Evaluarea Vulnerabilitatii la Inundatii In Zona de Tranzitie Munte Podis

Inundațiile sunt considerate ca fiind dezastrul natural care afectează activitatea umană la care se asociază pierderile economice, materiale și de mediu. Răspunsul societății la acest fenomen s-a materializat în diferite moduri de abordare, plecându-se de la luarea unor măsuri defensive și ajungându-se la scheme complexe de gestionare și management. Gestionarea fenomenelor de risc hidrologic este anevoioasă și costisitoare. La nivel mondial s-a demonstrat că apariția inundațiilor nu poate fi evitată, însă aceste fenomene extreme pot fi gestionate și reduse printr-o serie de măsuri și acțiuni. Calculul vulnerabilității la inundații pentru comunitățile situate în luncile râurilor reprezintă o nouă abordare ce oferă rezultate care pot facilita luarea unor măsuri de atenuare eficientă a efectelor acestor fenomene (Eleuterio et al., 2013; Horritt and Bates, 2001; Kreibich et al., 2009; Schwarz and Maiwald, 2012). După anul 1990 suprafața construită a localităților din România s-a extins. În unele situații au fost ocupate și suprafețe de teren din albiile majore ale râurilor cu un risc ridicat la inundații (Romanescu, 2009; Romanescu et al., 2011a; Romanescu and Stoleriu, 2014a,b).

În ultimii 10 ani s-au produs cel puțin 5 secvențe cu inundații catastrofale în partea de nord-est a României: 2004 și 2005 în bazinul hidrografic al râului Trotuș și în bazinul inferior al Siretului, 2008 și 2010 în jumătatea nordică a spațiului hidrografic Siret (Mihăilă et al., 2007; Pleșoianu and Olariu, 2010; Popa, 2012; Romanescu and Nistor, 2011; Romanescu and Romanescu et al., 2011b, 2012; Stoleriu, 2013) și Prut (Romanescu and Nicu, 2014; Romanescu and Stoleriu, 2013; Romanescu et al., 2011b). Inundațiile au fost generate de precipitațiile abundente și cu o intensitate mare care au contribuit la înregistrarea unor debite care au trecut de pragurile istorice. Valorile ridicate ale debitelor, corelate cu defrișarea unor suprafețe importante de păduri, poziția necorespunzătoare a construcțiilor în zone vulnerabile etc. au produs importante daune materiale și umane, cu maxim istoric pentru România (Romanescu and Stoleriu, 2013).

Frecvența ridicată a viiturilor din zonele de tranziție dintre arile montane și cele limitrofe impun o analiză detaliată a caracteristicilor regimului hidrologic. Regimul anual al râurilor care drenează aria montană din partea estică a Carpaților Orientali implică apariția unor debite ridicate în special în lunile aprilie-iunie. Suprapunerea unor astfel de perioade cu producerea unor cantități importante de precipitații, de multe ori cu valori de peste 110 mm/24 ore, generează apariția unor viituri de scurtă durată cu impact în creșterea rapidă a nivelurilor. Pe fondul schimbărilor climatice evidente din ultimele decade (Croitoru and Minea, 2014) se înregistrează și creșteri semnificative ale diferențelor dintre precipitațiile căzute anotimpual și sezonier. Frecvența ridicată a precipitațiilor torențiale de vară duce la o crestere a carecterului distructiv al inundațiilor.

Prin afectarea unor suprafețe întinse de teren din perimetrul localităților limitrofe albiilor, inundațiile recente au scos în evidență vulnerabilitatea acestora, manifestată prin lipsa infrastructurii și slaba capacitate de a atenua efectele socio-economice ale fenomenului. În ultimii 20 de ani atenția cercetătorilor este focalizată către realizarea modelelor, a hărților privind hazardul și riscul la inundații sau pentru stabilirea zonelor vulnerabile. Au fost elaborate o serie de metodologii de evaluare a pagubelor produse de inundații (Luino et al., 2009; Kourgialas and Karatzas, 2011) deoarece acestea reprezintă un instrument vital în furnizarea unor informații valoroase în vederea reducerii pagubelor produse (Apel et al., 2004, Förster et al., 2008; Huang et al., 2012; Merz et al., 2010; Moel et al., 2009; Papathoma et al., 2003; Pender and Neelz, 2007; Sanders, 2007; Ward, 2011).

Din punct de vedere al managementului riscului la inundații s-a acordat o importanță majoră studiului privind evaluarea vulnerabilității zonelor care pot fi afectate de un fenomen hidrologic extrem. La nivel mondial s-a evidențiat necesitatea testării unor metodologii și instrumente pentru a cuantifica vulnerabilitatea unui teritoriu bazându-se pe abordări multi-criteriale. Ele au fost modificate și adaptate conform condițiilor locale (Iosub et al., 2014).

Vulnerabilitatea reprezintă expunerea omului și a bunurilor sale la impactul diferitelor hazarde și scoate în evidență nivelul potențial al pagubelor în cazul producerii acestora. Conform United Nations International Strategy for Disaster Reduction (ISDR, 2004) vulnerabilitatea este dată de condițiile determinate de factori sau procese fizice, socio-economice și de mediu, care cresc susceptibilitatea unei comunități la impactul unui hazard. Evaluarea vulnerabilității la inundații implică analiza mecanismului de producere a inundațiilor, magnitudinea și extinderea acestora, și factorii care determină creșterea acesteia.

