Bazinul Torențial Valea Soponii, Un Bazin DE Interes Economico Social, Științific ȘI Experimental

CAPITOLUL I

URMĂRIREA COMPORTĂRII LUCRĂRILOR DE AMENAJARE A REȚELEI HIDROGRAFICE TORENȚIALE

1.1 ASPECTE GENERALE

Potrivit normelor în vigoare (***,1984a; ***,1984b; Oprea et al.,1984), toate unitățile silvice au obligația de a urmări comportarea în exploatare a construcțiilor pe care le au în dotare, în scopul de a fi semnalate la timp deficiențele apărute în raport cu parametrii de calitate și de a fi stabilite cele mai adecvate măsuri de intervenție.

Urmărirea comportării în timp a construcțiilor folosite în amenajarea rețelei hidrografice a torenților este o activitate sistematică de culegere și de valorificare a datelor rezultate din observații și măsurători efectuate asupra unor fenomene care condiționeaza aptitudinea pentru exploatare sau parametrii de calitate ai construcțiilor. Potrivit normelor urmărirea se efectuează pe toată durata de existență a construcțiilor, începând cu faza de execuție.

Trebuie organizată o evidență strictă a tuturor lucrărilor, inclusiv a întreținerilor, a reparațiilor (curente și capitale) și a datelor referitoare la dinamica aterisamentele în curs de formare. Aceste ultime date permit să se cunoască la un moment dat care este capacitatea de retenție disponibilă a lucrărilor de amenajare, precum și măsura în care funcția de consolidare, pe care o exercită aceste lucrări, a ajuns la nivelul stabilit în cadrul proiectului.

Potrivit uzanțelor consacrate în activitatea de proiectare, atât stabilitatea cât și rezistența lucrărilor hidrotehnice de amenajare a torenților sunt abordate în mod diferit pentru cele două mari grupe de lucrări cunoscute: grupa lucrărilor transversale (reprezentată prin traverse, praguri și baraje) și grupa lucrărilor longitudinale – reprezentată în principal prin canalele de evacuare a apelor de viitură.

Deficiențele/avariile constatate în intervalul de exploatare se clasifică în două grupe (Gaspar, 1984), așa după cum se specifică în continuare.

1.2 AVARII CARE AFECTEAZĂ SIGURANȚA ȘI DURABILITATEA LUCRĂRILOR

Siguranța în exploatare a lucrărilor hidrotehnice transversale de pe rețeaua hidrografică torențială privește ,,capacitatea acestor lucrări de a nu fi deplasate din poziția în care au fost amplasate, prin alunecare, târâre, antrenare etc. sau prin răsturnare în jurul unui punct sau al unei muchii a construcției’’, în timp ce rezistența privește ,,capacitatea lucrărilor hidrotehnice transversale de a nu fi rupte, fragmentate, strivite etc., inclusiv de a se menține în timp la nivelul calitativ inițial, de a fi durabile'' (Gaspar,1994). Stabilitatea și rezistența sunt, în general, corelate și, în cazul distrugerii lucrărilor, se regăsesc ambele aspecte.

În cazul canalelor de evacuare a apelor de viitură, aspectul privitor la stabilitatea lucrărilor se examinează în mod diferit, în sensul că se are în vedere menținerea lucrării în asamblul ei, fără deformări și fără antrenări ale elementelor componente (plăci pe taluze, plăci și praguri de fund, ziduri laterale etc.), inclusiv ale sectoarelor convergente (confuzoare) sau divergente (evazoare). Aspectul de rezistență al canalelor se referă la capacitatea elementelor constructive, care sunt supuse proceselor mai lente sau mai rapide de eroziune, de a rezista tendinței de a fi depășite pe verticală de nivelul apelor de viitură și de a fi fragmentate și antrenate de viiturile torențiale, rezistența incluzând și durabilitatea acestor elemente (Gaspar, 1994).

Deficiențele care afectează siguranța în exploatare și durabilitatea construcțiilor pot îmbrăca următoarele forme (Gaspar, 1984) :

-fisuri produse în zona deversată, în zonele nedeversate, în lucrările anexe din bieful aval ; sunt determinate de tasarea inegală a terenului de fundație și din zona malurilor, de alunecarea malurilor, de împingerea pământului, de șocul flotanților, al bolovanilor și al blocurilor antrenate de viiturile torențiale, de subminarea lucrării în zona deversată, de curgerea apei pe sub aripi în zonele de încastrare, de presiunea apei din perioada dintre viituri sau în timpul viiturilor, de înghet –dezgheț etc.

-rupturi ale barajelor, canalelor, pintenilor, grinzilor de beton armat de tip filtrant etc., provocate de  șocul flotanților și al blocurilor antrenate de viituri, de presiunea apei în timpul viiturilor, de presiunea rădăcinilor, de subminare etc.

-antrenarea unor părți rupte din corpul lucrărilor transversale, din canale, din construcțiile anexe din bieful aval, datorate presiunii apei în timpul viiturilor.

-deformarea lucrărilor, ca urmare a mișcărilor de maluri, a presiunii apei, a împingerii pământului etc.

-degradarea prin erodare a pragului deversorului, a radierului, a paramentului aval, a canalelor de evacuare etc., datorită: apelor și aluviunile grosiere aflate în mișcare, calitații necorespunzătoare a materialelor de construcție, tehnologiilor de execuție incorect aplicate etc.

-distrugerea și deformarea plasei de sârmă la gabioane datorită deficiențelor de proiectare și/sau de execuție, datorită deformării lucrării sau din alte cauze.

-antrenarea materialelor de umplutură la pragurile și barajele din căsoaie de lemn sau elemente prefabricate datorită: subminării, ruperii, deficiențelor de proiectare și execuție etc.

-dezagregarea stratului de beton sau de zidărie hidraulică de la suprafața construcției datorită: dozajului insuficient de ciment, infiltratiei apei și fenomenelor de îngheț și dezgheț, dezvoltării necontrolate a vegetației, tehnologiilor de execuție aplicate incorect, executării lucrărilor pe timp friguros etc.

-subminarea (afuierea) prin producerea de eroziuni în bieful aval al lucrărilor tranversale pe o adâncime mai mare decât fundația lucrărilor transversale (la lucrările fără radier) sau decât pintenul terminal (la lucrările cu radier). 

-producerea unor eroziuni în maluri care afectează încastrările barajelor.

-apariția unor infiltrații pe paramentul aval al lucrărilor sau producerea de scurgeri de apă pe sub aripile sau pe sub fundația lucrărilor.

-subminarea laterală a zidurilor canalelor de evacuare, a digurilor și epiurilor, ca urmare a scurgerilor laterale datorate: depășirii deversorului lucrării de priză, dimensionării necorespunzătoare, blocării pâlniei de trecere de la lucrarea de priză la canal etc.

-degradarea prin colmatare a canalelor de pământ ș.a.

1.3 AVARII CARE AFECTEAZĂ FUNCȚIONALITATEA LUCRĂRILOR

După cum s-a precizat, funcționalitatea lucrărilor privește capacitatea acestora de a îndeplini în bune condiții funcțiunile pentru care au fost proiectate (retenția aluviunilor, consolidarea terenurilor surse de aluviuni, atenuarea viiturilor), de a genera interacțiuni favorabile între lucrări atunci când sunt integrate în sisteme de amenajare, și în plus, de a nu avea un impact negativ asupra mediului (Gaspar,1984).

Lucrările hidrotehnice ,,scoase din funcțiune’’ nu mai pot realiza bararea curentului și retenția aluviunilor, dirijarea în anumite condiții a curentului spre aval, sprijinirea lucrărilor din amonte etc.

În ordinea frecvenței, dar nu și a importanței, avariile care afectează funcționalitatea lucrărilor constau în (Gaspar,1984):

-depășirea deversorului, a canalului de evacuare, a confuzorului etc., ca urmare a producerii unui debit mai mare decât cel luat în calcul, a colmatării parțiale a canalului, a reducerii capacității de evacuare de către flotanți și blocuri etc.

-nerealizarea, într-un anumit interval de timp, a aterisamentului sau a pantei acestuia, în ipoteza că barajul sau pragul respectiv are funcția de a susține lucrarea din amonte (prin intermediul aterisamentului), lucrare care în acest mod este expusă la subminare.

-nesprijinirea și neconsolidarea malurilor instabile din bieful amonte datorită neformării aterisamentului și/sau supraestimării transportului de aluviuni.

-dezvoltarea necontrolată a vegetației pe aterisamente (inclusiv în culoarul deversorului), în canalele de pământ și pereate, reducându-se în acest mod capacitatea de evacuare.

-lipsa vegetației forestiere de protecție în zona de încastrare a lucrărilor și a vegetației forestiere de valorificare a depozitelor de aluviuni create de lucrările transversale.

