Analiza Evolutiei Spatio Temporale

CUPRINS

Cuvânt înainte……………………………………………………………………………………………………………

Capitolul I. Introducere………………………………………………………………………………………………

Capitolul II. Zona de studiu……………………………………………………………….….

II.1. Localizare………………………………………………………………………………………………… II.2. Teorii despre evoluția Mureșului……………………………………………………………..

II.3. Structura geologică și alcătuirea litologică……………………………………………….

II.4. Caracteristici ale relieful………………………………………………………

II.5. Caracteristici hidrologice…………………….………………………………..

Capitolul III. Materiale și metode……………………………………………………………………..

III.1. Materiale cartografice……………………………………………………………………………

III.2. Metode de studiu aplicate………………………………………………………………………

Capitolul IV. Rezultate și discuții…………..……..………………….……………….…….

IV.1. Impactul regularizărilor din secolul XIX…………………………………….

IV.2. Evuluția profilului longitudinal al Mureșului……………………….………

IV.3. Evoluția profilului transversal al Mureșulului……………….………………

IV.4. Evoluția ostroavelor Mureșului………………………………………………

IV.5. Evoluția indicilor morfometrici ai meandrelor………………………………

IV.6. Regionarea morfologică a Mureșului…………………………………………

IV.7. Analiza zonelor test……………………………………………………………

IV.7.1. Zona test numărul 1…………………………………………………

IV.7.2. Zona test numărul 2………………………………………………….

IV.7.3. Zona test numărul 3…………………………………………………

Concluzii……………………………………………………………….……………………..

Cuvânt înainte

A intra pe un tărâm mai puțin cunoscut și studiat, cel puțin în mediul geografilor din România, este o mare provocare, care pe mine m-a motivat în alegerea temei lucrării prin care se va constitui finalizarea studilor masterale.

Râul Mureș prin complexitatea sa oferă posibilități multiple de analiză atât pentru geografi dar și pentru pedologi, biologi, geomorfologi, ecologiști etc., care pot utiliza metode analitice și predictive atât pentru cursul în sine dar și pentru spatiul ce înconjoară râul Mureș.

Ideea de a aprofunda această temă s-a născut din dorința de a aplica cunoștințele dobândite în cadrul celor doi ani de studii masterale în domeniul geografiei fizice. Posibilitatea de a studia geomorfologia dinamică a luncii Mureșului și morfometria hidrologică a cursului acestuia se datorează și proiectului de colaborare transfrontalieră FUTUMAR (Research of past, present and FUTUre Lower MARos / Mureș River in relation with climatic change and sustainable management – Studiul trecutului, prezentului și viitorului Mureșului în concordanță cu schimbările climatice și dezvoltarea durabilă) derulat de către Departamentul de Geografie din Timișoara și partenerii din cadrul Universității din Szeged.

Prin lucrarea de față îmi propun să aplic unele metode din domeniul geografiei tehnice (sistemelor informatice geografice) care să se preteze studiului evoluției spațiale dar mai ales temporale a cursului inferior al Muerșului. Va fi atât o analiză pe baza surselor cartografice și imaginilor satelitare dar și pe baza unor constatări din teren. Identificarea particularităților în teren s-a realizat în perioada aprilie 2011 iunie 2012, interval în care am surprins râul în mai multe ipostaze și în care am putut observa elemente specifice reliefului fluvial. Acest demers este întreprins pentru a estima pe viitor dacă Mureșul poate reprezenta un real pericol pentru mediul înconjurător, pentru așezările din perimetrul limitrof dar și pentru populație în sine și găsirea unor modalități de a controla aceste fenomene și a diminua efectele distructive.

Efortul depuns ar fi fost lipsit de consistență dacă nu aș fi fost îndrumat mereu de către domnul lector universitar doctor Török – Oance Marcelpe durata anilor de studiu dar și în timpul elaborării acestei lucrări, de aceea aș dori sa-i adresez mulțumirile mele sincere. De asemenea reușita acestui demers se datoarează și echipei de profesori implicate în proiectul de cercetare privind trecutul, prezentul și viitorul Mureșului inferior, alcătuite din: domnul profesor universitar doctor Urdea Petru, domnul lector universitar doctor Ardelean Mircea și domnii asistenți universitari doctoranzi Onaca (Ardelean)Florina și Onaca Alexandru cărora doresc să le mulțumesc.

De asemenea sunt recunoscător întregului colectiv de profesori care mi-au deschis orizonturi noi în acest domeiu mai tehnic al geografiei reprezentat de sistemele informatice geografice. Dintre aceștia aș dori să-l menționez pe domnul lector universitar doctor Drăguț Lucian, domnul lector universitar doctor Șandric Ionuțși domnul profesor universitar doctor Bogdan Mihai.

Aceleași cuvinte de mulțumire doresc să le adresez bunului meu amic și coleg Aoproae Răzvan pentru tot sprijinul pe durata procesului de elaborare a lucării de față.

Cu speranța că aceasta nu va fi decât un punct de plecare pentru viitoare studii, atât în ceea ce privește Mureșul, dar și alte râuri din România și nu numai, doresc să adresez celor ce vor citi acest studiu multă răbdare și pasiune în tot ceea ce vor întreprinde!

Capitolul I

Introducere

Transformarea reliefului de către agenții de modelare externi sau interni este unul dintre domeniile de cercetare în geografie, iar procesele geomorfologice reprezintă atracții majore pentru cercetătorii din acest domeniu. Dacă însă agentul principal de sculptare al reliefului este apa, atunci studiul geomorfologiei fluviale devine unul transdisciplinar, hidrologii fiind și ei tot la fel de interesați de această latură a științelor naturale. Odată cu trecerea geografiei românești spre una cantitativă, aceasta a interferat și cu alte științe precum statistica sau mai nou științele informatice.

Metodele de cercetare s-au diversificat odată cu apariția și dezvoltarea sistemelor informatice geografice, acestea fiind un instrument indispensabil cercetărilor în geografia modernă. Înainte de a începe un studiu folosind SIG ar trebui să vedem la ce fel de întrebări răspunde. Acestea vizeză: locația unui obiect, condiția ca un element să existe, modelarea unui teritoriu sau fenomen, tipuri de modele spațiale și tendința unor elemente sau fenomene. Pentru lucrarea de față se va urmări evoluția spațială și modificările survenite prin deplasările cursului, dar și evoluția temporală în ultimii 150 de ani cu posibilitatea de a oferi unele scenarii pentru viitorul Mureșului.

Mureșul este unul dintre cele mai importante râuri la nivel național, al doilea ca lungime după Dunăre al cărui afluent de rang II este și al treilea ca suprafață a bazinului hidrografic (după Dunăre și Siret). Reprezintă un potențial major atât la nivel național, dar și pentru statul vecin, Ungaria, care gestionează ultimul tronson al său (până la vărsarea în Tisa). Ne bucurăm enorm de beneficile acestui râu, dar ne vedem nevoiți uneori să facem față unor provocări venite din partea lui, care pot să ne surprindă neplăcut dacă vom fi nepregătiți. Impactul negativ s-a resimțit cel mai puternic cu circa 35 de ani în urmă, când populația din zona de luncă a avut de suferit.

Cunoașterea trecutului Mureșului și consemnarea prezentului este o provocare pentru cei pasionați, pentru specialiști dar și pentru comunitățile locale care interacționează cu acesta. De aceea combinația dintre util și plăcut va da întotdeauna cele mai bune rezultate, în funcție bineînțeles de materialele folosite și de metodele alese. Pentru partea românească a Mureșului putem afirma că studile aprofundate lipsesc, în special cele legate de evoluția sa. Există unii autori care lansează teorii, însă acestea nu se bazează decât pe simple observații în teren, fără a utiliza metode precise pe care să își fundamenteze concepțile.

Lucrarea de față nu se vrea a fi una revoluționară ci se încearcă aplicarea unor metode de studiu deja folosite de alți cercetători și constatarea apoi a evoluției recente a Mureșului în zona de câmpie, mai întâi la nivelul întregului curs, apoi pe sectoare morfologice și zone test, pentru a surprinde cât mai bine sectoarele cele mai dinamice.

Lucrarea a fost proiectată în ideea de a răspunde unor întrebări legate de configurația râului Mureș în perioada recentă, de aceea s-a încercat achiziționarea unui număr cât mai mare de surse cartografice din diferite perioade, dar și materiale recente (aerofotograme) care să ajute la construirea bazei de date ce va conține cât mai multe informații despre râu. Cea mai importantă sursă de date a fost site-ul geospațial (http://earth.unibuc.ro) de unde am descărcat hărțile austriece, planurile directoare de tragere și hărțile rusești aferente zonei studiate. Nepotrivirea perfectă a hărților a necesitat geocorecții, aplicate în special în zona de maxim interes (albia Mureșului) care apoi să fie pregătite pentru extragerea informaților prin vectorizare.