Realizarea indecșilor de vulnerabilitate la inundații au scopul de a oferi factorilor de decizie instrumente pentru evaluarea și analiza reală a evenimentelelor hidrologice. O astfel de metodologie de calcul a indexului de vulnerabilitate la inundații (FVI) pentru bazine hidrografice fost propusă și aplicată (Connor and Hiroki, 2005). A fost realizată și o analiză pentru determinarea indexului de vulnerabilitate la inundații bazată pe componenta socială, economică, de mediu și fizică și interacțiunile dintre acestea pentru bazine hidrografice, sub-bazine și spații urbane (Balica et al., 2009).

Evaluarea potențială a pagubelor produse de inundații stă la baza luării deciziilor privind managementul riscului la inundații (Barroca et al., 2006; Kelman and Spencer, 2004; Kreibich, 2010; Magsood et al., 2014). În acest sens s-a avut în vedere realizarea harților privind riscul la inundații (Marsk and Bates, 2000; Mierla et al., 2014; Spachinger et al 2008), pentru luare unor decizii optime referitoare la măsurile de atenuare a inundațiilor (Schwarz and Maiwald, 2008) sau pentru evaluări financiare în timpul inundațiilor și după producerea acestora (Merz et al., 2009).

În acest studiu sunt identificate zonele vulnerabile la inundațiile puternice din arealul cele mai mari comune din aria de tranziție munte/podiș din estul Carpaților Orientali. Au fost adaptate și aplicate metodologii care se bazează pe analiza multicriterială.

Study area

Râul Sucevița este situat în partea de nord-est a României. Izvorăște din nordul Carpaților Orientali de la altitudinea de 1100 m. Are o lungime de 41 km și drenează o suprafață de 199 km2. Bazinul hidrografic deține o altitudine medie de 630 m (Figure 1). Este afluentul de dreapta al râului Suceava. Bazinul hidrografic al râului Sucevița se află sub influența climatului continental excesiv care generează ploi torențiale frecvente și amplifică creșterea nivelurilor (Romanescu et al., 2011b). Condițiile geologice locale sunt date de prezența depozitelor sarmațiene alcătuite din argile și argile marnoase cu altercații de nisip. Formațiunea sarmațiană este acoperită de depozite cuaternare alcătuite în totalitate din aluvioni cu grosimi care variază între 6,5 – 9,2 m și care induc importante pierderi de apă prin infiltrare.

Figure 1 Geographical location of the study area

Râul Sucevița drenează teritoriul a patru localități: Sucevița, Marginea, Volovăț și Milișăuți. Dintre acestea, se distinge comuna Marginea (una dintre cele mai mari comune din România) cu mari perspective de dezvoltare în industrie, comerț și turism datorită centrului de ceramică neagră recunoscut la nivel internațional pentru unicitatea modului de fabricație.

Râul Sucevița, pe teritoriul comunei Marginea, prezintă o albie majoră cu lățimi variabile cuprinse între 250 m la ieșirea din zona montană și 500 m în arealul podișului. Pâraiele afluente, Șoarecul și Voivodeasa, aduc un aport important de apă în timpul inundațiilor. Albia minoră a Suceviței este slab conturată, despletită în numeroare brațe, cu o capacitate redusă de transport.

Methods and methodology

Evaluarea vulnerabilitatății la inundații în zona de tranziție munte/podiș are ca punct de referință o metodologie de evaluare a vulnerabilității bazată pe o serie de indicatori (Kappes et al., 2012). Studiul s-a dezvoltat pe o metodologie propusă și testată pentru evaluarea vulnerabilității la producerea fenomenului de tsunami (Papathoma and Dominey-Howes, 2003), fiind apoi adaptată pentru alunecări de teren (Papathoma-Köhle et al., 2007). Au fost luate în calcul și alte criterii sau metode de evaluare a vulnerabilității la inundații emise în ultimii ani (Dawson et al., 2008; Dowbton and Pielke, 2005; Jonkman et al., 2008; Scawthorn et al., 2006a,b; Thieken et al., 2008a,b). Același tip de metodologie multi-criterială este aplicat și la nivelul comunei Marginea. Arealul vulnerabil al comunei Marginea a fost ales din mai multe considerente: prin poziția sa localitatea este predispusă la apariția unor debite semnificative de apă în cazul unor precipitații abudente; zona a fost afectată de inundații cu un impact major în anii 2008 și 2010 (Figure 2); comuna Marginea este considerată o așezare pilot în cadrul județului Suceava; populația comunei, de cca 10000 locuitori, implică un grad ridicat de vulnerabilitate în cazul producerii unui eveniment hidrologic extrem.

Figure 2 Inundațiile de pe râul Sucevița, Marginea village (2008/2010)

Debitele maxime înregistrate în ultima perioadă de timp au afectat un areal extins din perimetrul localității, cu daune umane și materiale istorice. Din acest motiv s-au alocat fonduri pentru lucrări de regularizarea a râului Sucevițape traseul localităților pe care le traversează. Aplicarea metodologiei de evaluare a vulnerabilității la inundații pentru comuna Marginea poate avea o utilitate majoră și o aplicabilitate pentru autoritățile locale în vederea realizarii unui management durabil al inundațiilor prin măsuri de prevenire (nonstructurale) și acțiuni concrete în timpul viiturilor sau post-eveniment.

Zonele inundabile ocupă areale mari din cadrul teritoriului administrativ al comunei Marginea. Albia majoră a râului Sucevița este marcată ca zona inundabilă datorită migrărilor laterale ale cursului de apă în timpul viiturilor. Analiza distribuției spațiale a vulnerabilității construcțiilor și populației la inundații se realizează în funcție de zonele inundabile obținute cu ajutorul programului de simulare HEC-RAS. Rezultatul analizei este util în planificarea intervențiilor în cazul situațiilor de urgență produse de inundații.

