Sc maxima problematica obiective scop [306218]

Introducere

Prticularitatile hidroclimatice ale bazinului Uz pot fi considerate ca facnd parte din mediul geografic modificat de influenta fenomenului de incalzire globala. Regimul hidrologic al raurilor prezinta aspecte de torentialitate evidenta si o amploare a [anonimizat]. Parametri morfometrici ai bazinului Uz si conditiile de alimentare ale acestuia au influenta asupra viiturilor. Amploarea viiturilor a crescut in ultimii ani asa cum a rezultat din analiza debitului maxim.[anonimizat]. Despaduririle au potentat efectul negativ al mediului avand drept consecinta cresterea torentialitatii precipitatiilor. [anonimizat], pot provoca dezintegrare sociala.O cronologie a inundatiilor produse pe teritoriul Romaniei a fost realizata de Nicolae Topor. [anonimizat] 1931, 1932, 1933, 1938, 1939, 1940, 1941,1942,1944,1945,1948,1950,1952,1966. Dupa anul 1970, [anonimizat] (sursa: EM-DAT The OFDA/[anonimizat] – Brussels – Belgium). Cele mai mari dezastre s-au produs in urma inundatiilor datorate unor viituri importante in timpul carora s-au pierdut vieti omenesti si importante pagube materiale. Cele mai mari inundatii au fost cele din anii 1970, 1975, 2005 si 2006 in urma carora s-au schimbat strategiile pentru prevenirea inundatiilor si diminuarea efectelor.Viiturile din anul 2005 au fost cotate ca fiind cele mai mari din ultimii 100 [anonimizat] o durata de timp foarte mare. La nivel mondial inundatiile din anii 2005 si 2006 au condus la decesul a 93 [anonimizat] a 108000 de case si 1300 de obiective social economice. Au fost avariate 878 de constructii cu rol de aparare impotriva inundatiilor care ulterior au necesitat lucrari de refacere. Analizele statistice evidentiaza ca in Romania sunt aproximativ 2050 de localitati expuse la risc de inundatii, 1298 de lucrari protejate prin lucrari cu rol de aparare si 752 sunt ramase in regim natural.[anonimizat], ca urmare a [anonimizat]. Alte cauze ar mai fi defrisarea necontrolata a padurilor , [anonimizat] a [anonimizat], [anonimizat]. Aparitia viiturilor si a inundatiilor poate fi gestionata doar prin diminuarea efectelor. In luna iulie 2005 localitatile Darmanesti si Salatruc din bazinul Uz au fost afectate de inundatii cu consecinte sociale si economice grave. Cauza acestor evenimente a constituit-o ploile torentiale cazute pe tot cuprinsul bazinului si pe intreaga zona a Moldovei si a tarii. Ploile torentiale au generat viituri rapide cu cresteri deosebit de mari ale debitelor si nivelurilor pe raul principal (Uz) si pe afluentii acestuia. Nivelurile si debitele au atins valori istorice prin depasirea cotelor si a debitelor de pericol (229 m3/s la statia Cremenea, 132m3/s la statia Darmanesti). Satul Salatruc situat la confluenta afluentului Paraul Mare cu raul Uz a fost foarte grav afectat, impunandu-se evacuarea locuitorilor din calea viiturii. Viitura a distrus poduri si podete izoland satul. In orasul Darmanesti, au fost inundate gospodariile si obiectivele economice situate in apropiere de albia minora, terenuri cu pasuni si terenuri cultivate, distrugand poduri, podete in totalitate si diguri. Pentru arealul situat in aval de lacul Poiana Uzului unde se afla orasul Darmanesti situatia a devenit si mai grava odata cu cresterea alarmanta a nivelului apei din lacul Poiana Uzului. Eventuala catastrofa a fost evitata printr-un management adecvat. Gospodariile situate in albia majora a raului Uz si foarte aproape de albia minora (in calea viiturilor) au fost incadrate in cea mai inalta clasa de vulnerabilitate. Chiar daca situatia s-a normalizat, populatia din zona este cuprinsa de starea de teama ca ulterior evenimentul s-ar putea repeta. Prin marimea debitului maxim atins in timpul viiturii si alte caracteristici, prin pagubele inregistrate, viiturile au capatat un caracter istoric. La nivel national, a fost realizat un inventar al inundatiilor care au afectat mediul, societatea, activitatile social- economice, de catre INMH in colaborare cu ANAR, in scopul evaluarii riscului la inundatii (tabel 5). La nivel mondial bazinul hidrografic Siret care include si bazinul Uz, detine cel mai mare numar de inundatii istorice din perioada 1962-2012 atat ca numar de inundatii istorice cat si ca numar de victime omenesti. Studiul a fost realizat pe o sinteza de date internationale care includ inundatiile majore din Romania.

Sc maxima problematica obiective scop

Asezare

Stadiul cercetarilor

Manifestarea fenomenelor extreme are un impact negativ atat asupra societatii cat si asupra mediului natural.La ora actuala, riscul la inundatii este perceput ca element nesustenabil si se pune problema reducerii lui pentru a se putea realiza o dezvoltare durabila reducand pierderile si adoptand masuri practice, adecvate. Declansarea fenomenelor extreme sunt o consecinta a degradarii mediului ca urmare a interventiei antropice: utilizarea neadecvata a terenurilor, despaduriri, schimbari de topoclimat si microclimat etc. Ca o consecinta a interventiei antropice este si frecventa si amploarea hazardelor naturale si cresterea vulnerabilitatilor. Interventia antropica a condus la degradarea solurilor prin pierderea calitatilor sale initiale, transformandu-le in soluri erodate, cu materie organica redusa, impermeabilitate etc. Literatura de specialitate ofera numeroase studii de analiza a vulnerabilitatii la inundatii (Wolf, 2012,Hufshmidt, 2011, revista Naturals Hazards,volumul 64(3) 2012, Fuchs s.a. , 2012, Aviolti, 2011). Studii asupra metodologiei vulnerabilitatii se regasesc in lucrarile Gotiu si Surdeanu, 2007, Sorocovschi, 2007,2010, s.a. Selectia celor mai reprezentative studii in domeniu pe plan international este dificila deoarece studiile sunt destul de numeroase, precum si revistele de prestigiu care le publica. Referitor la cercetarile asupra incalzirii globale, acestea s-au intensiuficat si in Romania. Exista numeroase studii care vizeaza modificarile in regimul termic, pluviometric, hidrologic care au impact asupra evolutiei hidroclimatice viitoare (Arghius, 2007; Mihaila et al., 2009; Musteata, 2005; Olaru et al., 2010; Romanescu et al., 2012b; Rotaru and Kolev, 2010; Stanciu et al., 2005; Teodosiu et al., 2009). Cercetatorii au pornit de la ideea ca teritoriul Romaniei este situat intr-o zona de tranzitie hidroclimatica de la nuantele umede si moderate termic (oceanice) la cele continentale caracterizate prin discontinuitati termice si pluviometrice. In contextul acesta se presupune ca partea de est a tarii in care este situat si bazinu Uz, este afectata profund de modificarile climatice (Olariu, 2012; Romanescu, 2003; Romanescu et al., 2011a; Selarescu and Podani, 1993; Serban et al., 2004; Valdes, 1995; World Meteorological Organization, 2008). Bazinul hidrografic Uz este administrat de Administrația Bazinală de Apă “Siret” din Bacău fiind situat la contactul celor doua areale climatice. Inregistrarile pe durate lungi de timp concretizeaza evolutia hidrologica de-a lungul timpului. Aceasta evolutie mai este concretizata in sinteze si studii de caz in care cade accentul pe scurgerea maxima generatoare de inundatii (Croitoru, 2000; Popescu, 2000; Batinas, Sorocovschi, Serban,2002; Sarbu, 2002; Fratila, 2005). Un impuls deosebit asupra cercetarilor hidrologice a fost dat si de cerinta din ce in ce mai mare de apa, impunand diversitatea specializarilor in domeniu. Cunoasterea regimului viiturilor, ca si a regimului hidrologic in ansamblu, este foarte necesara pentru fundamentarea parametrilor de gospodarire cantitativa si calitativa a resurselor de apa si mai ales pentru apararea impotriva inundatiilor. Pentru valorificarea complexa a resurselor de apa, cunoasterea debitelor este foarte necesara. Cunoasterea debitelor medii multianuale masurate sau determinate prin calcule de specialitate sunt considerate valori ale resurselor naturale de apa. Cunoasterea debitelor minime este necesara in aplicarea restrictiilor la consumuri, asigurarea salubritatii si servitutilor in aval. Cunoasterea debitelor maxime este extrem de importanta in impunerea masurilor de siguranta pentru lucrarile executate in special pentru cele de aparare impotriva inundatiilor. Viiturile produc adesea revarsari si inundatii. Din acest motiv ele sunt considerate ca fiind factori majori de risc natural intre fazele de regim ale scurgerii raurilor si fenomene de mare risc economic si social (Affeltranger and Lictorout, 2006; Arduino et al., 2005; Arghius, 2008; Badaluta-Minda and Cretu, 2010; Chiriac et al., 1980; Olang and Fürst, 2010; Romanescu, 2009; Romanescu and Nistor, 2011; Roșu and Crețu, 1998). Problema apararii impotriva fenomenelor extreme prezinta o deosebita importanta teoretica si practica datorita impactului economic, social si emotional generat de producerea inundatiilor. Importanta practica si teoretica deosebita a apararii impotriva inundatiilor consta in cunoasterea fenomenului in sine cat si identificarea masurilor de preventie si protectie. Impotriva declansarii fenomenelor periculoase, omenirea a cautat si cauta in permanenta mijloace si cai de a se apara. O prima cale, este aceea de a evita pe cat posibil arealele care prezinta risc potential de inundare si recurgerea la amenajari hidrotehnice tot mai complexe. Utilizarea resurselor de apa in cele mai diverse scopuri, o preocupare tot mai sustinuta a lumii moderne este si cercetarea in ce priveste apararea impotriva inundatiilror (Godlewska et al., 2003; Pircher, 1990; Saf, 2010). Fara masuri de aparare impotriva inundatiilor si a fenomenelor meteorologice periculoase adecvate in prezent, nu poate fi conceput managementul modern al resurselor de apa (Förster et al., 2008; Conescny, 2005; Lehner et al., 2006; Mihnea, 2008; Romanescu and Lasserre, 2006; Romanescu et al., 2011a; Valdes, 1995). In Romania, s-au intensificat cercetarile asupra schimbarilor climatice . Au fost publicate lucrari numeroase cu privire la modificarile care s-au produs in regimul termic, plkuviometric, hidrologic.Un accent mare s-a pus pe impactul schimbarilor climatice asupra evolutiei hidroclimatice viitoare (Arghius, 2007; Mihaila et al., 2009; Musteata, 2005; Olaru et al., 2010; Romanescu et al., 2012b; Rotaru and Kolev, 2010; Stanciu et al., 2005; Teodosiu et al., 2009). Asupra evolutiei climei, se dicuta tot mai mult despre lipsa asigurarii masurilor care trebuie sa protejeze mediul afectat tot mai mult de catre dezvoltarea economica . Oamenii de stiinta avertizeaza statele lumii asupra tehnologiilor adecvate unei dezvoltari durabile si actionarea cu fermitate si imediata pentru reducerea emisiilor care polueaza si conduc la incalzire globala. Numeroase cercetari de specialitate atentioneaza asupra cresterii temperaturii medii a aerului de pe Terra ca un fenomen real. In functie de ratele cresterii termice, efectele incalzirii globale devin catastrofale, producand inundatii de mare amploare care cuprind areale tot mai extinse si care sunt cauzate de topirea calotelor glaciare, secete prelungite, etc (Al Gore, 2006; Gaume et al. 2009; Feyen et al., 2012; Pandi and Mika, 2003; Plesoianu and Olariu, 2010; Sankarasubramanian et al., 2001; Zhenmei et al., 2008; Zhang et al., 2011). Implicarea din ce in ce mai activa a geografiei fizice in ce priveste studierea riscului prin evaluarea vulnerabilitatii sistemelor naturale a fost resimtita dupa anul 1990. In domeniul geomofologiei, s-au remarcat studiile realizate de: Căpățână and Stoleriu, 2002, 2004, 2005, 2006, 2007; Condorachi, 2000, 2005; Dumitriu et al, 1995; Dumitru et al, 1999, 2000; Enea et al, 2011, 2015; Grasu, 1997; Ionesi, 1994; Romanescu, 1990, 1996, 2005, 2009, 2015; Romanescu and Jigău, 1998; Romanescu et al, 2010. In cartarea si regionarea vulnerabilitatii si riscului geomorfologic se remarca studiile realizate de Condorachi, 1999, 2000; Stan et al, 2005 etc. In cercetarea geografica din Romania care face referire la evaluarea vulnerabilitatii la risc geomorphologic s-au remarcat prin studiile lor (Cojoc et al, 2015; Hapciuc et al, 2015a, b; Iosub et al, 2015; Jora et al, 2010; Mihu-Pintilie and Romanescu, 2011, 2012; Minea, 2012; Pintilie and Romanescu, 2011; Romanescu et al, 2005, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014; Romanescu, 2008, 2009, 2009a, b, c, 2013, 2015; Romanescu and Romanescu, 2011, Romanescu and Nistor, 2011; Rusu, 2012; Tîrnovan et al, 2014a, b).