-lungimea prea mică a confuzorului care face trecerea de la barajul de priză la canalul de evacuare (deficiență de proiectare).

-producerea unor afuieri ale malului opus, în cazul amplasării necorespunzatoare a lucrărilor.

-producerea unor eroziuni importante în canale din cauza rugozității reduse a materialelor de construcții etc.

1.4 GOSPODĂRIREA DURABILĂ A PĂDURILOR – ELEMENTE FUNDAMENTALE

Cine nu a auzit acum la începutul mileniului al treilea, de problema dezvoltării durabile a societății umane, strâns legată de cea a gospodăririi durabile a resurselor naturale?

Dezvoltarea durabilă a fost definită ca fiind “dezvoltarea care satisface nevoile prezente, fără a compromite sansa viitoarelor generații de a-si putea asigura satisfacerea propriilor necesități”. După adoptarea Agendei 21, la Conferința de la Rio din 1992, dezvoltarea durabilă a fost constientizată ca o problemă vitală a omenirii, următoarea întâlnire de acest nivel din 2002 incluzând-o chiar în denumirea sa (Conferința Mondială privind Dezvoltarea Durabilă- World

Summit on Sustainable Development). Rezolvarea problemei dezvoltării durabile presupune soluționarea conflictelor existente sau posibile dintre economie si mediul înconjurător. Dezvoltarea durabilă implică o analiză complexă în plan economic, ecologic si social.

Sub raport economic dezvoltarea durabilă este legată de nivelul de trai si ar trebui să asigure bunăstarea în întreaga lume, inclusiv în zonele sărace ale globului. Dimensiunea ecologică vizează conservarea resurselor naturale si protecția ecosistemelor, iar cea socială presupune satisfacerea aspirațiilor individuale si de grup pentru întreaga populație a planetei. Modificările mediului la scară globală si în special posibilele schimbări climatice măresc în mod considerabil complexitatea problemei dezvoltării durabile a societății umane.

Pentru ca o pădure să furnizeze venituri din exploatarea lemnului în mod constant este necesar ca ea să cuprindă arbori de vârste diferite. Aceasta s-ar putea realiza pentru anumite păduri prin menținerea unui amestec de arbori de diferite vârste pe aceeasi suprafață, urmând să fie tăiați arborii care ating anumite dimensiuni (un mod de gospodărire pe care silvicultorii îl numesc „codru grădinărit”).

Cel mai adesea pădurile se împart în suprafețe mai mici, numite parcele si subparcele, care cuprind porțiuni uniforme de pădure. In aceste condiții, pentru asigurarea unei producții continue de lemn, este important ca în fiecare perioadă de timp să existe astfel de parcele din care să fie posibil să se taie lemn. Să presupunem o pădure care poate fi tăiată la vârsta de 80-100 de ani, cazul ideal ar fi acela în care suprafața pădurilor exploatabile, care au deja această vârstă, să fie egală cu cea a pădurilor care au în prezent între 60 si 80 de ani, care vor deveni exploatabile în următoarea perioadă si asa mai departe. Aceasta ar fi situația asa numitei structuri echilibrate pe clase de vârstă.

Pădurilor tăiate le vor lua locul arborete tinere, care vor fi tăiate peste o sută de ani si asa se poate asigura o recoltă continuă si chiar constantă de lemn. Intervalele de 20 de ani, sunt numite clase de vârstă. Practic, pe măsura trecerii timpului, arboretele avansează dintr-o clasă de

vârstă în următoarea, ajungând în final în ultima clasă de vârstă, a arboretelor exploatabile.

1.5 IMPORTANȚA AMENAJĂRII FORMAȚIUNILOR TORENȚIALE

Formațiunile torențiale sunt descrise ca: “unități hidrografice elementare pe care se pot forma viituri puternice” (BĂLOIU, 1980; GIURMA, 1989). O formațiune torențială, se dezvoltă în anumite condiții de relief ce condiționează o concentrare rapidă a apelor de scurgere. Viiturile torențiale produc pagube însemnate în diferite ramuri ale economiei și sociale, și din această cauză sunt necesare soluții din ce în ce mai eficiente de amenajare a acestor formațiuni.

Pagubele înregistrate în sectorul silvic și agricol, sunt alcătuite din spălare intensă a stratului de sol, erodare puternică în adâncime, ruperi și surpări de maluri, inundarea și colmatarea cu aluviuni a rețelelor de transport sau a terenurilor valoroase (TELLA, 1939).

Pagube majore sunt produse drumurilor, în special celor forestiere, căilor ferate, construcțiilor de orice natură, lucrărilor de amenajare și gospodărire a apelor prin colmatare cu aluviuni sau inundare (BĂLOIU, 1965, 1980; BĂDESCU, 1955, 1972; GIURMA, 2003).

Importanța și gravitatea fenomenelor de torențializare a rețelei hidrografice și de degradare a unei însemnate părți din suprafața țării, a dus la impunerea unor concepte și soluții de amenajare a acestora (BERNARD, 1927; MUNTEANU și colab., 1991).

Ca urmare, s-au intensificat procesele tehnice în acest sector de activitate, situație care a contribuit la rezolvarea cât mai eficientă a corectării torenților care periclitau obiective importante, totodată reducându-se prețul de cost .

Pentru a ajunge la amenajarea eficientă a unui torent, specialiști de renume din domeniul silvic, au realizat o serie de cercetări și concepții tehnico-științifice, descriind în detaliu unele aspecte inovative, perfecționând tehnologia de execuție și de întreținere a lucrărilor (MUNTEANU, 1991; CLINCIU și colab.,1998 ;GAȘPAR ș.a., 1995).

Este cu precădere vital a se da o importanță majoră amenajării acestor tipuri de formațiuni de erodare, totodată realizându-se o sinteză a cauzelor care au condus la declanșarea și dezvoltarea fenomenelor torențiale.

Sinteza va trebui astfel întocmită, încât din ea să rezulte, cu claritate, necesitatea fundamentării atât hidrologice cât și tehnico-economice, a acțiunilor principale de restabilire a echilibrului hidrologic pentru teritoriul studiat (MUNTEANU ș.a., 1991; DÎRJA, 2002).

1.6 AMENAJAREA BAZINELOR HIDROGRAFICE TORENȚIALE

În anul 1975, MUNTEANU a formulat următoarea definiție referitoare la amenajarea bazinelor hidrografice torențiale: „reprezintă aplicarea, în cuprinsul bazinelor hidrografice mici, torențializate pe diverse căi, a unui ansamblu de măsuri organizatorice și lucrări biologice, biotehnice și hidrotehnice în scopul principal al controlului solului și apei”. Totodată emeritul profesor spunea: „numai bazinele în cuprinsul cărora, apele și solurile sunt rațional și permanent controlate – respectiv conservate, dirijate și folosite – au asigurate premisele fundamentale de a deveni echilibrate din punct de vedere hidrologic”(MUNTEANU, 1975).

După, BORELLI, (1998), bazinul torențial amenajat, este catalogat ca și „unitate de monitorizare a mediului”. Această denumire a fost mai apoi adoptată de către Uniunea Europeană, prin „Directiva cadru privind apa 60/2000”, și pe plan mondial a fost recomandată pentru a fi aplicată în toate țările din lume, la dezbaterile celei de a treia ediții a Forumului Mondial al Apei, desfășurat în Japonia, în anul 2003.

Bazinele hidrografice mici, situate în zona de deal sau de munte, acoperite într-un procent însemnat de vegetație lemnoasă, necesită a fi acoperite cu lucrări de corectare a torenților, datorită proceselor de erodare intensă și transport aluvionar de pe rețelele hidrografice aferente (MUNTEANU și colab., 1991; GAȘPAR și colab., 1995a).

Studii și cercetări efectuate în astfel de bazine, au arătat că din cauza fenomenelor puternice de eroziune, care se produc pe rețeaua hidrografică, aceasta constituie elementul principal al producerii de aluviuni, în unele cazuri procentul din întreaga cantitate depășind 90% (GAȘPAR și colab., 1995a, 1987, 1982).