Identificarea factorilor care pot contribui la vulnerabilitatea zonei analizate și colectarea datelor

Prima etapă în realizarea unei analize privind evaluarea vulnerabilității, bazată pe indicatori, este dată de selectarea adecvată a factorilor utilizați. Din acest punct de vedere parametrii care influențează vulnerabilitatea clădirilor și a populației la inundații trebuie sa fie identificați și validați ca fiind factori cu o pondere importantă în amplificarea înregistrării pagubelor (în cazul unui eveniment hidrologic extrem). În cazul de față au foat luați în calcul parametrii care duc la creșterea riscului la inundație (Connor and Hiroki, 2005; Martinelli et al., 2008; Schwarz and Maiwald, 2008; Balica et al., 2009; Kappes et al., 2012).

Au fost efectuate cercetări succesive de teren și a fost consultată documentația administrației locale (Primărie, Inspectoratul pentru Situații de Urgență Suceava). Construcțiile (locuințe, anexe, comerciale etc.) au fost digitizate de pe planurile topografice 1:5000 și completate cu cele din Planul Urbanistic General al comunei Marginea la nivelul anului 2012. Datele hidrologice, neprelucrate, au fost obținute de la Administrația Bazinală de Apă Siret din Bacău și de la Sistemul de Gospodărire a Apelor din Suceava. Pentru a analiza vulnerabilitatea unei localități la inundații este necesară și o bază de date complexă, la nivel de clădire. Acest aspect a fost suplinit prin cercetări individuale pe teren prin efectuarea anchetelor privind natura construcțiilor și starea acestora. Baza de date a fost introdusă în mediul GIS prin atribuirea coeficienților analizați fiecarei clădiri. În acest fel au fost realizate layere de analiză. Datele de intrare utilizate în cadrul indexului privind vulnerabilitatea la inundații a construțiilor sunt grupate în clase care privesc localizarea clădirilor și trăsăturile acestora.

Primul factor în localizarea construcțiilor este dat de apropierea față de râu (poziția clădirilor). Apropierea față de râu este considerat un indicator decisiv pentru vulnerabilitatea la inundații. În zona analizată distanța minimă măsurată între o clădire și râu este de 3 m. Un al doilea factor este dat de prezența sau absența lucrărilor hidrotehnice construite în lungul râului Sucevița, în spațiul comunei Marginea. În mod normal construcțiile hidrotehnice duc la scăderea gradului de vulnerabilitate a construcțiilor. După 1990 administrația locală a concesionat și a eliberat autorizații de construcție pentru locuințe și obiective economice în zonele cu potențial inundabil major. În urma evenimentelor catastrofale din anul 2008 s-au demarat lucrări de apărare împotriva inundațiilor.

Caracteristicile privind trăsăturile construcțiilor influențează vulnerabilitatea prin materialul de construcție utilizat, starea clădirilor și destinația acestora. Materialul folosit în construcția clădirilor (beton, cărămidă, lemn) influențează indexul de vulnerabilitate prin rezistența dată de acestea în cazul viiturilor (Barroca et al., 2005). Construcțiile realizate din lemn sunt cele mai vulnerabile. La polul opus se află cele din beton-armat. Factorul privind starea clădirilor este realizat luând în considerare anul construcției, corelat cu observațiile din etapa de teren. Clădirile construite înainte de cel de-al Doilea Război Mondial au fost încadrate în clasa de vulnerabilitate ridicată (lipsa structurilor de rezistență), comparativ cu cele realizate după 1990 (utilizarea betonului armat). Analiza cu privire la utilizarea construcțiilor s-a realizat în funcție de modul de folosință a acestora: rezidențiale, industriale și clădiri pentru deservirea serviciilor (Smith, 1994; Van derVeen and Logtmeijer, 2005).

Calcularea vulnerabilității pentru fiecare clădire din zona inundabilă folosind metoda multicriterială

Datele colectate au fost prelucrate prin acordarea unui cod în funcție de importanța în cadrul analizei după care au fost standardizate. Au fost date valori de la 0 la 1 pentru fiecare construcție în partea (Table 1).

Table 1. The standardised score

Pentru standardizarea datelor colectate s-a utilizat următoarea formulă: Standardized score I = raw score / maximum raw score (Papathoma et al., 2003). După realizarea layerelor se trece la stabilirea factorului de importanță pentru fiecare parametru luat în calcul și ponderarea acestuia în valori de la 0 la 1: 0 = importanță nulă; 1 = importanță maximă (Table 2).

Table 2. The criteria ranking and weight factor

Ponderarea factorului de importanță este acordată în funcție de hazardul pentru care se realizează analiza și în funcție de prioritățile studiului (Kappes et al., 2012). Calculul vulnerabilității pentru fiecare clădire din arealul analizat s-a realizat în ArcGIS, aplicând funcția Raster Calculator în care s-a introdus formula:

(1)

unde: f1-fn – factori de greutate;

(I1-In) – indicatori analizați;

(I1P1-InPn) – influența factorilor în calculul vulnerabilității cu valori între 0 și 1.

Rezultatele obținute în urma aplicării formulei de calcul sunt clasificate pe trei clase de vulnerabilitate: mare, medie și scăzută.

Calcularea vulnerabilității populației pentru fiecare clădire situată în zona inundabilă

Numărul de persoane aferent fiecărei clădiri este multiplicat cu rezultatul obținut din calculul vulnerabilității clădirilor. În zona analizată ecartul în care se încadrează numărul membrilor unei familii este între 1 și 18 persoane (conform anchetelor de teren):

(2)

unde: P – populație/constructie.

