesele de modelare a reliefului 26

3. GEOMORFOMETRIA BAZINELOR HIDROGRAFICE TORENIALE 27

3.1. Consideraii generale 27

3.2. Suprafaa bazinului versant 27


4/78

3

3.2.1. Definiia bazinului versant 273.2.2. Unitile de studiu ale bazinului versant 28

3.3.Parametrii morfometrici ai bazinului versant 293.3.1. Parametrii morfometrici ai suprafeei bazinului 293.3.2. Parametrii morfometrici altitudinali 313.3.3. Parametrii morfometrici ai versanilor 333.3.4. Parametrii morfometrici ai reelei hidrografice. 37

4. HIDROLOGIA BAZINELOR HIDROGRAFICE TORENIALE 40

4.1.Ploile toreniale 404.1.1. Ciclul hidrologic 404.1.2. Parametrii ploilor toreniale 40

4.2.Retenia superficial 444.2.1. Retenia n coronament 444.2.2. Retenia n litier 454.2.3. Retenia n depresiunile de suprafa 464.2.4. Retenia superficial-parametru hidrologic 47

4.3.Infiltraia apei n sol 494.4.Scurgerea de suprafa 514.5 Debitul lichid maxim de scurgere 54

4.5.1.Transformarea ploii n scurgere de suprafa 544.5.2.Debit maxim. Probabilitatea de depire a debitului maxim 554.5.3.Ploaia de calcul 554.5.4.Calculul debitului lichid maxim 57

4.6.Transpotul de aluviuni 624.6.1.Indici specifici ai eroziunii i transportului de aluviuni 624.6.2.Aterisarea aluviunilor transportate 644.6.3.Prognoza transportului mediu anual de aluviuni prin metoda

Gaspar-Apostol 664.6.4.Gradul de torenialitate al bazinelor hidrografice 75

Bibliografie selectiv 76


5/78

4

1.M O D E L A R E A R E L I E F U L U I

1.1.PROCESELE MORFOGENETICE CARE MODELEAZ RELIEFUL.Suprafaa terestr este supus n permanen modelrii datoritproceselor morfogenetice,

care creeaz diverse forme de relief.Aceast modelare se desfoar n spaiu i timp, sub aciunea corpurilor materiale

purttoare de energii, urmare complexului de aciuni i interaciuni a unorfactori endogenii exogeni.Principalele procese morfogenetice care modeleaz relieful sunt:-Procese de eroziune (denudare)

-Procese de transport (deplasare)

-Procese de sedimentare (ndesare)

Aceste procese morfogenetice, se gsesc de cele mai multe ori asociate n aceiai zon,influenndu-se reciproc.

1.2.FACTORII CARE DETERMIN MODELAREA RELIEFULUI.Factorii care determin modelarea reliefului, se pot clasifica dup diverse criterii. O

clasificare relevant este redat n continuare.

1.2.1..FACTORI DE NATUR DINAMIC.

1.2.1.1.FACTORI ENDOGENI:

-Erupiile vulcanice

-Micrile diastrofice ale scoarei-Cmpul gravitaional terestru-Deplasrile de teren n mas.

1.2.1.2. FACTORI EXOGENI.

-Precipitaiile (apele meteorice), care prin scurgerea lor produc eroziune terestr denumitipluviodenudare.

-Aciunea vntului, care determineroziunea eolian.-Aciunea valurilor, care determin eroziunea marin, denumiti abraziune.-Aciunea avalanelor, care determineroziunea nival.

-Aciunea ghearilor, care determin eroziunea glacial.-Aciunea vieuitoarelor care prin diverse forme (galerii, canale, muuroaie, etc.) distrug

structura solului, deteriornd proprietile hidrofizice.-Activitile antropice, cum sunt gospodrirea fondului funciar, diverse lucrri (construcii,

excavaii, explozii, etc.)

1.2.2. FACTORI DE NATUR STATIC (relativ static).

-Geomorfometria terenului (panta, altitudinea, suprafaa, forma, lungimea, expoziia, etc.)-Poziia geografic a terenului.-Proprietile fizico-mecanice ale rocilor.-Gradul de alterare al scoarei.-Gradul de acoperire al terenului cu vegetaie.


6/78

5

1.3. DENUDAREA SCOAREI TERESTRE.

1.3.1. FAZELE PROCESELOR DE DENUDARE.

Denudarea (eroziunea) scoarei terestre, ca proces complex, const n deplasarea maselorfriabile de la niveluri gravitaionale mai ridicate, la niveluri mai coborte.

Acest proces se nscrie n tendina general de realizare a unei stri de echilibru (n sensrelativ), ntre factorii care determin procesele de denudare.

n desfurarea proceselor de denudare se disting urmtoarele faze:-Faza pregtitoare- const n transformarea maselor compacte n mase friabile.-Faza ndeprtrii- const n desprinderea maselor friabile.-Faza transportului- de la locul de desprindere la locul de depunere (sedimentare), situat la

niveluri mai coborte.-Faza de depunere (sedimentare)- a maselor n funcie de dimensiunile lor, la niveluri cu

grad de stabilitate mai ridicat.

1.3.2. FORELE CARE ACIONEAZ N PROCESELE DE DENUDARE.1.3.2.1 FORE MOTRICE.

Foramotriccare determin denudarea este gravitaia, care acioneaz n mod direct sauprin intermediu unui mediu, cum este apa sub diferitele ei forme, aerul , etc.

1.3.2.2. FORE REZISTENTE.

- Fora de frecare- dintre masa friabil i suprafaa de deplasare, ct i frecarea interioardintre elementele componente ale masei friabile.

- Coeziunea- dintre elementele masei friabile.- Vegetaia- prin rolul ei stabilizator i mrirea rezistenei maselor friabile, prin protecia

impactului picturilor de ploaie i scurgerea apelor, prin reglarea regimului hidrologic, etc.

1.4. CONCEPTE SISTEMICE DE STUDIU I CERCETARE N MODELARE

1.4.1. SISTEMUL GEOMORFOLOGIC AL PROCESELOR DE MODELARE.

Procesele de modelare a reliefului, prin triada eroziune transport sedimentare, se nscriu ngeometria versanilor, prin schimbarea morfologiei reliefului i prin schimbrile pronunate de ordinmorfometric.

Aceste schimbri se produc n funcie de forele motrice i forele de rezisten, care iau partela declanarea i derularea proceselor n spaiu i timp.

Prin prag geomorfologic se nelege un prag de stabilitate al formelor de relief, care este

depit, fie prin schimbri intrinsece ale reliefului nsi, fie prin schimbri progresive ale uneivariabile externe (Schumm 1979). De aici i conceptul de prag geomorfologic. Schumm distinge astfeldou tipuri de prag geomorfologic:

-Prag geomorfologic intrinsec- cnd schimbrile din sistem se datoreaz numai forelor dinsistem, ca o consecin a evoluiei sistemului.

-Prag geomorfologic extrinsec- cnd schimbrile progresive ale unei variabile externe atragschimbri brute ale sistemului, forele acionnd din afar.

Fiecare sistem natural exist ca o unitate de sine stttoare, ct i ca o parte integrant dintr-ounitate de ordin superior. Organizarea ierarhic a sistemelor nseamn c toate sunt pri n cadrulsistemului de ordin mai mare i c toate includ subsisteme de ordin mai mic. Astfel toate sistemelesunt influenate nu doar de procesele de la propriul nivel de ierarhie, ci i de cele care acioneaz lanivelul sistemelor mai mici pe care le include (H.J.Haigh 1989).

In condiiile naturale ale suprafeei terestre sunt relevante trei categorii de sisteme:


7/78

6

1.4.1.1. SISTEMUL MORFOLOGIC.

Sistemul morfologic caren esenred relaiile dintre forme i variabilele morfologice. ncazul suprafeelor de versant, variabilele morfometrice, de compoziie i rezisten, constituiesubsisteme ale sistemului de versant.

In sistemul morfologic n stabilirea variabilelor se cunosc dou tehnici:-msurtori morfometrice- cu statistici descriptive;

-cartarea geomorfologic- cu statistici mai mult calitative.Adugarea la aceste au unor variabile referitoare la proprietile fizico-mecanice, duc la ungrad superior de analiz a sistemului.

1.4.2.1. SISTEMUL N CASCAD.

Sistemul n cascad este imaginat ca un traseu interconectat la transportul de mas ienergie, mpreun cu stocajele care le poate solicita sistemul (R.J.Huggett 1985). Aceast noiune serefer la procesele ce acioneaz asupraformelor. Relaiile dintre subsistemele unui sistem, sunt aceleacare stabilesc faptul c ieirile dintr-un subsistem corespund cu intrrile n altul. ntre intrri i ieiri,existena unui regulator, poate opera n aa fel nct o parte din mas i energie s rmn stocat.

Rezult csistemul n cascad redfluxul de masi de energie.1.4.1.3. SISTEMUL PROCES-RSPUNS.

Sistemul proces-rspuns (sau sistemul proces-form dup Strahler) exprim relaia dintreformi procese ca o interaciune realizat pe dou ci: procesele altereaz forma, care odatschimbate altereaz procesele. Relaia proces-rspuns se afl n centrul ateniei geomorfologiei ct in practic, cele dou ci sunt att de legate, nct problema cauz-efect poate prezenta trsturileproverbiale ale ouluii ginii (R.L.Charley 1962).

Un sistemproces-rspuns exprim relaiile dintre un sistem morfologic i unul n cascad pecare le cuprinde.

In acest sistem fiecare variabil morfometric va lua valori n funcie de tranzitul de masienergie. Ca urmare a operaiilor din sistem, variabilele morfologice ajung s aib noi mrimi, careformeaz stadiul iniial pentru fazele urmtoarelor operaii.

1.4.1.4. CONCLUZIE.

Se definete sistemul geomorfologic ca o structur de forme i procese aflate ninteraciune, care funcioneaz individual i n comun pentru a asigura un complex de reliefuri. El este format dintr-un sistemmorfologici unsistemn cascad. Primul sistem red relaiile dintreformi variabilele morfologice, al doilea sistem red fluxul de masi fluxul de energie. n analizaunui sistem geomorfologic trebuie s se in seama de scara timp i spaiu (I.Ichim).

Numrul variabilelor ntr-un sistem geomorfologic este foarte mare. Pentru descrierea,cercetarea i analiza sistemului trebuie determinate i luate n considerare un numr suficient de marede variabile ct mai reprezentative.


8/78

7

2. G E O M O R F O L O G I A B A Z I N E L O RH I D R O G R A F I C E T O R E N I A L E

2.1. BAZINUL HIDROGRAFIC CA SISTEM.

2.1.1. BAZINUL HIDROGRAFIC SISTEM GEOMORFOLOGIC.

Cea mai simpl identificare i delimitare a unui sistem geomorfologic este cea a sistemuluimorfologic fluvial.

Sistemul morfologic fluvial este delimitat de cumpna apelor de suprafa (cumpnatopografic).

In acest sistem, ntregul flux de materie i energie este direcionat gravitaional, darntotdeauna influenat de starea din aval al sistemului, deci sistemul n cascad.

In accepia FAO: bazinul hidrografic sau bazinul de versant este teritoriul de pe care o

formaiune hidrologic(fluviu, ru, pru, torent, raven, etc.) i colecteaz apele, fiind despritde bazinele nvecinate de cumpna apelor.Rezult c un bazin hidrografic este un sistem geomorfologic, format dintr-un sistem

morfologic fluvial i un sistem n cascad.