Datele achiziționate vor fi utilizate pentru analiza propriu-zisă care va consta în compararea cantitativă și calitativă a datelor din diferite perioade, apoi pe baza celor mai exacte surse se vor calcula anumiți indici morfometrici meniți să ofere consistență analizei și în final întregii lucrări. Se va compara cursul râului pentru a afla lungimea în ani diferiți, apoi cele mai precise (din punct de vedere al scării și rezoluției) vor sta la baza analizei comparative a lățimilor. O serie de indici morfometrici (amplitudinea meandrelor, lungimea de undă, raza curburii etc) vor fi calculați pentru unele meandre vizând evoluția lor locală și în funcție de aceasta direcția generală a Mureșului. Ostroavele constituie alte elemente pentru analiză, comparându-se suprafețele acestora dar și variația coeficientului de alungire. Rezultatele obținute se vor interpreta în concordanță cu factorii antropici (regularizări, prezența balastierelor etc) și alte elemente ce pot înfluența decisiv configurația cursului.

Chiar dacă pentru sectorul românesc al Mureșului inferior studiile de acest gen lipsesc, totuși cercetătorii din statul vecin au întreprins numeroase activități de cercetare care vizează partea maghiară a luncii Mureșului și câmpia aluvionară a acestuia. Există un studiu referitor la dinamica râului Mureș între confluențele cu aflueții Arieș și Strei, care se bazează pe studiul comparativ a trei surse cartografice și calcularea unor soeficienți care să indice schimbările survenite între anii 1911 și 2005.

În România mai există ceva asemănător pentru unele râuri, în special cele din regiunea Moldova (Prut, Siret, Bârlad, etc) dar și altele din Câmpia Română (Ialomoța, Argeș, Mostiștea).

Proiectul de cercetare FUTUMAR (Research of past, present and FUTUre Lower MARos / Mureș River in relation with climatic change and sustainable management) aflat în fază de finalizare, dorește să clarifice anumite aspecte legate atât de trecutul Mureșului utilizând metode de datare sedimentologică și metode geofizice. Pe lângă acestea se urmăresc și aspecte ce țin de prezent și de viitorul râului, pentru aajuta autoritățile locale în gestionarea cât mai corespunzătoare a sa în viitorul apropiat sau mai îndepărtat.

Cu privire la geomorfologia fluvială, cercetările datează de la începutul secolului trecut, prima fază a disciplinei fiind faza descriptivă, care se baza mai mult pe observările în teren, după câteva secole trecându-se la cea analitică și cantitativă. Morfometria râurilor a constituit obiectul de studiu al hidrologilor, care au fost mult mai interesați de configurația râurilor și a bazinelor hidrografice decât de relieful creat de acestea. În prezent există cercetători interesați de ambele aspecte, care studiază atât agentul cât și rezultatul creat de acesta.

În România dintre specialiștii în domeniu se pot menționa I. Ujvari cu lucrările de referință: „Hidrografia R.P.R” (1959) și „Geografia apelor României” (1972) care abordează și latura morfometriei râurilor. O lucrare de mare însemnătate, atât pentru bibliografia roânească cât și pentru cea străină este „Morfometria bazinelor hidrografice” (1978) – „Morphometry of drainage basins” (1985), a profesorului cercetător Ion Zăvoianu, care abordează mai mult indici ai bazinelor și mai puțin ai albiei râurilor.

Cercetătorii de la Facultatea de Geografie din cadrul Universității „Ștefan cel Mare” din Suceava, împreună cu cei de la Facultatea de Geografie din Iași manifestă un real interes acestui domeniu de cercetare. Cei mai de seamă sunt: Ioniță Ichim și soții Maria și Nicolae Rădoane. Cele mai reprezentative studii ale acestora cu privire la modificările morfometrice ale râurilor sunt: „Morphology and Dynamics of River Channel” (1989), „Contemporary bed elevation changes from the Eastern Carpathians” (2010), „Spatial and temporal controls on historical channel responses – study of an atypical case: Someșu Mic River, Romania, Earth Surface Processes and Landforms” (2011), „Evaluarea modificărilor contemporane ale albiei râului Prut pe granița românească” (2008) etc.

Pentru lucrările din literatura străină am ales o selecție de lucrări mai semnificative tematicii acestei lucrări: „River channel change with time: an example” (1972), „Vegetation and river channel dynamics” (1984), „Braiding and meandering parameters” (1993) „Predicting channel patterns” (2001),„River meandering dynamics” (2002) „The human role in changing river channels” (2006) „River channel change during the last 50 years in the middle Yangtze River, the Jianli reach” (2007), „Morphometric changes of the river bodrog from the late 18th century to 2006” (2009), „Morphodynamic regime and long-term evolution of meandering rivers” (2009), „Downstream Variation in the Pebble Morphometry of the Trotuș River, Eastern Carpathians” (2009).

Lucrările aplicate pe lunca Mureșului realizate de cercetătorii din Ungaria urmăresc atât evoluția canalului după lucrările de regularizare, evoluția parametrilor râului, dar și consecințele transportului de sedimente și procesele dinamice generate de râul Mureș: „Morphological alterations due to channelization along the lower Tisza and Maros rivers (Hungary)” (2007)„Accelerated overbank accumulation after nineteenth century river regulation works: A case study on the Maros River, Hungary” (2011), etc.

Lucrările mai sus menționate au reprezentat un adevărat sprijin în întocmirea lucrării, fiind adevărate modele de analiză, unele dintre ele de referință în bibliografia dinamicii fluviale alte articole care pur și simplu dezbat unele problematici într-o manieră mai facilă.

Capitolul II

Zona de studiu

Având izvoarele în sudul Depresiunii Giurgeului (Munții Hășmașu Mare) la o altitudine de 850 m, Mureșul asigură legătura tectonică și hidrografică între Podișul Transilvaniei și Depresiunea Panonică și debușează în Tisa la Szeged, în statul vecin. Cu un bazin hidrografic de 29.767 km2, din care 27.919 km2 pe teritoriul României, Mureșul reprezintă unul dintre cele mai importante râuri la nivel național.

II.1. Localizare

Pe cuprinsul său de circa 766 de km (din care pe teritoriul României 718 km– 93,7%), Mureșul străbate două defilee, primul între localitățile Toplița și Deda, iar al doilea defileu între Alba-Iulia și Lipova lung de 225 de km. Alți autori precum Emil Vespremeanu trasează limitele depresiunii inferioare a Mureșului între localitățile Deva și Lipova, mai exact între horstul Poiana Ruscă și subdiviziuni ale Munților Apuseni (Zarandului și Metaliferi). Pentru spațiul depresionar dintre cele două unități rămâne însă greu de impus o regionare a reliefului. (Vespremeanu, 1998).

Odată cu „descătușarea” dintre unitățile amintite, Mureșul intră într-o zonă de cîmpie, chiar la ieșirea din localitatea Lipova și pătrunde într-o zonă mai joasă de subsidență care are următoarele coordonate geografice: 460 6’ 30’’ latitudine nordică și 210 36 ’0’’ longitudine estică, formând de altfel și limita de est a Mureșului inferior. Va străbate această câmpie pe o distanță de aproximativ 177 km (aproximativ 23,1 din lungimea totală a sa), la ieșirea definitivă din țară având coordonatele 460 11’ 30’’, latitudine nordică și 200 30’ 0’’ longitudine estică, ceea ce reprezintă limita vestică a râului în România. Limita vestică a bazinului este undeva la nord-est de localitatea Beba Veche. Mureșul inferior (Fig. 1) se încadrează în județele Arad și partial în partea nord-vestică a județului Timiș, drenând localități precum: Lipova, Arad, Pecica, Semlac, Nădlac etc.

Limitele din nord și sud se vor trasa luând în considerare întreaga suprafață a bazinului hidrografic al Mureșului, care se întinde de la localitatea Lunga (județul Timiș) în sud până în nordul localității Macea din județul Arad.