Rezultatul unei astfel de analize are o importanță majoră pentru autoritățile care se ocupă de gestionarea situațiilor de urgență provocate de inundații. În acest caz sunt cunoscute zonele cu vulnerabile crescută.

Determinarea zonelor inundabile

Pentru a estima zonele inundabile de pe cursul principal al râului Sucevița, cu probabilitatea de apariție de 1% și 5%, s-a ales opțiunea optimă de simulare utilizând programul HEC-RAS. Acest model de simulare a viiturilor este validat atât la scară globală (Reza Ghanbarpour and Mohsuni Saravi, 2014; Mohammadia et al., 2014), cât și regională (Iosub et al, 2014).

Materialele utilizate pentru delimitatea zonelor inundabile din cadrul comunei Marginea sunt reprezentate de: planurile topografice în scara 1:5000, din care au fost extrase curbele de nivel, rețeaua hidrografică, cotele altimetrice; datele furnizate de Administrația Bazinală de Apă Siret pentru stația hidrologică Sucevița. Modelarea hidraulică înclude 3 etape: preprocesarea, procesarea și postprocesarea. În cadrul primei etape sunt create straturile de bază (modelul digital de elevație ca un fișier TIN, râul, malurile și transectele). Procesarea se realizează după ce datele sunt exportate din ArcGIS și importate în HEC-RAS, unde sunt asociate datele morfometrice cu cele hidrologice. Etapa finală constă în exportul datelor și obținerea benzilor de inundabilitate (Sarhadi et al, 2012). Rezultatul obținut a fost calibrat după inundațiile produse în anul 2010 în bazinul hidrografic al râului Sucevița.

Results and discussions

Evaluarea datelor hidrologice de la nivelul bazinul Sucevița arată o creștere semnificativă, în ultima decadă, a frecvenței depășirilor unor referințe locale de nivel: cota de atenție, cota de inundație și cota de pericol. Peste 20% din nivelurile maxime produse în timpul viiturilor din perioada 2000-2010 au depășit cota de atenție, iar peste 5% au depășit cota de pericol (Figure 3).

Figure 3 Frecvența depășirilor referințelor locale de nivel din perioada 2000-2010 (curbă cumulată și frecvența relativă) la stația hidrometrică Sucevița

În consecință valorile debitelor maxime instantanee înregistrate la stația hidrometrică Sucevița au crescut semnificativ, de la 214 m3/s în 2007 (valoare care se încadra în intervalul probabilităților de producere cuprins între 2 și 5%), până la 467 m3/s în anul 2010 (valoare care depășește cu mult probabilitatea de prodecere de 1%). Chiar dacă gradul de împădurire la nivelul bazinului, și al afluenților, în aria montană, este de peste 80%, condițiile morfometrice date de valorile medii ridicate ale pantelor (37-55‰) și ale coeficientului de circularitate (0,60-0,73) generează o scurgere rapidă a apei din precipitații spre albiile de drenaj. Precipitațiile semnificative înregistrate frecvent în luna iulie duc la formarea unor viituri extraordinare pe râuri relativ mici precum Voroneț și Sucevița (Romanescu and Nistor, 2011; Romanescu et al., 2011a).

Cele mai mari viituri produse în bazinul râului Sucevița, în anii 2003, 2008, 2010, au fost generate de producerea unor cantități importante de precipitații care au cumulat peste 260 mm în 5 zile (2008) sau peste 150 mm în 4 zile (în 2010). Nivelurile și debitele maxime atinse au depășit valorile estimate până la datele respective, generând inundații pe suprafețe mari (Table 3). În anul 2010, când s-a înregistrat și cea mai mare viitură din bazin, cu o depășire a cotei maxime de referință de 1 m. În acest caz suprafețe întinsedin arealul comunei Marginea au fost inundate.

Table. 3 Debite maxime înregistrate și probabilitățile de depășire pe râul Sucevița în perioada 2000-2010

*debitele maxime cu diferite probabilități de depășire au fost estimate utilizându-se curba de distribuție de tip Pearson III luându-se în calcul și debitele produse în anul 2010

Abordarea problematicii privind vulnerabilitatea la inundații a localităților situate în albiile râurilor mici din zonele de tranziție este extrem de importantă deoarece lipsesc sistemele de avertizare. Stabilirea zonelor vulnerabile din cadrul comunităților umane poate reduce impactul negativ produs de inundații.

Vulnerabilitatea clădirilor

Pentru calcularea vulnerabilității clădirilor din localitatea Marginea au fost luate în calcul doar construcțiile situate în apropierea cursului principal al râului Sucevița, până la distanța de 250 m. Nu au fost analizați afluenții. Zona de studiu se extinde pe 40% din intravilanul comunei. Rezultatele privind evaluarea vulnerabilității la inundații a construcțiilor se încadrează între valorile de 0,41 și 0,95. Valorile au fost clasificat în trei clase de vulnerabilitate: ridicată, medie și scăzută. Din numărul total al construcțiilor (816) situate în arealul studiat, 15% (113 clădiri) s-au încadrat în clasa de vulnerabilitate ridicată. 52% din această clasă, adică 58 de clădiri, se încadrează în arealul care poate fi afectat de viiturile cu probabilitate de apariție de 1%, iar 17 clădiri pot fi inundate în cazul producerii unei inundații cu probabiliate de apariție de 5% (Figure 4). Cele mai multe clădiri se situeză în clasa de vulnerabilitate medie, cu un procent de 65%, iar clasa de vulnerabilitate scăzută este reprezentată de un procent de 21%. Clădirile încadrate în clasa de vulnerabilitate scăzută sunt situate în zonele apărate de inundații prin lucrări hidrotehnice sau ocupă o poziție în depărtată față de albia râului.