Cauzele existenței albiilor degradate, după GAȘPAR și colaboratorii, într-o pădure bine încheiată, sunt următoarele:

tăieri rase executate pe suprafețe întinse, în secolul XIX și la începutul secolului XX, cu transportarea buștenilor prin corhănire pe versanți și pe albiile neamenajate ale pâraielor, producând o degradare accentuată;

amplasarea drumurilor forestiere din zona montană, pe albia sau la nivelul albiei pâraielor, situație care a dus la degradări permanente ale acestora și la accentuarea fenomenului de torențialitate a pâraielor;

formarea, datorită schimbărilor climatice, în zona montană înaltă, a unor avalanșe puternice de zăpadă, care au dus la deschiderea de culoare pe rețelele de albii existente, antrenând totodată solul, roca și vegetația forestieră, și creând condiții prielnice de scurgeri rapide la ploile majore;

eroziunea puternică și accelerată pe terenurile agricole, și înaitarea acestui proces în teritoriile ocupate de pădure;

Bazele teoriei moderne privind amenajarea bazinelor hidrografice torențiale, au fost puse pe de o parte prin proiectul „activitatea de restaurare a terenurilor degradate din Alpii Franței”, desfășurat la mijlocul secolului al XIX-lea, și pe de altă parte prin acțiunile „mișcării de conservare a solului”, declanșată în SUA la începutul secolului al XX-lea (FAO, 1986, 1998).

Datorită acestei teorii, bazinele hidrografice torențiale, nu au mai fost văzute ca o suprafață oarecare de teren de pe care un torent își colectează apele, ci ca o parte integrată a ecosferei, o unitate distinctă din peisajul geografic, „un autentic depozitar al biodiversității” (MUNTEANU, 1975; CLINCIU, 1999, 2000).

1.7 PROCESE TORENȚIALE ȘI AMENAJAREA BAZINELOR ÎN ROMÂNIA

Primele date concludente privind mișcarea suprafeței fondului forestier provin de la începutul secolului al XIX-lea, respectiv când după „Pacea de la Adrianopol”(1829) și după aplicarea „Reformei agrare”(1864), din timpul domniei lui Cuza, mari suprafețe de păduri au fost defrișate pentru a fi înlocuite de pășuni și terenuri arabile. Astfel fondul forestier a scăzut în câteva decenii de la 40% la 29% din teritoriul țării.

Primul „Cod Silvic Român”(1881), reglementează oarecum exploatarea pădurilor, dar rolul hotărâtor în stoparea distrugerii pădurilor României, îl are înființarea în 1886 a „Societății Progresul Silvic”, care încă de la început a militat pentru stoparea tăierilor abuzive și împădurirea terenurilor degradate și afectate de eroziune(GAȘPAR, 2008).

Ultima defrișare de mare proporție a fost făcută în anii 1920-1921, când s-a sacrificat un milion de hectare de pădure pentru a se face pășune comunală.

Terenurile câștigate pe seama defrișării pădurilor poartă și astăzi denumirea de “curături” (BUDIU, 1995).

Potrivit lui POPESCU și colab., (2004), în România, turbiditatea râurilor este sub 100 gr/m3, în regiunile împădurite, față de 5000 gr/m3 cât se constată în zonele lipsite de vegetație forestieră.

Înființarea „Institutului de Cerecetări și Experimentări Forestiere”, (1933), a „Centrelor de Corectare a Torenților”(1948), în bazine unde se înregistrau puternice viituri torențiale, și a „Întreprinderii de Corectare a Torenților și Ameliorare a Terenurilor Degradate”(1952), a dus la o dezvoltare și desăvârșire a preocupărilor de amenajare a bazinelor hidrografice torențiale în țara noastră (CLINCIU, 1997).

După GAȘPAR, (2008) preocupările de amenajare a bazinelor hidrografice s-au concretizat în cinci etape evolutive.

Prima etapă începe la mijlocul secolului al XIX-lea, când datorită defrișărilor masive, s-au instalat procese puternice de torențialitate, de alunecare și de erodare pe mari suprafețe de teren. O serie de personalități (Th. Pietraru, P.S.Antonescu-Remuși) au depus eforturi substanțiale pentru a conștientiza populația asupra importanței pădurilor.

Etapa a doua, începe odată cu înființarea Societății „Progresul Silvic”, în cadrul căreia au activat, și au militat pentru împădurirea terenurilor degradate, oprirea defrișărilor și „corecțiunea torentelor”, personalități marcante a acelei perioade (P.S.Aurelian, Petre Antonescu, George Stătescu, N.G.Popovici, V. Cârnu-Munteanu, Marin Drăcea ș.a.)

A treia etapă, se conturează odată cu apariția, în 1930, a „Legii de Ameliorare a Terenurilor Degradate și Corectare a Torenților”. Astfel începe, de acum bine reglementată, acțiunea de împădurire a terenurilor erodate, de consolidare a versanților, a ravenelor și a torenților prin lucrări specifice din lemn sau piatră. Se construiesc primele lucrări de piatră cu mortar de ciment sau din beton.

Etapa a patra, se va desfășura începând cu anul 1948, odată cu înființarea Centrelor de Corectare a Torenților, dar se va activa mai susținut din 1951, după înființarea Institutului de Proiectări Silvice, când eforturile de combatere a efectelor torenților și de amenajare a acestora, au fost organizate pe bazine hidrografice, iar statul a investit sume importante în proiectele inițiate. Se revizuiește începând cu 1970 noțiunea de amenajare a bazinelor hidrografice torențiale, totodată trecându-se la cercetări științifice de o rară și adevărată valoare, inițiate de către: C. Arghiriade, Al. Apostol, I. Ciortuz, S.A. Munteanu, ș.a., care au dus la desăvârșirea pe plan național și mondial a unor noi concepții privind calculul și execuția barajelor, a hidrologiei bazinelor hidrografice torențiale și a definirii de noi principii fundamentale legate de corectarea torenților și amenajarea bazinelor hidrografice torențiale.

Este etapa cea mai fructoasă a științei și practicii românești, în ceea ce privește noțiunile de corectare a torenților și ameliorare a terenurilor degradate.

Cea de-a cincea etapă descrisă de GAȘPAR, (2008) este aceea de reducere drastică a susținerii financiare a colectivelor de cercetare, proiectare și execuție din domeniul studiat. Aceasta a început în anul 1990, și într-o oarecare măsură se regăsește și în prezent.

Mai poate fi amintită și o a șasea etapă, sau un subcriteriu al etapei a cincea, care a început să se dezvolte timid cu șuișuri și coborâșuri, după inundațiile care au avut loc în anii 2003 – 2004. Se poate spune că s-au relansat într-o oarecare măsură activitățile de proiectare și execuție a lucrărilor de corectare a torenților și de ameliorare a terenurilor degradate, reluându-se investițiile în aceste sectoare (ADORJANI, 2008).

1.8 TIPURI DE LUCRĂRI HIDROTEHNICE UTILIZATE LA AMENAJAREA BAZINELOR HIDROGRAFICE TORENȚIALE

A) Lucrări din zidărie de piatră cu mortar de ciment și beton. În Austria, s-au extins începând cu anul 1942, barajele în arce, și în albiile nestîncoase, cu condiția ca acestea să fie stabile, iar terenul de fundare să fie rezistent la eroziune. În țările fostei Iugoslavii, s-au executat baraje din beton, în arc pur, cum ar fi: barajul de pe torentul Idbar care deversează în cuveta lacului de acumulare Jablanica (MECOTĂ, 1956).

Rezultate favorabile, s-au obținut în Serbia și Croația, cu barajele de tip dren, concepute de profesorul ROSIČ, (1956), compuse din barajul propriu-zis, cu înălțimea de 2m și sistemul de canale dren amplasate în amonte. Caracteristica principală a acestui tip de baraj este aceea că, apa provenită de pe torent, cade în drenul respectiv, iar aluviunile sunt depuse selectiv datorită reducerii considerabile a forței viiturii.

După 1960 s-au adoptat o serie de modele de praguri și baraje, la care varia în limite destul de largi înclinarea paramentului aval (fructul paramentului), începând cu barajele de greutate clasice, trapezoidale, la care λ ≤ 0,20, executate cu precădere în Rusia, Franța și Germania. Ulterior datorită necesității economiei de materiale și forță de muncă, prin studii și cercetări, s-a trecut înspre baraje la care: 0,3 < λ ≤ 0,60 (MUNTEANU, 1975).

B) Lucrări din beton armat. În Italia, s-au proiectat și amplasat baraje mixte, din beton armat și zidărie de piatră cu mortar de ciment. Acestea au condus la economii de materiale și forță de muncă, de circa 30%, față de celelalte tipuri (CAPON, 1955). În Austria, unele baraje au fost executate din plăci de beton armate pe pile. În cazul albiilor cu deschidere mare, sistemul de rezistență a fost completat de o serie de grinzi orizontale, verticale și înclinate pe care se sprijină placa din beton armat, așezată vertical și care formează corpul barajului (GEORG, 1957).