2.1.2. BAZINUL HIDROGRAFIC - SISTEM CIBERNETIC DESCHIS.

Din cele expuse, rezult c un bazin hidrografic nu poate fi considerat numai ca o simplsuprafa de teren, el trebuie considerat ca un organism fizico-geografic, ca un sistem geomorfologic

fluvial. Datorit conexiunilor pe care le are acest sistem cu mediul nconjurtor, bazinul hidrograficeste un sistem cibernetic deschis, cu sisteme (ansambluri) i subsisteme (subansambluri) de diferite

ordine, ierarhizate dup legi naturale i integrate funcional, n limitele crora se stabilesc multipleconexiuni complexe.Denumirea de sistem cibernetic deschis se datoreaz faptului c ntre bazinul hidrografic i

mediul nconjurtor au loc n permanenschimburi de materie i energie, care fac parte din proceselecomplexe de modelare a reliefului

2.1.2.1. INTRRI (INPUT-URI) DE MATERIE I ENERGIE IN BAZIN.

a)Intrri de materie:-afluxul de ap (precipitaii, ap subteran, condensarea vaporilor, etc.);-afluxul de materie solid (praf, nisip, etc.) adus de curenii de aer;

b) Intrri de energie:-afluxul de energie solar (caloric, luminoas);-afluxul de energie cinetic, datorit maselor de aer n micare cu vitez mare;-energia mecanic a cmpului gravitaional (care influeneaz viteza apei,

eroziunea, alunecrile de teren, etc.);-suplimentul de energie potenial, datorit coborrii treptate a nivelului de baz a

cursului de ap;-lucrri executate, cu influen asupra raportului dintre energia potenial i

energia cinetic.

2.1.2.2. IEIRI (OUTPUT-URI) DE MATERIE I ENERGIE DIN BAZIN.

a)Ieiri de materie:-masele de ap evacuate din bazin n colector prin scurgerea superficial, sau

scurgerea subteran n apa freatic;


9/78

8

-masele de ap transferate artificial n alte bazine hidrografice n scophidroameliorativ, hidroenergetic, etc.;

-masele de ap transferate prin evapo-transpiraie;-materia solid transportat sub forma de aluviuni, de scurgerea superficial.

b) Ieiri de energie:-energia caloric necesar topirii zpezii i evaporaiei;-energia solar radiat de suprafaa bazinului (albedoul bazinului);-energia solar nmagazinat n orice fel de materie care iese din bazin (n specialmateria vegetal);-energia potenial specific pierdut prin micorarea diferenei de nivel dintre

suprafeele echipoteniale extreme ale bazinului, datorit proceselor demodelare.

2.2. BAZINUL HIDROGRAFIC TORENIAL.

2.2.1.PLUVIOMODELAREA I TORENIALIZAREA BAZINELOR HIDROGRAFICE.

Unul din agenii cei mai activi i agresivi de modelare a scoarei terestre este apa dinprecipitaii (apa meteoric),ca fiind transportatorul principal de materie i energie, datorit rspndirii

acesteia, dar mai ales datoritdinamismului ei deosebit.Pluviomodelarea sau pluviodenudarea reliefului bazinelor hidrografice se datoreazagresivitii i dinamismului apelor meteorice.

Modelarea versanilor i albiilor din bazinele hidrografice face parte din hidromorfogenez,ca proces de contact, cu caracteristici hidrologice, geomorfologic i hidraulice specifice fiecruibazin.

Apele meteorice, n scurgerea lor pe versani i n albii, determin fenomenele dehidroeroziune urmate de transportuli sedimentarea materialelor erodate.

n anumite condiii cantitative i calitative, de transfer de materie i energie,pluviodenudarea, ca proces i efecte are forme cu caracteristici specifice, care se manifest prinprocese toreniale, bazinele hidrografice transformndu-se astfel nbazine hidrografice toreniale.

Procesul torenialeste format din patru fenomene toreniale: scurgerea torenial, eroziuneatorenial, transportul torenial i sedimentarea torenial, fenomene care se deosebesc radical de celede scurgere, eroziune, transport i sedimentare , care se manifest n orice bazin hidrografic.

2.2.2. FACTORII CARE DETERMIN TORENIALIZAREA BAZINELORHIDROGRAFICE.

2.2.2.1.FACTORI NATURALI:

-Regimul precipitaiilor (caracteristicile ploilor i scurgerii ca factor dinamic)-Caracteristicile reliefului (parametrii morfometrici)-Caracteristicile solului-Caracteristicile vegetaiei.

2.2.2.2. FACTORI SOCIO-ECONOMICI:

-Defriarea pdurilor-Gospodrirea necorespunztoare a pdurilor-Agrotehnici necorespunztoare pe versani-Punatul abuziv-Diverse lucrri.

2.2.3. EFECTELE TORENIALIZRII BAZINELOR HIDROGRAFICE

-Eroziunea solului i pierderea fertilitii-mpotmolirea terenurilor cu aluviuni-Colmatarea lacurilor de acumulare i a diverselor obiective-Avarierea i chiar distrugerea construciilor


10/78

-Declanarea alunecrilor de teren-Inundarea suprafeelor de teren-Distrugerea habitatului-Deteriorarea peisajului, bazinele hidrografice toreniale fiind segmente alterate ale

mediului nconjurtor.

2.2.4. CARACTERISTICILE BAZINULUI HIDROGRAFIC TORENIAL

Principalele caracteristici ale bazinului hidrografic torenial sunt:-Din punct de vedere al transferului de materie i energie, n bazinele hidrografice toreniale,

exist un dezechilibru pronunat ntre intrrile i ieirile apelor meteorice ce se scurg pe versani ireeaua hidrografic.

-Din punct de vedere hidrologic, debitelecresc brusc i violent.-Scurgerea apei, denumit scurgere torenial, datorit caracteristicilor hidraulice, i n

special a fluxului de energie cinetic mare areo capacitate distructiv foarte mare.-Procesele toreniale, creeaz n spaiu i timp, forme specifice de modelare a reliefului,

denumiteformaiuni toreniale, care reflect la un moment dat, gradul (intensitatea) de torenializarea bazinului hidrografic.

-Efectele torenializrii bazinelor hidrografice sunt deosebit de nefaste att pe plan ecologiccticel socio-economic.

S.A.Munteanu a definit bazinul hidrografic torenial astfel:Bazinul hidrografic torenial este bazinul unde s-a produs un dezechilibru hidrologic

avansat, respectiv un dezechilibru ntre precipitaiile czute i cantitatea de ap care se scurge nunitatea de timp, pe versani i reeaua hidrografic,cu consecine grave asupra distrugerii stratului

de soli transportului de aluviuni.

2.2.5. COMPONENTELE MORFOLOGICE ALE BAZINULUI HIDROGRAFICTORENIAL (fig.2.1)

2.2.5.1. BAZINUL DE RECEPTIE

Bazinul de recepie este suprafaa deteren, de pe care formaiunea hidrologic icolecteaz apele i care este desprit debazinele nvecinate de cumpna apelor de

suprafa (cumpna topografic),care formeazocurb nchis.

Procesele predominante n cuprinsulbazinului de recepie sunt cele datorate

pluviomodelrii, respectv procesle torenialeasociate de multe ori alte procese de degradare a

terenului (alunecri. surpri, etc.)

9

uviale.

2.2.5.2. REEAUA HIDROGRAFIC

Reeaua hidrografic este parteamijlocie a bazinului care tranziteaz scurgerileapelor pl

Fig.2.1 Componentele morfologiceale bazinului hidrografic torenial

Reeaua hidrografic este format din:albia (canalul) principal i ramificaii (aflueni)

Reeaua hidrografic se caracterizeaz prin specificul profilelor longitudinale i seciunilortransversale, n care predomin fenomenul de eroziune n adncime (eroziune de fund i de maluri).


11/78

2.2.5.3. VERSANII BAZINULUI

Versanii bazinului sunt suprafeele cu pant, avnd diferite forme, limitate de cumpeneleapelori reeaua hidrografic.

Pe versani se manifest eroziunea de suprafa, evolund la eroziunea n adncime.

2.2.5.4. CONUL DE DEJECIE

Conul de dejecie denumit i vrstur sau agestru, este situat n regiunea inferioar atorentului i este depozitul de aluviuni de tip-proluvial.

Acesta este rezultat din sedimentarea materialelor erodate prin suprapunerea succesiv destraturi aluvionare, care se nvelesc ca nite solzi

In timp ce bazinul i albiile reelei hidrografice sunt forme de eroziune concave (negative),conul de dejecie este o formconvex (pozitiv) de depunere, care se aseamn cu jumtate de con,specific numai torenilor.

2.3. PROCESE TORENIALE

2.3.1. COMPONENTELE PROCESULUI TORENIAL.

S-a artat c modelarea bazinelor hidrografice de ctre ap, este unul din procesele dehidromorfogenez cele mai rspndite.

n bazinele hidrografice toreniale se manifest procese cu caracteristici specifice, denumiteprocese toreniale.

Procesul torenial este format din celepatru fenomene toreniale (Fig.2.2)- Scurgerea torenial (viitura torenial)- Eroziunea torenial (eroziunea de suprafai eroziunea n adncime)- Transportul torenial- Sedimentarea torenial

Fig. 2.2. Componentele procesului torenial

Aceste patru fenomene ale procesului torenial, se afl n spaiu i timp, ntr-o permanentinterconexiune

Din cele patru fenomene ale procesului torenial, cel mai reprezentativ fenomen estescurgerea torenialsinonim cu viitura torenial, termen folosit ntr-o accepie restrns cuprocesultorenial,termen justificat de faptul c scurgerea torenial este componenta fundamentala procesuluitorenial, fr de care acest proces nu poate exista.

Pe aceiai suprafa de teren, pe care are loc o scurgere torenial, are loc ntotdeauna ieroziunea accelerat.

Prin amplificarea fenomenului de scurgere torenial, se intensific eroziunea, transportul isedimentarea torenial, adic tot procesul torenial cu consecinele aferente.

Scurgerea torenial este un fenomen tipic hidrologic, cu caracteristicile sale specifice.

10


12/78

11

Eroziunea caracterizeaz comportamentul solului sau a rocii fa de scurgerea apei.Fenomenul de eroziune se manifest n mod continuu, gradat i progresiv la orice ploaie, nu

numai la ploile toreniale, pe cnd viitura torenial se produce brusc, violent i intermitent numai laploile toreniale.

Fenomenele toreniale se deosebesc i prin natura prejudiciilor pe care le creeaz, dar i printehnicile lucrrilor de prevenire i combatere.

2.3.2. SCURGERA TORENIAL (VIITURA TORENIAL)

2.3.2.1. CARACTERISTICA SPAIO-TEMPORAL A SCURGERII TORENIALE.

Ploile, cu sau fr topirea zpezilor, produc:-Scurgerea de suprafa (areal) pe versani, care const ntr-o scurgere difuz, care are ca

efect eroziunea de suprafa, care se manifest prin distrugerea stratului de sol, antrenndu-l nscurgerile concentrate.