Figure 4 Map to display the vulnerability of the buildings in Marginea village

Vulnerabilitatea populației

După realizarea vulnerabilității fiecărei clădiri la inundații și identificarea zonelor vulnerabile se evaluează vulnerabilitatea și distribuția populației din zona inundabilă. Din analiza bazei de date și a anchetelor de teren se poate remarca faptul că numărul membrilor unei familii oscilează între 1 și 18 persoane, acest fapt amplificând vulnerabilitatea anumitor areale. Numărul de persoane a fost asociat pentru fiecare locuință, mai puțin pentru construcțiile cu altă destinație decât cea rezidențială (industrială, servicii și anexe gospodărești care au valoare 0). Din analiza rezultatelor privind vulnerabilitatea populației se evidențiază faptul că domină construcțiile care se încadrează în clasa de vulnerabilitate scăzută, cu un procent de 29,78% din total, urmând clasa de vulnerabilitate medie, cu o pondere de 16,79% (137 locuințe). Categoria cea mai vulnerabilă la inundații include un număr de 16 clădiri, adică 1,96% din totalul constructiilor analizate (Figure 5). Restul de 51,47% din clădiri aparțin altui tip de folosință decât cel rezidențial, iar în cazul de față sunt considerate fară vulnerabilitate umană.

În urma anchetelor de teren s-a observat o creștere a densității construcțiilor ridicate după anul 2000 pe malul stâng al râului Sucevița, dar și pe insula formată în urma depunerilor de aluviuni (Figure 6). Amplasarea construcțiilor în zona inundabilă duce la creșterea gradului de vulnerabilitate iar apariția unei viituri poate genera situații critice în cadrul comunității.

Figure 5 Distribuția claselor de vulnerabilitate a populației

Figure 6 Map to display the human vulnerability buildings in Marginea village

Vulnerabilitatea economică

Construcțiile de tip rezidențial domină într-o proporție de 87%. Se observă și o concentrație a clădirilor care deservesc mediul industrial (fiind reprezentate prin ateliere de prelucrare primară a lemnului) și al serviciilor (primărie, dispensar, scoală etc.) (Figure 7). Prezența atelierelor în amonte de un pod poate genera efectul de remuu (backwater) prin ocuparea spațiului de desfășurare al apei în surplus (Romanescu and Stoleriu, 2014a,b). Materialul lemnos care curge în cantități mari în timpul inundațiilor duce la formarea dopurilor din dreptul podurilor.

Clădirile cu funcție administrativă sunt concentrate în zona de divagare a brațelor râului Sucevița. Sunt cele mai vulnerabile la inundație. În condițiile apariției unei inundații în timpul zilei vulnerabilitatea arealului este amplificată de numărul ridicat al persoanelor posibil existente în zonă, la muncă, la școală, la piață etc.

Figuren 7 Zona industrială a comunei Marginea

Inundațiile din ultima perioadă au dus la creșterea responsabilității sociale, dar și la necesitatea unei noi abordări care se bazează pe conștientizarea și implicarea comunităților umane în diminuarea pagubelor umane și materiale. Analiza distribuției spațiale a vulnerabilității în cadrul unei comunități rurale, situate într-o zonă de tranziție și identificarea zonelor cu potențial inundabil permit concentrarea resurselor asociate acestui tip de intervenție în modul cel mai organizat. Astfel se pot diminua pagubele produse cu resurse relativ minime.

Relieful comunei Marginea este încadrat în zona de tranziție dintre munte și podiș. Din acest motiv pădurea ocupă 58,5% din suprafața comunei. Acest fapt se reflectă și în materialul folosit în construcția gospodăriilor: 52% pentru lemn; 48% pentru caramidă și beton. Regimul de înălține este predominant parter sau parter plus un etaj, cu o tendință de adăugare în ultima perioadă a unui etaj superior (parter plus două etaje). Creșterea populației cu aproximativ 2000 de persoane în perioada 1990 – 2011 este corelată cu intensificarea densității construcțiilor la nivelul comunei, mai ales în imediata apropiere a cursului râului Sucevița (Figure 8). Din acest motiv în anii 2008 și 2010 s-au produs pagube materiale importante și pierderi de vieți omenești (o persoană în anul 2010). Deoarece această expansiune a construcțiilor în arealul inundabil este de dată recentă autoritățile s-au confruntat cu situații limită în gestionarea inundațiilor. Episoadele de inundații, corelate cu analiza vulnerabilității și identificarea zonelor problematice, pot influența creșterea rezilienței comunităților locale din arealele afectate.

Validarea rezulatelor din analiza vulnerabilității la inundații a zonei limitrofe albiilor râului Sucevița de pe teritoriul comunei Marginea a fost corelată cu pagubele consemnate în procesele verbale realizate de primărie. Studiul de față scoate în evidență existența a 113 clădiri în clasa de vulnerabilitate ridicată, din care 58 sunt inundate în cazul unei viituri cu probabilitate de apariție de 1%. În anul 2010, când s-a atins debitul calculat pentru 1%, au fost inundate 125 construcții (Figure 9), din care o parte este afectată de cursurile de apă temporare și de afluenți. Datorită modului general de evaluare a pagubelor, comisia competentă nu a menționat cu precizie clădirile inundate. În urma cercetărilor de teren s-au identificat zonele cele mai afectate și numărulal locuințelor. În cazul înregistrării unui debit de 185 m3/s, cu probabilitate de apariție de 5%, sunt inundate 17 clădiri, ceea ce reprezintă 15% din totalul clădirilor cu vulnerabilitate ridicată.