C) Lucrări din prefabricate. Utilizarea acestor tipuri constructive de baraje a primit o largă dezvoltare în Italia, Elveția și S.U.A., unde de-a lungul timpului s-au executat numeroase lucrări de acest fel. Lucrarea constă dintr-o multitudine de casete, realizate prin așezarea unor elemente de construcție de diferite forme care se îmbină între ele, realizând o rețea elastică, teoretic rezistentă la viituri. Au avantajul ușurinței la montare și punere în operă a elementelor componente (BONICELLI, 1968).

D) Lucrări din metal. S-au utilizat în S.U.A., (LAURE, 1957), cea mai reprezentativă fiind barajul curb, realizat din tablă ondulată, executat pe torentul Arroyo Secco, de lângă Los Angeles. Tipul acesta de baraj se poate executa într-un timp record, cu forță de muncă puțină și costuri materiale reduse.

Se poate spune că printre primele lucrări de corectare a torenților, în România, au fost și cele executate între anii 1905 și 1912 de către administrația căilor ferate, în bazinele Valea lui Bogdan, Valea Conciu și Mesteacănului, bazine cu un puternic caracter torențial situate pe Valea Prahovei (ADORJANI și colab., 2008).

În perioada interbelică, se reglementează cadrul juridic de inventariere a terenurilor cu procese de degradare și risc de torențialitate, totodată se pun bazele noțiunilor și principiilor de cercetare, proiectare și execuție a lucrărilor de corectare a torenților. După „Legea ameliorării terenurilor degradate” din 1930, se constată o intensificare a lucrărilor de refacere a pădurilor și corectare a formațiunilor torențiale în bazinele râurilor Mureș, Someș, Timiș, Bârzava, Siret și Crișuri.

După 1950, APOSTOL și MUNTEANU (1953), proiectează și pun în operă o serie de lucrări cu secțiuni modificate (pentagonală, cu parament amonte în redane, cu fruct aval mărit), iar ARGHIRIADE (1953) și MECOTĂ (1961), amplasează baraje de greutate în arc (fig. 1.4), cu muchiile deversorului și piciorul din aval al elevației rotunjite și baraje cu goliri de fund, sau cu fante.

Astfel în perioada 1951 – 1967, pentru protecția lacurilor de acumulare și a instalațiilor hidroenergetice s-au realizat o serie de lucrări de corectare a torenților (fig. 1.5) în bazinele râurilor Sebeș, Râu-Mare, Lotru, Argeș, Prut, Drăgan, ș.a.

Pentru protejarea căilor de comunicație, s-au executat lucrări în bazinele Jiu, Olt, Arieș, Strei, Argeș, Trotuș, Sebeș, Cerna, ș.a (fig. 1.6). Totodată s-au intensificat acțiunile de redresare economică, naturală și de refacere a ecosistemelor în regiunile Vrancea, Valea Buzăului și Valea Teleajenului, greu încercate de procese erozionale puternice și torențialitate maximă (ADORJANI și colab., 2008).

Apar pentru prima dată o serie de elemente noi în proiectarea disipatorilor de energie și a canalelor de evacuare a apei (ARGHIRIADE și MIHĂILĂ, 1953).

După anul 1967, după cum precizează ADORJANI, (2008) lucrările de corectare a torenților, se vor utiliza și pentru protejarea rețelelor de transport forestier (Sebeș, Doftana, Vișeu), pentru protejarea unor stațiuni balneare sau baze de tratamente (Govora, Sovata, Slănic Moldova, ș.a.), precum și a unor zone industriale și miniere (Ocnele Mari, Comarnic, Sadu sau Târgu Ocna).

În perioada 1948 – 1966, s-au executat următoarele categorii de lucrări, cu volumele aferente fiecărei categorii:

împădurirea versanților degradați și a aterisamentelor (80.427 ha);

lucrări din lemn (garnisaje, cleionaje, gărdulețe, etc.), utilizate la ameliorarea terenurilor degradate și corectarea torenților (5.532 km);

construcții hidrotehnice pentru corectarea torenților, realizate din piatră cu mortar de ciment, beton sau beton ciclopian (752.700 m3);

Acțiunile de ameliorare a terenurilor degradate și corectare a torenților desfășurate pe teritoriul României, în perioada 1965 – 2007, în toate cele 15 mari bazine hidrografice, s-au concretizat prin următoarele categorii de lucrări (ADORJANI, 2008):

CAPITOLUL II

EFECTE PRODUSE DE LUCRĂRILE UTILIZATE LA AMENAJAREA BAZINELOR HIDROGRAFICE

2.1 EFECTE CU IMPACT HIDROLOGIC ȘI ANTIEROZIONAL

În urma împăduririlor, în bazinele torențiale cu suprafețe medii, debitele maxime de viitură, de asigurare 1%, s-au redus de la 7,5 – 21,4 mc/s la 3,12 – 12,5 mc/s (TRACI, 1986; MUNTEANU, 1975).

Apa pluvială scursă pe versanți, poate fi reținută de unele lucrări, cum ar fi: terase sprijinite (30 – 40 mm), șanțuri de val (13 – 48 mm), gropi cu pâlnie (10 – 25 mm).

Potrivit lui TRACI, (1985), s-a constatat că după o perioadă de 15 – 20 de ani, de la împădurirea bazinelor torențiale, procesul de eroziune de suprafață s-a redus cu până la 90% iar cel de eroziune în adâncime, datorită și lucrărilor hidrotehnice, s-a redus cu 70 – 80%.

După execuția lucrărilor biologice și hidrotehnice și trecerea unei perioade de 10 – 25 ani, eroziunea specifică și debitul solid a scăzut de la 8,8 – 37,0 mc/ha·an la 1,6 – 12,6 mc/ha·an, pentru bazinele de referință (APOSTOL, 1975; TRACI, 1985).

Potrivit cercetărilor efectuate la nivel mondial și în România, s-a ajuns la următoarele concluzii, mai importante:

în bazinele în care au fost executate un număr redus de lucrări de amenajare, sub 50% din efectivul necesar proiectat, efectele de stopare a degradărilor și refacere a echilibrului au fost minore, sub 30%, eroziunea și alunecările active continuând pe suprafețe întinse, reduceri observându-se doar în zonele acoperite cu lucrări;

în bazinele în care s-a realizat un mare volum de lucrări, 70 – 80% din efectiv, eroziunea a fost aproape stopată, menținându-se doar în zonele fără lucrări;

în acele bazine, în care amenajările complexe s-au realizat peste 90% din suprafața totală, eroziunea s-a redus substanțial, iar procesele de torențialitate s-au stins într-o perioadă scurtă de timp;

din situațiile enumerate mai sus, reiese faptul că lucrările biologice și hidrotehnice nu trebuie să se concentreze numai în partea inferioară a acestor bazine, ci ele trebuie să fie executate pe suprafața întregului bazin, în funcție de necesități.

După CLINCIU, (1997), reducerea transportului de aluviuni, este de până la 40%, dacă se împăduresc versanții, dar poate ajunge până la 75% dacă se va acționa și pe rețeaua hidrografică, concomitent cu lucrările biologice și biotehnice de pe versanți.

2.2 EFECTE CU IMPACT ÎN AMELIORAREA SOLULUI

Distrugerea solului fertil și scăderea capacității de producție a acestuia este cea mai mare pierdere pricinuită de eroziune, și se regăsește la nivel mondial, cu implicații majore asupra dezvoltării ecosistemelor. În România, datorită defrișării terenurilor în pantă și a pășunatului abuziv, procesele de eroziune s-au intensificat, depășind valorile admisibile de 2,5 – 4 mc/ha·an. Procesul de eroziune a solului, înregistrat în sectorul silvic, scade producția de masă lemnoasă cu 2 – 5 mc/ha·an (MUNTEANU și colab., 1993).

Vegetația forestieră are rol de ameliorare continuă a solului prin:

– ameliorare a proprietăților fizico-chimice ale solului;

– creșterea rădăcinilor și activitatea microorganismelor duce la afânarea solului;

– fixarea azotului din atmosferă, de anumite plante (salcâm, anin, cătină);

– îmbogățirea solului datorită descompunerii litierei, a rădăcinilor sau a ramurilor.

2.3 EFECTE ECONOMICE

Acestea sunt deosebit de importante, sunt vizibile într-o perioadă lungă de timp și pot avea anumite implicații, în dezvoltarea și refacerea integrată a bazinelor hidrografice torențiale (CLINCIU, 1997).

Efectele economice trebuie evaluate în funcție de: costurile lucrărilor de amenajare, venituri directe realizate și valoarea pagubelor diminuată de executarea lucrărilor.

Costul lucrărilor de amenajare este dat de: împădurirea terenurilor degradate, lucrări de consolidare a versanților și a rețelei hidrografice, lucrări de întreținere și reparare sau de completare a acestora.