In domeniul morfometriei prima lucrare românească amplă a fost elaborată de Ion Zăvoianu (Morfometria bazinelor hidrografice) (1978), publicată în două variante (Morphometry of drainage basins, 1985). Si lucrările realizate de Enea et al., 2011; Ichim, Rădoane, 1986; Ichim et al., 1989; Gâștescu, Driga, 2008; Gheorghe, Dăscălița, 2010; Grecu, Zăvoianu, 1997; Howard, Macklin, 1999; Loghin,2009; Mihu-Pintilie, Romanescu, 2012; Rădoane et al., 2001; Romanescu, 1996, 2004, 2005a,b,c; Romanescu, Jigău, 1998; Romanescu, Stoleriu, 2010; Verger, 1976 sunt edificatoare in acest sens.

Istoric Infiintarea Direcției Generale Hidrometeorologice din anul 1951 a avut drept scop dezvoltarea moderna a hidrologiei. Aceasta a avut un impact si asupra bazinului hidrografic Uz. Astfel, in anul 1967 au inceput primele observatii sistematice la statia Valea Uzului, ulterior si la statiile Cremenea si Darmanesti. In anul 1976 Utilizarea Sistemelor Informationale geografice deschide o directie relativ noua in analiza fenomenelor extreme care vizeaza riscul hidrologic. Publicarea unor lucrari de ansamblu asupra SIG si a teledetectiei asigura fundamentarea teoretica in acest domeniu Imbroane, 1996; Haidu et al., 1998; Imbroane, Moore, 1999; Nitu, 2002.

Sistemele Informationale Geografice si cartografia digitala prezinta o importanta deosebita in analiza functionala a mediului geografic prin crearea unei baze informationale de date care permite spatializarea diferitelor componente ale sistemului si analizarea relatiilor dinte acestea. De remarcat este si faptul ca baza de date poate fi realizata si completata in orice moment.

Modelele hidrologice au fost realizate in scopul prevenirii efectelor dezastruoase ca o consecinta a declansarii fenomenelor extreme. Sunt reprezentari condensate ale sistemelor reale in scopul analizarii relatiilor fundamentale din interiorul sistemului care coordoneaza procesele caracteristice , verifica si analizeaza rezultatele (Ionescu și colab.(1975). Stefanescu, in 1978 stabileste categoriile modelelor fizice matematice conceptuale mai putin utilizate. Studiul modelarilor a mai fost realizat si de Chow si colab in 1988. In 1992, Chong Yu Xu a conceput o schema de clasificare a modelelor (figura). Modelele ale caror variabile nu sunt intamplatoare au fost considerate deterministe. Modelele in care una sau mai multe variabile sunt aleatoare au fost considerate stochastice. Cel mai reprezentative modele fizice GIS este KINEROS2, WaSiM (Water balance Simulation Model). Modelele matematice pot fi grupate in modele deterministe sau stochastice globale sau distribuite, conceptuale sau empirice ( clasificare dupa Pacurar, 2005). Modelul hidrologic stochastic poate sa prevada intrarile viitoare in sistem prin analiza de frecventa (Chong Yu Xu 1992). Modelele stochastice sunt utilizate la analizarea sirurilor de date aplicate pe raurile din Romania (Haidu, 1997). Modelele deterministe nu genereaza variabile de genul precipitatii, etc care trebuie cunoascute. Modelele globale, la stabilirea relatiilor din interiorul sistemului nu tin cont de de transformarile sau de distributia spatiala referitoare la procesele din interiorul sistemului. Modelul determinist cel mai simplu este Formula rationala. Este utilizat la debitul maxim de viitura si a fost elaborata de Diaconu in 1994. Modele deterministe au fost elaborate in anul 1997 de catre INMH. Modelul SCS-CN a fost elaborat de Ponce si colaboratorii, in anul 1996. Au mai fost elaborate si modelele HEC=1 , RORB si altele. Programul informational HEC-1 a fost elaborat in anul 1967 de catre un colectiv de cercetatori de la Hydrologic Engineering Center. A fost utilizat la simularea raspunsului bazinului hidrografic la scurgerea de suprafata. Variabilele considerate, sunt intensitatea si durata unei ploi. Cunoscand parametrii si specificul relatiilor matematice care coordoneaza procesele fizice, pot fi identificate componentele hidraulice.

Modelul Hec-1 este utilizat la calcularea hidrografului scurgerii maxime intr-un punct de inchidere al bazinului hidrografic. Modelele hidrologice deterministe se bazezaza pe distributia variabilelor de pe intreaga suprafata a sistemului. Daca variabilele si parametri sunt eterogeni, modelul este eterogen, stochastic. Daca sunt omogeni, modelul este geometric. Modelele GIS distribuite si cele mai utilizate sunt MIKE SHE, KINEROS si altele. Procesele majore in interiorul sistemului ploaie – scurgere pot fi modelate cu modelul MIKE SHE. Modelul a fost testat pe proiecte de cercetare si este aplicat la scara larga si in conditii hidroclimatice diverse (Graham, 2005). Modelele conceptuale sunt modele hidologice in care legile fizicii coordoneaza relatiile dintre variabilele de intrare si cele de iesire. Cele mai cunoscute sunt SHE, IDHM, TOPMODEL. Modelele conceptuale care au fost concepute pentru pentru studiul scurgerii maxime, se grupeaza in: modele pentru intrari de ploi torentiale si modele de ploi torentiale si scurgere maxima. Avantajul modelelor integrate in GIS ofera realizari rapide si corecte.