Figure 8 Evoluția ritmului de construire a locuințelor în intervalul 1990 – 2012

Figure 9 Numărul de construcții afectate din comuna Marginea în timpul inundațiilor din anii 2005, 2008 și 2010

Harta privind concentrarea populației în arealul studiat indică zonele critice care necesită intervenție în cazul apariției unei inundații (Figure 10). Se pot observa patru puncte importante (hotspot-uri) care necesită un grad de atenție major datorat numărului ridicat de persoane. Acestea pot indica și prezența claselor vulnerabile: copii/bătrâni. Reducerea pagubelor produse de inundații se poate realiza prin stabilirea măsurilor optime de protecție în urma delimitării exacte a zonelor expuse.

Figure 10. Distribuția concentrării populației în arealul comunei Marginea

Potrivit Directivei 2007/60/CE statele membre Uniunii Europene trebuie sa propună până în anul 2015 măsuri adecvate pentru reducerea riscului la inundații prin planuri de management care au la bază prevenirea, protecția și pregătirea populației. Pentru realizarea obiectivelor propuse trebuie să se aibă în vedere punerea în aplicare a măsurilor structurale și nestructurale. În cadrul bazinului hidrografic al râului Sucevița, după inundațiile din 2008, s-au demarat lucrări structurale prin regularizarea albiei, consolidări de mal cu gabioane și praguri de fund. Din punct de vedere al măsurilor nestructurale, rezultatele analizei privind vulnerabilitatea zonei pot constitui un instrument important în planificarea activităților de avertizare și evacuare a populației, în realizarea planurilor de prevenire, protecție și diminuare a efectelor provocate de inundații.

Rezultatele studiului de față pot fi incluse în viitoarele planuri de apărare împotriva inundațiilor din această zonă. În acest sens hărțile realizate în scară 1:5000 pot înlocui cu succes harțile de intervenție realizate de către autoritățile locale în baza hărților topografice cu scară 1:25000. Exactitatea centimetrică cu care se poate evalua vulnerabilitatea la inundații a unor zone duce la un management adecvat și la costuri reduse ale mediului.

Conclusions

Delimitarea arealelor vulnerabile la inundații și integrarea acestora în cadrul planului de intervenții ca zone prioritare reprezintă punctul de plecare pentru o bună gestionare a situațiilor de urgență generate de acest fenomen. Metodologia aplicată înbazinul hidrografic Sucevița este testată și validată de studiile întreprinse pe plan mondial în mai multe zone (Papathoma et al., 2003, 2007, 2012). Metodologia a fost adaptată condițiilor din cadrul unui bazin hidrografic de dimensiuni mici, situat într-o zona de tranziție munte/podiș.

Cuantificarea vulnerabilității și stabilirea zonelor cu potențial de a fi afectate în cazul apariției unei inundații generează informații utile factorilor de decizie și determină realizarea planurilor de gestionare și alocare a resurselor cu scopul de a diminua pagubele. În urma aplicării metodologiei de evaluare a vulnerabilității și a modelării spațiale a zonelor predispuse la inundații cu probabilitate de depășire de 1% și 5% s-au identificat arealele de pe teritoriul comunei Marginea care pot fi afectate de inundații.

Metoda bazată pe analiză multicriterială a scos în evidență faptul că 113 clădiri din apropierea cursului principal al râului Sucevița sunt în clasa de vulnerabilitate ridicată. Un eveniment hidologic cu o probabilitate de apariție de 1% (345 m3/s) care inundă o suprafață de 21% din intravilanul așezării Marginea, produce pagube pentru 51% din clădirile zonei analizate. Zona de studiu este dominată de clădiri cu destinație rezidențială, dar în apropierea râului se identifică zona industrială a comunei, cu prelucrarea lemnului ca activitate principală. Amplasarea necorespunzătoare a acestor ateliere poate extinde arealul inundabil prin blocarea curgerii apei în zona podurilor și secțiunilor înguste. Utilitatea instrumentelor de analiză a vulnerabilității la inundații se reflectă în managementul situațiilor de urgență prin cunoașterea și concentrarea resurselor din zonele problematice, informarea populației și conceperea unui sistem de alarmare functionabil în cadrul comunității locale.

Acknowledgments

This work was supported by the the European Social Fund in Romania, under the responsibility of the Managing Authority for the Sectoral Operational Programme for Human Resources Development 2007-2013 [grant POSDRU/159/DMI 1.5/S/133391]

References

Apel H., Thieken A.H., Merz B., Blöschi G. 2004. Flood risk assessment and associated uncertainty. Natural Hazards and Earth System Sciences, 4, 295–308.

Balica S.F., Douben N., Wright N.G. 2009. Flood vulnerability indices at varying spatial scales. Water Science & Technology Journal, 60(10), 2571–2580.

Barroca B., Pottier N., Lefort E. 2005. Analyse et évaluation de la vulnérabilité aux inondations du bassin de l’Orge aval. Actes des septiémes rencontres de Théo Quant. Atelier 3 ”Risques, vulnerabilite”, Besancon.

Barroca B., Bernardara P., Mouchel J.M., Hubert G. 2006. Indicators for identification of urban flooding vulnerability. Natural Hazards and Earth System Sciences, 6, 553–561.

Connor R.F., Hiroki K. 2005. Development of amethod for assessing flood vulnerability. Water Science and Technology, 51(5), 61–67.

Croitoru A.E., Minea I. 2014. The impact of climate changes on rivers discharge in Eastern Romania. Theoretical and Applied Climatology, DOI 10.1007/s00704-014-1194-z.