Veniturile directe sunt: valorificarea masei lemnoase, valorificarea fructelor de pădure, valorificarea mierii, a rășinii și a altor produse. Alte venituri importante, sunt realizate în sectoarele agricole și zootehnice datorită lucrărilor de combatere a eroziunii solului, sau în domeniile recreativ și industrial.

Diminuarea valorii pagubelor datorită amenajării bazinelor torențiale este dată de reducerea pierderii capacității de producție a solului, reducerea pierderilor produse de aluvionare sau colmatare și reducerea pagubelor directe constituite din distrugerea căilor de comunicație, a zonelor industriale sau a celor locuite (MUNTEANU și colab., 1993).

Efectele economice se pot evalua imediat după declanșarea proceselor de degradare, în momentul începerii execuției lucrărilor, de la punerea în funcțiune a lucrărilor până la stingerea formațiunii torențiale și după stingerea acesteia.

Aceste efecte sunt mai intense dacă se demarează mai rapid lucrările de amenajare. Dacă se întârzie prea mult cu demararea lucrărilor, costurile cresc. Diminuarea și stingerea torențialității este mai lungă în timp dacă se tărăgănează începerea lucrărilor. Veniturile și implicit eficiența economică este mai redusă, iar cheltuielile mai mari dacă formațiunea torențială este mult dezvoltată (MUNTEANU și colab., 1993).

2.4 EFECTE SOCIALE ȘI ECOLOGICE

Efectul social major este acela al producției de masă lemnoasă sau produse accesorii ale pădurii, atât de necesare oamenilor. Alt efect important este acela de protejare a unor așezăminte sau zone industriale, ori asigurarea de energie electrică și apă potabilă prin regularizarea regimului hidrologic.

Dintre efectele ecologice se amintesc: refacerea mediului ambiant și a ecosistemelor naturale specifice zonelor în care s-a instalat torențilaitatea. Cele mai complexe acțiuni de refacere ecologică și socială, s-au întreprins în țări precum: Franța, Austria, Elveția și Italia, unde terenurile părăsite și cu puternice fenomene de eroziune sau torențialitate nu au putut fi redresate decât prin acțiunile conjugate ale specialiștilor ce activau în domeniile silviculturii și hidrologiei (CLINCIU, 1997). În țara noastră, bazine hidrografice din Apuseni sau Vrancea, masiv depopulate datorită degradărilor puternice, au fost eficient valorificate prin lucrări de reconstrucție ecologică, devenind zone de interes social și turistic.

Chiar și activitatea ce duce la amenajarea bazinelor hidrografice torențiale sau a ameliorării terenurilor degradate, asigură locuri de muncă oamenilor care trăiesc în zonele respective, efectul social fiind demn de luat în seamă.

În concluzie se poate afirma că o ramură a reconstrucției ecologice este și amenajarea integrată a bazinelor hidrografice torențiale.

CAPITOLUL III

CADRUL NATURAL

3.1 BAZINUL TORENȚIAL VALEA SOPONII, UN BAZIN DE INTERES ECONOMICO – SOCIAL, ȘTIINȚIFIC ȘI EXPERIMENTAL

Dezvoltarea fără precedent în ultimii zeci de ani a municipiului Cluj – Napoca , atât sub raport demografic cât și sub raportul capacității industriale, a condus la o creștere vertiginoasă a consumului de apă potabilă și industrială, față de care sursele actuale din apa subterană și de suprafață au rezultat ca fiind insuficiente. Pentru aceasta au fost studiate mai multe variante de amenajare și exploatare a resurselor de apă, rezultând în final soluția de regularizare a debitelor râului Somesul Rece printr-o acumulare de compensare a deficitelor.

Această acumulare a fost amplasată la cca. 6 km amonte de comuna Gilău, a intrat în funcțiune deja în anul 1979 și s-a realizat cu ajutorul unui baraj de beton.

Asigurarea funcționării normale a acumulării, precum și prevenirea colmatării lacului, apare ca o necesitate imperioasă cu atât mai mult cu cât albia principală a Văii Soponii cât și afluienții ei care debușează direct în lac, au un accentuat caracter torențial, manifestate de viituri puternice și un apreciabil transport de aluviuni.

Deși are un procent important de suprafață păduroasă (55%) și arborete în general bine dezvoltate și gospodărite, totuși acest bazin are un potențial torențial și o capacitate de transport de aluviuni foarte ridicate. Aluviunile antrenate spre lac periclitează atât capacitatea de retenție a barajului cât și funcționarea instalațiilor hidraulice de exploatare a acumulării.

Pe lângă acumularea Someșu Cald, importanța economico-socială a bazinului hidrografic Valea Soponii mai este evidențiată prin apărarea altor obiective cum este drumul județean DJ14A, drumurile auto forestiere din bazin, precum și podurile și podețele ce traversează pârâurile torențiale. În plus, în lipsa executării lucrărilor de amenajare, se pot adăuga pagube mai greu evaluabile în bani, cum sunt înălțarea patului albiei principale a Soponii ca urmare a depunerilor eterogene de aluviuni, sau distrugerea faunei salmonicole, scăderea continuă a fertilității solului, precum și afectarea esteticii peisajelor din bazin, diminuându-le treptat valoarea turistică.

Bazinul hidrografic Valea Soponii rezintă un punct de reper din punct de vedere științific atât sub raportul diversității lucrărilor executate în cuprinsul său, cât și din punct de vedere al complexității lor. Pentru Valea Soponii s-a elaborat până în prezent un studiu de fundamentare de amploare, studiu complex și complet, coordonat Direcția Silvică Cluj.

Din lungimea totală a rețelei hidrografice în acest bazin, aproape jumătate prezintă fenomene importante de degradare (eroziune de fund și laterală, alunecări și surpări de teren) ce constituie surse permanente de aluviuni.

Volumul cel mai mare de aluviuni aste furnizat de albiile torențiale (70% din transportul mediu anual) urmate apoi de versanții din fondul agricol (24%) și la urmă versanții din fondul forestier (6%).

Având în vedere poziția extrem de periculoasă a Văii Soponii sub raportul antrenării aluviunilor către lacul de acumulare Someșu Cald, amenajarea albiilor torențiale din bazin se impune în primă urgență, având în vedere atât valea principală, cât și afluienții acesteia.

3.2. POZIȚIA GEOGRAFICĂ

Bazinul torențial, care face obiectul prezentului proiect, este drenat de Pârâul lui Bogdan și reprezintă o unitate de rang inferior a bazinului Valea Soponii, care se extinde în treimea inferioară a văii, inclus în Bazinul hidrografic al Râului Someșul Rece, județul Cluj.

Teritoriul drenat de valea Soponii se arondează, potrivit raionării prezentate în lucrarea “Geografia României” (1983), în Unitatea Carpato-Transilvană (I), Subunitatea Carpaților Occidentali (A), Grupa de Vest (3).

Din punct de vedere geomorfologic teritoriul studiat este situat în provincia Carpaticã, subprovincia Depresiunea Transilvaniei subregiunea Podișul Someșan , districtul Dealurile Clujului.

Unitatea morfologicã predominantã este versantul cu configurație de obicei ondulatã și caracteristici diferite privind lungimea , înclinarea , expoziția , microrelieful și panta. Orientarea generalã a bazinului hidrografic studiat este pe direcția N – S.

Altitudinea minimã este de aproximativ 580 m la vãrsarea Soponii în valea Someșului Cald iar altitudinea maximã cca. 1550 m, în zona de cumpănă.

3.3 GEOLOGIA ȘI LITOLOGIA

Relieful este dezvoltat pe formațiuni neozoice monoclinale. Substratul litologic al zonei studiate este constituit din șisturi cristaline iar pe firul vãilor s-au acumulat formațiuni aluvionare. Alternanța acestor tipuri de roci, precum și gradul diferit de degradare și alterare al rocilor apãrute la suprafațã constitue surse potențiale de aluviuni .

Deși prezența gresiilor în compoziția litologică subformațiunilor este constantă, există variații în ceea ce privește participarea gresiilor masive și a celor șistoase.

Întrucât prezintă o rezistență relativ scăzută la eroziune, aceste roci favorizează declanșarea eroziunii pluviale și amplifică fenomenele de transport torențial.

În plus, datorită cutării foarte pronunțate a depozitelor cuaternare, rocile se desprind foarte ușor chiar numai sub efectul greutății proprii și sunt antrenate gravitațional spre aval, alimentând rețeaua hidrografică cu o mare cantitate de material aluvionar.

Prin urmare, substratul petrografic reprezintă unul dintre factorii ce creează și întrețin predispoziția la torențialitate a bazinului Soponii, studiat în acest proiect.