Istoricul cercetarilor

Cadrul teoretic

Inundatiile din anul 2005 au avut un caracter exceptional si impact catastrofal pentru Romania. Au fost distruse terenuri cultivate, poduri, podete, infrastructura, diguri, avariate gospodarii si multe distruse complet, s-a produs degradare a mediului, s-a impus evacuarea persoanelor din zona. Inundatiile fiind cele mai raspandite de pe glob, au marcat si continua sa marcheze dezvoltarea societatii producand pagube materiale si victime umane. Producerea viiturilor si a inundatiilor nu poate fi evitata, ci doar prevenita, monitorizata corect, gestionata adecvat, consecintele negative pot fi diminuate prin masuri. Locul de manifestare al viiturilor poate fi predictibil, ca si dimensiunea, caracterul si estimarea pagubelor. Dimensionarea viiturilor poate fi realizata prin simulare pe baza modelelor numerice. Comportamentului dinamic al apei in albia raului poate fi cunoscuta si analizata cu utilizarea programului complex Hec RAS. Programul realizeaza analiza unidimensionala a miscarii permanente gradual variata cu suprafata libera a apei. In modelare sunt utilizati parametri geometrici ai raului, date referitoare la jonctiuni (conexiuni cu afluenti), interpolari ale sectinilor trasversale. Mai sunt incluse si amenajarile hidrotehnice. Ecuatiile de conservare a energiei si a impulsului pe care se bazeaza modelarea au fost integrate numeric. Pe linia mediana a raului au fost localizate sectiunile transversale pe proiectia albiei, ariile adiacente, pe axa statiilor si adancimilor, altitudinile. Nivelul apei in fiecare sectiune transversala este determinat rezolvand ecuatia energiei, numeric. Ecuatia energiei pe doua sectiuni transversale adiacente (S1 si S2) este:

In care S si S sunt sectiunile transversale adiacente, Y siY sunt inaltimile(nivelurile), Z si Z sunt altitudinile patului albiei, V si V vitezele medii ale apei, alfa si alfa sunt coeficienti de pondere a vitezei, g este aceleratia gravitationala si h este pierderea de energie. Programul a necesitat in derularea modelului pentru simularea la inundatii pe raul Uz: harta topografica, debitul istoric, limita maxima la inundatiile istorice, date tehnice ale amenajarilor hidrotehnice, coeficientul Maning. La simulare, au fost utilizate programele Arc GIS, Hec Geo RAS si Hec Ras. Creand un model compatibil cu Hec RAS, a fost creat modelul geometric si localizate sectiunile transversale. Au fost convertite hartile topografice din model raster in vector pentru a putea exporta datele reale. Tronsonul luat in studiu cuprinde un numar de… profile transversale , distanta medie dintre sectiuni fiind de.. Valorile coeficientului de rugozitate Maning caracterizeaza albia, relieful si vegetatia. A fost realizata analiza hidrologica stabilind debitul normal si debitul din timpul viiturii. Au fost introduse si conditiile limita.

In timpul viiturii din iulie 2005 debitul maxim a atins valoarea de… Dezastrele produse de viituri de mare amploare constituie un argument pentru extinderea cercetarilor in domeniu.

Va persista riscul la inundatii cat timp vor exista spatii construite si obiective economice in lunca raului, utilizarea neadecvata a terenului care afecteaza retentia naturala a apei. Toate interventiile antropice asociate cu schimbarea caracteristicilor precipitatiilor si ale climei, creaza conditiile unei ascensiuni in ce priveste declansarea inundatiilor. Amplitudinea inundatiilor este caracterizata prin depasirea nivelurilor de aparare. In bazinele hidrografice mici, fenomenele hidrologice extreme afecteaza mediul natural si antropic prin declansarea viiturilor rapide. Acestea se produc in bazinele cu suprafata mai mica de 200 kmp la diferite praguri ale precipitatiilor (exemplu 100mm in maxim 3 ore de precipitatii). Viiturile rapide sunt influentate de factorii fizico – geografici prin suprafata bazinului, forma, panta versantilor si a cursului apei, utilizarea terenului, textura si permeabilitatea solului, litologia s.a. Conditiile ca o viitura sa fie considerata rapida sunt: suprafata bazinului sa fie de 200-300 kmp, timpul de concentrare sa fie mai mic de 6 ore, durata ploii sa fie mai mica de 3 ore, ploile abundente sa depaseasca 100 mm. O conditie ar mai fi ca Qmax[m3/s] sa fie mai mare decat Q10% si qmax[l/s/km2 sa fie mai mare 1000 l/s/kmp.

Potentialul de formare a viiturilor este conditionat de suprafata, panta medie, raportul dintre suprafata si panta medie si de timpul de concentrare. Avand in vedere aceste caracteristici se poate determina potentialul viiturii impartit pe clase: redus, mediu, mare si foarte mare.

Timpul de concentrare (Tc) este un indicator important care caracterizeaza formarea viiturilor rapide. Timpul de concentrare se determina utilizand modelul SCS-CN. Relatiile pe care se bazeaza modelul in determinarea timpului de concentrare (Tc) au ca variabile lungimea cursului de apa, panta medie a bazinului si CN (Curve Number). Ca prag pentru timpul de concentrare este considerat cel care este mai mic de 6 ore, timp in care un debit foarte mare ar putea provoca o inundatie. Oalta metoda de determinare a susceptibilitatii unui areal la viituri rapide este metoda semicantitativa bazata pe scurgerea maxima.

Parametrului E CN A S necesita evaluarea factorilor fizico-geografici, multivariat. Conform acestui parametru intre scurgerea maxima si altitudini, CN si panta exista o corelatie directa. Intre parametru si suprafata bazinului, corelatia este indirecta.

Metoda SCS CN a fost utilizata la determinarea valorilor aproximative ale scurgerii care corespund unor cantitati de precipitatii. A fost initiata in 1954 de Serviciul de Conservare a Solului (NRCS-Natural Resources Conservations Service). Curve Number (CN) este un parametru care caracterizeaza combinatiile sol-vegetatie-utilizarea terenului. Metoda ofera informatii despre scurgere in orice punct al bazinului. Cu metoda SCS-CN nu se poate realiza modelarea scurgerii si nici distribuirea in timp a acesteia. Parametru CN se obtine pe baza grupei hidrologice de sol, utilizarea terenului si conditii de umiditate a solului. Metoda a fost realizata pe baza ecuatiei bilantului de apa si a celor doua ipoteze fundamentale (Mishra si Singh, 2003). Prima ipoteza fundamental este aceea ca exprima egalitatea dintre valoarea reala a scurgerii directe raportata la scurgerea potential maxima si valoarea dintre cantitatea de infiltratie efectiva raportata la retentia potentiala.

Retentia potential maxima (S) se obtine pe baza parametrului CN. USDA-SCS a clasificat capacitatea de infiltrare in patru grupe hidrologice de sol (Matziaris et al, 2005). Fiecare tip de sol corespunde unui tip de sol hidrologic (HSG- hidrologic soil group). Aceasta corespondenta ofera informatii despre capacitatea de infiltrare si rata de transmitivitate a apei in sol.

Parametrul CN poate fi stabilit cunoscand tipul de sol, utilizarea terenului si suprafetele impermeabile existente in bazin. In tabelul sunt prezentate valori ale parametrului CN in functie de diferite tipuri de terenuri agricole. Sunt analizate relatiile dintre proprietatile fizice ale solurilor si impactul lor asupra formarii scurgerii pe versantul bazinului hidrografic. Stabilirea grupei hidrologice de sol s-a bazat pe proprietatile fizice ale solului si anume: txtura, porozitate, strat. Grupa hidrologica de sol a fost determinate tinand cont de adancimea stratului de sol, permeabilitatea cu conductivitatea hidraulica cea mai mica si pe baza adancimii pana la acvifer. Bazinele hidrografice sunt considerate mici daca suprafata lor nu depaseste 10 km2.