Dawson R.J., Speight L., Hall J.W., Djordjevic S., Savic D., Leonardo J. 2008. Attribution of flood risk in urban areas. Journal of Hydroinformatics, 10(4), 275.

Downton M.W., Pielke R.A. 2005. How Accurate are Disaster Loss Data? The Case of U.S. Flood Damage. Natural Hazards, 35, 211-228.

Eleuterio J., Hattemer C., Rozen A. 2013. Asystematic method for evaluating the potential impacts of floods on network infrastructures. Natural Hazards and Earth System Sciences, 13, 983-998.

Förster S., Kuhlmann B., Lindenschmidt K.-E., Bronstert A. 2008. Assessing flood risk for rural detention area. Natural Hazards and Earth System Sciences, 8, 311–322.

Horritt M.S., Bates P.D., 2001. Predicting floodplain inundation: Raster-based modelling versus the finite element approach. Hydrological Processes, 825-842.

Huang D., Zhang R., Huo Z., Mao F., Youhao E.,.Zheng W. 2012. An assessment of multidimensional flood vulnerability at the provincial scale in China based on the DEA method. Natural Hazards, 64, 1575–1586.

Iosub M., Enea A., Hapciuc O., Romanescu G., Minea I. 2014. Flood risk assessment for the Ozana river sector corresponding to Leghin village, Romania. International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM, DOI: 10.5593/SGEM2014/B31/S12.041

ISDR (International Strategy for Disaster Reduction). 2004. Living with Risk. A global review of disaster reduction initiatives. United Nations, NewYork.

Jonkman S.N., Vrijling J.K., Vrouwenvelder A.C.W.M. 2008. Methods for the estimation of loss of life due to floods: a literature review and a proposal for anew methods. Natural Hazards, 46, 353-389.

Kappes M.S., Papathoma-Köhle M., Keiler M. 2012. Assessing physical vulnerability for multi-hazards using an indicator-based methodology. Applied Geography, 32, 557–590.

Kelman I., Spencer R. 2004. An overview of flood actions on buildings. Engineering Geology, 73(3-4), 297-309.

Kourgialas N., Karatzas G. 2011. Flood management and a GIS modelling method to assess flood-hazard areas – a case study. Hydrological Sciences Journal, 56(2), 212-225.

Kreibich H., Piroth K., Seifert I., Maiwald H., Kunert U., Schwarz J., Merz B., Thieken A. H., (2009), Is flow velocity a significant parameter in flood damage modelling?, Natural Hazards and Earth System Sciences, (9), 1679 – 1692.

Kreibich H., Seifert I., Merz B., Thieken A.H. 2010. Development of FLEMOcs – a new model for the estimation of flood losses in the comercial sector. Hydraulical Sciences Journal, 15(8), 1302-1314.

Luino F., Cirio G. C., Biddoccu M., Agangi A., Giulietto W., Godone F., Nigrelli G. 2090. Application of a model to the evaluation of flood damage. Geoinformatica, (13), 339–353.

Magsood T., Wehner M., Dale K. 2014. Cost-Effective Mitigation Strategy Development for Flood Prone Buildings. Preliminary Building Schema. Geoscience Australia, Camberra.

Marks K., Bates P., 2000. Integration of high-resolution topographic data with floodplain flow model. Hydrological Processes, 14, 2109-2122.

Martinelli A., Cifani G., Cialone G., Corazza L., Petracca A., Petrucci G. 2008. Building vulnerability assessment and damage scenarios in Celano (Italy) using a quick survey data-based methodology. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, (8), 875–889.

Merz B., Elmer F., Thieken A. H. 2009. Significance of ”high probability/low damage” versus ”low probability/high damage” flood events. Natural Hazards and Earth System Sciences, 9, 1033–1046.

Merz B., Kreibich H., Schwarze R., Thieken A. 2010. Review article ”Assessment of economic flood damange”. Natural Hazards and Earth System Sciences, 10, 1697–1724.

Mierla M., Romanescu G., Nichersu I., Grigoras I. 2014. Hydrological risk map for the Danube Delta – a case study of floods within the fluvial delta. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 99. Doi: 10.1109/JSTARS.2014.2347352.

Mihăilă D., Tanasă I., Bostan D. 2007. The precipitations from the evening of June 30, 2006 from Arbore; causes and consequences. Seminarul Geografic ”Dimitrie Cantemir”, 28.

Moel H., Van Alphen, J, Aerts, J.C.J.H. 2009. Flood maps in Europe – methods, availability and use. Natural Hazards and Earth System Sciences, 9, 289–301.

Mohammadia S.A., Nazarihaa M., Mehrdadia N. 2014. Flood damage estimate (quantity), using HEC-FDA model. Case study: the Neka river. Procedia Engineering, 70, 1173–1182.

Nadal N.C., Zapata R.E., Pagan I., Lopez R., Aqudelo J. 2009. Building damage due to riverine and coastal floods. Journal of Water Resources Planning and Management, 136, 327-336.

Papathoma M., Dominey-Howes D., Zong Y., Smith D. 2003. Assessing tsunami vulnerability, an exemple from Herakleio, Crete. Natural Hazards and Earth System Sciences, 3, 377–389.

Papathoma M., Dominey-Howes D. 2003. Tsunami vulnerability assessment and its implications for costal hazard analysis disaster management planning, Gulf of Corinth, Greece. Natural Hazards and Earth System Sciences, 3, 733–747.