-Scurgerea concentrat pe versani, avnd ca efect eroziunea n adncime, respectiv degenez a ravenrii, care creeazformaiunile toreniale minore (rigole, ogae, ravene)

-Scurgerea concentrat n albii, ca etap calitativ superioar a scurgerii concentrate i aeroziunii n adncime, cuformaiuni toreniale majore (toreni, praie toreniale)

2.3.2.2. CARACTERISTICILE FIZICE ALE APEI DIN SCURGEREA TORENIAL.

Apa pluvial, n contact cu terenul, n micarea sa turbulent, prin eroziune se ncarc cumaterialul dislocat i antrenat, formnd un amestec, devenind astfel un fluidpolifazic.

Neglijnd n acest amestec, substanele dizolvate sub form molecular, apa curgtoare esteconsiderat un lichid bifazic, cu mediu continuu, omogen i anizotrop, format din faza lichid, camediu continuu de dispersare, ifaza solidca mediu dispersat de suprafee continue.

Rezult cdebitul lichid conine i o component solid, care schimb proprietile acestuia,inclusiv cele energetice.

Turbiditatea sau coeficientul de ncrcare a apei cu aluviuni poate ajunge la valori mari.Apa se ncarc cu aluviuni de toate mrimile, de la fraciuni de argili nisip, pn la blocuride piatr de zeci de metri cubi. Astfel scurgerile toreniale se pot transforma n cureni de lavnoroioas (lahar) cu o greutate volumetric de 1,51,8 ori mai mare ca a apei limpezi, sau n curenide ap de piatr, cu coninut predominant de pietrii bolovani.

2.3.2.3. CARACTERISTICILE HIDRAULICE ALE SCURGERII TORENIALE

Scurgerea torenial din bazinul hidrografic este o micare:-cu suprafa liber, dup criteriul tubului de curent;-neuniform, dup modul de desfurare a liniilor de curent;-nepermanent, dup criteriul variaiei n timp a presiunii i vitezei;-eterogen, dup criteriul mrimii vitezei relative;-n regim rapid (torenial), dup criteriul Froude (Fr>1)-pulsatorie, datorit caracterului turbulent al micrii;-cu un debit cu creteri brute, maximul putnd fi atins chiar n cteva zeci de secunde.2.3.2.4. CARACTERISTICA ENERGETIC A SCURGERII TORENIALE.

Sistemele naturale exist ca urmare i a schimbrilor energetice. Oricrui fenomen icorespunde i o schimbare energetic, deci s orice fenomen poate fi msurat cu aceeai unitate demsur, i anume cea energetic.

Scurgerea torenial este fenomenul cu cea mai mare energie morfodinamic.Baza energetic a hidrogenezei este constituit din transformarea surplusului de energiepotenial n energie cinetic.


13/78

In cazul micriiuniforme fluxul de energie E al curentului ntr-o seciune transversal aalbiei este

)2

(2

g

VhzQE

++= = Ep + Ec (2.1)

unde = greutatea specific a apei cu aluviuni; Q = debitul din seciune; z = energia specificpotenial de poziie; h = energia specific de presiune; = coeficientul lui Coriolis; V = viteza mediedin seciune; g = acceleraiagravitaional; V2/2g = energia specific cinetic

- Fluxul total energie potenialesteEp = Q(z + h) (2.2)

- Fluxul de energie cinetic este

Ec = AVg2A

Q.

g2QV

g2 2

32 == 3 (2.3)

unde A = suprafaa udat a seciunii.Din aceste relaii rezult n mod evident capacitatea distructiv a scurgerii toreniale.

2.3.3. EROZIUNEA DE SUPRAFA.

2.3.3.1. MECANIMUL EROZIUNII DE SUPRAFA.

Eroziunea solului produs de ploaie depinde de : caracteristicile ploii, proprietile fizico-mecanice ale solului, parametrii morfometrici ai terenului i de gradul de acoperire cu vegetaie.

Impactul picturilor de ploaie este deosebit de puternic. Picturile de ploaie care ating solul auo energie cinetic de 1000 ori mai mare de ct cantitatea care se scurge lamelar pe suprafaa terenului.

Majoritatea ploilor toreniale erozive au picturi cu diametre cuprinse ntre 1 mm i 4mm(V.Bloi, V.Ionescu,1986)

Dimensiunile picturilor se modific n timpul cderii. Picturile cu diametrul pn la 2,9 mmau forma sferic, cele cu diametru mai mare au forma caracteristic de pictur. Picturile cudiametrul mai mare de 6 mm se sparg n timpul cderii datorit rezistenei aerului.

Vitezele limit de cdere a le picturilor de ploaie n atmosfer calm (Gunn, Knizer, Laws)sunt redate n tabela 2.1.

Vitezele limit de cdere a picturilor de ploaieTabela 2.1.

Diametrul picturii mm 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0Viteza limit m/s 2,1 4,0 6,5 8,1 8,8 9,1 9,2

Viteza de cdere se modific n condiii de vnt, mai ales cnd acesta este n rafale. In cazulpicturilor mari, energia lor cinetic crete cu pn la 30%.

Pentru masa picturilor dintr-o ploaie torenialfora de impact a tuturor picturilor este:

(2.4)2in

1i dvF =

unde vi = viteza picturii, di = diametrul picturiiEnergia de impact a ploii toreniale este:

Ec =2i

n

1ivm2

1 (2.5)

unde mi= masa picturii.Mecanismul eroziunii sub aciunea impactului picturilor de ploaie , are urmtoarele faze:

-impactuli distrugerea agregatului;-mprocarea spre lateral a particulelor de sol;-aterizarea materialului mprocat;-desprinderea particulelor de ctre apa care se scurge;-antrenarea materialului desprins de apa n micare;-transportuli sedimentarea materialului erodat.

12


14/78

13

Eroziunea de suprafa se datoreaz n esenscurgerii difuze (lamelare) a curenilor de appe versani, provenii din apele meteorice. Aceast scurgere laminar nu este o scurgere absolut, ci oscurgere a apei sub form de firicele, iroaie elementare, care sunt foarte dese, care se ntretaie i sedespart continuu, a cror spaii dintre ele dispar treptat.

Eroziunea progreseaz n spre profunzimea solului cu aceiai intensitate pe suprafee relativmai ntinse.

Comportamentul hidrodinamic al curenilor de particule i agregate de sol, depinde de

mrimea particulelor, de raportul dintre faza lichidi faza solid, rugozitate, vitez, debit.2.3.3.2. INTENSITATEA EROZIUNII

Intensitatea eroziunii poate fi apreciat dup mai multe considerente:1. Dupaspectul dinamicii procesului avem:

- Eroziune accelerat (eroziune de intensitate mare sau eroziune periculoas), lacare volumul de sol erodat o anumit perioad de timp We, depeste volumul de sol format n aceiaiperioad Wf, adic We > Wf.

- Eroziune lent (eroziune de intensitate redus sau eroziune admisibil, tolerabil,compensat, imperceptibil) cnd volumul de sol erodat este egal sau ceva mai redus ca volumul desol format n acelai timp, adic We = Wf

2. In funcie de greutatea solului erodat, FAO stabilete n 1974, urmtoarele patru clase deintensitate:-Eroziune neapreciabili slab . . . . . . . . . . . . . . . . . . < 10 t/ha an- moderat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 50 - puternic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 200 - excesiv. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . > 200

3. In funcie de volumul erodat,D.Zachar clasific eroziunea de suprafa astfel:-Fr eroziune. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . < 0,5 m3/ha an sol sau roc-Eroziune slab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5 5 alterabil- moderat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 15 - puternic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 50 - foarte puternic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 200 - catastrofal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . > 200

4. In funcie de orizontul rmas la suprafa, clasificare adoptat n silvicultur a ICPA1980, cu cele cinci grade de eroziune (Tabela 2.2)

5. In funcie de suprafaa erodat din suprafaa totalluat n considerare.

2.3.3.3. MICRORELIEFUL TERENURILOR CU EROZIUNE DE SUPRAFA.

Pe soluri formate pe roci moi, cu eroziune nu prea avansat (e1- e3),suprafaa terenului nu aremodificri eseniale.

Sub raportul gradului de acoperire cu vegetaie, aceasta se rrete cu ct gradul de eroziunecrete. Pe solurile erodate excesiv vegetaia lipsete.

Pe terenurile erodate datorit picturilor de ploaie, fr vegetaie, aspectul terenului secaracterizeazprin mici adncituri, rmase dup ndeprtarea particulelor fine de sol, i cu ridicturireprezentate de particulele grosiere.

Pe solurile scheletice, sunt ndeprtate mai nti particulele de sol fine, rmnnd la suprafafragmentele de roc sub form depietri rezidual.

La eroziunea de suprafa, se ataeaz n mod curent o alt categorie de degradare a terenului,prinfenomenul de ndesare a solului prin punat. Astfel solul poate fi bttoritrelativ uniform, sausub form de crri de vite, distribuite pe curbe de nivel, fiind favorizat astfel eroziunea de suprafa,

apoi evident eroziunea n adncime.n mod curent, formele incipiente de eroziune n adncime, respectiv iroirile care auadncimi sub 0,2 m, sunt ncadrate la eroziunea de suprafa. Aceste forme constituie trecerea de laeroziunea de suprafa la eroziunea n adncime.


15/78

Gradele de eroziune de suprafa

(Indrumrile tehnice pentru cartarea i mpdurirea terenurilor degradate - 1993)*Tabela (2.2)

Gradul de eroziunea solului

Orizontul rmas la suprafa prin eroziune lasoluri cu profil:

Simbol Apreciere A AC - C A B - C A E B - CTipul genetic de sol

0 1 2 3 4 5e0 Neerodat saucu eroziuneneapreciabil(slab)

Am>25 cmAu >25 cmAo >20 cm



Orice sol neafectat sauafectat slab de eroziune cuexcepia erodisolurilorprotosolurilor aluviale iantropice, solurilor aluvialei coluvisolurilor

e1 Moderaterodat

Am=15-25 cmAu =15-25 cmAo =15-20 cm

Am=15-25 cmAu =15-25 cmAo =15-20 cm

El sauEa=15 cm sauAo=15cm

Idem, dar soluri afectatemoderat de eroziune

e2 Puternicerodat

Ao < 2o cm AB(A) < 15 cmA < 15cm

EB sau E+BEl(Ea)


16/78

2.3.4. EROZIUNEA N ADNCIME.

2.3.4.1. MECANISMUL EROZIUNII N ADNCIME

Eroziunea n adncime, produs de ap, ca proces complex, const n esen, nprogresarearapid a eroziunii n profunzime, depind de cele mai multe ori stratul de sol, naintnd mult nsubstratul litologic.

Eroziunea n adncime este cauzat n principal de agresivitatea scurgerii curenilor de apdin ploi toreniale i topirea brusc a zpezii, concentrai dup anumite direcii, cu o cretere brusci violent a debitelor, avnd o energie cinetic deosebit de mare i cu efecte distructive.

Eroziunea n adncime, spaial se manifest att n perimetrul unde cade ploaia torenial, iunde se manifesti eroziunea de suprafa, ct i n continuare n albia din aval din afara perimetruluiploii, unde eroziunea de suprafa nu premerge i nici nu este simultan cu eroziunea n adncime.