Figura 1.Localizarea bazinului Mureșului A. în cadrul României; B, în cadrul județelor Arad și Timiș; C, în cadrul câmpiei Mureșului (Fabian Timofte, 2012)

II.2. Teorii despre evoluția Mureșului

Referitor la geneza și evoluția Mureșului în partea inferioară există mai multe teorii. În primă instanță ar trebui analizată evoluția râului și a reliefului generat de acesta în arealul de defileu. În acest sens Vespremeanu, (1998) lansează ideea existenței unui pediment care se suprapune peste zona depresionară „Considerăm Dealurile Lipovei ca o parte a unui relief piemontan complex careocupa întreaga depresiune și care s-a format în două faze principale de evoluție, faza piemontului de acumulare miocen și cea a piemontului de acumulare pliocen cuatenrar. Prima fază piemontană debutează cu mișcările tectonice din faza tectonică stirică, în urma cărora se formează depresiunea continuă cu acumularea submersă (în Marea Tortoniană) și apoi subaerianaă (în sarmațianul mediu) a unei stive de sedimente care alcătuiau un vast piemont acumulativ” (Vespremeanu, 1998).

Cu privire la zona de contact cu câmpia, Posea, (1997) propune pe baza studiilor amănunțite mai multe teorii fundamentate de unii autori încă de la începutul secolului XX. „Intrareaîn câmpiese face prin defileulde la Șoimoș(Lipova), ce aparține sectorului mai mare Burjuc-Șoimoș. Aici Mureșul s-a format epigenetic,la contactul Munților Zarandului cu Podișul Lipovei.Este vorba de formațiunile panoniene și apoi piemontanecare au fosilizat un vechi relief dintre Munții Zarandului și Munții Poiana Ruscă, inclusiv o înșeuare, Holdea (321 m), erodată în timpul meoțianului”. (Posea, 1997). L. Sawicki în anul 1912 susține antecedența văii Mureșului, iar R. Ficheux doi ani mai târziu lansează ideea captării acestui curs la ieșirea din defileu spre zona de subsidență.

„Acest curs avea stabilitate pe termen mai scurt sau mai lung și pe sectoare și era impus de jocul faliilor și al blocurilor din fundament (falia din stânga cursului actual, grabenul de la vest de Munții Zarandului, faliile divergente din Câmpia Vingăi), de brahianticlinalul Luda Baru, de atracția mai activă a unuia din cele trei centre subsidente de la extremități și de mersul și tasarea colmatărilor”. (Posea 2005).

Tot referitor la relația dintre configurarea tectonică și meandrarea, un studiu referitor la râurile din partea de est a Câmpiei Române arată corelația între lungimea de undă și amplitudinea meandrelor care este mai mare în cazul râului Siret datorită dezvoltării sale pe falia Peceneaga-Camena. (Florina Grecu și colab.2010).

Toți cei care au studiat câmpia formată de către Mureș (componentă a câmpiei Banato-Crișane) au observat existența unor conuri de dejecție în acest perimetru. Pe baza unor vechi cursuri și a paleoalbiilor, aceștia au încercat configurarea vechilor trasee ale Mureșului.

Potrivit studiilor recente (nepublicate) întreprinse de cercetători ai Universității din Szeged, ar exista 10 areale diferite de divagare a Mureșului. Aceste areale (Fig.2) au fost delimitate pe baza măsurătorilor sedimentologice și pe baza trăsăturilor geometrice ale paleomeandrelor. Mureșul a baleat intens întâi spre bazinul Crișului Alb apoi spre sud către bazinul Timiș-Bega.

Figura 2. Generațiile de meandre ale Mureșului (Fabian Timofte, 2012 – adaptare după Sumeghy, Kiss)

II.3.Structura geologică și alcătuirea litologică

Geologia câmpiei Mureșului (Fig.3) este complexă, fiind vorba de o câmpie cu un fundament de tip orogen carpatic.Aceasta se materializează în faliiNE-SV și N-S ce au impus unele compartimentări, uneori au influențat chiar treptele de relief; un brahianticlinalcare are în centru lacolitul bazalticascuns de la Murani, sinclinale pe latura sudică, spre Timișoara {M. Bizerea, 1973).

Figura 3. Harta geologică a subunităților Câmpiei Mureșului(Fabian Timofte, 2012 – după Harta geologică a României 1:200 000)

În extremitatea de nord urmează falia din stânga Mureșului, cea sudică este creată de contactul cu arealul subsident Timișoara, iar în est, pe la Fibiș-Ianova, trece o falie N-Sce a impus, în parte, denivelarea de sub Podișul Lipovei. (Posea, 1997)

Fundamentul imediateste format din cretacic,care înclină spre SV și a fost atins în foraje la 560 m la Alioș și 610 m la Zăbrani. Sedimentele badenienesunt erodate în jumătatea sudică, iar sarmațianul îndepărtatcomplet de pe toată suprafața. Pannonianulare grosimi diverse, între 500-1000 m, iarcuaternarulvariază între 80-150 m. (Posea, 1997)

Stratele superioare, pliocenul superior-cuaternar, se compun dinpatru complexe litologice,evidențiindu-secomplexul rudito-lutitic, cu caracter fluvio-lacustru, alcătuit din pietriș și nisip ce apare la zi în treapta de 160-180 m; complexul rudito-arenitic format din pietriș, boloovăniș și nisip cu grosime de 40-80 m la sud de Mureș (între Felnac și Zăbrani) și 100-130 la N de Mureș și V de Felnac, afundându-se spre SV și NV, către ariile subsidente extremeși având la bază roci provenite din Munții Zarandului și Poiana Ruscăi, corespunzând oarecum cu terasa 3-2;complexele aluviale din câmpiile Jimboliei și Aradului; depozitele superficiale, cu geneze și vârste diferite; argilă roșie groasă de 5-35 m în estul câmpiei; loessuri pe treapta joasă (t.2), mai ales în Câmpia Nădlacului unde are 20-35 m grosime, iar în câmpiile Aradului și Jimboliei numai 2-4 m; nisipuri fine fluviatile, uneori coloane groase de 1-3 m, mai extinse în Câmpia Jimboliei. (N. Mihăilă et.al., 1989)

Structura geologicăce definește subunitățile câmpiei Mureșului este similară, dar morfologic acestea s-au diferențiat prin jocul mișcărilor din cuaternarul mediu și superior. De altfel sectorului de albie a Mureșului (Fig. 4) îi sunt specifice materiale aluvionare, parte a procesului de eroziune-transport-acumulare pe care râul îl exercită.

Figura 4. Material aluvionar în albia Mureșului(Fabian Timofte, 2011)

II.4.Caracteristici ale reliefului

Râurile ca și agenți ai geomorfologiei fluviale crează un relief specific în interiorul cumpenei de apă, care individualizează fiecare sistem fluvial în parte. În urma cartărilor în zona de defileu a Mureșului, Vespremeanu (1998) distinge prezența unui număr de 7 terase, pe care râul le-a creat, cea mai înaltă dintre acestea atingând valori de 150-160

În zona de câmpie procesele fluviale sunt mult mai evidente, apărând adesea cursuri părăsite, canale, paleoalbii, sau chiar unele microforme sculptate în loessuri, care se dezvoltă în special în cîmpiile tabulare.

Relieful creat de către râul Mureș nu se limitează doar la zona de luncă din apropiere și la microformele evidente în albia sa majoră. Procesele din trecut sunt foarte evidente în întreaga câmpie a sa care poartă urmele drenări Mureșului în diferite perioade și pe care Posea (1997) a denumit-o câmpia sau câmpiile Mureșului (Fig.5). Dintre acestea se diferențiază două câmpii piemontane: Câmpia Nădlacului și Cîmpia Vingăi și trei câmpii tabulare: Câmpia Aradului, Câmpia Jimboliei și Câmpia Arancăi.

Figura 5. Subdiviziunile Câmpiei Mureșului și treptele hipsometrice(Fabian Timofte, 2012)

Lunca Mureșului ca subdiviziune a Câmpiei Aradului formează o unitate aparte, joasă, alungită între celelalte câmpii înalte, de la Lipova până la Periam. Pe această distanță coboară de la 125 m (Lipova) la 93 m (Periam). Este lată de 3-6 km, dar la V de Arad atinge 9 km.

Pe dreapta este insoțită de Mureșul Mort, lung de 30 km in linie dreaptă (dar meandrează puternic), cu maluri de 4-6 m și cu digul mureșan pedreapta sa. Acest râu paralel pătrunde in Mureș la Pecica. Pe stanga, din dreptul Pecicăi, Mureșul este insoțit de Aranca, pe circa18 km până la Periam. De aici, în aval, lunca iși pierde individualitatea selărgește, transformandu-se în câmpie de divagare. Aranca se depărtează de Mureș spre SV în Câmpia Arancăi.