3.4 SOLURILE

Studiul solurilor sub aspect hidrologic este deosebit de important având în vedere că solurile sunt cele care suferă de pe urma acțiunii mecanice a apelor de scurgere, precum și datorită faptului că în functie de specificul condițiilor staționale din bazin, urmează să se stabilească folosințele optime ale fiecărei suprafețe de teren, să se aleagă cele mai indicate specii pentru lucrările de împădurire și înierbare și să se adopte cele mai adecvate metode de pregătire a terenului în vederea conservării solului și instalării vegetației.

Studiul solului se poate face de-a lungul unor toposecvențe, completate cu analize de laborator, urmărind să se surprindă caracteristicile cele mai importante ale solului din punct de vedere hidrologic.

Studiile efectuate între anii 1995-2000 au arătat că pe complexul gresos, s-au format soluri cu procent variabil de schelet, care datorită texturii relativ ușoare pe care o au (nisipo-lutoasă, luto-nisipoasă) favorizează scurgerea de suprafață și amplifică transportul de aluviuni.

Luând naștere în urma interacțiunii dintre condițiile geologice, geomorfologice, climatologice și de vegetație, solurile forestiere cel mai des întâlnite în teritoriul studiat sunt:

Solul brun eumezobazic tipic : Profilul solului prezintã urmãtoarea succesiune de orizonturi : Ao – Bv – C (R).

Orizontul Ao rareori depãșește 25 cm grosime , iar orizontul Bv ajunge la 70 cm și chiar mai mult . Profilul are culoare brunã în Ao și brun-gãlbuie în Bv .

Solul brun eumezobazic tipic este format pe alternanțe de luturi, marne și gresii calcaroase substrate bogate în minerale calcice și feromagneziene; puternic acid la moderat acid cu pH = 4,4 – 5,0; moderat la intens humifer cu conținut de humus de 4,4 – 15,2 % pe grosimea de 10 – 20 cm; oligomezobazic la eubazic cu un grad de saturație în baze de 32 – 62 %; foarte bine aprovizionat în azot total; textura nisipo-lutoasã la luto-nisipoasã la suprafațã și luto-nisipoasã la lutoasã în profunzime. Acest tip de sol nu prezintã pe profil neoformațiuni specifice, în partea superioarã fiind întâlnite neoformațiuni biogene obișnuite

Pe solul cu texturã nisipo–lutoasã la lutoasă de bonitate superioarã, mijlocie-inferioarã pentru gorun, carpen, fag, frasin și molid, funcție de volumul edafic util (mare, mijlociu-mic) și de poziția solului pe versant (versanți umbriți-însoriți și panta acestora).

Solul brun luvic litic: Profilul solului prezintã urmãtoarea succesiune de orizonturi : Ao – El – Bt – R. Format pe luturi sãrace pe versanți umbriți mai puțin înclinați , puternic acid la suprafațã cu pH= 4,7 – 5,0 și acid la moderat acid în profunzime, cu pH = 5,1 – 5,5, foarte humifer pe grosimea de 10 – 15 cm, cu un conținut de humus de 5,6 – 6,0 %; oligomezobazic la suprafațã cu un grad de saturație în baze de 40 – 55 % și oligomezobazic la mezobazic în profunzime, de bonitate mijlocie pentru fag și gorun. Bonitatea mijlocie este determinatã de troficitatea medie și aciditatea mare la suprafațã și de variațiile de umiditate pe profil, când primãvara și toamna solul este bine aprovizionat cu apã, dupã care, urmeazã un deficit de umiditate în sezonul estival. Productivitatea fagului și gorunului depind de condițiile staționale și anume: pe versanții umbriți fagul pe acest sol poate realiza productivitatea mijlocie superioarã, iar pe cei însoriți productivitatea mijlocie sau chiar inferioarã pe versant sudic de pantã peste 25º. Gorunul realizeazã pe acest sol productivitate mijlocie–superioarã atât pe versanții însoriți pânã la 25º, cât si pe cei umbriți.

3.5 CLIMA

Regimul termic

Temperatura medie anuală: 6 grade Celsius în locurile mai joase (700 – 800m) de pe văi și 3 grade Celsius pe culmile cele mai înalte (peste 1 500 m) la limita dintre cele două etaje climatice montan inferior și montan superior.

Temperatura medie a lunii ianuarie: – 3,5 …- 8,0 grade Celsius. În lunile semestrului rece se remarcă o inversiune termică, treapta inferioară a reliefului (800, 850 m altitudine) caracterizându-se prin temperaturi medii mai coborâte (-4,0 grade Celsius) decât sectorul inferior al versanților situat cu 150 – 200 m mai sus. Efectul acestor inversiuni se reflectă asupra distribuției naturale a vegetației, fagul (specie sensibila la înghețuri târzii și gerurile puternice de iarnă) ocupând așa numita „zonă caldă” a versanților situându-se astfel deasupra molidului.

Amplitudinea medie anuală a temperaturii aerului variază de la 20,5 grade în vale, la 17,0 grade pe culmile cele mai înalte.

Temperaturile extreme absolute ale aerului : – 28 grade…+33 grade în părțile joase ale bazinului, -36 grade…+24 grade pe creste.

Data medie a primului și ultimului îngheț: primul îngheț – 15 septembrie în părțile înalte ale bazinului și 10 octombrie în părțile joase; ultimul îngheț – sfârșitul lui aprilie, începutul lui mai, în zone inferioare și sfârșitul lui mai pe vârfuri.

Numărul mediu al zilelor cu îngheț: 135 zile în Valea Soponii, 130 zile în zona caldă a versanților și 195 zile la 1 550m altitudine.

Regimul precipitațiilor atmosferice

a). Cantitatea medie anuală de precipitații crește de la 800 mm in Valea Soponii (altitudinea de 800 m), până la 1200…1300mm pe culmile ce ating altitudinea de 1400 … 1500 m. Cantitățile anuale de precipitații se caracterizează printr-o accentuată variabilitate de la un an la altul. Astfel din datele Rețelei meteorolgice de stat reiese că în anii cu activitate ciclonică deosebit de fregventă și intensă, în toate stațiile meteorologice din apropierea bazinului Soponii s-au înregistrat cantități anuale de precipitații mai mari de 1000 mm. Dimpotrivă în anii deficitari, când persistă sistemele barice anticiclonice, cantitățile anuale de precipitații nu depășesc 500…600 mm; în etajul premontan din zona Gilău, abia s-au ridicat la 650 … 750 mm.

b). Cantitățile lunare de precipitații prezintă, de asemenea, mari abateri față de mediile multianuale. Ploile abundente din anii 1980 – 1981, căzute în zona Clujului, dovedesc că în bazinul Soponii, cantitățile lunare de precipitați pot depăși 200…300mm. Pe de altă parte, sunt posibile și perioade deficitare și excesiv de secetoase, în care precipitațiile pot lipsi luni întregi sau mai mule luni, consecutiv; în general, în zona bazinului cercetat, perioadele deficitare sunt fregvente la sfârșitul iernii și toamna.

c). Cantitățile maxime de precipitații în 24 de ore capabile să provoace apariția viiturilor pe cursurile de apă s-au ridicat la valori de ordinul a 89 mm la Cluj și de 134 la Someșul Cald. Cantitatea de apă colectată, în ziua de 20 august 1969 în stația Gilău (161,7 mm), cât și cea din 19 iunie 1934 de la Beliș (306 mm), avertizează că în bazinul hidrografic Soponii sunt posibile ploi excepționale care să insumeze peste 150 … 200 mm în 24 ore și a căror intensitate să ajungă la 0,5 … 2,5 mm/minut.

De remarcat ploaia din 12 august 1985, a cărei intensitate s-a situat în jur de 2.0 –2.5 mm/ min, care a generat viituri importante pe majoritatea pâraielor torențiale, inclusiv pe valea Soponii, care interesează în acest proiect.

d). Numărul mediu al zilelor cu precipitații (P>=0,1mm) este cuprins între 150 zile, în etajul montan inferior, și 180 zile în etajul montan superior.

În privința fenomenelor nivale reținem, printe altele, că pe versanții montani împăduriți din bazinul Soponii, solul poate rămâne acoperit de zăpadă 3…4 luni, durata anuală a stratului nival crescând cu altitudinea și diminuând astfel durata perioadei de vegetație.

Regimul vântului

În regiunea climatică în care se situiază bazinul studiat, circulația atmosferică dominantă este cea din nord-vest, cu particularități impuse de morfologia bazinului.

Uneori, spre sfârșitul iernii și în cursul primăverii, în zilele cu vânt puternic dinspre culmile muntoase cele mai înalte, pe versanții opuși vântului, se produce fenomenul de,,foehn”, care fiind un vânt cald și uscat provoacă topirea bruscă a stratului de zăpadă, și de aici pericolul inundațiilor.