Prin creterea brusc i violent a debitelor, care antreneaz importante cantiti dematerial solid,n mecanismul eroziunii n adncime se disting (fig,2.4):

- eroziune de fund a albiilor, care modific cotele talvegului, respectivprofilul longitudinal;- eroziunea lateral (a malurilor), care lrgete albia;- surparea malurilor, ca o consecin a eroziunii de fund i laterale;

- eroziunea regresiv, prin care obria albiei avanseaz n spre amonte. lungimea albieimrindu-se.Rezult c eroziunea de fund i eroziunea lateral modific permanent seciunile transversale

ale albiilor, iar eroziunea de fund i cea regresiv modificprofilele longitudinale aferente.

DepunereEroziune de fund i

eroziune lateralEroziune regresiv

Fi .2.4. Mecanismul eroziunii n adncime

15


17/78

16

.4.2. INTENSITATEA EROZIUNII N ADNCIME.2.3

Intensitatea eroziunii n adncime, poate fi exprimat n funcie de diverse criterii.In funcie de volumul erodat pe km de albie, D.Zachar clasific eroziunea n adncime astfel:

t

- excepional . . . . . . . . . . . . . . . . ..> 10000

.3.4.3. FORMELE EROZIUNII N ADNCIME. CLASIFICARE.

zvoltare, manifestrile pe plan hidrologic i hidraulic,natura i

i realiti singulare laun mom ic continuu.O

ormaii) toreniale minore, care cuprind n ordinea evoluiei:

ca efect .reniale majore, care cuprind n ordinea evoluiei:

pe se manifest de cele mai multe ori simultan, n unele cazuri maigreu de difereniat n mod precis.

.3.4.4. RIGOLELE.

Rigolele sau anurile de iroire sunt formaiuni toreniale minore cu o adncime de 0,20,5m.

ate unele de altele, orientate dup linia de cea mai marepant, sa

obicei rigolele nu au o legtur direct cu reeaua hidrografic i nu prezint conuri dedepunere

igolele pot fi ndeprtate prin lucrri agricole obinuite.

.3.4.5. OGAELE.

ltate din evoluia eroziunii n adncime dinrigole, fo

or V i U.onfluene i conuri de material solid.

. . . . . . 30 m- dese . . . . . 5 - 30 m- foarte dese

O


18/78

17

.3.4.6. RAVENELE.

ni toreniale cu o adncime mai mare de 2,0 m, care pot atinge nlimem

nele pot avea ramificaii i au conuri de dejecie cnd nu se vars direct n reeauahidrogra

ial(lungime, adncime, lime), datorit accesului i

zinenei.

eregulariti n plan, cu intrnduri

cteristic

brie;

fest o extinde

- u se. pot ndeprta cu lucrri agricole obinuite.

2.

sifica dup urmtoarele criterii:

22.3.4.6.1. COMPONENTELE I CARACTERISTICILE RAVENELOR

Ravenele sunt formaiuai multe zeci de metri.Ravenele provin de obicei din intensificarea eroziunii n adncime din ogae.

Ravefic.Elementele componente ale ravenelor sunt (fig.2.5):

-Vrful sau obria care au forma unui abrupt, denumitrp de obrie. Vrful ravenei estezona critic cu rata maximde dezvoltare spaagresivitii apei de pe suprafaa de recepie.Rezult c vrful ravenei pre t energia

unere)

ie, care

i al ravenelor

ite, adesea

re rapid nFi .2.5.

V

Vrful (obria) ravenei principalemaxim de dezvoltare a rav

-Talvegul ravenei.-Taluzurile de mal, care prezint

numeroase nrful ravenei

i ieinduri. Ravena-Gura ravenei.-Conul de dejecie (zona de dep

Ravena

care de obicei coincide cu gura ravenei.-Apexul conului de dejec

reprezintnivelul de baz al ravenei.Pentru ravene exist diverse definiii.

Principalele cara Taluz de(M.Rdoane) sunt:

-canalele cu maluri povrn Talvegcu un abrupt pe punctul de o Conul de-scurgere efemer;

Apex-prezint numeroase praguri n talveg;-se mani ulGura ravenei

Fi .2.5. Com onentele raveneizona de obrie;-seciunile transversale n form de V i U;

n3.4.6.2. CLASIFICAREA RAVENELOR

Ravenele se pot cla- Dupadncime:

-Ravene mici 2 5 m adncime

> 10 m - mijlocii 5 10 m - mari

- Duplungime:-Ravene scurte 1000 m - lungi 300 1000 m

- Dup mrimea suprafeei de recepie:- Ravene cu bazine mici 100 ha


19/78

18

- Dup gradul de torenialitate (este luat n considerare debitul lichid specific cu asigurareade 1%

n hale 40 320 4 32

>320 > 32

i debitul solid specific mediu anual, n concordan cu criteriul de clasificare FAO):Debitul lichid Eroziunea specific

specific medie- Ravene netoreniale


20/78

19

menajarea acestor terenuri, respectiv combaterea eroziunii n adncime, implic o serie deproblem ii mecanismului, formelor, ct i a lucrrilor biologice, biotehnice i nspecial a celor hidrotehnice ce trebuie adoptate.

iale majore.rin noiunea de torent se nelege n general un curs (canal) de ap, cu scurgere

intermite n tot cursul anului, cu caracteristici morfologice,morfometrice

CI PRINCIPALE.

logice

Ae, datorit complexit

2.3.4.7. TORENII.

2.3.4.7.1. DEFINITIE.

Torenii sunt formaiuni torenPnt, mai rar cu scurgere permanent

i hidrologice specifice.

2.3.4.7.2. CARACTERISTIComponentele morfo sunt:

nul de dejecie.

- bazinul hidrografic;- canale de scurgere;- co

Caracteristicile mofometrice specifice sunt:- suprafaa bazinului hidrografic relativ redus, de ordinul sutelor de hectare sau cteva mii

de hectare;- canalele de scurgere cu pante repezi i neregulate;- energia de relief mare- Caracteristicile hidrologice specifice :Datorit ploilor toreniale, a topirii rapide a zpezii, sau a ploii cu zpad topit: .

e au loc n general, intense fenomene toreniale (eroziune, transportde aluviu

, valoarea numrului lui Froude este multmai mar

ii preiau debitele lichide i solide de pe versani i din formaiunile toreniale minore(rigole, o

O caracteristic important, de luat n considerare

- debitul lichidi debitul solid au cr4eteri brute, violente i de scurt durat;- n canalele de scurgerni, sedimentare);- sub raport hidraulic scurgerea (viitura torenial)e ca unitatea ( Fr > 1).- torengae, ravene) pe care le tranziteaz n colectoare.- este cea a italianului A.Hofman care

preciza (

olnav n minile unui medic i necesit tratament special.ceast caracteristic este foarte important pentru studiul i analiza genezei i evoluiei

torenilo ptime de amenajare a bazinelor hidrografice toreniale i

combaterea efectelor viiturilor toreniale.

de apfreatic

1936):Fiecare torent reprezint o individualitate, i fiecare regiune creeaz un tip special de

torent.Fiecare bazin torenial este un bAr, ct i pentru stabilirea soluiilor o

2.3.4.8. PRAIELE TORENTIALE.

Prul torenial este torentul al crui talveg are n tot timpul anului scurgere permanent deap. Urmare progresrii eroziunii n adncime, talvegul torentului intercepteaz o pnz

, care furnizeaz ap n permanen.Prul torenial ca formaiune torenial major este forma final de evoluie a torentului.

Procesele toreniale, cu efectele aferente. sunt mult mai intense n praiele toreniale.Trebuie remarcat faptul, c sunt foarte multe praie din diverse zone, cu un debit foarte mic cu

totul nesemnificativ pe parcursul multor ani, i care nu prezint caracteristici toreniale, cu

consecinele aferente. Totui, la o ploaie cu intensitate mare, aceste praie se transform n toreni cu ori. Acest aspect trebuievut n vedere la stabilirea lucrrilor de amenajare (corectare) a torenilor, dar mai ales la stabilirea

zonelor de risc pentru amplasarea diverselor construcii, care ar putea fi afectate i chiar distruse.

agresivitate hidrodinamic foarte puternic, cu distrugeri i pagube foarte maa


21/78

20

ncime (rigole, ogae, ravene, toreni), sunt n continutransform

e relief).

lui i seciunile transversaleale canal

2.3.4.9. GEOMETRIA FORMELOR DE EROZIUNE N ADNCIME.

Formele de eroziune n adare, astfel nct configuraia lor spaial se modific n timp, urmare eroziunii de fund,

eroziunii laterale i eroziunii regresive.Variabilele principale care descriu geometria formaiunilor toreniale sunt: lungimea, limea,

adncimea, panta i nlimea (energia d

Aceste elemente se regsesc n profilul longitudinal al talveguelor formaiunilor considerate.Talvegul este linia de maxim depresiune a unei albii (canal).Panta talvegului este elementul principal de care depinde stabilitatea patului albiei.Aa cum s-a artat, panta se micoreaz n general dinspre amonte spre aval.In evoluia sa, talvegul tinde spre o curb concav logaritmic lin, cu o pant continu

descresctoare de la obrie la vrsare (fig.2.6).

Fig.2.6. Curba logaritmic a talvegului.

Una din probleme const n determinarea pantei care poate asigura o oarecare stabilitate a

rialele dislocate pe versani i cele din albie;c a

materiale

rofil de echilibru sau terminanteroziv,

, ctre profilul de echilibru, depind de nivelul de baz (N.B.) de la parteainferioar

i care rmnerelativ fi

ntr-o

rezistenbile)

nclinarea talvegului fa de nivelul de baz influeneaz intensitatea fenomenului deeroziune. Deci oscilaiile nivelului de baz afecteaz evoluia formaiunii toreniale. Astfel:

patului albiei. Aceasta presupune:-un bilancompensatntre materialul transportat i cel depus;-un bilannul ntre mate-o anumit echivalen hidraulic a materialului din albie i compoziia granulometrilor depuse pe versani;

-viteza apei pe fundul albiei s fie mai mic de ct cea de antrenare a materialului solid.Aspectul limit al talvegului din figura (2.6) se numete pcare caracterizeaz un torent stins, ajuns la stadiul maturitii sale, cnd are loc un echilibru

ntre fenomenul de eroziunei fenomenul de transporti depunere.Evoluia talvegului a albiei (apexul) i nivelele de baz locale (nivele de baz intermediare sau baze

intermediare de eroziune).Prin nivel de baz se nelegeplanul orizontal care trece prin gura torentului

x n timpul evoluiei geomorfologice.Este evident c fenomenul de eroziune nu poate avea loc sub nivelul de baz.Prin nivele de baz locale se neleg poriunile de pe talveg care se caracterizeaz pri sporit la eroziune(ieiri de roci compacte care formeaz praguri naturale; lucrrile

hidrotehnice transversale; aluvionri puternice la gura torentului, care ns sunt mai puin sta


22/78

-Cnd nivelul de baz rmne constant, formaiunea torenialevolueaz normal. Eroziunease ntinde n toate sensurile, se ramifici nainteaz regresiv spre cumpna apelor. Deci canalul descurgere se lungete, limea i adncimea lui de asemeni crete, iar conul de dejecie se mrete nspre aval.