Malul stâng al luncii este mai inalt, de 10-15 m, mărginit de teraseleconuri ale Câmpiei Vingăi: are văiugi și pâraie, cu conuri de dejecție la bază și, pe alocuri, cu unele cursuri paralele mici, sub mal (Frumușeni). Malul drept are numai 3-4 m.În luncă sunt multe meandre vechi părăsite, adesea cu apă, respectiv belciuge. Albia minoră este meandrată, mai rar bifurcată, cu maluri de 2-3 m.

II.5. Caracteristici hidrologice

Indicatorii morfometrici ai Mureșului (Tabel 1) evidențiază schimbările survenite în cele 4 puncte de măsurare a acestora, primul la Lipova (punctual hidrologic Radna) iar cel din urmă la ieșirea râului din țară. Aceste date se corelează foarte bine cu procesele geomorfologice, în special cele legate de altitudine și panta medie a bazinului de recepție.

Tabel 1. Elemente morfometrice ale bazinului hidrografic Mureș între Lipova și graniță(după Ujvari, 1972)

În zona de câmpie afluenții Mureșului lipsesc. S-a construit totuși un canal – Canalul Matca prin care se asigură trecerea spre bazinul Crișului Alb, acest canal debușind în râul Cigher. Din Canalul Matca izvorăște artificial Ierul, care are rolul de a îndepărta excesul de apă de la suprafață, acesta unindu-se cu Mureșul pe teritoriul Ungariei. Canalul Ier in faza inițială a fost construit intre 1890—1900 și a fost apoi completat cu Canalul Turnu-Dorobanți și sistemele aferente de desecare, cu Canalul Sinpaul, amenajat pe traseul văii cu același nume, Canalul Sederhat construit in hotarul comunei Pecica, canalul de evacuare Sinleaniși canalul de descărcare Arad-Pecica. intre 1938—39 a luat naștere canalul de legătură cu sistemul Crișului Alb: Canalul Utviniș-Simand (Ujvari,1972).

Resursa de apă existentă în bazinul hidrografic Mureș este de 6.620 mil.m3 din care 88% o reprezintă apele de suprafață. Resursele de apă utilizabile, potrivit gradului actual de amenajare al bazinului, sunt de 2.050 mil.m3 din care, potrivit raportărilor oficiale, 1.589 mil.m3 sunt din râurile interioare, iar 527 mil.m3 din subteran. (Ilie, 2007)

În zona de câmpie evoluția scurgerii medii din ultima perioadă a cunoscut un maxim în luna aprilie a anului 2006 (Fig. 6). Aceasta se datorează cantităților însemnate de apă survenite din topirea zăpezilor.

Figura 6.Variația debitului lichid lunar al Mureșului Inferior în anul 2006 (După Apele Române, 2011)

Interesant de observat corelația celor două tipuri de scurgeri (Fig.7), acestea având un rol important asupra eroziunii atât la nivelul malurilor, în special cele meandrate dar și asupra patului râului. Pentru anul 2010 se observă variații cu creșteri primăvara și un maxim în luna iulie, când media lunară a debitului solid crește brusc de la 121 kg/s la 316 kg/s, scăzând și mai brusc, ajungând în luna august la o medie de 51 kg/s. Așa se explică de ce în sezonul depunerile aluvionare sunt mai evidente iar bancurile de nisip sunt mai bine conturate.

Figura 7. Evoluția debitului lichid și solid la stația Arad pentru anul 2010(După Apele Române, 2011)

Capitolul III

Materiale și metode

O primă etapă în realizarea acestui studiu este crearea unei baze de date cât mai exactă a zonei de cercetare utilizând toate resursele disponibile. Pentru o analiză temporală ar fi ideal ca datele să cuprindă o perioadă de timp cât mai îndelungată, iar în acest sens problema majoră este reprezentată de insuficiența datelor pentru acest areal de studiu, cele mai vechi surse fiind hărțile din a doua ridicare topogrfică austriacă din secolul XIX.

Dacă se depășește impedimentul legat de lipsa datelor pentru anumite perioade, utilizându-se materialele disponibile, problemele de ordin tehnic sunt mai sensibile. Se pot sesiza ușor greșeli pe unele planșe, ceea ce îngreunează atât procesul de georeferențiere dar și crearea bazei de date în sine. Proiecția diferită a hărților și scara acestora crează de asemenea dificultăți, care se transpun mai târziu în rezultatele obținute, generând astfel erori suplimentare.

III.1.Materiale cartografice

Sursele cartografice disponibile oferă posibilitatea unei analize ce se întinde din punct de vedere temporal pe o durată de circa un secol și jumătate (1860-2010), aceste materiale fiind diversificate, cele mai multe realizându-se în scopuri militare (hărți topografice austriece, planuri de tragere, hărți sovietice, hărți topografice realizate de armata română, etc.) dar și aerofotograme recente (Tabel 2).

Cea mai veche sursă de date utilizată ca suport pentru analiza modificărilor cursului Mureșului este harta realizată în urma ridicărilor topografice din secolul XIX. Pentru zona de studiu s-au utilizat mai multe foi geocorectate după aerofotograme mai recente. Aceste hărți oferă informații prețioase despre traseele meandrelor Mureșului înainte de regularizare ceea ce face ca analiza să primească o consistență sporită (Fig. 8).

Analiza datelor se va realiza în funcție de anumite afinități între surse, spre exemplu hărțile cu o acuratețe mai scăzută nu pot fi utilizate pentru studiul comparativ al insulelor sau al lățimilor deoarece rezultatele obținute se vor abate de la direcția propusă.

Tabel 2. Tipuri de surse cartografice utilizate

Fig 8. Fragment din harta topografică franciscană în aval de Pecica pe care se observă lucrările de regularizare

III.2.Metode de studiu aplicate

Geografia ca știință a cunoscut o relansare puternică odată cu dezvoltarea sistemelor informatice. Inevitabil informatizarea și-a pus amprenta și asupra demersurilor științifice ale geografilor fiind un instrument foarte benefic ce oferă consistență studiilor atât în ceea ce privește geografia fizică dar și cea umană. Pentru latura geomorfologiei fluviale sistemele informatice ajută atât la crearea unei baze de date hidro-geomorfologice dar și la analize propriu-zise, depinzând de scara la care se lucrează și de materialele disponibile pentru arealul studiat.

După etapa de achiziție a datelor a urmat geocorectarea tuturor hărților prin metoda Resample după unele puncte fixe comune atât pe harta de bază cât și pe aceea ce urmează a fi referențiată. Cele mai utilizate puncte sunt intersecțile de drumuri sau clădiri, acestea oferind cea mai mare siguranță procedurii. După această etapă toate materialele (inclusiv fișierele vectoriale) au primit sistemul național de proiecție – Sistemul stereografic 1970 (Stereo 70) pentru ca erorile pentru zona de studiu să fie minime.

Pentru analiza recentă a modificărilor survenite în albia râului Mureș în ultimii aproximativ 150 de ani am convenit compararea și analiza pe mai multe direcții, în primă instanță analiza cursului propriu-zis (albia minoră), apoi analiza morfometrică a sectoarelor sinuoase și meandrate pentru a stabili direcția de avansare și rata acesteia pentru perioada analizată.

Trasarea cursului râului s-a realizat sub forma unui poligon distinct pentru fiecare hartă și ulterior eliminarea insulelor.Pentru realizarea hărților, cartografii au folosit date referitoare la lățimea cursurilor râurilor la ape medii, de aceea structurile aluvionare laterale și reniile nu au fost luate în considerare. Analiza fișierelor sub formă de poligon este mai greu de cuantificat de aceea s-au generat centrele cursului în toate perioadele. Acestea au fost create automat utilizând funcția Collapse Dual Line to Centerline din modulul Cartography al softului ArcGIS. Pentru aceasta a fost necesară conversia datelor din format poligon în polilinie (linie duală) și apoi impunerea unei lățimi maxime de 500 m ca și parametru obigatoriu. Insulele au fost constituite în fișiere separate pentru calcularea ulterioară a unor indici și compararea acestora.

Evoluția cursului poate fi studiată după stabilirea tipului de curs pe diferite sectoare. Această constatare s-a făcut după calcularea indicelui de sinuozitate ca raport dintre lungimea totală a centrului și linia care unește cea mai scurtă distanță între laturile meandrelor. Acest raport este unul supraunitar, cifrele obținute indicând tipul drept, sinuos sau meandrat al cursului.