Identificarea debitelor maxime in cazul bazinelor mici se realizeaza utilizand formula rationala. Formula rationala are la baza ipoteza durata ploii este mai mare decat tc al bazinului. Astfel spus, suprafata bazinului participa in intregime la formarea debitului maxim. In situatia in care bazinele au suprafata cuprinsa intre 10 si 200 km2 se utilizeaza metoda reductionala la identificarea debitului maxim. Conceptului de hazard I se asociaza adancimea apei din banda de inundabilitate (Di Baldassare et al. ..2009, Frank et al…2001). In cazul prognozarii producerii fenomenelor de risc ale caror consecinte vor fi dezastruoase se ia in considerare rezilienta sistemului referitoare la capacitatea de raspuns si de revenire la forma initiala(USAID…). Susceptibilitatea considerata componenta a vulnerabilitatii caracterizeaza probabilitatea cu care sistemul este afectat in functionarea lui normala, datorita prezentei apei care provoaca inundatii (Vaan Der Veen si Logtmeijer, 2005). Daca se considera doua sisteme distincte supuse unui eveniment de acelasi tip si care actioneaza cu aceeasi intensitate, evenimentul va produce pagube diferite (Muller et al, 2011). Cauza s-ar putea pune pe seama dezvoltarii economice, educatiei populatiei, greseli in executarea constructiilor, deficiente la infrastructura, in prognozare si avertizare (Guha- Sapir et al). Softurile Arc GIS si Hec RAS au fost utilizate in identificarea arealelor inundabile (hazardului).

Modelarea hidrologica si hidrodinamica a inclus etapa de pre procesare a datelor, rularea modelului si post procesarea rezultatelor. In etapa de preprocesare, a fost utilizat TIN ul care a oferit date referitoare la altitudinea terenului. Aceste date au fost utilizate la crearea altor date necesare pentru modelul hihrologic: retea hidrografica, poduri, maluri, sectiuni transversale, coeficient de rugozitate etc, obtinute cu utilizarea Hec Geo RAS. Informatii despre utilizarea terenului au fost obtinute pe baza CLC-2012. Pentru digitizarea retelei hidrografice si ale malurilor au fost utilizate ortofotoplanuri. Ulterior introducerii datelor s-a procedat la exportul datelor in Hec RAS. Derularea modelului a implicat introducerea datelor referitoare la debite. Datele de intrare se corecteaza in cazul aparitiei erorilor. Rezultatele obtinute au fost exportate in Arc GIS. Ulterior, a fost createa harta cu reprezentarea inundabilitatii, in etapa de vizualizare a datelor. Modelarea a fost realizata in scopul obtinerii rezultatelor simularii. Aceste rezultate au fost concretizate in harti de hazard, vulnerabilitate si risc care sa fie utile in luarea celor mai adecvate decizii de catre factorii de raspundere. Studierea curgerii apei in albia raurilor impune cunoasterea debitului, a vitezei, adancime, pantei, suprafatei, a perimetrului udat, care prezinta variatie in timp si spatiu. Curgerea cu suprafata libera in albia raului poate fi uniforma, permanenta gradual variata, nepermanenta sau nestationara. In timpul viiturilor curgerea are caracter nepermanent prezentand variatii in timp si spatiu. Se recurge la modelare matematica pentru a putea lua mai multe ipoteze in calcul si a simplifica reprezentarea fenomenelor complexe. Este importanta selectarea unei modelari numerice adecvate si identificarea proceselor de curgere pentru identificarea arealelor cu risc la inundatii, mai ales in situatii de urgenta cand se impun uneori masurile de evacuare a zonei. Modelarea undelor de viitura se bazeaza pe ecuatiile de curgere nepermanenta.Acestea au la baza principiile fundamentale ale mediilor continue. Sunt cunoscute ca ecuatii Saint Venant , fiind particularizate pentru corpul fluid cunoscute ca fiind unidimensionale. Ecuatia de continuitate pentru principiul continuitatii fazei lichide, este:

Ecuatia de miscare pentru principiul conservarii continuitatii energiei, este:

Este imposibila aflarea solutiilor exacte ale sistemului celor doua ecuatii. Variabilele independente Q(x,t), h(x,t) ,y(x,t) sunt imposibil de aflat. In cazul curgerii uniforme, pentru cursurile naturale, coeficientul Maning depinde de materialul care intra in componenta perimetrului udat, vegetatia dezvoltata in albii, neregularitatile traseului de curgere si ale sectiunilor transversale, obstructiile albiilor, forma si marimea albiei, marimea debitului si nivelului din albie, aluviuni, sezonul regimului de curgere s.a.

Studierea viiturilor de versant au drept scop anticiparea si prevenirea dezastrului asupra componentei umane cauzat de antrenarea in procesul scurgerii a unui volum mare de apa sau executarea constructiilor ingineresti. Versantul, din punct de vedere hidrologic, este suportul pe care se formeaza si se deplaseaza viitura se transporta material erodat care se depune in sectoarele cu pante mici, sau se mai poate defini ca fiind suportul proceselor hidrologice de scurgere. Pentru realizarea studiului au fost selectate bazinele versant care, fiind mici, prezinta omogenitate in ce priveste factorii care conditioneaza scurgerea. Bazinul versant este situat intr-o regiune omogena in ce priveste conditiile de clima relief, sol, litologie, acoperire vegetala (Chartier, 1966). Prin termenul de bazin–elementar utilizat la nivelul tarii noastre se intelege ca fiind un bazin mic, situat intr-o singura unitate geografica ( INMH, 1971). Cercetatorii romani Mustata, 1973 in lucrarile lor au cercetat bazinelele mici sub denumirea de bazin–versant, bazin elementar sau rau mic. In bazinele mici, viitura se formeaza pe versantul bazinului hidrografic datorita suprafetelor mici, canalul de drenaj nefiind foarte bine conturat. Bazinele mici nefiind monitorizate de statiile hidrometrice se adopta metodologia impusa de practicile hidrologice de determinare a debitelor maxime. Pentru simularea si determinarea debitelor de viituri sunt utilizate si metode clasice pentru morfometrie si morfografie. Cu metode GIS procesul de modelare este realizat automat si corect. Utilizarea softurilor geoinformatice prezinta avantajul ca baza de date poate fi gestionata si analizata, manifestarea viiturilor este surprinsa in detaliu si simularea prezinta grad mare de acuratete. Baza de date cuprinde layere de tip linie (retea hidrografica), de tip poligon ( sol,vegetatie, intravilane s.a.) de tip grid (DEM, etc). Identificarea debitelor maxime pentru diferite probabilitati de depasire sau nedepasire se realizeaza prin utilizarea programelor GIS si a datelor numerice. Realizarea modelarilor pentru fenomenele de viitura de versant se realizeaza utilizand programul ArcGIS, CAD etc. Analiza de frecventa a viiturilor se realizeaza cu programul HYFRAN distributia spatial si temporal cu ArcGIS, interpolarea cu IDW, Kriging etc. Simularea debitelor, volumelor, identificarea zonelor de aparitie a viiturilor se realizeaza cu utilizarea modelelor complexe. Modelele matematice si simularea viiturilor sunt necesare pentru studierea viiturilor de versant care apar in mod hazardat, in scopul emiterii avertizarilor si luarii masurilor de prevenire si diminuare in cazul declansarii viiturilor catastrofale. Pentru Romania au fost realizate modele matematice cu instructiuni de calcul si publicate de o serie de cercetatori de la INMH (1997), (Mita si colab.) pentru a putea fi utilizate. Metodologia clasica de determinare a debitelor maxime de viituri cuprinde identificarea bazinelor hidrografice, cunoasterea suprafetelor, a formei, a lungimii albiei, a pantei, a versantilor, timpii de concentrare si ploi de calcul. Se impune si cunoasterea factorilor fizico- geografici si antropici: sol, geologie, vegetatie, asezari omenesti. Studii asupra morfometriei bazinelor pentru determinarea debitelor maxime de viitura au fost realizate de Platagea, 1959. Practica hidrologica utilizeaza pentru scurgerea maxima metode de regionalizare pe baza relatiilor dintre parametri scurgerii maxime si morfometria bazinelor, in special altitudini si suprafata. Pentru estimarea debitelor maxime se utilizeaza metoda reductionala si rationala. Pentru evaluarea debitelor maxime este utilizata metoda statistitica temporal-spatiala (Diaconu, 1990). Metoda rationala este utilizata in scopul determinarii debitului maxim pentru diferite probabilitati de depasire (p%) . Se bazeaza pe cunoasterea intensitatii medii a ploii de probabilitate p% egala cu timpul de concentrare a scurgerii din bazin.

Qmaxp% =0,167 ip% alfa F

Alfa este coeficientul mediu de scurgere a bazinului hidrografic, F este suprafata bazinului.

Metoda rationala admite ca ploaia de intensitate medie si maxima si cea cu o probabilitate p% genereaza un debit maxim de aceeasi probabilitate. Studii de sinteza referitoare la viteza medie a apei in bazine mici au fost elaborate de Mita si colab (1988,1992), Mita (1983). Studii asupra coeficientilor de scurgere au fost publicate de Hancu si colab, 1971. Metoda rationala este inutila pentru bazinele mari. Identificarea arealelor de risc s-a bazat pe doua modele hidrologice-GIS interconectate prin ecuatii de analiza spatiala. Unul dintre modele a fost estimarea riscului la viitura in functie de permeabilitatea solului si celalalt, riscul de aparitie a viiturilor grave, neprevazute.