-Cnd nivelul de baz se ridic, de exemplu datorit unui baraj, evoluia normal estentrziat, deoarece panta talvegului se micoreaz, iar aluvionarea are loc de jos n sus. Prinaluvionarea regresiv este posibil ca activitatea torenial s fie diminuat n aa msur, nct

vegetaia s se instaleze pe teren i s se formeze astfel nivele de baz locale.-Cnd nivelul de baz coboar, evoluia normal este accelerat, datorit creterii panteiformaiunii toreniale, care n acest moment ar putea fi ntr-un stadiu de evoluie final, dar ea

ntinerete i ncepe din nou cu o violent eroziune regresiv.

2.3.5. ANSAMBLURILE CARE DETERMIN EROZIUNEA TORENIAL,

Declanarea i extinderea eroziunii de suprafai a eroziunii n adncime, este determinatde o serie de ansambluri, subansambluri i factori cu interconexiuni sistemice, redate n schema dinfigura (2.7.)

Notnd cu: E = eroziunea pluvial; P = precipitaiile; Sc = scurgerea; R = relieful; V=vegetaia; G = gospodrirea terenurilor; So = solul; Ro = roca, :

Fi .2.7. Schema cu ansamblurile care determin eroziunea toren ial ada tare du I.Bo oi

E = f(P,Sc,R,V,G,So,Ro) (2.6)Sistemele din relaia (2.6) au la rndul lor o serie de subsisteme i factori care se

intercondiioneaz.

2.3.6: TRANSPORTUL TORENTIAL.

2.3.6.1. CONSIDERAII PRIVIND TRANSPORTUL TORENIAL.

Transportul materialelor aluvionare n albiile formaiunilor toreniale, se nscrie n procesul

general de morfogenez n tendina permanentspre echilibru, fiind astfel o form specific de circuita materiei pe scoara suprafeei terestre.Efectele nefavorabile ale transportului torenial n bilanul aluvionarsunt:-modificarea regimului de tranzitare a debitelor lichide, n special a celor de viitur;

21


23/78

-modificarea traseului albiei;-pierderea stabilitii versanilor;-pierderea de suprafee de teren prin aluvionri i colmatri;-distrugerea diverselor construcii.Transportul torenial depinde de proprietile fizico mecanice ale aluviunilor, de sistemul

complex de fore de antrenare i de rezisten, de cantitatea de aluviuni antrenat (debitul solid).

2.3.6.2. PROPRIETILE ALUVIUNILOR

Materialele antrenate de pe versani i din patul i malurile albiei sunt:-necoezive (nisipuri, pietriuri, bolovniuri) constituite din aglomerate solide discrete, a

cror eroziune i antrenare hidrodinamic depind numai de caracteristicile i proprietilefizice (form,dimensiuni, greutate specific, poziie relativ, etc.);

-coezive constituite din particule mult mai mici dect cele necoezive, a cror rezisten laeroziune i antrenare hidrodinamic depinde n special deforele fizico-mecanice de coeziune. Solurilecu coninut argilos ridicat au o rezisten mai mare la eroziune i antrenare comparativ cu celenecoezive.

2.3.6 3- MECANISMUL TRANSPORTULUI DE ALVIUNI.

Aluviunile din patul albiei i malurile aferente, se gsesc permanent sub aciunea unui sistemcomplex de fore de antrenare i de rezisten (fig.2.8). Funcie de intensitatea acestor fore serealizeazstarea general de antrenare hidrodinamic, care include repausul, iniierea, dezvoltarea istingerea transportului particulelor sau a maselor aluvionare.

Fig.2.8. Sistemul de fore ce acioneaz asupra unei particule din material coeziv.

Sistemul de fore este alctuit n principal din (fig.2.8.):!.-Fore de antrenare: :

- Fora de antrenare hidrodinamic FH pe direcia de curgere, provenit din presiunea deimpact asupra particulei:

FH= k..S.V2 (2.7)

unde: k = coeficient ce depinde de forma particulei i de numrul luiReynolds(Re); = greutatea specific a apei; S= suprafaa pe care acioneaz fora FH; V = viteza medie a

curentului.- Fora ascensional(arhimedic) FA(egal cu greutatea volumului de lichid dislocui2.-Fore de rezisten-Greutatea particulei (nesubmersate) G-Fora de coeziune FCo de natur fizico-mecanic, la materiale coezive.-Fora de contact paralel cu direcia de curgere FCt, datorit ntreptrunderii i

interaciunii particulelor nvecinate ale aluviunilor.

22


24/78

Condiia mecanic de transport (fig.2.8) este: rezultanta forelor de antrenare s fie mai

mare ca rezultantaforelor de rezisten

aRr

rRr

, adic ra RRrr

> .

Condiia de transport pentru :

- material coeziv este CtCoAH FFGFFrrrrr

++>+ (2.8)

sau analitic FH+ (G FA)sin> FCo + FGt (2.9)

- material necoeziv este CtAH FGFFrrrr

+>+ (210)

sau analitic FH+ (G FA)sin> FCt (2.11)Relaiile (2.9) i (2.11) rezult din proiecia sistemului de fore pe direcia de curgere.Pentru G > FA transportul este de fund (ariajul); G = FA particula se afl n plutire

submarin (cufundat), iar cnd G < FA particula plutete la suprafa.Starea de antrenare depinde de urmtorii parametri:1. Parametrii hidraulici: debitul lichid, viteza , gradientul hidraulic (panta liniei energetice a

curentului).2. Parametrii geometrici ai albiei: limea suprafeei libere a curentului, adncimea

curentului, coeficientul de form a seciunii transversale i a patului mobil.3. Parametrii fizico-mecanici ai fazei lichide i solide: densitatea fazei lichide i solide,

vscozitatea diametrul particulelor, factorul de form al particulelor, factorul de distribuiegranulometric, concentraia aluviunilor n suspensie, acceleraia gravitaional.Condiiile critice de antrenare hidrodinamic a aluviunilor n albii, trebuie s ia n

considerare urmtoriiparametri principali:-Viteza critic de antrenare.-Efortul tangenial critic de antrenare.-Fora ascensional (portana).

2.3.7. SEDIMENTAREA TORENIAL.

Materialele erodate sunt transportate de api depuse n zone cu nclinare redus, unde viteza

apei este mic, iar forele de antrenare sunt echilibrate de forele de rezisten.Depozitele de aluviuni se pot clasifica dup diverse criterii.a) Dupmrimea fragmentelordin care sunt formate:

-depozite fine din mluri i nisipuri;-depozite grosiere din pietri, pietre sau bolovani.

b) Dup moduli locul de formare;-deluvii, formate din material sedimentar detritic sau provenit din dezagregarea rocilor

sau din particule de sol, aflat n curs de transport pe versani, de apa ce se scurge lamelar sau apa deiroire;

-coluvii, sunt depozite formate din particule de sol sau material detritic, depuse lapoalele versanilor, la care predomin materialele fine (particule de sol, praf, nisip);

-proluvii, sunt depozite de aluviuni toreniale, din material detritic transportat detoreni, caracteristice sunt conurile de dejecie i depozitele rezultate din retenia direct n biefurileamonte ale lucrrilor hidrotehnice transversale.

-aluviile (aluviunile sauprundiurile) sunt depozite de materiale transportate i depusede apele curgtoare n albii, lunci, sau locurile de vrsare.

2.4. DEPLASRILE DE TEREN

2.4.1. CARACTERISTICI . TIPURI DE DEPLASRI.

Deplasrile de teren cuprind totalitatea proceselor de micare a materialelor pe versanidatorit gravitaiei, cu sau fr contribuia direct a altor ageni (apa, gheaa, etc.).Dintre agenii care influeneaz mai mult sau mai puin deplasarea gravitaional a

materialelor pe versani este apa de infiltraii.

23


25/78

24

Eroziunea n adncime prin destabilizarea malurilor, respectiv a bazei versanilor, contribuien mare msur la alunecri , curgeri de teren i la surpri.

In raport cu mecanismul de deplasare a materialelor pe versani, se difereneaz urmtoareletipuri de deplasri:

1.Deplasri lente sau creepul, caracterizate prin deplasarea lent a materialelor pe versani,fr creteri progresive ale vitezei de deplasare i fr a se demarca o limit ntre materialul n micarelenti terenul stabil.

2.Alunecrile de teren sunt deplasri n mas a materialelor pe versani n lungul uneia saumai multor suprafee de ruptur.Se deosebesc:

-Alunecarea consecvent sau translaionalcnd deplasarea masei n micare are loc pe unplan nclinat.

-Alunecare insecvent sau rotaional cnd are loc o rotaie regresiv dup o suprafacurb concav.

-Alunecare compus rezultat din combinarea celor dou micri de translaie i de rotaie.3. Curgerile sunt deplasri de mase de materiale care i-au pierdut coerena prin

supraumectare. Deplasarea are caracterul unor curgeri plastice noroioase. Acest proces estecaracteristic argilelor i argilelor intercalate cu nisipuri fine acvifere, n condiiile unui excedent de

ap.4. Surprile(prbuirile, nruirile) de teren, sunt desprinderi unor mase de roci sau de sol de

pe versanii abrupi, prin pierderea stabilitii, n urma distrugerii suportului de baz sau lateral, prineroziunea de mal, spturi, etc.

5.Rostogolirile constau n desprinderea unor fragmente din mrimi variate (de la dimensiunileblocurilor stncoase la cele ale grunelor de nisip) din partea superioar a versanilor, cderea prinrostogolire i oprirea la poalele versanilor, unde se formeaz taluzuri sau conuri de acumularedenumite curent grohotiuri.

5.Deplasrile compuse formate din asocierea unui tip predominant cu unul sau mai multetipuri secundare.

2.4.2. FACTORII CARE CONDIIONEAZ DEPLASRILE DE TEREN.

1.-Factori naturali:

-Substratul geologic prin alctuirea litologici stratificaia.-Coeziunea terenului.-Solul cu caracteristicile sale.-Condiiile de relief, panta, configuraia, lungimea versanilor, etc.-Clima, ploi de lung durat, topirea nceat a zpezilor plus ploi, ngheul i dezgheul, etc.-Apele de suprafa prin aciunea lor eroziv,-Apele de infiltraie prin umiditatea excesivi prin efectul subpresiunilor-Cutremurele de pmntprin ocul produs de undele seismice.

2.-Factori antropici:

-Subminarea versanilorprin diverse lucrri.-Supraumectarea terenului printr-o dirijare necorespunztoare a apelor.-Explozii, trepidaii rutiere sau feroviare, etc.-Gospodrirea neraional a fondului funciar.

3.-Vegetaia forestier

Vegetaia forestier prin sistemele radicilare care armeaz solul i prin absorbia apei,contribuie n mod substanial la meninerea echilibrului gravitaional al versanilor.


26/78

.2.4.3. MICRORELIEFUL DEPLASRILOR DE TERENMicrorelieful deplasrilor de teren este foarte diversificat, funcie de specificul parametrilor

geomorfologici, morfometrici, hidrologici i a factorilor care le produc. Astfel microrelieful terenuluipoate fi cu :

- alunecri n brazde, n felii, lenticulare, profunde, profunde monticulare, plastice, peversant, de vale;- curgeri noroioase;- surpri- grohotiuri; etc

2.5. PEISAJUL BAZINELOR HIDROGRAFICE TORENIALE.

Aspectul specific al unui bazin hidrografic torenial este cel al unui segment alterat alreliefului.