Pentru compararea lățimii cursului s-au generat pe centrele cursurilor puncte din 100 în 100 de metri pentru o analiză detaliată (Fig. 9). Acest tip de studiu comparativ se poate realiza între surse cu scară apropiată de aceea am ales hărțile topografice militare din anul 1981 și aerofotogramele din anul 2005. Folosind aceste puncte se vor trasa linii perpendiculare pe cele două maluri ce vor trece prin punctele de pe linia de la centrul râului (Fig. 10). Dificultatea construcției acestor lățimi se observă în special în zonele cu meandrare puternică datorită inegalității lungimii celor două maluri.

Figura 9.Generarea punctelor pe linia centrală în zona Cicir-Mândruloc

Figura10. Extragerea lățilmilor cursului Mureșului în zona municipiului Arad

Analiza insulelor s-a realizat comparând suprafețele din două perioade diferite (acolo unde acestea mai există), dar și prin compararea axelor majore (Fig. 11). Suprafețele celorlalte insule care nu se regăsesc pe ambele surse vor constitui informații ce se vor corela cu datele referitoare la lățimea râului Mureș. Insulele sunt indicatori și pentru calcularea unor indici de despletire a cursului, în cazul acestui râu acest indice ar fi avut valori mici în special în prezent, când se constată o îngustare a albiei minore.

Figura 11.Extragerea variabilelor morfometrice de pe aerofotogramele din anul 2005

Alte seturi de măsurători se referă la tipul de meandre ale râului Mureș, dimensiunea lor,forma buclelor care oferă informații referitoare la indicii privind rata lor de migrare. Parametrii măsurați sunt cei consacrați în geomorfologia fluvială și se referă la lungimea de undă, amplitudinea meandrului și raza curburii (Fig. 12). Cercurile care reprezintă arcul meandrului sau raza curburii au fost trasate utilizând tot un fișier de tip poligon, care să se înscrie în bucla de menadru.

Figura 12. Calcularea unor indicatori morfometrici ai meandrelor

Calcularea razei curburii este o operațiune semiautomată. Întâi se generază perimetrul fiecarui cerc care se împarte la valoarea lui π (3,14), aflându-se diametrul după care acest rezultat se divide din nou la 2.

Indicii morfometrici (Tabel 3) urmăresc caracteristicile meandrelor din zonele test, care să ajute la configurarea unei evoluții cantitative și să ofere cifre care vor ajuta la compararea anumitor entități ale Mureșului.

Tabel 3.Variabile utilizate în analiza morfometrică (după Mecser et al., 2009)

O altă serie de investigații este cea legată de identificarea poziției meandrelor râului Mureș în momente de timp din trecut folosind materialele cartografice și centrele linilor (Fig. 13). Se vor calcula și reprezenta grafic diferențele dintre un fișier considerat punct de plecare, după care se vor determina valorile celorlalte în raport cu elementul reper.

Fig 13. Calcularea distanței dintre meandre în diferite perioade de timp

Capitolul IV

Rezultate și discuții

IV.1. Impactul regularizărilor din secolul XIX

Dinamica unui râu nu este surprinsă doar în perioade lungi de timp, deoarece agentul fluvial este unul dintre cei mai activi agenți de modelare a reliefului, de aceea schimbările pot fi observate și în perioade scurte de timp (câțiva ani). Acest agent este dependent de o serie de factori ca de exemplu factorii hidrologici, geologici, climatici, antropici care pot determina intensitatea fenomenului de modelare geomorfologică.

Intervenția umană s-a resimțit în special în secolul XIX prin lucrările de regularizare a cursului, prin care o serie de meandre ale Mureșului au suferit procesul de „tăiere” pentru o gestionare mai bună a sa, inclusiv în partea maghiară (Kiss et al., 2011), ceea ce a redus suprafața luncii Mureșului cu aproximativ 70-80%, intensificând procesele de depunere a sedimentelor pe canalul principal de drenaj. Un studiu efectuat pe râul Piave din Italia relevă faptul că după lucrările de regularizare și amenajare hidrologică a râului chiar la o distanță de câțiva zeci de ani, râul nu a ajuns încă la starea de echilibru, fiind afectat în special indicele de despletire (Surian, 1999).

Efectele imediate ale regularizării în sectoul românesc prin tăierea celor 8 meandre au fost sesizate datorită reducerii lungimii totale a sectorului cuprins între Lipova și graniță cu 20,6 km, de la 127,4 km la 106,8 km. De altfel și coeficientul general de sinuozitate a scăzut de la 1,46 la 1,22, în zona Pecica acesta suferind modificări mai drastice în ceea ce privește complexitatea geometrică a râului (Camporeale et al., 2008). Consecințele acestor lucrări afectează și pe termen lung aceste sectoare, care sunt mai expuse la inundații din cauza debitului solid transportat și depus în zona albiei minore, echilibrul râului asigurat de sinuozitate și meandrare fiind afectat.

IV.2.Evoluția profilului lungitudinal al Mureșului

Pentru studiul variației albiei minore s-a calculat parametrul de asimetrie a râului în raport cu o axă ce unește capetele zonei de studiu. Aceste rezultate (Fig. 14) vin să arate configurația Mureșului și tendința sa generală de curgere și evoluție (Rădoane et al,. 2008). Se constată că din totalul distanței de 82 km (lungimea axei), 42% din cursul râului se dezvoltă la sud de axă (malul stâng al direcției de curgere), iar restul de 58% în partea de nord a axei. Punctele pe axa de 1 km au scopul de a calcula valoarea reală a lungimii punctelor de inflexiune față de linia centrală, valoarea maximă pe maulul drept fiind de 5,1 de km undeva în zona de meandru a municipiului Arad iar pe malul stâng de aproximativ 8,1 km lângă localitatea Periam.

Figura 14.Variația indicelui de asimetrie al Mureșului pe sectorul Lipova-graniță

Calcularea coeficientului de sinuozitate (Tabel 4) pe diferite perioade folosind sursele cartografice ne indică tipul de râu raportat la tot perimetru studiat. Potrivit literaturii de specialitate, un râu cu un coeficient de până la valoarea de 1,05 este un râu drept care prezintă o albie liniară, între 1,06 și 1,50 râul este considerat sinuos iar la o valoare de peste 1,50 râul este unul meandrat (Brice, 1975). Alți autori încadrează altfel tipurile de albie în funcție de acest coeficient: până la valoarede de 1,05, râuri rectilinii, între 1,06 și 1,40, râuri sinuoase și valori de peste 1,40 reprezentative râurilor cu albie meandrată (Zăvoianu, 2006). Privind rezultatele calculării aplicând formula consacrată prin care se împarte lungimea centrului cursului la lungimea liniei care unește cele mai mici distanțe între buclele de meandru (Rădoane et al., 2008). Valorile din tabelul de mai jos sunt generalizate, o analiză pe zone test și sectoare geomorfohidrologice realizându-se în paginile următoare.

Tabel 4. Coeficientul de sinuozitate al Mureșului pentru zona Lipova-Nădlac

Cursul imediat după regularizare a avut valorile cele mai mici, indicele crescând treptat după acea perioadă, ajungând aproape de pragul specific cursurilor meandrate. Valorile la nivelul întregului curs din zona de câmpie se încadrează în parametrii din literatura de specialitate corespunzători râurilor sinuoase.

Există unele zone în care pe distanțe de câțiva kilometri râul prezintă inflexiuni minore (zona Pecica) chiar dacă direcția de curgere nu se menține pe aliniamentul est-vest (zona Șeitin), în care Mureșul are aspect rectiliniu.

Lungimea râului s-a modificat mult în circa 150 de ani, sau poate mai mult dacă se ia în considerare faptul că operațiunea iozefină de cartare a debutat la începutul secolului XIX. Lungimea comparativă indică o creștere progresivă imediat după regularizare, înainte de această operațiune lungimea fiind cu aproape 2 km mai mare ca în prezent. Dacă analizăm graficul distribuției lungimilor (Fig. 15) putem deduce o rată anuală uniformizată de creștere a lungimii râului, care este de aproximativ 12 m/an.

Figura 15.Lungimea râului Mureș în diferite perioade măsurată după lungimea centrului cursului

Profilul longitudinal (Fig. 16) indică evoluția cursului și concomitent cu acesta evoluția reliefului, fiind rezultatul unui process îndelungat desfășurat cu intensități diferite. Acest profil este dependent de structura geologică a zonei și de panta medie. Am ales calcularea pantei medii a râului în zona de câmpie pentru a corela datele cu procesele specifice acestei zone a cursului. Formula standard de calcul a pantei medii este: I = (H1 – H2) / L, unde H1 și H2 reprezintă altitudinile punctului izvorului și zonei de vărsare, în acest caz, punctual de intrare în zona de câmpie și punctual de ieșire a Mureșului din țară, iar L reprezintă lungimea totală dintre cele două puncte. Valoarea obținută pentru această zonă s-a calculat generând puncte din 100 în 100 de metri pe linia de centru apoi cu funcția Extract Values to Points din modulul Spatial Analyst al softului ArcGIS s-au extras valorile de altitudine specifice din modelul digital de elevație SPOT cu o rezoluție spațială de 30 m. Calitea profilului depinde în mod direct de calitatea DEM-ului, care nu este extraordinară (Zăvoianu et al., 2011).