Estimarea riscului in functie de permeabilitatea solului consta in prima faza in crearea unei baze de date in format grid care include tipurile de sol si o baza de date noua care evidentiaza reactia tipurilor de sol la circulatia apei in profilul de sol. Analizand clasele si tipurile de sol a fost estimata umiditatea antecedenta a solului. Prin procedeul de bonitare au fost transformate datele calitative ale solului in date alfanumerice. S-a urmarit comportamentul fata de apa a fiecarui tip de sol: cata apa poate inmagazina solul, ritmul de transfer al apei in sol, capacitatea de infiltratie. Au fost scoase in evidenta arealele care prezinta exces sau deficit de umiditate. Ulterior au fost realizate layerele pedohidrologice. Procesul de bonitare se refera la clasele de permeabilitate, textura, la suprafata si la profilul solului. Studii pedologice in acest sens au elaborate Florea si colab. in anul 1987. Clasele de bonitare au fost acordate in functie de textura. Utilizand harta solurilor si pantelor a fost creata cu ajutorul programului ArcGIS baza de date grafica. In programul ArcGis au fost atribuite si notele de bonitare. Cele trei layere obtinute in urma reclasificarii au fost: harta care reprezinta viteza de infiltrare a apei in sol , textura solului la suprafata si textura solului in profil. Aceste layere au fost utilizate in procesul de analiza spatiala. Pentru evidentierea gradului de umiditate a solului celor trei layere obtinute prin reclasificare li s-au atribuit ponderi egale, obtinand un nou strat, Layerele au fost insumate realizand harta care reprezinta favorabilitatea apei in profilul de sol (Figura). Solurile cu grad mic de favorabilitate prezinta susceptibilitate mare la viituri. Solurile din zona montana retin apa cel mai putin. Dispunand de caracteristicile transferului de apa in profilul de sol si harta pantelor a fost realizat un model de aparitie a viiturilor in functie de panta. Utilizand ArcGIS s-a efectuat analiza spatiala a riscului de aparitie a viiturilor in functie de umiditatea solurilor.

Identificarea arealelor cu diferite grade de risc de aparitie a viiturilor

Modelul de analiza spatiala a fost realizat cu spatializarea debitelor maxime cu asigurarea de 1% pentru bazinele de ordinal II. Baza de date pentru realizarea modelului cuprinde debitele maxime cu asigurarea de 1%, arealele cu riscul de aparitie a viiturilor si intravilanele localitatilor (tabelul 4)pg 180. Etapele de lucru ale modelului au cuprins conexiunile intre geneza viiturilor si manifestarea acestora. Cu debitele maxime calculate pentru probabilitatea de depasire de 1% a fost realizata interpolarea si analiza GIS. Utilizand programul ArcGis au fost identificate in bazinul Uz un numar de 258 de subbazine, calculul debitelor maxime cu probabilitate de depasire de 1% a fost realizat aplicand formula rationala.Ca metoda de interpolare a fosta utilizata metoda IDW (Distanta Inversa Ponderata) care are ca baza principiul ca influenta valorii unor anumite puncte scade invers proportional cu distanta dintre ele.

Analiza spatiala pentru T=100

Totusi, fiecare modelare si fiecare parametru introdus are si o oarecare incertitudine. Este importanta cunoasterea componentelor sistemului pentru viziunea corecta asupra proceselor care se desfasoara in diferite conditii. Astfel, alegerea in ce priveste modelul de hazard, va fi si ea corecta. Metodele de identificare a hazardului bazate pe algoritmi sunt modelarile hidraulice de tip unidimensional. Algoritmii folositi, prezinta si limitari. Una dintre cauze ar fi aceea ca datele de intrare nu pot cuprinde in intregime variabilele din sistem care concura la desfasurarea evenimentului studiat. Contributia variabilelor este in diverse proportii. O alta cauza ar mai ca pachetele software gratuite nu prezinta aceeasi precizie ca pachetele comerciale. Incertitudinile in modele pot proveni din datele de intrare de la masuratori, interpolari, introduceri gresite sau date incomplete. O alta cauza a incertitudinilor ar fi structura modelelor. Suprafetele inundabile se obtin cu utilizarea formulei Maning presupunand curgerea apei uniforma si liniara ceea ce nu este conform realitatii. Incertitudinile cauzate de datele de intrare in model, cele cauzate de parametri, cele de structura modelului se reflecta in rezultate. Realizand calibrarea se vor reduce multe inconveniente. Variabilele, pot fi actualizate ori de cate ori se impune.

Metodologie si baza de date

Studiul a vizat estimarea cantitativa a eventualelor pagube economice din arealul considerat: case si anexe gospodaresti, cai de comunicatie ca urmare a producerii unor debite ale caror probabilitati de depasire sunt de 0,1%,1%,0,5% si 1%. Pentru fiecare probabilitate de depasire a debitului maxim a fost stabilit cate un scenariu de inundabilitate prin modelarea benzilor aferente probabilitatilor de depasire a debitului maxim si cuantificarea elementelor avariate sau distruse. Studiul s-a bazat pe utilizarea tehnicilor GIS, modelarea hidraulica dar si pe prelucrari prin metode statistice ale datelor. Viiturile si inundatiile din iulie 2005 au constituit un model de referinta in studierea hazardului, vulnerabilitatii si riscului la inundatii in bazinul Uz. Baza de date a inclus date de tip numeric si geospatial. Sursele de provenienta ale datelor sunt din arhivele institutiilor statului, baze de date in format electronic (harti), masuratori pe teren si diferite observatii. Analizarea si prelucrarea datelor a fost realizata cu metode GIS, statistice, matematice s.a. Datele geospatiale au fost prelucrate cu diferite softuri SIG. Pentru format vectorial s-a procedat la digitizarea hartilor, a imaginilor satilitare, la vectorizare, utilizand diferite tipuri de geometrii pe care se bazeaza reprezentarile vectoriale (polygon, linie, punct). Liniile au fost utilizate la reprezentarea raurilor, sectoarelor de rau, tipuri de drumuri si tronsoane de drum. Poligoanele au fost utilizate la delimitarea arealelor, punctele la reprezentarea cotelor altimetrice, constructii, statii hidrometrice etc. Prin datele geospatiale in format raster sunt reprezentate informatiile reale sub forma celulelor organizate in matrice. Ca date spatiale a fost folosit MDT, precipitatii medii multianuale, ortofotoplanuri, planuri topografice s.a Ca date de tip numeric au fost utilizate precipitatii medii multianuale, debite medii si maxime, debite maxime corespunzatoare diferitelor probabilitati de depasire (0,1%,1%,5%,10%), date care au evidentiat numarul caselor, elemente de infrastructura, etc. Pentru realizarea obiectivelor a fost utilizata metoda observatiei, a investigatiei, a analizarii bibliografice, metode statistice, matematice, metode de modelare hidrologica, hidraulica, metode SIG, cartografice s.a. Metoda investigatiei a constat in procurarea datelor de la diferite institutii, site-uri in domeniu, informatii utile din surse bibliografice etc. Deosebit de utile au fost metodele statistice si matematice in determinarea parametrilor, stabilirea relatiilor dintre cantitati si elemente morfometrice utilizate la spatializari si regionalizari sau la determinarea potentialului de risc la viitura. La stabilirea benzii de inundabilitate a fost utilizata metoda modelarii. Metoda a fost aplicata pentru stabilirea arealelor care au fost inundate in iulie 2005 cat si la extinderea arealelor pentru valori probabile ale debitului maxim de viitura (0,01%,1%,5%,10%). In categoria metodelor SIG au fost incluse: metoda vectorizarii (digitizarii), algebra cartografica, metode de interpolare, de geostatistica, de cartografiere digitala, de conversie (vector- raster), metoda de bonitare (pentru factori fizico-geografici si economici), metoda intersectarii componentelor geografice spatializate. Au fost utilizate urmatoarele softuri prin combinarea lor: softuri de modelare hidrodinamica, softuri pentru determinarea caracteristicilor viiturilor, de analiza statistica si matematica, softuri specifice sistemelor informatice geografice. La determinarea parametrilor statistici, serii de date, grafice si distributii procentuale etc. a fost utilizat microsoftul Excel. La modelarea hidraulica a fost utilizat softul HecRAS, compatibil cu softul ArcGIS, vs. 10.2. Softul HecRAS a fost creat de U S Army Comp of Engineers. Extensia Hec Geo RAS a permis determinarea geometriei reale a raului Uz, pe baza MDTsi a coeficientului Maning. Rezultatele procesului modelarii au fost exportate in format SIG cu scopul realizarii hartilor care evidentiaza zonele inundabile. La obtinerea benzilor de inundabilitate in extensie spatiala pentru sectoarele de rau afectate de viituri si inundatii au fost utlizate date de intrare, ulterior procesate in mediu SIG. Softul ArcGIS are capacitatea de a geoprocesa o multitudine de operatiuni in vederea realizarii hartilor. A fost oferit de ESRI, ulterior dezvoltarii lui in Statele Unite ale Americii, de catre Environmental Stiintific Resources Institut (ESRI). Ca operatii, putem exemplifica: vectorizari, delimitari de bazine, preprocesari date de intrare in model hidraulic, convertire date geospatial, bonitari, calculari ale indicilor, realizari de harti etc. Softul SAGA Gis a fost dezvoltat de cercetatori ai Universitatii din Hamburg. Este utilizat in obtinerea indicilor morfometrici in vederea obtinerii potentialului de formare a viiturilor si inundatiilor.