Regimul hidrologic

Apa din sol accesibilã plantelor este unul din cei doi factori esențiali care determinã fertilitatea solului și de aceea a caracterului hidric al solului constituie un criteriu principal de caracterizare și clasificare a stațiunilor forestiere. Apa din precipitații ajunsã la suprafața solului poate sã ia diferite direcții. O parte din ea ajungând pe frunzele și tulpinile plantelor se pot evapora direct în atmosferã fãrã a mai pãtrunde în sol. O altã parte din aceasta se poate scurge la suprafața solului sau, dacã este sub formã de zãpadã, poate fi spulberatã de vânt. În fine o altã parte din apa provenitã din precipitații poate pãtrunde în sol iar o parte din aceasta se infiltreazã pânã în apa subteranã. Totalitatea acestor fenomene determinã regimul hidrologic exprimat prin bilanțul apei din sol.

Sinteza climatică

Dupã Koppen teritoriul se încadreazã într-o singurã provincie climaticã D.f.b.x ce se caracterizeazã printr-un climat temperat, umed cu ierni relativ blânde, cu precipitații în tot cursul anului , cu temperaturi medii sub 19ºC în luna cea mai caldã a anului . Acest climat este favorabil dezvoltãrii speciilor de bazã fag și gorun, cât și a celor de amestec: tei, cireș, paltin de munte etc.

Indicele de ariditate De Martonne este caracteristic zonei respective, cel din perioada de vegetație fiind egal cu 24, rezultã cã nu existã deficit de precipitații din evapotranspirația potențialã.

3.6 MORFOMETRIA ȘI HIDROGRAFIA

În contextul bazinului hidrografic torențial ca un sistem cibernetic, parametri morfometrici constituie un rezultat al interacțiunilor dintre factorii care dau individualitate suprafeței bazinului (roca, relieful, solul și învelișul vegetal) și factorii care acționeazã în sensul degradãrii terenului (agresivitatea pluvialã, activitatea umanã). La rândul lor, parametri morfometrici, în funcție de specificul fiecãrui bazin, influențeazã într-o mãsurã mai mare sau mai micã procesele torențiale și procesele de degradare a terenurilor.

Delimitarea suprafeței bazinului s-a realizat pe baza hãrții cu curbele de nivel.

1. Suprafața

Reprezintă suprafața de teren de pe care o formațiune hidrologică își colectează apele și care se delimitează prin cumpăna topografică, în funcție de configurația curbelor de nivel.

După criteriul de clasificare propus de M. Widmann (FAO 1961) bazinul se încadrează în categoria bazinelor mici (F< 100 ha).

Mărimea suprafeței bazinului reprezintă caracteristica morfometrică fundamentală pentru calculul debitelor maxime și în calculul transportului de aluviuni, precum și pentru calculul altor parametrii morfometrici ai bazinului (altitudinea, panta, forma, etc.).

În continuare am cercetat suprafața din punct de vedere al distribuției acesteia pe trepte de altitudine, obținând curba hipsografică și corelat cu aceasta am cercetat modul de variație a energiei hidraulice a scurgerii pluviale.

Pentru aceasta am plecat de la premiza că pe un teren situat în pantă energia potențială pe care o înmagazinează apa de origine pluvială sau nivală se transformă aproape intregral în eroziune și transportă particule.

Analizând planul de situație al bazinului se observă că din punct de vedere al folosințelor această zonă de maximă predispoziție la eroziune nu prezintă situația cea mai bună pentru că este acoperită cu doar 20% pădure față de proporția de 67% la scara întregului bazin.

Acest rezultat este deosebit de prețios pentru că ne sugerează necestatea îmbunătățirii acestei zone critice sub raportul folosințelor și deci a eficienței hidrologice.

2. Perimetrul bazinului

Reprezintă proiecția pe orizontală a cumpenei topografice aferentă secțiunii de calcul luată în considerare. Ca parametru morfometric, perimetrul bazinului prezintă interes deoarece intervine în expresiile altor parametrii morfometrici, în special al acelora care cuantifică efectul hidrologic al formei bazinelor hidrografice.

3. Lungimea medie a bazinului

Se calculează pentru a evita subiectivismul introdus în calcule de metodele de determinare a lungimii maxime a bazinelor. Pe baza unei schematizări, se asimilează bazinul hidrografic cu un dreptunghi de aceeași suprafață și perimetru. Din această condiție rezultă expresia de definire a lungimii medii a bazinului:

=

Acest parametru intervine în calculul altor parametri morfometrici, (factor de formă, factor de alungire) caracterizând din punct de vedere dimensional bazinul.

Dacă analizăm valoarea expresiei de sub radical, putem spune că bazinul este relativ alungit, dar se apropie mult de forma triunghiulară.

4. Forma bazinului

Influiențează direct modul de desfășurare a proceselor hidrologice din cuprinsul bazinului, determinând debitul maxim probabil de viitură prin intermediul timpilor de concentrare, rezultând un aflux mai mare sau mai mic de scurgere prin secțiunea de calcul.

Estimerea cantitativă a formei bazinului servește pentru calculul și interpretarea altor parametri morfometrici: factor de formă, coeficient de formă, grad de alungire, etc.

Prin raportarea formei bazinului la un cerc (ca figură de referință) a cărei suprafață este egală cu suprafața bazinului, se determină coeficientul lui Gravelius:

1.248

Conform scării de apreciere a formei bazinelor hidrografice (Clinciu, 1983) bazinul studiat este moderat alungit Gr =(1,20 – 1,30], destul de apropiat de forma circulară, fapt ce aste favorabil pentru concentrarea rapidă a scurgerii în rețeaua hidrografică implicit pentru producerea unor viituri torențiale periculoase.

5. Altitudinea și înălțimea

Altitudinea deține rolul unui parametru morfometric de sinteză ce conține principalele verigi ale fluxurilor de materie și energie din bazinele hidrografice. Ea influiențează direct energia de relief, panta, solul și învelișul vegetal, cât și unele caracteristici ale ploii, (frecvența, durata și intensitatea) toate aceste elemente fiind luate în considerare pentru calculul debitului maxim de viitură, a transportului mediu de aluviuni și pentru stabilirea și dimensionarea tehnico-economică a lucrărilor de amenajare a torenților.

Pentru caracterizarea condițiilor hidrologice ale bazinelor în legătură cu altitudinea se face apel la următorii parametri morfometrici altitudinali: altitudinea minimă (Hmin), altitudinea maximă (Hmax), altitudinea medie (Hmed).

Altitudinea minimă a bazinului reprezintă înălțimea față de nivelul mării a celui mai coborât punct din cadrul bazinetului, se exprimă în metri și se determină cu ajutorul planului special de situație al bazinului.

Înălțimea cuantifică poziția spatială a fiecărui punct al bazinului, deasupra unui plan de referință convențional care trece prin punctul de altitudine minimă. Cu cât valorile înălțimilor sunt mai mari, cu atât predispozitia la torențialitate este mai mare.

6. Panta medie a bazinului

Ocupă un loc central în ansamblul parametrilor morfometrici ai bazinului prin frecvența cu care se implică în diverse calcule.

Exercită influențe majore asupra regimului scurgerilor, influențând viteza de scurgere pe versanți și în albii, și deci o capacitate de eroziune și transport de aluviuni mai slabă sau mai accentuată.

Ca parametrul morfometric, panta bazinului este luată în considerare de către toate metodele genetice de determinare a debitului maxim de viitură, precum și de unele formule empirice de aproximare a acestuia. De asemenea, intervine în metodologia de evaluare a transportului de aluviuni.

Procedeul cel mai precis de evaluare este cel bazat pe calculul pantei medii dintre două izohipse succesive, pantă ce se ponderează cu suprafața dintre aceste izohipse.

7. Lungimea medie a versanților

Predispoziția la torențialitate se corelează cu lungimea versantilor din bazin. Această mărime se implică frecvent în calcule privitoare la debitul maxim lichid, cât și calcule referitoare la transportul de aluviuni.

Lungimea medie a versanților din bazin se poate determina prin calculul, schematizând bazinul real, sub forma unui bazin ipotetic dreptunghiular alcătuit numai din doi versanți care gravitează la o albie principală de lungime egală cu lungimea totală a rețelei din bazin.

Conform clasificării, versanții bazinului sunt de lungime medie. Determinarea acestui parametru este importantă deoarece bazinele hidrografice sunt alcătuite din versanți mai scurți și mai numeroși, cu atât drenajul apelor din cuprinsul bazinului va fi mai rapid, rezultănd un grad mai mare de torențialitate.

8. Ordinul hidrologic

Reprezintă un număr ce se atribuie după o anumită regulă unei albii întregi – considerată de la obârșie și până la vărsare – sau unui segment de albie cuprins între două confluiențe.