Figura 16. Profilul longitudinal al Mureșului pe direcția Lipova-graniță

Pe distanța de peste 120 de km panta medie calculată este de 2,45 m/km, reprezentând o valoare propice proceselor geomorfologice fluviale prin care echilibrul dinamic poate fi atins, în urma căruia materialul erodat care intră într-un sector să fie egal cu valoarea cantității care iese din acel sector (Zăvoianu, 2006). Din păcate nu dispunem de măsurători ale debitului solid decât pentru stația Arad, de aceea nu se va reuși o validare utilizând valori măsurate.

IV.3.Evoluția profilului transversal Mureșului

Profilul transversal prin care se poate observa lățimea pe diferite sectoare a fost calculat pe două perioade de timp: pentru anul 1981 (Fig. 17) și pentru anul 2005 (Fig. 18), însă prezentarea lor simultană nu se poate realiza datorită diferenței de lungime a centrului (implicit un număr mai mare de puncte pentru perioada 2005) și din cauza nesincronizării cursului mai ales în zona Cicir-Mândruloc, unde configurația meandrelor diferă foarte mult.

Analiza lățimilor Mureșului scoate în evidență modificările tipului de albie, iar dacă se vor prezenta comparativ aceste date cu cele referitoare la distribuția spațială și la evoluția insulelor în cele două perioade, se va observa interconexiunea dintre acestea, în anul 1981, Mureșul depășind la vest de Arad lățimea de 800 m, iar în 2005 poate și pe un fond climatic, valoarea lățimii râului în zona studiată scăzând către un maxim de 450 m. Scăderea lățimii poate genera pe unele sectoare intensificarea eroziunii la nivelul meandrelor sau chiar a patului, coborând astfel nivelul talbegului, aportul sedimentelor și al nivelului debitului mai ales în sezonul de primavară făcându-se pe deplin resimțit și în dreptul malurilor Mureșului. Interesante ar fi unele profile transversale care să confirme aceste supoziții. Scăderea lățimii cursului se mai explică și prin dezvoltarea tot mai accentuată a grindurilor laterale, care nu au fost luate în calcul în urma procesului de digitizare. Nivelul râului este esențial în astfel de studii, contând sezonul în care s-au întocmit ridicările topografice sau în care aerofotogramele au fost realizate.

Figura 17.Graficul lățimilor cursului Mureșului între Lipova-Nădlac pentru anul 1981

Figura 18.Graficul lățimilor cursului Mureșului între Lipova-Nădlac pentru anul 2005

Procesele antropice accentuează procesele naturale având o influență distructivă. După lucrările de regularizare, exploatarea sedimentelor din albia Mureșului este ca importanță și amploare a doua acțiune ce dăunează atât de mult albiei râului. Între Lipova și Arad au fost identificate pe aerofotogramele din anul 2005 un număr de 15 de balastiere (Fig. 19), cele mai multe dintre ele (9 exploatări) pe malul drept al Mureșului. Impactul negativ se observă încă după primele luni de utilizare, când malurile au mult de suferit, influențând și transportul de debit lichid, ceea ce va duce la reconfigurarea unor areale.

Figura 19. Localizarea balastierelor între Lipova și Arad

IV.4.Evoluția ostroavelor Mureșului

Insulele, sau ostroavele cum sunt denumite în literatura de specialitate sunt și ele indicatori în evoluția unui râu. Chiar dacă la început acestea nu prezintă formațiuni vegetale, perioada de instalare este foarte scurtă (Kiss, Sipos, 2007). Acest aspect a fost observat și cu privire directă asupra Mureșului, unele ostroavele, care apar pe hărțile topogrfice din anul 1981 ca fiind fără vegetație, sau slab dezvoltate, pe aerofotogramele din 2005 prezintă o vegetație lemnoasă foarte bine închegată.

Corelația dintre lățimea Mureșului și evoluția insulelor este foarte bine surpinsă în analiza comparativă în cele două perioade, cu o diferență temporală de circa 25-30 de ani. Astfel per total suprafața însumată a tuturor insulelor din interiorul cursului are valoarea de 2,15 km2 în anul 1981 și 1,29 km2 în anul 2005. Această diferență este una absolut normală deoarece suprafețele în sine ale ostroavelor nu s-au redus, ci unele dintre acestea au dispărut complet, atașându-se malurilor. Realitatea ne este oferită și de datele din figura de mai jos (Fig. 20) în care au fost analizate doar insulele care încă mai au un corespondent și în 2005, pe această reprzentare grafică sesizându-se clar o creștere a suprefețelor celor 24 de insule în toată această perioadă, dar și modificarea coeficientului de alungire a ostroavelor (Fig. 21)

Figura 20. Analiza comparativă a suprefețelor ostroavelor de pe râul Mureș din anul 1981 cu correspondent în anul 2005

Figura 21. Evoluția coeficientului de alungire a insulelor în anii 1981 și 2005

IV.5.Evoluția indicilor morfometrici ai meandrelor

Evoluția meandrelor este foarte importantă pentru un astfel de studiu, iar pentru o evoluție actuală, meandrele pot oferi cele mai bune perspective prin care se pot lansa scenarii viitoare pe care Mureșul teoretic le va urma. Pentru studiul meandrelor s-au calculat o serie de indici morfometrici, care prezintă informații atât despre maturitatea lor dar și despre direcția de deplasare.Un indice calculat semiautomat este raza curburii fiecărui meandru. Aceasta a fost calculată pentru toate cele 77 de bucle evidențiate pentru anul 2005 ( Fig. 22). Raza curburii cu cât este mai mare ne indică faptul că un meandru este într-o fază incipientă de dezvoltare, valori mari ale razei fiind specifice celor din zona Lipova și celor din amonte de Pecica, acolo unde râul are sectoare mai drepte.

Figura 22. Variația razei curburii buclelor meandrelor în anul 2005 pe sectorul Lipova – Nădlac

IV.6.Regionarea morfologică a Mureșului

Intensitatea schimbărilor la nivelul unui râu este mai greu de sesizat dacă se realizează pe suprafețe extinse, deoarece unele zone pot concentra mai multe fenomene, polarizând manifestările proceselor, iar în alte zone acestea se pot resimți într-o mai mică măsură. Pentru a localiza cât mai fidel zonele cele mai representative din cadrul albiei Mureșului inferior, unde evoluția este cea mai intensă, cursul a fost divizat în mai multe sectoare morfologice (Fig. 23).

Figura 23. Sectoarele morfologice de analiză ale Mureșului

Aceste 9 sectoare au fost alese în funcție de configurația locală a cursului, fiind denumite în raport cu localitățile învecinate (Tabel 5). Sectoarele meandrate alternează cu sectoare mai drepte, cel mai scurt sector fiind sectorul VIII (Semlac – Periam Port) unde râul are o direcție generală de curgere NE – SV, iar sectorul cel mai lung este sectorul IX (Periam Port – Nădlac), unde direcția generală de curgere a Mureșului se schimbă, curgând dinspre SE spre NV.

Tabel 5. Denumirea și lungimea cursului Mureșului corespunzătoare sectoarelor morfologice

Lungimea Mureșului corespunzătoare delimitărilor după considerente morfologice evidențiază diferențe majore în decurs de aproximativ un sfert de secol în special pe sectorul Păuliș-Fântânele, unde lungimea cursului a crescut în anul 2005 cu aproximativ 2,2 km față de anul 1981. Posibilele cauze sunt legate de intensitatea lucrărilor în albia Mureșului, care au forțat râul ca în unele zone să își modifice traiectoria inițială și să intensifice eroziunea pe alte trasee. Există și secțiuni unde lungimea s-a redus (Fig. 24) însă diferența maximă de aproximativ 160 m pe sectorul Lipova-Păuliș și ceva mai puțin pe celelalte două sectoare (sectorul III și sectorul VIII), ne poate indica anumite discordanțe între sursele cartografice sau chiar mici erori ale factorului uman.