Problematica

Obiective

Scop

Localizare zona de studiu

Istoric

1. Influenta factorilor naturali si antropici asupra scurgerii

Consideratii teoretice

În evidențierea particularităților de producere și evoluție a fenomenelor hidrologice este necesară, pe langa cunoașterea condițiilor fizico-geografice, și cea a caracteristicilor morfometrice tipice fiecărui bazin în parte (Romanescu, 2004). Formarea scurgerii este consecinta aportului de apa a surselor de alimentare superficiale si subterane, caracteristicile sale sunt determinate de ansamblul factorilor naturali si antropici specifici arealului de constituire (Zaharia L., Hidrologie generala). Configurația terenului, structura și alcătuirea geologică, precum și condițiile climatice care au influențat evoluția în timp a bazinelor hidrografice au condus la o mare variabilitate a formei bazinelor cu implicații asupra modului de formare și transmitere a undelor de viitura (Romanescu, 2004). Conditiile geologice (compozitia petrografica, inclinarea stratelor, tectonica), gradul de fragmentare si pante, expozitia versantilor, morfologia prin altitudinea sa determina repartitia zonala, verticala a conditiilor climatice, edafice si vegetatie. Solul, prin structura, textura, grad de saturatie s.a. arei nfluenta asupra scurgerii influentand procesele de scurgere superficiala inflitratie, evapotranspiratie. Vegetatia are influenta asupra scurgerii prin reglarea (atenuarea scurgerii maxime si sporirea scurgerii minime). Padurea are un rol important asupra circuitului hidric. Factorul uman influenteaza scurgerea prin activitatile sale: defrisari, lucrari de excavare in albii, lucrari hidrotehnice etc. Activitatatile antropice modifica regimul natural de scurgere prin crearea unui alt regim, amenajat, care prezinta diferente fata de cel natural. (Tabel 1). Scurgerea raurilor este un fenomen hidrologic complex prin care apa dintr-un anumit teritoriu (bazin hidrografic) se concentreaza in albii si se deplaseaza conform inclinarii reliefului. Scurgerea este favorizata sau limitata de caracteristicile conditiilor climatice. Principala sursa de alimentare a raurilor este reprezentata de precipitatii in stare lichida sau solida. Cunoasterea cantitatilor de precipitatii medii pe bazin (precipitatii uniform distribuite) prezinta importanta pentru analizele hidrologice. Cunoscand gradul de neuniformitate al bazinului , intensitatea precipitatiilor si repartitia spatiala a acestora se pot efectua analize hidrologice.

Tabelul nr. 1 – Caracteristicile morfometrice ale stațiilor hidrometrice din bazinul hidrografic Uz

1.1. Geologia

Factorul geologic influenteaza scurgerea prin petrografie, inclinarea stratelor, tectonica, grad de fisurare. Permeabilitatea mare a rocilor din albiile raurilor favorizeaza infiltratia apelor.

Zona montana din cadrul bazinului hidrografic Uz apartine muntilor trotusului. Muntii Trotusului apartin , in ce priveste geologia , flisului cretacic si paleogen.Tectonica din aceasta grupa montana este complexa prezentand falii numeroase si fracture de fundament care prezinta incalecari ample. In arealul care corespunde Depresiunii Darmanesti domina zona neogena.Zona flisului prezinta unitati tectonice care s-au format in tectogenezele cretacice (Dacidele externe-Pânza de Ceahlău) si tectogenezele neozoice (Moldavidele-Pânza de Teleajen, Audia, Tarcău și Vrancea).Pe scoarta oceanica si continentala subtiata in zona suturii externe (domeniul riftului dacidelor externe), s-au format depozitele panzei de Ceahlau. Moldavidele s-au format pe scoarta continentala.

Tipic orogenelor colizionale in panzele de sariaj, este esafodajul structural. Acestea au fost șariate succesiv de la Vest spre Est, depozitele mai vechi ale unităților vestice acoperind depozitele mai noi ale unităților estice (Juravle, 2009). In arealul in care este amplasat barajul lacului de acumulare Poiana Uzului, se afla flancul de vest al unui sinclinal lung care este afectat de o falie longitudinal-axial, in orizontul propriu al gresiei de Tarcau. In acest orizont caracteristica dominanta este cea a gresiilor cu intercalatii de sisturi argiloase. Orientarea stratelor este de N 55ș-V 65ș, cu o inclinare de 23ș-35 ș catre NE in raport cu directia vaii. Stratele prezinta orientare oblica pe vale, spre aval si malul stang, cu inclinari. Înclinarea versanților reflectă constituția geologică, stadiile de evoluție și caracterul modelării trecute și actuale.

Figura 1. – Harta geologica a bazinului hidrografic Uz

Pe valea raului Uz, in apropiere de confluenta cu raul Trotus, predomina pietrisuri si nisipuri si depozite deluvial-proluviale. In zona de obarsie a raului Uz, predomina flisul sistos negru(Audia) si gresii si marne (seria flis de Bodoc)( Cretacic inferior). Flisul grezos de Tarcau, in bazinul Uz prezinta o pondere de 65,2%. Este prezent de asemenea flisul sistos grezos care prezinta intercalatii de gresii masive la confluenta paraului Soros cu Uzul. In ponderi mai mici, mai sunt intalnite flisul grezos cu intercalatii silicoase (5,64%), flis sistos grezos, flis sistos (4,6%) s.a. Figura Cunoasterea geologiei arealului studiat ofera posibilitatae stabilirii naturii proceselor care au loc cat si a intensitatii si a repartitiei acestora in cadrul teritoriului.

1.2. Relieful –caracteristici morfometrice

Hipsometria

Etajarea dispozitiei reliefului intre altitudini extreme in bazinul Uz este pusa in evident de harta hipsometrica. Etajarea dispozitiei reliefului evidentiaza 11 clase de relief, fiecarei clase atribuindui-se cate o valoare hipsometrica. Ecartul altitudinal cuprins intre confluenta raului Uz si sectorul superior al bazinului (zona Montana Nemira) prezinta valori cuprinse intre 460-1620. Cea mai mare treapta altitudinala a reliefului se regaseste in intervalul 980-1100m( ) fiind reprezentata de Culmea Gura Muntelui, Culmea Gruiul Mare, Podisul Bobisca si Culmea Nemira.Aceasta ecart mai include si partea de sud a Plaiurilor Slanicului. Interval altitudinal mare (<450m) mai prezinta si zona Darmanesti.

Dinamica proceslor actuale si cauzele potentialului de eroziune provocate de viituri, se explica prin diferenta mare.de altitudine Arealul montan este pus in evident prin 7 clase de valori,hipsometrice fiind cuprins intre 720m si >1620m, mai précis, 1647m, reprezentata de altitudinea maxima a masivului Nemira. Sectorul depresionar este pus in evidenta de doua interval hipsometrice: (<490 m; 490-644 m).Ca suprafata, cea mai mare pondere este detinuta de treapta hipsometrica 980-1100 m (106kmp), (28,73%). Ponderile cele mai mici in ce priveste suprafata, sunt detinute de trepteke altitudinale 1360-1490 m (2,44%) -Vârful Chilișca, Muntele Chilișca, Capul Vitei, Bobișca, Vârful lui Ștefan și peste 1620 m (0,01%) – Vârful Nemira Mare, Nemira Mică, Gura Muntelui(10,36mp)

Figura 2. – Hipsometria reliefului in bazinul hidrografic Uz

Atitudinile medii ale bazinelor de ordinul II sunt diferite, in functie de sectorul montan, depresionar sau…in care sunt situate (Figura .

Energia de relief

Fiind conditionata de conditiile litologice si structurale, energia de relief exprima eroziunea pe verticala in profunzime, Adancimea fragmentarii reliefului pune in evidenta evolutia retelei de vai si gradul ei de adancire.Ea reflecta gradul de evolutie al reliefului daca este considerata impreuna cu pantele si densitatea fragmentarii al acestuia. Energia de relief ofera indicatii despre apropierea sau departarea bazei de eroziune, intensitatea eroziunii lineare,despre decalajele de echilibru morfologic ale bazinului, precum si despre proportia inaltimii versantilor. Harta energiei de relief ofera informatii despre diferenta dintre altitudili relative maxime si minime. Valorile mari ale energiei de relief ofera informatii despre adancirea in roci tari a retelei hidrografice care creaza defilee tip chei, constituind totodata si una dintre conditiile care definesc sectorul de versant de eroziune. Adancimea fragmentarii reliefului fiind corelata cu procesele geomorfologice este in corelatie cu tendinta geosistemului spre atingerea profilului de echilibru prin eroziune. In cadrul bazinului Uz clasele de valori cuprinse intre 130-180m-240m cu echivalentul unei suprafete de … are o pondere de 42%, fiind reprezentata de zona de izvor a raului Uz, zona de izvor a afluentului Barzauta,si Depresiunea Darmanesti. Cea mai mica podere este detinuta de clasa de valori peste 430m care reprezinta 4% echivalentul unei suprafete de …kmp.Arealul cuprinde versantii din dreapta si stanga vaii raului Barzauta, in apropierea confluentei cu raul Uz, bazinul Basca, o parte din unitatea de relief Gura Muntelui, arealul afferent lacului Poiana Uzului (Figura .