Procesele toreniale ce au loc n bazinele hidrografice toreniale le difereniaz fa de

celelalte bazine prin multiple forme de degradare (fig.2.9):

Legenda

Fig.2.9. Formele de degradare a terenuluin bazinele hidrografice toreniale

- o reea hidrografic cu albii adnci, ogae, ravene, toreni, lipsite de vegetaie sau foarteredus;

- cu suprafee mari,50% - 70% afectate de eroziune de suprafa;- cu suprafee afectate de alunecri 20% - 25%;- cu suprafee mici de surpri, curgeri noroioase, 2% - 5%;-

cu suprafee uneori destul de mari de stncrii, depozite de grohotiuri.Bazinele hidrograficeputernic torenializate ne oferun peisaj semideertic, iar cele excesivtorenializate un peisaj deertic.

25


27/78

26

2.6. VEGETAIA FORESTIERA I PROCESLE DE MODELAREA RELIEFULUI

sPdurile preced popoarele, deerturile le urmeaz (Chateaubriand)

Pdurea prin multiplele influene benefice pe care le are asupra mediului nconjurtor, are unrol deosebit de important n protecia i conservarea terenurilor.

Ansamblul de condiii care se realizeaz n complexul pdure-litier-sol, face ca apa dinprecipitaii sau topirea zpezilor s fie reinut integral sau ntr-o proporie ridicat. Aceast ap esteapoi cedat treptat izvoarelor, fr a se produce fenomenul de scurgere a unor cantiti mari de ap pepante i albii, care s duc la procese toreniale cu consecinele aferente acestor procese.

Cercetrile de la noi din ar i cele pe plan mondial, demonstreaz cu prisosin, rolulpdurilor n asigurarea unui regim hidrologic normal i o protecie a solului mpotriva degradriiacestuia.

Cercetrile efectuate n ara noastr, arat c n pdurile consistente, eroziunea solului

lipsete sau are valori sub 1 m3/ha.an, n cele mai multe cazuri chiar sub 0,5 m3/ha.an.In condiii staionale asemntoare, eroziunea solului pe terenuri cu alte folosine n

comparaie cu eroziunea pe terenurile acoperite cu pdure (C.Traci 1985) este:-egalsau de 1 4 ori mai mare pepajitile naturale sau cultivate;-de 10 50 de ori mai mare pe pajitile naturale degradate prin punat;-de 20 60 de ori mai mare pe terenurile cultivate cu plante nepritoare;-de 50 200 de ori mai mare pe terenurile agricole pritoare (pe pante de peste 25%, poate

fi de peste 500 ori mai mare);-de 100 500 de ori mai mare, chiar mai mult, pe terenurile lipsite de vegetaie, care sunt

afectate de procese intense de eroziune de suprafai eroziune n adncime.D.Zachar (1982) fcnd o sintez a cercetrilor din diverse ri ajunge la urmtoarea

concluzie:Dac se consider100% cuantumul eroziunii n t/ha.an pe un teren fr vegetaie, atunci la

alte folosine aceasta este:80 - 90% n grdini cu sol lucrat;

85% n culturi de sfecl de zahr sau de porumb;50 - 80% rdcinoase cu tuberculi;30 - 50% cereale de primvar ;5 35% iarn;

1 5% ierburi anuale;0,5% terenuri cu ierburi multianuale (perene);

0,01% n terenuri acoperite cu pdure.Aceste date demonstreaz ce trebuia de demonstrat (q.e.d.).Cunoscutul dicton Cmpia se apr la munte este n permanen confirmat de realitate.


28/78

27

3. G E O M O R F O M E T R I A B A Z I N E L O RH I D R O G R A F I C E T O R E N I A L E

3.1. CONSIDERAII GENERALE.

Dinamica proceselor toreniale, din cadrul bazinelor hidrografice toreniale (bazinelorversant), ca sisteme cibernetice, se afl n permanent interaciune cu subsistemele componente,printre care i cureliefulacestor bazine, respectiv cuparametrii morfometrici ai reliefului.

Termenul i conceptul de geomorfometrie a fost propus i dezvoltat de Evans (1969), cuaplicaie la circurile glaciale. Prefixul geo-, s-a folosit la sugestia lui Tricart (1947). Cu termenul degeomorfometrie se face o distincie a msurtorilor formelor de relief, n raport cu termenul demorfometrie, folosit la msurarea diverselor altor forme.

Termenul de geomorfometriei gsete aplicabilitate prin excelen, la specificul bazinelorhidrografice toreniale.

n literatura de specialitate se folosesc i termenii de geometria formelor de relief, respectivgeometria versanilor.

S-a artat c procesele toreniale modific forma, care odat schimbate, modific acesteprocese.

Fr cunoaterea parametrilor morfometrici ai reliefului bazinelor versant, care datoritproceselor toreniale se modific n permanen, ct i cuantificarea acestor parametri, nu este posibilstudiul proceselor toreniale cu efectele aferente, i nici proiectarea lucrrilor de amenajare a acestorbazine.

3.2. SUPRAFAA BAZINULUI. VERSANT.

3.2.1. DEFINIIA BAZINULUI VERSANT

Suprafaa bazinului versant, s-a definit ca fiind suprafaa delimitat decumpna topografic(cumpna apelor de suprafa) reprezentat de o curb nchis, funcie de configuraia curbelor denivel, caz n care bazinul este unbazin versant topografic.

Delimitarea topografic a bazinului versant, nu este suficient din punct de vedere hidrologic,mai ales n cazul trenurilor cu straturi permeabile i cu straturi impermeabile, n care se acumuleazicircul ape subterane (ex: zonele carstice). La aceste bazine, cumpna apelor subterane nu sesuprapune cu cea a apelor de suprafa, caz n care bazinul este un bazin versant hidrografic (bazinreal dupA.Musy)(fig.3.1) a crui suprafa difer de cea a bazinului topografic. Limitele bazinuluihidrografic sunt n general mai greu de stabilit. n cazul bazinelor hidrografice toren iale, apelesubterane nu au ntotdeauna influen hotrtoare asupra debitului maxim, aa nct n mod curent sestudiazbazinul versant topografic.

Bazinele hidrografice sunt formate dintr-o albie principal i albii secundare, delimitate decumpene topografice, care delimiteaz bazine cu suprafee mai mici (fig.3.2.)

In reeaua hidrografic se amplaseaz seciuni transversale pentru: staii higrometrice, diversemsurtori, lucrri hidrotehnice, etc.

Seciunile transversale amplasate pe albii, pentru calculele hidrologice i hidrotehnice, senumesc seciuni hidrologice de calcul (SHC).


29/78

Fig.3.1. topografic i hidrografic.

Seciunea transversal a albiei principale la confluena cu colectorul, se numete seciunea denchidere a bazinului.

28

n raport cu poziiaseciunilor transversale, bazinulversant ntr-o seciune transversal aunui curs de ap, este definit ca

suprafaa topografic a teritoriuluidrenat de cursul de api afluenii sidin amonte acestei seciuni. Acesteasunt bazinele folosite pentru studii iproiectare ( sub-bazine).

Prin noiunea de bazin derecepie, se nelege suprafaabazinului topografic, dar n modobinuit, numai partea superioar abazinelor hidrografice toreniale, cuforma lor caracteristic

de c

ldare

i

cu procesele toreniale aferente.

3.2.2. UNITILE DE STUDIUALE BAZINELOR VERSANT.

Pentru studiu i proiectarebazinele versant, respectiv bazinelehidrografice toreniale se mpart n:

- Uniti de studiu hidrologic(USH), sau parcele hidrologice, carefurnizeaz elementele necesare tuturor

calculelor hidrologice, pentru determinarea caracteristicilor formaiunilor toreniale, ct i pentrulucrrile hidrotehnice ce se impun.

Fig.3.2. Bazinul versant topografic cu sub-bazine.


30/78

- Uniti de studiu pentru cartarea teritoriului (USC) din punct de vedere al staiunii i alvegetaiei, care furnizeaz elementele necesare stabilirii lucrrilor biologice, conjugate cu celehidrotehnice. Aceste uniti se suprapun cu cele hidrologice, sau pot fi diviziuni ale acestora.

Unitatea de studiu este o suprafa de teren, mai mult sau mai puin omogen, din punct devedere al unor criterii (minime) ca: relief, sol, roc, vegetaie, fenomene de degradare, etc., ct i prinaplicarea unor soluii biotehnice identice.

3.3. PARAMETRII MORFOMETRICI AI BAZINULUI VERSANT.

3.3.1 PARAMETRII MORFOMETRICI AI SUPRAFEEI BAZINELOR.

3.3.1.1. MRIMEA SUPRAFEEI BAZINULUI,

Modelarea reliefului i degradarea terenurilor, datorate agresivitii pluviale, depind ntr-omsur hotrtoare de mrimea i forma suprafeei, astfel nct suprafaa bazinului devine unparametru morfometricfundamental.

Bazinele hidrografice toreniale, dup mrimea suprafeei se clasific astfel:- Bazine hidrografice toreniale mici cu suprafaa ( S ) S 100 ha

- mijlocii 1001000 Debitul maxim dintr-o seciune transversal a unei albii depinde n foarte mare msur de

mrimea suprafeei topografice din amonte.

3.3.1.2. FORMA SUPRAFEEI BAZINULUI.

Forma suprafeei bazinului hidrografic este variati n continu schimbare n spaiu i timp.Pentru cuantificarea formelor, se recurge la compararea formei bazinului n proiecie

orizontal cu cercul, ca form de referin, deoarece forma circular estefavorabil hidrologic.Astfel se considerun cerc ipotetic (fig.3.3) a crui

suprafaSc este egal cu Ssuprafaa bazinului considerat (Sc= S).Raportul dintre perimetrul bazinului topografic real Pb

i perimetrul bazinului ipotetic circular Pc se numeteCoeficientul lui Gravelius (CG) sauIndicele de compacitatea lui Gravelius (A. Musy):

c

bG P

PC = (3.1)

Sc = S = r2 ;

Sr= ; Pc = 2r = S2 (3.2)

S

P282,0

S2

PC bbG ==

(3.3)

Pentru CG = 1 bazinul are forma unui cerc Fig.3.3. Bazinul topografic icercul de referin1


31/78

Forma bazinelor poate fi adoptati dup alte diverse criterii.Pentru bazinele din ara noastr S. Munteanu (1956) le clasific n: bazine concentrate la

partea superioar, bazine alungite, bazine ciupercibazine circulare.Forma bazinului ca parametru morfometric al suprafeei, are un rol deosebit de important

pentrutimpul de concentrare al scurgerii, implicit n evoluia procesului torenial.Timpul de concentrarea a scurgerii apelor ntr-un bazin versant, este definit ca fiind timpul

maxim necesar a unui curent de ap, s parcurg lungimea traseului (drumului) hidrologic dintre

punctul cel mai ndeprtat hidrologic i seciunea de calcul (control) considerat.Bazinele n form de cerc sunt cele mai favorabile dezvoltrii fenomenelor toreniale, deci aprocesului torenial.

3.3.1.3. LUNGIMEA MAXIM A BAZINULUI (Lb).

Lungimea maxim a bazinului hidrografic, dup diveri autori este:- Schumm (fig.3.4.a)

30

Lb = AB + BC, adic sumadintre lungimea albiei principale ABi lungimea versantului BC msurat

de la obrie pn la cumpnatopografic a bazinului.

Parametrul lui Schumm estefoarte important deoarece sefolosete la determinarea timpului deconcentrare a scurgerii.