Figura 24. Variația medie a lungimii Mureșului între Lipova-Nădlac (la nivelul sectoarelor morfologice)

Analizând schimbările lățimii cursului (Fig. 25) la nivelul acestor sectoare, vom putea observa zonele cu cele mai puternice evoluții și zonele în care schimbările nu sunt foarte evidente, cele din urmă sectoare alternând astfel coeficientul general de modificare al râului. Tendința generală a Mureșului este una evidentă de îngustare, pe toate sectoarele morfologice evidențiindu-se acest fapt. Cele mai mari diferențe de lățime sunt în sectorul V (Ceala-Felnac), unde malurile au suferit puternice modificări, spre exemplu insula a III a a Mureșului de la marginea pădurii Ceala a dispărut complet din peisaj devenind în numai 25 de ani un loc puternic antropizat. Perimetrele afectate de intervenția omului în special prin lucrări de extragere a materialelor sedimentare din albia râului sunt la rândul lor printre cele cu schimbări majore a lățimii în cele două perioade analizate.

Figura 25. Variația medie a lățimii Mureșului între Lipova-Nădlac (la nivelul sectoarelor morfologice)

Datele de mai sus demontează puțin unele teorii din lumea geomorfologiei fluviale, care afirmă că sectoarele meandrate sunt cele care suferă cele mai mari transformări atât la nivel de microscară dar mai ales la nivel de macroscară atunci când facem referire la râuri și fluvii importante la nivel planetar. Totuși atenția se va îndrepta tot spre zonele sinuoase și meandrate ale râului pentru a surprinde cât mai bine fenomenele fluviatile de eroziune-transport și acumulare care conduc spre modele predictive de evoluție și pentru viitor.

Cele trei areale test alese vor contribui la formarea unor concluzii prin care se vor induce anumite modele de prognoză a Mureșului. Se vor contura mult mai bine zonele problemă ceea ce ne va ajuta să oferim unele soluții pentru gestionarea corectă a unor situații limită în ceea ce privește ecosistemele localizate de-a lungul acestui râu.

IV.7.Analiza zonelor test

IV.7.1. Zona test numărul 1

Perimetrul test numărul 1 (Fig. 26) este poziționat la vest de Lipova, la mica distanță de zona construită. Acesta are o lungime în linie dreaptă de aproximativ 6,7 km, însă surprinde un număr de 3 meandre ceea ce face ca lungimea reală la firul apei să fie mult mai mare. Localitățile în această zonă sunt poziționate la o distanță oarecare de luncă, în sud localitățile Neudorf și Zăbrani iar spre vest localitatea Păuliș.

Figura 26.Zona test numărul 1

Acest sector este primul din zona de câmpie a Mureșului, chiar la ieșirea din defileu, iar procesele sunt mai intense decât în aval și datorită formațiunilor geologice întâlnite. Din această zonă panta începe să scadă iar dinamica râului crește. Direcția generală de curgere a Mureșului pe acest tronson este SE – NV. Predicțiile particulare pentru acest spațiu se vor face urmărind avansarea sau regresul albiei minore influențată de dezvoltarea meandrelor.

Variația lungimii cursului nu este foarte mare, ceea ce face ca la rândul său valoarea coeficientului de sinuozitate să nu sufere modificări importante în perioada analizată. Privind tabelul de mai jos (Tabel 6) putem încadra acest sector în rândul sectoarelor meandrate deoarece indicele de sinuozitate se menține la valori de peste 1,5. Un astfel de indice presupune existența unei zone cu formațiuni meandrate cu un grad avansat de maturitate. Această zonă este una relativ stabilă și datorită paleomenadrelor din împrejurime. Au fost identificate doar două astfel de formațiuni, și acestea destul de greu sesizate în relief. Limitarea extinderii mari în suprafață a fost determinată și de prezența Masivului Highiș la nord, care a avut și are un rol decisiv în evoluția Mureșului în aceast perimetru.

Tabel6. Coeficientul de sinuozitate al Mureșului în diferite perioade echivalent zonei de testare numărul 1

Nefiind influențată de lucrările de regularizare pe această distanță, atât lungimea dar și lățimea cursului prezintă valori apropiate, cele mai evidente modificări de lungime având ca principală cauză procesele geomorfologice din zonele de buclă ale meandrelor. Prezența celor 3 meandre consecutive ce prezintă dinamică și forme diferite se încadrează în tipologii diferite, primul este un meandru liber, divagant sau de câmpie aluvionară, meadrul numărul II este un subtip al primului, încadrându-se în categoria meandrelor compuse datorită celor două bucle din partea superioară a sa. Meandrul numărul III se înscrie într-o categorie aparte printre meandrele încătușate datorită apropierii de masivul Higiș, care blochează avansarea acestuia (Ilie et al., 1970).

Primul meandru are o configurație interesantă în perioadele analizate, iar parametrii morfometrici calculați (Tabel 7) indică valori mari ale lungimii de undă (L) chiar peste 5 km după jumătatea secolului trecut. Amplitudinea meandrului (A) este parametrul care oferă informații referitoare la evoluția malului concav, unde eroziunea este mai pronunțată. Se observă că poziția malului concav era mai la sud de actuala poziție, pe când în celelalte perioade râul trecea mai la nord. O explicație ar fi lățimea tot mai scăzută din ultimii zeci de ani, dar și erorile ce pot surveni atât din cauza materialelor cartografice dar și datorită subiectivismului factorului uman.

Tabel7.Parametrii morfometrici ai meandrului I din prima zonă test

Insulele păstrează tendința generală a cursului cu unele particularități însă, în această zonă există o singură insulă corespondent și în 1981 și în 2005, a cărei suprafață s-a extins puțin. Totuși dacă vom compara numărul insulelor (6 în 1981 și 5 în 2005) și suprafața acestora (122803 m2 în 1981 și 107774 m2 în 2005) se va constata diferențe minore. Insulele din prezent au o sprafață mai restrânsă deoarece unele dintre ele sunt în stadii incipiente de dezvoltare. (Fig. 27).

Figura 27. Ostrov în formare în zona Lipova

IV.7.2. Zona test numărul 2

Zona test numărul 2 este mult mai extinsă decât prima zonă, având o lungime în linie dreaptă de 13,2 km și se întinde de la Păuliș în est până aproape de Fântânele în vest. Localitățile riverane din acest perimetru sunt: Sâmbăteni, Cicir, Mândruloc pe malul drept și Aluniș, Frumușeni și Fântânele pe malul stâng. Suprafața a fost aleasă tocmai pentru a surprinde în totalitate cea mai complexă zonă a Mureșului de la ieșirea din defileu până la vărsare. Complexitatea acestei zone o conferă evoluția mai puțin recentă (câteva sute de ani), care a lăsat aproape de albia minoră o serie de paleoalbii și paleocursuri ale Mureșului (Fig. 28). Chiar dacă nu este o lucrare de evoluție trecută a cursului, totuși pentru multitudinea de foste meandre și foste direcții de curgre ale râului trebuie specificate. Acestea vin să înlăture unele îndoieli ce ar plana asupra surselor cartografice mai vechi și care prezintă diferențe mari de curs între perioadele analizate. În această zonă au avut loc două tăieri de meandre, una chiar înainte de meandrul I iar a doua, după meandrul numărul II.

Figura 28. Semne evidente ale schimbării cursului Mureșului în ultimele sute de ani

În prezent acest areal cuprinde un număr de 5 meandre principale (Fig. 29), care însă au avut geometrii diferite în ultimii 100 – 150 de ani. Evoluția diferită din aceast sector se explică și din punct de vedere tectonic și geologic, aceasta fiind de fapt zona unde Mureșul se „descătușează” definitiv. Tendința de curgere a râului în această zonă este E-V, excepție făcând zonele meandrate, care migrează atât spre dreapta dar și spre stânga.

Figura 29. Zona test numărul 2

Parametrii morfologici ai cursului se modifică față de prima zonă test, în special lungimea râului, care este cu peste 2 km mai mare față de 1981 și peste 3 față de secolul XIX (Tabel 8).

Tabel8. Coeficientul de sinuozitate al Mureșului în diferite perioade echivalent zonei de testare numărul 2

Coeficientul de sinuozitate încadrează arealul în rândul sectoarelor sinuoase, singura excepție făcând-o începutul secolulul XX, când coeficientul depășește pragul specific râurilor meandrate. Evoluția meandrelor este una haotică, primul dintre acestea fiind mai stabil, meandrul II (Fig. 30) suferind modificări evidente iar meandrele III, IV și V suferind o translație înspre stânga. Buclele de meandru sunt simple iar aparteneța lor la categoria meandrelor libere, indică specificitatea cursului și a întregii zone, atât din punct de vedere hidrologic cât și geomorfologic.