Figura 3. – Harta adancimii fragmentarii reliefului in bazinul hidrografic Uz

Panta

Cunoasterea pantelor este importanta pentru studierea susceptibilitatii la producerea viiturilor, pe langa importanta pe care o are si la planificarea corecta a utilizarii terenurilor si la vulnerabilitatea la alunecari de teren si prabusiri. Stabilirea claselor de pante s-a realizat in functie de pantele critice pentru stabilirea anumitor procese geomorfologice cat si pentru activitatile antropice care au fost propuse de Ichim și Bordeianu, 1970; Ungureanu, 1978; Grigore, 1979; Goodie, 1990, Surdeanu, 1998 și Irimuș et al., 2005.

Declivitatea terenului constituie un parametru important in stabilirea unor procese geomorfologice.

La nivelul bazinului hidrografic Uz, ponderea cea mai mare de 21,34% din suprafața bazinului o dețin pantele cuprinse între 11-15ș, ocupând o suprafață de 166,82 km2 (zona de izvor a râului Uz și a pârâurilor Bărzăuța și Apa Lină, Depresiunea Dărmănești, dar și Plaiurile Slănicului). Ponderea cea mai mică de 0,21% o dețin pantele de peste 41ș, ocupând o suprafață de 9,75 km2 (versanții de dreapta și stânga din lungul văii Bărzăuța, în apropierea confluenței cu Uzul, bazinul Bâșca, o parte din unitatea de relief Gura Muntelui, zona lacului Bălătău, zona în care este amplasat barajul).

Raportand dublul diferentei dintre cel mai inalt varf si gura de varsare la perimetrul cumpenei se obtine panta medie a cumpenei apelor. In bazinul Uz panta medie rezultata din calcul este de 12,7m/km, adica 32˚. Cele mai mari valori ale pantei se regasesc in raul Izvorul Negru(1125,00m) si cea mai mica este intalnita pe raul Eghersec(86,89m). Intre pantele cu valori sub 20˚ (cele mai joase) si pantele cu valori de de peste 30˚, exista diferente notabile.Diferentele de pante fiind mari la majoritatea afluentilor raului principal Uz 518.73-1125.00 m, rezulta ca si coeficientul de scurgere are valori mari. Valorile mari ale coeficientului de scurgere ofera indicatii despre volumele importante de apa care se scurg cu viteze mari pe arterele hidrografice punand in evidenta caracterul torential. Pentru a evidential variabilitatea declivitatii suprafetelor harta realizata cuprinde 10 clase de valori cuprinse intre <5˚ și >46˚(Figura .

Figura 4. – Harta pantelor in bazinul hidrografic Uz

Expozitia versantilor

Orientarea versantilor in raport cu punctele cardinale evidentiaza gradul de insorire sau cel de umbrire. Acest parametru relationeaza cu o serie de procese geomorfologice prin controlul lui asupra precipitatiilor, a temperaturii a radiatiei solare. Mai putin vulnerabili la procesul de eroziuni se considera a fi versantii care au orientare spre nord, pe care persista vegetatia fiind si mai umbriti.

Versantii insoriti au orientare spre sud au si o coeziune mai slaba, susceptibilitate mare la viituri si la eroziune. Sunt mai sensibili si la procesele de inghet-dezghet care sunt frecvente.

Cei mai expusi ploilor sunt versantii orientate spre vest, eroziunea in acest caz fiind puternica.Versantii care sunt orientate spre est sunt predispusi la seceta(Grecu F., Palmentola G., 2003). Versantii umbriti sunt predispusi eroziunii torentiale si miscarilor in masa, versantii insoriti sunt predispusi proceselor de degradare. În bazinul hidrografic Uz, ponderea versanților cu expoziție nordică (12,00%), corespunzător suprafeței de 56,7 km2 (în special versantul estic al Culmii Nemira și partea dreaptă a văii râului Uz). Diferența dintre ponderile expoziției versanților: nord-estică, sud-vestică și vestică este mică. Cea nord-vestică (13%)căreia îi corespunde o suprafață de 32,27 km2(Figura

Figura 5. – Harta orientarii versantilor in bazinul hidrografic Uz

Densitatea retelei hidrografice

Acest parametru cunoscut si sub numele de densitate de drenaj . Prin el, se poate evidentia lungimea retelei hidrografice atat cea permanenta cat si cea temporara. Cunoscand densitatea fragmentarii reliefului pot fi identificate unitatile de versant functionale si poate fi analizata dinamica versantilor. Acest parametru poate fi corelat cu caracteristicile reliefului. Valorile mari ale acestui parametru sunt atribuite vailor rocilor cu duritate mica sau friabile. Valorile mici, sunt atribuite aspectului interfluviilor, rocilor greu erodabile,pantelor favorizante scurgerii laminare. Acest parametru, pentru a putea fi interpretat trebuie studiati si alti parametri –geodeclivitatea, adancimea fragmentarii reliefului etc. Densitatea fragmentarii reliefului corelata cu diferentele litologice conduce la stabilirea variabilitatii. Densitatea fragmentării pentru bazinul Uz are valori cuprinse între <5 și >4,1 km/km2. Ponderea cea mai mare a densității fragmentării reliefului (30,59%) este cuprinsă între valorile de 2,1-2,5 km/kmp corespunzătoare sectorului montan, de obârșie a râului Uz, pâraielor Bărzăuța, Apă Lină, Câmp. Cea mai mică pondere este deținută de valorile cuprinse între intervalele 0-1 (10,67%) și 4-7 (11%) corespunzătoare extremităților bazinului Uz, precum și versantul estic al Nemirei de unde izvorăsc pâraiele Izvorul Alb, Groza, Izvorul Negru dar și zonele Sălătruc și Dărmănești.

Valorile mari ale densității fragmentării reliefului din bazinul Uz se datorează condițiilor litologice și energiei ridicate în zona montană, respectiv numeroșilor afluenți torențiali care coboară pantele scurte și relativ abrupte.

Figura 6. – Harta densitatii retelei de drenaj in bazinul hidrografic Uz

Densitatea retelei hidrografice este mai mare in zona montana si devine mai mica pe masura ce altitudinea scade. Bazinul hidrografic Uz prezinta o altitudine pronuntata pe partea stanga, primind mai multi afluenti decat pe partea dreapta. Ca forma si dimensiuni, afluentii raului Uz, prezinta bazinte differentiate. Densitatea retelelor hidrografice ale afluentilor coroborata cu conditiile fizico-geografice influenteaza formele de manifestare a regimului scurgerii apei, in special pe cel al viiturilor. Principalii afluenti ai raului Uz, sunt(Figura

Clima

La nivelul tarii noastre clima este conditionata de principalele sisteme barice: anticiclonul azoric si Siberian ciclonul irlandez si si ciclonul Marii Mediterane. Tipurile de repartitie a presiunii atmosferice care determina starea vremii pe teritoriul tarii noastre sunt caracterizate de pozitia sistemelor barice amintite. Determinarea anticiclonilor asupra unor zone face ca reteaua hidrografica sa redusa sisa fie secetoasa, in general. Zonele dominate de cicloni prezinta o retea densa si sunt bogate in precipitatii.

Regimul precipitatiilor din bazinul hidrografic depinde de presiunea si de schimbarile sistemelor barice din zona(Chiriac V., s.a., 1980). Asemenea celorlalte componente, clima este în concordanță cu zonalitatea altitudinală și latitudinală. Caracteristicile climei sunt impuse de formele de relief prin altitudini, orientare și poziție. Climatele de munte și de deal sunt implicate atât în geneza viiturilor cât și în evoluția lor prin influența asupra volumelor de apă, intensitatea viiturilor și declanșarea acestora în anumite zone. În climatul de munte, predomină vânturile care se canalizează în lungul văilor, temperaturile scăzute, precipitații bogate (800-1200 l/m2) și o nebulozitate crescută.

În climatul de munte, stratul de zăpadă, menținându-se o perioadă mai îndelungată, deoarece se topește lent, chiar dacă precipitațiilor sunt abundente, torențialitatea este mai mică.

Precipitațiile se înregistrează atunci când temperatura unor mase mari de aer scade sub punctul de condensare. Acest lucru nu se produce prin simpla răcire a aerului datorită pierderii de căldură prin radiație în timpul nopții, ci este nevoie ca o mare masă de aer să se înalțe la altitudini superioare. Precipitațiile de natură convectivă rezultă dintr-o simplă celulă de convecție, care este pur și simplu un curent ascendent de aer cald ce se ridică la altitudini superioare fiind mai ușor decât aerul din jur (figura 2.2) (Giurma I., ș.a., 1987).