- Horton (fig.3.4.b).Lb = AC, adic lungimea

drepteiAC,dintre seciunea de calcul(seciunea de nchidere a bazinului)

A i cumpna topografic C.- Maxwell (fig.3.4.c)

Lb = AD = AB + BD, adicdintre lungimea dreptei dintreseciunea de calcul i cumpnatopografic D, dreapta trecndobligatoriu prin obria albieiprincipaleB.

- Apollov (fig.3.d)Lb = AE, adic lungimea

dreptei AE, care unete seciunea de calcul A cu punctul cel maindeprtat E de pe cumpnatopografic.

Fig.3.4. Lungimea maxim a bazinului: a)Schumm;b)Horton; c)Maxwell; d)Apollov; e)Linia median I;

f)Linia median II

- Linia median a bazinului I (fig.3.e)Bazinul se mparte cu linii paralele, care se njumtesc. Unind segmentele de dreapt, dintre

punctele situate la jumtatea liniilor paralele se obine linia median a bazinului de lungimeLb = AE.- Linia median a bazinului II (fig.3.f).Bazinul se mparte cu linii perpendiculare pe talvegul albiei principale, care se njumtesc.

Unind segmentele de dreapt dintre punctele acestea, se obine o alt linie median a bazinului delungimeLb = AC.

3.3.1.4..LUNGIMEA MEDIE A BAZINULUI (Lm).

Bazinul hidrografic real (S) este asimilat cu un bazin ipotetic dreptunghiular, care are aceeaisuprafa Sd= S i perimetru Pd= P egale cu cele ale bazinului real (fig.3.5).


32/78

Fig.3.5. Lungimea medie a bazinului.

Lm + B = 1/2 P ; Lm.B = S ; B = 1/2P Lm ; Lm(1/2P Lm) = S (3.4)

0SL4

P2L m

2m = (3.5)

S16P

4PL

2

m += (3.6)

Pentru 0S16

P 2> bazinele sunt alungite

0S16

P 2= bazinul este un ptrat

0S16

P 2


33/78

2

HSSH i

1n

o1i,i

1n

o1i,imed

+

+

+

+

+=

H 1i+

(3.7)

2H 1ii ++HS

S1H

1n

01i,imed

+

+=

(3.8)Distribuia suprafeei

bazinului se evideniaz i grafic cuajutorul curbei hipsografice, (fig.3.7),avnd n abscis suprafeele (Si,I+1)cumulate, iar n ordonat altitudineazonelor (Hi,Hi+1). Altitudinea medie abazinului Hmed corespunde abscisei

S/2.

3.3.2.2. NLIMEA BAZINULUI

Intrarea energiei poteniale n bazin,datorate cmpului gravitaional al pmntului,

se exprim prin energia specific denlime,msurat pe vertical ntre dou suprafeeechipoteniale ale cmpului terestru.

Fig.3.6. Altitudinea medie a bazinului.

rafic a bazinului.so.3.7. Curba hiFi

nlimea maxim a bazinului sau relieful maxim al bazinului sau energia maxim de reliefeste dat de relaia:

Rmax = Hmax - Hmin (3.9)nlimea medie a bazinului sau relieful mediu al bazinului sau energia medie de reliefeste

dat de relaia:Rmed= Hmed- Hmin (3.10)

nlimea medie se poate determina grafic cu ajutorul curbei hipsografice.Acest parametru morfometric are o influen foarte mare asupra proceselor toreniale,

respectiv asupra intensitii fenomenelor toreniale.In literatura de specialitate nlimea bazinului, este folosit pentru o caracterizare erozional

energetica bazinului prin coeficientul energiei maxime (sau medie) de eroziune Ce,max(med):

S100

RC }medmax{}medmax{,e = (3.11)

unde Rmax(med)se exprim n metri, iar Sn hectare.Din relaia (311) rezult c:- Cuantificarea energiei de eroziune se efectueaz numai cu cei doi parametrii R i S.- Coeficientul energiei maxime de eroziune Ce este acelai pentru toate bazinele care au

aceeai energie de reliefi aceeai suprafa, indiferent deformi pantde care ns depinde tocmaiintensitatea fenomenului de eroziune ca fenomen dinamic.

32


34/78

In consecin denumirea coeficientului Ce,max(med) este mai adecvat s fie coeficientulenergiei poteniale maxime (medie) de eroziune ( Cep),iar a energiei de relief R s fie energie

potenial de reliefPentru a diferenia i cuantifica energia de eroziune din bazinele cuforme i pante diferite, se

considerun dreptunghi ipotetic, avnd latura LH egal cu dreapta ce unete punctele Hmin cu Hmax(fig.3.8), a crui suprafa Sd este egal cu suprafaa bazinului considerat S (F. Grudnicki, I.

Ciornei,1998):

Fig.3.8. Bazinul i dreptunghiulipotetic

Din figura (3.8) rezultSd = LH.L = S de unde

HL

SL = (3.12)

:Se definete coeficientul de form al dreptunghiului

ipotetic, respectiv al bazinului prin raportul:

S

L

L

Lf

2HH == de unde

HL

S

f

1= (3.13)

Panta medie de calcul adoptat este:

H

minmax

H

maxH L

HH

L

RI

== (3.14)

Se definete coeficientul energiei cinetice de eroziuneCec raportul dintre panta de calcul (IH) i rdcina ptrat acoeficientului de form al bazinului (f):

2

max

H

H

ec L

SR

f

IC == (3.15)

nmulind numrtorul i numitorul relaiei (3.15) cu

S obinem:

ep2H

max

ec Cf

1

L

S

.S

R

C == (3.16)

Pentru:0 < f < 1 LH < L bazin are forma turtit

f = 1 LH= L ptrat1< f < 1,27 LH > L ntre ptrati cerc

f = 1,27 LH> L circular1,27 < f < LH> L alungit

Relaiile (3.15) i (3.16) care exprim morfometric coeficientul energiei cinetice deeroziune, cuprind cinci parametri morfometrici fundamentali ai bazinului i anume: mrimeasuprafeei, forma, lungimea, nlimea i panta bazinului hidrografic, care au influene hotrtoare

asupra fenomenelor toreniale. Aceste relaii difereniaz bazinele hidrografice toreniale ntre ele,morfometric, energetic i eroziv.

3.3.3. PARAMETRII MORFOMETRICI AI VERSANILOR.

3.3.3.1. PANTA MEDIE A SUPRAFEEI DELIMITAT DE CURBE DE NIVEL.

Topografic, panta ntr-un punct al bazinului, corespunde liniei de cea mai mare pant cetrece prin acel punct.

Parametrul morfometric pant, este deosebit de important n declanarea i dezvoltareaproceselor toreniale, a efectelor acestor procese, ct i n proiectarea lucrrilor de corectarea torenilor.

Pentru determinarea pantei medii, se consider suprafaa dreptunghiular Si,I+1 dintre doucurbe de nivel de cote Hi i Hi+1, cu lungimea egal cu semi-suma lungimilor curbelor de nivelaferente li i li+1(fig.3.6)

33


35/78

( )

1i,i

1iii1i

1i,i S2

llHH

I+

++

+

+

= (3.17)

3.3.3.2. PANTA MEDIE A UNUI VERSANT.

Panta medie a unui versant, este parametrul care se regsete frecvent n calculelehidraulice i hidrologice.

Pentru versanii cu variaii mici de pant, panta medie Iv este raportul dintre diferena decote Hmax = Hmax- Hmin a versantului i distana pe orizontal Lv dintre cele dou cote:

L

HI maxv

= (3.18)

Pentru versanii cu pante neuniforme, se estimeaz pantele suprafeelor dintre curbele denivel i acordarea ponderii proporionale cu suprafeele respective.

Expeditiv, fr msurarea suprafeelor dintre curbele de nivel, se ia n considerare lungimeacurbelor de nivel licare delimiteaz suprafeele, echidistan curbelor de nivel H i suprafaa S aversantului:

= iv lSH

I

(3.19)

3.3.3.3. PANTA MEDIE A BAZINULUI.

Pentru determinareapantei medie a bazinului Ib se utilizeaz procedeul expeditiv ca i laversani:

= ib lSHI (3.20)

sau procedeul laborios bazat pe pantele dintre curbele de nivel succesive:

( )2

llHH

S

1I 1iii1ib

++

+= (3.21)

Existi alte procedee de determinare a pantei bazinului.

3.3.3.4. LUNGIMEA MXIM I MEDIE A VERSANILOR.

Importana lungimii versanilor ca parametru morfometric, rezult din influena sa, asupraformrii scurgerii toreniale i evoluiei eroziunii pe versani.

Lungimea maxim a unui versant este lungimea liniei de cea mai mare pant, care unetereeaua hidrografic la care graviteaz scurgerea i cumpna topografic care delimiteaz versantulde ceilali versani.

Lungimea medie a versanilor depinde de configuraia reelei hidrografice.Pentru cazul reelei hidrografice simple (fig.3.9.a), se consider un dreptunghi ipotetic

avnd suprafaa S egal cu cea a bazinului considerat, iar o latur egal cu lungimea albiei La.n acest caz lungimea medie a versanilor este dat de relaia:

S = 2LvLa de undea

v L2SL = (3.22)

34


36/78

Fig.3.9.Lungimea medie a versanilor.

In cazul unei reele hidrografice complexe, bazinul se mparte n sub-bazine (fig.3..9.b). Inacest caz unele sub-bazine graviteaz la albia principal, altele la albiile secundare.

n acest caz avem:

= viiv L.SL.S (3.23)

Darai

ivi L2

SL = de unde

ai

2i

vii L2

SLS = aa nct =

ai

2i

v L

SL.S (3.24)

De unde =ai

2i

v L

S

S2

1L (3.25)

n mod curent n proiectare, lungimea medie a versanilor se determin cu relaiile:

)km(L

)km{S.550)m(L

r

2

v = sau )km(L

)ha(S.5,5)m(L

rv = (3.26)

unde Lr = La + este lungimea total a reelei hidrografice (lungimea albiei principale pluslungimea reelei secundare).

rsL

Horton (1945) asimileazbazinul hidrografic avnd o reea

complex, cu un dreptunghi ipotetic desuprafa S a bazinului, avnd ns oreea simpl (fig.3.10) egal culungimea ntregii reele din bazin Lr,aa nct:

rr D2

1

L

S=v 2

L =

45) este:

(3.27)

unde Dr = Lr/S densitateahidrografic.

Cu influena panteilungimea medie (Horton 19

Fig.3.10. Lungimea medie dup Horton

35


37/78

2

b

ar

v

I

I1L2

SL

= (3.28)

unde Ia = panta medie a tuturor albiilor , Ib = panta medie a ntregului bazin, evident condiia este Ia< Ib.s

n funcie de lungimea medie versanii se clasific n:

- versani scuri Lv < 100 m medii 100 < Lv < 200 m lungi 200 < Lv < 500 m foarte lungi. Lv > 500 m

3.3.3.5. FORMA VERSANILOR.

n general, pe un versant se pot distinge sectoare cu profil convex, drepti concav.Intensitatea proceselor toreniale se face pe sectoare funcionale de versant, care duc la diverse

modele morfologice de versant.Un model morfologic de versant (aplicat de I. Mac 1986, dupB. Dalrymple, I. Blog i I.