Figura 30. Evoluția configurației cursului Mureșului în zona meandrului II din zona test numărul 2

Modificările suferite de albia minoră în zona meandrului II este cât se poate de evidentă. Cea mai veche sursă indică faptul că Mureșul a șerpuit la o distanță de aproximativ 1840 m față de cursul actual după care a suferit o translație spre nord de circa 5 m/an. Prezența cursului spre nord este evidentă, dovadă stând paleomeandrul și direcția acestuia, care indică un grad ridicat de avansare. Nu se cunoaște exact cauzele „tăierii” acestui meandru, dacă se poate vorbi despre autocaptare, sau cauze antropice au determinat modificarea direcției. Dacă nu ar fi existat a doua sursă care să întărească poziția cursului în anul 1981, eram îndreptățiți să considerăm prea mare marja de eroare în acest areal. Intervenția omului prin extrageri sistematice ale materialelor aluvionare din această zonă a determinat o retragere a meandrului spre sud, iar cifrele vorbesc de la sine (Fig 31). Amplitudinea meandrului pentru acesta s-a calculat pornind de la aerofotograma din 2005 ca nivel de bază, după care s-a determinat poziția cursului în celelalte perioade.

Figura 31.Variația amplitudinii (m) meandrului II din zona test numărul 2

Suprafețele insulelor diferă foarte mult în perioadele analizate, o altă particularitate a zonei, în 1981 aici erau localizate aproape 25% din totalul insulelor de pe sectorul Lipova–Nădlac și anume 0,53 km2. În prezent suprafața ocupată de insule s-a redus foarte mult ajungând la o valoare de 0,11 km2.

IV.7.3. Zona test numărul 3

A treia zonă test a fost aleasă pentru a evidenția efectul lucrărilor intense de regularizare asupra proceselor la nivelul albiei minore (cu efecte directe asupra albiei majore din punct de vedere temporal), tăierea celor două meandre la sud de orașul Pecica și mai ales „distrugerea” meandrului ce se suprapunea peste meandrele III și IV au modelat acest tronson, influențănd frecvente translații ce au particularizat cursul în sectorul de față. Aceasta se întinde de la vest de Pecica până în apropierea localității Semlac, pe o linie a distanței minime de 6,9 km. Localitățile din apropierea Mureșului în această zonă sunt: Sânpetru German, Munar și Secusigiu pe malul stâng iar pe cel drept localitățile amintite ca limite – Pecica și Semlac.

Sectorul cuprinde un număr de 4 meandre (Fig. 32) iar direcția generală de curgere a Mureșului este NE – SV, această direcție favorizând abaterea zonelor sinuoase și meandrate spre NV. Un rol decisiv îl are Pădurea Ceala, care consolidează malurile încetinid pe alocuri procesul direct de eroziune a malurilor prin fixarea acestora de către rădăcinile specilor de arbori din zonă.

Figura 32. Zona test numărul 3

Oscilația recentă (ultimul sfert de secol) în această zonă sub aspectul lungimii și lățimii cursului este nesemnificativă, doar în dreptul meandrului III se văd nesuprepuneri în perioadele 1981 și 2005. Lățimea are aproximativ aceleași valori, ceea ce arată un echilibru realizat în ultima perioadă. Totuși dacă privim baza de date din ulmii 150 de ani (Tabel 9) vom sesiza importante schimbări care au modificat configurația generală schimbând lungimea totală și implicit coeficientul de sinuozitate, care în prezent depășește valoarea de 2, ceea ce transformă acest perimetru în cel mai meandrat sector din toată lunca Mureșului. Coeficientul de sinuozitate este o consecință directă a creșterii lungimii cursului care se mărește în circa 70-80 de ani cu peste 5 km.

Tabel9. Coeficientul de sinuozitate al Mureșului în diferite perioade echivalent zonei de testare numărul 2

Cursul evoluează de la unul de tip sinuos la unul de tip meandrat datorită coeficientului, meandrele toate încadrându-se în categoria meandrelor divagante sau de câmpie aluvionară, prin avansarea lor în profil transversal. Raza curburii acestor meandre variază de la 244 m meandrul numărul III la 509 m meandrul IV. Aceasta demonstrează că ultimul meandru se află în plin proces de evoluție, direcția generală fiind tot V-NV.

Suprafețele ocupate de ostroave au crescut de la 113609 în anul 1981 la 233561 în anul 2005. Interesantă este și creșterea numărului de la 4 la 8 insule, care sunt influențate de avansarea pădurii odată cu migrația malurilor (Fig. 33)

Figura 33. Instalarea vegetației hidrofile pe malurile Mureșului la Bezdin, în zona Parcului Natural „Lunca Mureșului” (sursa http://www.breb.ro/Zona_de_studiu.html)

Concluzii

Lucrarea de față a reușit să surprindă o secvență din evoluția contemporană a Mureșului cu un mai mare accent pe dinamica albiei minore între Lipova și Nădlac. Analiza s-a realizat atât din punct de vedere temporal (materiale cartografice pe o perioadă de un secol și jumătate) dar și din punct de vedere al deplasării cursului, încercând surprinderea celor mai importante modificări.

Sursele cartografice utilizate pot fi trecute la capitolul minusuri deoarece calitatea precară a acestora a influențat destul de mult precizia rezultatelor. Metodele folosite au fost preluate din bibliografia de specialitate atât din cea românească dar și din cea internațională, pentru o sincronizare cu evoluțile din domeniul dinamicii fluviale.

Sistemele informatice și softurile din domeniu s-au dovedit a fi insuficient de utile pentru tipul de analize dorit. Pe viitor s-ar putea încerca optimizarea softurilor astfel încât să fie capabile să răspundă și acestor nevoi și să ușureze munca de creare a bazei de date. Totuși aș dori să remarc sprijinul acestora în anumite situații, fără de care anumite procese ar fi fost imposibil de realizat.

Studiul în sine vine să confirme anumite presupuneri cu care s-a pornit această lucrare, aducând în plus și date de ordin cantitativ pentru susținerea unor idei. S-a presupus impactul negativ al lucrărilor de regularizare întreprinse cu aproximativ două secole în urmă, însă nu s-a cunoscut efectul pe termen lung al acestora.Prin această lucrare s-a demonstrat că abia în prezent unii parametrii ai râului au revenit la normalitate, alții redresându-se mult mai greu sau chiar deloc.

S-a mai demonstrat că acțiunile antropice de extragere a materialelor sedimentare grăbesc unele procese în special eroziunea malurilor și avansarea meandrelor, fiind foarte interesantă obținerea unor seturi de date mai precise pentru debitele solide urmărind cum oscilează în funcție de intensitatea lucrărilor în albie. Acțiunile antropice recente mai influențează scăderea lățimilor pe anumite sectoare dar și reducerea suprafețelor ostroavelor, care vor fi integrate malurilor.

Concret, cel mai evoluat sector al Mureșului inferior este cel din zona cu cea mai puternica activitate antropică (Lipova – Mândruloc), pe acest sector semnalându-se un număr de 10 balastiere. Zonele care au suferit tăieri artificiale ale meandrelor (în special zona Pecica) se află în plin proces de obținere a stării de echilibru hidrodinamic, iar meandrele se reconfigurează. Cele mai mari schimbări în evoluția ostroavelor se remarcă la vest de Arad, unde din cauza adâncirii patului albiei în aval, a dus la schimbări în direcția de curgere a râului. Deplasarea râului pe o ușoară direcție SE-NV a influențat și translația meandrelor spre N-NV, în special a celor de pe malul drept al râului.

Zonele morfologice și zonele test au avut menirea de a elimina efectul de generalizare dat de analiza pe o distanță atât de mare (peste 120 de km). În zonele test au fost surprinse adevăratele dinamici, care constituie premisele elaborării unor scenarii de evoluție. Schimbările vor fi în strânsă relație cu impactul antropic dar și cu elementele climatice, care în ultimii ani au determinat minime istorice ale nivelului debitelor Mureșului.

Există și areale unde modificările sunt nesemnificative, în special în zonele cu așezări, dinamica în acele perimetre fiind încetinită de consolidarea malurilor. Zonele împădurite de asemenea sunt stabile din punct de vedere al evoluției, cel mai bun exemplu fiind lunca Mureșului din zona Pădurii Ceala unde modificările sunt insesizabile.

Prezenta lucrare și-a atins scopul de a răspunde la unele întrebări legate de evoluția spațio-temporală a Mureșului, însă studiul poate fi actualizat și îmbunătățit folosind surse cartografice mai exacte. Este un punct de plecare pentru viitoare studii în zonă dar și pentru cei dornici să folosească metodele prezentate în acest proiect.