Papathome-Köhle M., Neuhäuser B., Ratzinger K., Wenzel H., Dominey-Howes D. 2007. Elements at risk as a framework for assessing the vulnerability of communities to landslides. Natural Hazards and Earth System Sciences, 7, 765–779.

Pender G., Neelz S. 2007. Use of computer models of flood inundation to facilitate communication in flood risk management, Enviromental Hazards and Risk Communication, 7, 106–114.

Pleșoianu D., Olariu P. 2010. Câteva observații privind inundațiile produse în anul 2008 în bazinul Siretului, Analele Universității „Ștefan cel Mare” Suceava, Geografie, 19, 69-80.

Popa I. 2012. Enviroment rehabilitation on Trotuș river valley, after the 2004 and 2005 floods. Water resources and wetlands, Conference Proceedings, 14 – 16 September, Tulcea, 576-581.

Reza Ghanbarpour M., Mohseni Saravi M. 2014. Floodplain Inundation Analysis Combined with Contingent Valuation: Implications for Sustainable Flood Risk Management. Water Resour Manage, DOI 10.1007/s11269-014-0622-2.

Romanescu G. 2009. Siret river basin planning (Romania) and the role of wetlands in diminishing the floods. WIT Transaction on Ecology and the Environment, 125:439-453.

Romanescu G., Jora I., Stoleriu C. 2011a. The most important high floods in Vaslui river basin – causes and consequences. Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 6 (1), 119–132.

Romanescu G., Nistor I. 2011. The effects of the July 2005 catastrophic inundations in the Siret River̓ s Lower Watershed, Romania. Natural Hazards, 57, 345–368.

Romanescu G., Stoleriu C., Romanescu A.M. 2011b. Water reservoirs and the risk of accidental flood occurrence. Case study: Stanca–Costesti reservoir and the historical floods of the Prut river in the period July–August 2008, Romania. Hydrological Processes, 25(13), 2056-2070.

Romanescu G., Zaharia C., Stoleriu C. 2012. Long-term changes in average annual liquid flow river Miletin (Moldavian Plain). Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 7(1), 161-170.

Romanescu G., Stoleriu C. 2013. Causes and effects of the catastrophic flooding on the Siret River (Romania) in July – August 2008. Natural Hazards, 63, 1351–1367.

Romanescu G., Nicu C. 2014. Risk maps for gully erosion processes affecting archaeological sites in Moldavia, Romania. Zeitschrift für Geomorphologie, 58(4):509-523.

Romanescu G., Stoleriu C. 2014a. An inter-basin backwater overflow (the Buhai Brook and the Iezer reservoir on the Jijia river, Romania. Hydrological Processes, 28, 3118–3131.

Romanescu G., Stoleriu C. 2014b. Anthropogenic interventions and hydrological-risk phenomena in the fluvial-maritime delta of the Danube (Romania). Ocean&Coastal Management, 102:123-130.

Sarhadi A., Saeed S., Reza M. 2012. Probabilistic flood inundation mapping of ungauged rivers: Linking GIS techniques and frequency analysis. Journal of Hydrology, 458–459, 68–86.

Sanders B. 2007. Evaluation of on-line DEMs for flood inundation modeling. Advances in Water Resources, 30, 1831–1843.

Scawthorn C., Blais N., Seligson H., Tate E., Mifflin E., Thomas W., Murphy J. 2006. HAZUS-MH Flood Loss Estimation Methodology. I: Overview and Flood Hazard Characterization. Natural Hazards Review, 7(2), 60.

Scawthorn C., Flores P., Blais N., Seligson H., Tate E., Chang S., Miffin E. 2006. HAZUS-MH Flood Loss Estimation Methodology. II: Damage and Loss Assessment. Natural Hazards Review, 7(2), 72.

Schwarz J., Maiwald H. 2008. Damage and loss prediction model based on the vulnerability of building types. 4th International Symposium on Flood Defence: Managing Flood Risk, Reliability and Vulnerability, Toronto, Ontario, Canada, May 6-8.

Schwarz J., Maiwald H. 2012. Empirical vulnerability assessment and damage for natural hazards following the principles of modern macroseismic scales. 15 WCEE, Lisboa. www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/WCEE2012-5652.pdf.

Smith D.I. 1994. Flood damage estimation – A review of urban stage-damage curves and loss functions. Water SA, 20(3), 231-238.

Spachinger K., Dorner W., Metzka R., Serrhini K., Fuchs S.. (2008), Flood risk and flood hazard maps – Visualisation of hydrological risks. IOP Conf. Series: Earth and Enviromental Science, 4, 012043. Doi:10.1088/1755-1307/4/1/012043.

Thieken A.H., Ackermann V., Elmer F., Kreibich H., Kuhlmann B.,Kunert U., Maiwald H., Merz B., Muller M., Piroth K.,Schwarz J., Schwarze R., Seifert I., Seifert J. 2008. Methods for the evolution of direct and indirect flood losses. 4th International Symposium on Flood Defence: Managing Flood Risk, Reliability and Vulnerability, Toronto, Ontario, May 6-8, 2008, 98-1-98.10.

Thieken A.H.,Olschewski A., Kreibich H., Kobsch S., Merz B. 2008. Development and evolution of FLEMOps – a new flood loss estimation model for the private sector. Flood Recovery, Innovation and Response I, WIT Press, 315-324.

Van der Veen A., Logtmeijer C. 2005. Economic hotspots: visualizing vulnerability to flooding. Natural Hazards, 36(1-2), 65-80.

Ward P.J., Moel H, Aerts J.C.J.H. 2011. How are flood estimates affected by yhe choice of return-periods? Natural Hazards and Earth System Sciences, 11, 3181–3195.