Conacher 1968) cuprinde 9 sectoare funcionale, cu diferenieri eseniale n desfurareamecanismului denudaiei, este redat n figura (3..11).

Fig.3.11.Model morfologic de versant.

U1 = interfluviu cu procese eluvialeU2 = unitate de distribuieU3 = suprafa convex (sector de organizare a eroziunii areolare i liniare)U4 = povrni sau taluz de obrieU5 = unitate de maxim morfodinamicU6= sector de redepozitare a materialelorU7= unitate de acumulare proluvial-aluvialU8= procese de malU9 = patul albiei rului.

3.3.3.6. EXPOZIIA VERSANILOR.

Expoziia versanilor are o influen direct asupra proceselor de denudaie, datorat fluxuluide energie solar care acioneaz asupra rocii i solului.

36


38/78

Insolaia, evaporaia, topirea zpezii i uscarea sunt mai rapide pe versanii cu expoziiesudici sud-vestic.

Ciclurile de nghe-dezghe sunt mai frecvente pe versanii nsorii, ducnd la micorareacoeziunii agregatelor de sol.

Dei n general, pe versanii nsorii scurgerea lichid este mai redus, eroziunea se manifestmai mare dect pe versanii umbrii.

Indicii de apreciere a eroziunii n funcie de expoziia versanilor,dat de unii cercettori este:

- Versani vestici 1,00- sudici 0.93 0,95- estici 0,73 0,75- nordici 0,70

3.3.4. PARAMETRII MORFOMETRICI AI REELEI HIDROGRAFICE.

3.3.4.1 REEAUA HIDROGRAFIC.

Reeaua hidrografic este format din totalitatea cursurilor de ap naturale i artificiale, cu

ap permanent sau temporar.Reeaua hidrografic poate avea o diversitate de forme. Diferenierea reelei hidrograficedepinde de urmtorii factori principali:

- stratul geologic,n contextul comportamentului la eroziune;-factorul climatic,n special cantitatea de precipitaii;-panta terenului, care determin sectoarele erozive i cele de sedimentare;- activitatea antropic, prin modul de gospodrire i diverse construcii.

3.3.4.2. ORDIN HIDROGRAFIC. SISTEM HIDROGRAFIC.

Prin ordin hidrografic se nelege un numr atribuit dup o anumit regul, unei albii

ntregi, de la obrie la vrsare, sau a unui segment de albii cuprins ntre dou confluene.Ordinul hidrografic al bazinului, este definit de ordinul albiei care intersecteaz albiacolectoare.

37

Regula dup care sestabilesc ordinele reeleihidrografice se numetesistem hidrografic.

Exist diversesisteme de clasificarehidrografic cum sunt al luiGravelius 1914, Horton

1945, Panov 1948, Strahler1956, Sgheidegger 1960,Shreve 1966.

In figura (3.12) esteredat sistemul hidrograficGravelius i Strahler.Importana teoretic ipractic a aplicrii ordinelorhidrografice, rezult dinprincipiul variaiei n salturi(N.A. Rjaniin, 1960),

conform cruia dou albiicare se unesc, formeaz n

aval de confluena lor o nou albie cu caracteristici hidraulice i hidrologice diferite de albiile care augenerat-o.

Fi .3.12. Sistemul hidro rafic Gravelius i Strahler.


39/78

3.3.4.3. SUPRAFAA , LUNGIMEA I LIMEA REELEI HIDROGRAFICE.

Suprafaa, respectiv lungimea i limea reelei hidrografice prin diverse procedee:- Msurtori pe hri , planuri, fotograme, precizia i elementele de detaliu fiind n funcie de

calitatea acestora.- Msurtori directe pe teren, care sunt cele mai sigure ca precizie i detalii.- Msurtori combinate pe materiale cartografice i teren.- Msurtori cu sateliii teretri.

Lungimea total a reelei hidrografice Lr este egal cu suma lungimii albiei principale Laisuma lungimilor albiilor secundare Lrs:

Lr= La + Lrs (3.29)

3.3.4.4 DENSITATEA REELEI HIDROGRAFICE. DENSITATEA HIDROGRAFIC,

Densitatea reelei hidrografice sau densitatea de drenaj a bazinului Dreste raportul dintrelungimea reelei hidrografice Lri suprafaa bazinului S:

S

LD rr = (3.30)

Acest parametru ne red fragmentarea orizontal a bazinului, capacitatea de concentrare ascurgerii ct i capacitatea de drenare a bazinului.

Densitatea hidrografic Dheste raportul dintre numrul total de albii sau segmente de albiicu proprieti genetice si funcionale asemntoare N i suprafaa bazinului S:

S

NDh = (3.31)

Acest parametru difereniaz bazinele funcie defrecvena albiilor.Dac se iau n considerare numai numrul de albii de ordinul I, NI, se obine densitatea

hidrografic a albiilor elementare DhI:

S

ND IhI = (3.32)

Albiile elementare au un rolul cu totul deosebit n orientarea, colectarea i concentrareascurgerii toreniale. Densitatea hidrografic a albiilor elementare (DhI) cu densitatea reeleihidrografice (Dr) a fost utilizat la clasificarea cursurilor de ap toreniale, din punct de vederemorfologic (I. Zvoianu 1970). In acest context s-a admis c produsul dintre Dr i DhI este directproporional cu coeficientul mediu pe bazin Cam:

am2IrIr

hIr C.aSNL

SN.

SLD.D === (3.33)

de unde2Ir

amaS

NLC = (3.34)

n care a este un coeficient de proporionalitate.

3.3.4.5. PROFILUL LONGITUDINAL I PANTA UNEI ALBII.

Cnd variaia declivitilor pe talvegul albiei este mic, panta medie a albiei principale Iaeste:

a

voa L

HHI = (3.35)

unde Ho = cota obriei; Hv = cota confluenei; La = lungimea albiei considerate.

38


40/78

Dac variaia declivitilor pe talveg este mare, albia se mparte n sectoare ct mai omogenesub aspectul pantei (fig.3.13). panta medie rezultnd din media ponderat:

Fig.3.13. Profilul longitudinal (talvegul) al albiei

a

iia L

l.iI

= i = 1.n (3.36)

unde ii = panta sectorului i ; li = lungimea sectorului i.Aa cum s-a artat, datorit eroziunii n adncime, profilul longitudinal este n permanent

schimbare, cu consecinele aferente proceselor toreniale.Forma talvegului este foarte variat, fiind condiionat de factorii menionai anterior.

Talvegul poate fi rectiliniu, concav, convex, falia ghirland, cu diverse microforme (ridicturi,adncituri) etc., sau nforme combinate. S-a artat c evoluia profilului longitudinal (talvegul) tindectre forma limit a unei curbe logaritmice..

3.3.4.6. PROFILELE TRANSVERSALE ALE ALBIILOR.

Profilele transversale n lungul albiilor, ne dau o imagine asupra eroziunii n maluri, formamalurilor, albiile prezentnd n plan orizontal, lrgiri i ngustri, cu influene deosebite asuprafenomenelor toreniale.

Profilele transversale se determin , obinuit n seciunile caracteristice ale albiei i anume:- schimbri de pant:- seciuni transversale;- natura terenului;- la confluene;- la maluri instabile, depozite de aluviuni;- la amplasamentul lucrrilor hidrotehnice i alte lucrri aferente albiei.

39


41/78

40

`

4.HIDROLOGIA BAZINELOR HIDROGRAFICETORENTIALE

4.1. PLOILE TORENTIALE.4.1.1. CICLUL HIDROLOGIC.

Apa se gsete n natur sub form de trei stri: solid (zpad, ghea), lichid i gazoas(vapori), stri care depind de temperatur, presiune ipoluarea atmosferei.

Apa este principalul agent de transportal elementelor fizice, chimice i biologiceAnsamblul proceselor de transformarei de transfer a apei formeazciclul hidrologic.Ciclul hidrologic este un concept care nglobeaz fenomenele de micare i de rennoire a apei

pe pmnt, fenomene care sunt continue.Mecanismul micrii apei n natur este determinat de: energia solar, gravitaia, atracia solar

i lunar, presiunea atmosferic, forele intermoleculare, reaciile chimice i nucleare, activitilebiologice i nu mai puin activitile antropice.Ciclul apei, ca proces complex, este format din:P (mm) = precipitaiile lichide i solide;

AP(mm)= apa acumulat n perioada precedent (ape subterane,umiditatea solului, etc.);

Z (mm) = retenia superficialI (mm) =infiltraia n sol;Sc(mm) = scurgerea de suprafa;E (mm) = evaporaia i evapotranspiraia.Ecuaia de continuitate (de bilan) a ciclului hidrologic pe o perioad, este exprimat prin

relaia:P + AP = Z + I + Sc + E (4.1)

Precipitaiile constituie unul dinprocesele hidrologice cu un grad foarte mare de variabilitatespaio-temporal.

In ecuaia de bilan aploilor torenialei al formrii scurgerii (viiturii) toreniale, parametriiAP i E din relaia (4.1) nu au o pondere important, deoarece ploile toreniale au loc pe suprafeerelativ mici, durata lor fiind scurt, astfel nct bilanul hidrologic pentru bazinele hidrograficetoreniale este redat de expresia:

P = Z + I + Sc (4.2)

4.1.2. PARAMETRII PLOILOR TORENIALE

4.1.2.1. CANTITATEA DE PRERCIPITAII.

Cantitatea de precipitaii este nlimea stratului de ap P (mm) sau H (mm) pe care ploaia lgenereaz pe o suprafa de teren (considernd c nu se produc infiltraii i evaporri).

Cantitatea de precipitaii se msoar cupluviometre sau pluviografe, situate spaial nposturi(staii) pluviometrice.

Precizia cantitii medii de precipitaii este n funcie de numrul de posturi pluviometrice.

Simpla medie aritmetic are o precizie sczut, fapt ce a dus la folosirea unor metode care daurezultate mai bune cum este metoda izohietelor i metoda Thiessen.Metoda izohietelor (fig.4.1)

Izohieta este locul geometric al punctelor de aceiai nlime a stratului de precipitaii


42/78

Fig.4.1. Bazin hidrografic cu curbeleizohiete

Fig.4.2. Bazin hidrografic cu distribuiapoligoanelor Thiessen

-Izohietele se traseaz ca i curbele de nivel, funcie de topografia terenului i numrul de staii.-Notnd cu Sk (k = 1n) suprafaa parial cuprins ntre izohieta ki k+1 i cu Pki Pk+1nlimile stratului de precipitaii aferente izohietelor ki k+1, iar cu S suprafaa ntregului bazin,ploaia medie pe bazin este:

( hn

kk SPPSP ++=

112

1) (mm) (4.3)

Metoda Thiessen (fig.4.2)- Se traseaz o reea de triunghiuri prin unirea posturilor pluviometrice.- Se duc drepte normale la mijlocul laturilor triunghiurilor, care prin intersecii, formeaz

suprafee poligonale aferente fiecrui post pluviometric.- Notnd cu Sk suprafaa poligonului aferent postului pluviometric k, cu

Pk nlimea ploii, cu S suprafaa bazinului, ploaia medie pe bazin este:

P = kn

kSPS

1

1(mm) (4.3)

4.

Date post:	04-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	adnana1972
View:	271 times
Download:	2 times

Bazine Hidrigrafice Torentiale-calcul Debit

Documents