În literatură s-au cristalizat mai multe sisteme de atribuire a ordinelor segmentelor rețelei hidrografice. În proiectul de față s-a adoptat sistemul Strahler (1969).

Ordinele se atribuie astfel:

Albiile terminale care nu mai au afluienți – ordinul 1;

Din unirea a două albii de prdin inferior rezultă o albie de ordin superior;

La unirea a două albii de ordine diferite se păstrează ordinul de rang superior.

Valoarea indicatoare a acestei noțiuni rezultă din principiul fundamental al variației în salturi, potrivit căreia:

Două albii care se unesc generează în aval de confluiența lor o albie cu trăsături genetice și funcționale noi;

Deși parametrii morfometrici variază de la un bazinet la altul, totuși mediile parametrilor stabiliți în raport cu ordinul hidrografic prezintă o anumită stabilitate și descriu o anumită legitate.

9. Lungimea totală și densitatea rețelei hidrografice

Lungimea rețelei hidrografice intervine în expresiile de calcul a altor parametri morfometrici sau este folosită ea insăși ca parametru de calcul hidrologic. Se obține prin măsurarea fiecărei ramificații pe planul special de situație și transpunerea ei la scară în cadrul unei scheme hidrologice.

Densitatea rețelei hidrografice caracterizează fragmenterea pe orizontală a reliefului și relațiile de cauzalitate între procesele torențiale și relief.

Având în vedere că o densitate Dr=10m/ha este o densitate ridicată, putem afirma că bazinul studiat prezintă o suprafață puternic predispusă la degradare prin eroziune și cu potențial ridicat de amplificare al proceselor torențiale.

10. Lungimea și panta albiei principale

Lungimea albiei principale este un parametru frecvent implicat în calcule hidrologice, folosit în numeroase formule empirice și metode genetice de determinare a debitelor maxime de viitură.

De obicei ca albie principală se consideră albia cea mai lungă din cadrul bazinului a cărei traseu se desfășoară după direcția generală de dezvoltare a bazinului și care drenează cea mai mare parte din suprafața bazinului.

Panta medie a albiei intervine de asemenea ca parametru morfometric în calcule hidrologice referitoare la determinarea debitelor maxime de viitură în special la calculul timpului de concentrare, precum și în cadrul metodei de evaluare a transportului mediu de aluviuni de pe albiile torenților.

3.7 INFLUENȚA PARAMETRILOR MORFOMETRICI ASUPRA PROCESELOR DE TORENȚIALITATE ȘI DE DEGRADARE A TERENURILOR

În ansamblul de factori care participã la declanșarea și extinderea manifestãrilor torențiale, alãturi de climã, vegetație și de caracteristicile solului, un rol deosebit de important îl dețin parametrii morfometrici ai bazinului . Suprafața bazinului hidrografic are o importanțã deosebitã în cadrul condițiilor care determinã producerea fenomenului torențial, de mãrimea acestuia depinzând cantitãțile de precipitații ce pot fi recepționate de teritoriul respectiv.

Altitudinea prezintã importanțã din punct de vedere al desfãșurãrii fenomenului torențial oferindu-ne informații cu privire la potențialul climatic și de vegetație al teritoriului. Altitudinea maximã și cea minimã dau informații asupra diferenței de nivel a bazinului, care este un factor hotãrâtor în declanșarea fenomenului de torențialitate, altitudinea medie, condiționeazã fluxurile de materie și de energie din cuprinsul B.H.T., influențând totodatã și circuitul hidrologic al bazinului.

Înãlțimea bazinului reprezintã una din cãile de pãtrundere a energiei în cuprinsul bazinului . Cu cât aceastã energie de relief este mai mare cu atât eroziunea și transportul de aluviuni este evident mai mare.

Pantele mari din cadrul teritoriului studiat contribuie substanțial la declanșarea și dezvoltarea fenomenelor torențiale, mai ales prin aceea cã favorizeazã scurgerea de suprafațã , determinând valori mari ale coeficienților de scurgere.

Lungimea maximã a bazinului și cea medie prezintã importanța din punct de vedere al timpilor de concentrare și scurgere a apelor din ploile torențiale .

Lungimea relativ micã a versanților din bazin determinã, mai ales în contextul pantelor repezi, scãderea timpilor de concentrare pe versanți și concentrarea rapidã a apei în albii, cu formarea viiturilor.

Energiile relativ mari de relief, mai ales în partea superioarã a bazinului studiat, aratã un anumit grad de predispunere la torențialitate al teritoriului. Aceastã informație este confirmatã prin valorile coeficienților de eroziune, care țin seama de influența pantei și a formei bazinului.

3.8 CARTAREA HIDROLOGICĂ

Pentru a estima cât mai riguros dinamica probabilă a proceselor erozionale din bazin, cât și pentru a stabili măsurile și lucrările care se impun pentru redresarea regimului hidrologic, este necesar să se realizeze o caracterizare a valorii hidrologice și antierozionale a fiecărui arboret funcție de caracteristicile sale structurale (compoziție, vârstă, consistență, clasă de producție) și de caracteristicile stațiunii pe care aceasta vegetează.

În tabelul ce urmează vor fi detaliate categoriile și subcategoriile de teren întâlnite în bazinul studiat:

Cartarea hidrologică calitativă a arboretelor întâlnite în bazin

Tabel 3.1

Folosința preponderentă este cea silvică, pădurile ocupând un procent de 61.4 % prin urmare, de modul de gospodărire și administrare din viitor, va depinde în mare măsură, capacitatea de conservare a echilibrului hidrologic din bazin, cât și eficiența economică a sistemului de lucrări proiectate.

Observațiile efectuate pe teren, demonstrează că arboretele din fondul forestier se comportă în general bine sub raportul conservării solului și apei.

Arbuștii și subarbuștii. Subarboretul de obicei lipsește sau este slab reprezentat mai ales prin alun, mãceș, porumbar și mur. Tot acest subarboret are rol antierozional mai ales în locurile unde se gãsesc goluri în arboret.

Pajiștile reprezintă a doua categorie de folosință din bazin și sunt reprezentate prin pășuni și fânețe, și ocupă procentual o suprafață de 38,6 % din întinderea bazinului.

În general au caracter secundar și datorită unei activități pastorale intense și de durată sunt în general de calitate slabă spre mediocră. Pășunile, în special cele situate deasupra limitei actuale a pădurilor, se găsesc într-o stare corespunzătoare din punct de vedere furajer cât și hidrologic și antierozional.

3.9 PROCESE TORENȚIALE

Deși bazinetul studiat se îndepărtează destul de mult de imaginea unui bazin hidrografic puternic torențializat, totuși, această unitate hidrologică, reacționează la anumite ploi atât prin variații mari ale debitului lichid cât și prin intense fenomene de eroziune și transport de aluviuni.

Predispoziția la torențialitate este dată de condițiile fizico-geografice în care acest bazin este situat (relief accidentat, substrat petrografic susceptibil la eroziune, ploi torențiale relativ frecvente și agresive, strat de zăpadă cu grosimi apreciabile).

Declanșarea torențialității precum și studiul actual de evoluție al acestui proces se află în legătură cu intervențiile factorului antropic, intervenții materializate prin modul de folosire și de exploatare al torenților din bazin.

Se poate constata că la nivelul întregului bazin, situația se prezintă astfel:

42.6 % – arborete cu eficiență hidrologică ridicată (categ.A)

8.8 % – arborete cu eficiență hidrologică mijlocie (categ.B1)(pășune împadurită)

48.6 % – terenuri neacoperite cu vegetație forestieră (terenuri în curs de împădurire sau reîmpădurire, terenuri de administrație) (categ.D1).

În cazul rețelei hidrografice din cuprinsul bazinetului predomină eroziunea și transportul de aluviuni. S-a observat pe teren că eroziunea în adâncime (eroziunea torențială) este cea mai activă în zona de obârșie a pârâului torențial, cu deosebire pe segmentele terminale ale lui.

Un interes deosebit pentru bazinul hidrografic Soponii (inclusiv pentru bazinetul considerat în acest proiect) îl reprezintă așa-numitele “pornituri de teren”. Acestea constau din alunecări pe suprafețe mici însoțite de surpări și de prăbușiri de mal. Ele constituie surse principale de aluviuni fiind distribuite mai mult sau mai puțin uniform pe întreaga lungime a rețelei hidrografice din bazin.

Prin sedimentarea aluviunilor grosiere, care sunt transportate de viituri, se dezvoltă conul de dejecție, care deja există la confluența cu râul colector Someșul Cald, în timp ce aluviunile fine sunt deversate și preluate de acest râu, care periclitează el însuși obiectivele din aval.