Figura 7. – Formarea precipitațiilor de natură convectivă

Precipitațiile de tip ciclonic iau naștere în zona de contact dintre masele de aer cald și rece, aerul cald și umed se ridică energetic și se răcește puternic și drept urmare vaporii de apă se condensează, iar precipitațiile rezultate iau caracter torențial. Precipitatiile au efect asupra vegetatiei, umiditatii solului,sistemelor de drenaj etc. Cunoasterea cantitatilor de precipitatii cat si a capacitatii sezoniere ale acestora prezinta importanta pentru zonarea climatica. De regula, harta harta precipitatiilor medii anuale coincide cu harta climatica. La altitudini mai joase, în climatul depresionar și de dealuri, cantitățile de precipitații sunt repartizate neuniform în timp și în spațiu cu diferențe termice mari pe sezoane, simțindu-se prezența caracterului continental sporit. Datorita contactului dintre masele de aer ciclonale vestice si cele anticiclonale din estul Europei associate cu nucleele depresionare dinspre Marea Neagra care au o evolutie rapida si cu stationare pe o durata de timp mai mare in zona de contact, se produc caderi de precipitatii torentiale. Un astfel de fenomen a avut loc in anii 1969,1970,1982,1991,1993, 2004,2005,2008,2010.

Tabelul nr. 2 – Cantitatea medie multianuală de precipitații înregistrată la cele trei stații hidrometrice din bazinul Uz

Studiul, s-a axat pe cei mai importanti factori care influenteaza cele mai importante caracteristici ale formarii viiturilor si propagarea acestora. Precipitatiile influenteaza scurgerea prin cantitati,intensitate, interval de timp si tip (lichide sau solide). Acestea nu au o repartitie uniforma in timp si spatiu. In zona montana, precipitatiile sunt mai abundente cu debite mari de apa si relative constante.

Principalele sisteme barice care actioneaza asupra teritoriului tarii noastre, sunt: anticiclonul azoric si siberian si ciclonul irlandez si ciclonul medideranean. Pozitia sistemelor barice determina starea vremii. Dominarea anticiclonilor asupra unei zone, face ca reteaua hidrografica sa fie redusa si in general secetoasa. Zonele in care domina ciclonii prezinta o retea hidrografica densa si sunt bogate in precipitatii.

Bazinul hidrografic Uz, fiind pozitionat in zona central-estica a Carpatilor Orientali regimul climatic prezinta variatii sezoniere mari in timp, precipitatiile avand un pronuntat caracter torential, datorita zonei de clima temperat-continentala.Conditiile de climat subalpine de pe culmile cele mai inalte din bazinul Uz, climatul de foehnizare pe versanti, de adapostire sau de inversiuni termice din depresiuni si din vai, inscriu variatia temperaturii aerului in contextual acestor conditii.

Cantitatile medii multianuale de precipitatii inregistrate la cele trei statii hidrometrice: Valea Uzlui, Cremenea si Dărmănesti(Tabelul 2 au fost utilizate la realizarea hartii care reprezinta repartizarea cantităților medii multianuale de precipitații pe suprafața bazinului hidrografic Uz. Cea mai mare pondere (69%) se regaseste la precipitatiile cuprinse intre 651-670l/m2 in arealul afferent statiei Cremenea si zona lacului Poiana Uzului.Clasa celor mai reduse precipitatii este cuprinsa intre valorile de 691-717l/m2. si este situata in arealul statiilor Valea Uzului si Darmanesti(5%).

Figura 8. – Repartizarea cantitatilor multianuale de precipitatii inregistrate in bazinul inferior al raului Uz

Solurile

Învelișul de sol este un component derivat al geosistemului, intrând în structura sistemului fizico-geografic: Solul influenteaza scurgerea prin caracteristicile sale. Prin proprietatile sale, textura, structura, capacitate de infiltratie si prin cantitati importante de apa provenite din precipitatii, solul poate sa provoace o scurgere mare a apelor. Invelișul de sol este un component derivate care face parte din geosistem. Rolul și funcția solului sunt importante. Pe lângă funcția geomorfologică, biogeografică, solul are și funcție de control hidric, manifestat prin succesiunea orizonturilor cât și prin însușirile fizice și fizico-mecanice. In bazinului Uz, invelișul de sol oferă informații despre starea generală a mediului fizico-geografic, studiind insușirile și modul de desfășurare a proceselor pedogenetice. Schimbarea configurației albiilor majore, modificarea formei versanților și alte modificări ale reliefului sunt anticipate de eroziunea solului care oferă posibilitatea cuantificării modificării reliefului. In bazinul Uz, clasa de sol predominanta este clasa Cambisoluri , in proportie de 73,21% . Solurile de tip brune acide se regasesc in proportie de 47,58%, cele brune eumezobazice, in proportie de 25,63%. Clasa Spodisoluri se regaseste in proportie de 10,07% , clasa Solurior neevoluate, in proportie de 7,52%. În zona Dărmănești, predomină soluri din clasa argiluvisoluri. Ca tipuri, se întâlnesc luvisoluri albice (podzolice argiloluviale), soluri brune argiloluviale și soluri brune luvice. În lunca râului Uz, se întânesc erodisoluri și protosoluri aluviale (soluri neevoluate). Cea mai mare pondere o are clasa Cambisoluri și tipurile de sol brune acide și brune eumezobazice. În procente foarte mici sunt întâlnite solurile pseudogleice, aluviale, hidromorfe.Trăsăturile intrazonale ale învelișului de sol sunt determinate de relief și de poziția climatică a teritoriului țării noastre. Zonalitatea învelișului de sol, din punct de vedere al latitudinii și altitudinii este determinata de climă și vegetație. Spodisolurile sunt specific unităților montane la altitudini mai mari de 1300 m. Cambisolurile sunt reprezentative pentru etajul inferior montan (500-1300 m), în care predomină climatul temperat montan, păduri de foioase sau amestec de foioase și conifere. Aceste soluri pot fi întâlnite și la altitudini de cca. 1400 m, dar și la nivelul culmilor subcarpatice. Diferența de nivel se reflectă în gradul de saturație în bazin. Luvisolurile sunt soluri cu o vechime mare alcătuite în condiții de drenaj diferite. Condițiile de umezeală ridicată care au debazificat materialele minerale, au format minerale argiloase. În partea superioară, profilul de sol are în component resturi de vegetale humificate, mineralele secundare au migrat și s-au depus în orizontul Bt (spre adâncime). Luvisolurile având fertilitate modelată sunt utilizate in agricultură. Clasele de sol sunt diferentiate după specificul profilului de sol, caracterizând un anumit stadiu de evoluție. Clasele conțin tipuri de sol diferentiate după rezultatul acțiunii unor procese și factori pedogenetici. La evoluția solurilor, timpul are o contribuție importantă. Prezența apei are de asemenea un rol esențial în formarea și evoluția solului. Abaterea de la limitele ,,normale” din punct de vedere calitativ și cantitativ, în ce privește apa din sol, conduce la exces sau deficit de umiditate. Precipitațiile abundente provoacă înlăturarea unei părți de la suprafața solului. Argilele se formează în condiții de umezeală. Climatul montan conduce la dezagregarea mineralelor fără a dustruge mineralele primare. Studii de doctorat pe teme pedogeografice (M. Patrichi, Gh. Lupașcu, Gh. Ianoș ș.a.), cursuri de geografie de la Iași pe teme de soluri (N. Barbu, 198, C. Teșu, 1978, Gh. Lupașcu) au contribuit la îmbunătățirea cercetării solurilor în România. În 2003, a fost definitivat un sistem nou de taxonomie a solurilor, care a fost adaptat cerințelor și concepțiilor de pe plan mondial. Clasele si tipurile de sol din bazinul Uz prezinta diversitate in functie de conditiile pedogenetice si de actiunea antropica, aflandu-se in stadia evolutive diferite. Permeabilitate Solul influenteaza scurgerea prin caracteristicile sale-structura, textura, s.a. Solurile argiloase au grad mare de saturatie si favorizeaza scurgere mare, solurile nisipoase sunt mari favorizante ale infiltratiei. Prin solurile care prezinta o permeabilitate mare apa se infiltreaza intens rezervele de apa subterane se maresc si raurile se alimenteaza uniform. Fiind influentat de mediul hidric si de modul de utilizare a terenurilor poate provoca procese de eroziune.Solurile in bazinul Uz sunt in stransa legatura cu relieful(forme) clima, vegetatia, litologia si alte particularitati ale zonei.

Bzinul Uz are in componenta sa soluri forestiere in pondere foarte mare, care sunt stabile. Solurile din arealele urbane si rurale au suferit transformari care de cele mai multe ori au fost daunatoare.

In corelatie cu formele de relief, txtura, structura solurile au fost impartite in grupe hidrologice in functie de capacitatea de infiltrare a apei (grupe A,B,C,)(Fgura grupe hidrologice. Din punct de vedere al texturii solurilor, in bazinul Uz se regasesc soluri cu textura lutoasa, lutoasa lutoargiloasa, lutonisipoasa, nisipolutoasa lutoasa si soluri cu texture variate. Cea mai mare pondere o dețin solurile cu textura nisipolutoasă …lutoasă și textura lutoasă (40%). Acestea se regăsesc în zona Dărmănești, Sălătruc, Valea Uzului, o parte din Eghersec și Cărpineni. Ponderea de 37% o deține clasa 3 (lutoasă…lutoargiloasă) și este întâlnită majoritar în lungul văilor râurilor situate în amonte de Sălătruc (pe valea râului Bașca, lacul Bălătău etc.). (Figura clase de soluri ). Cea mai mare capacitate de infiltrare o prezinta solurile din grupa A. Prin solurile din grupa B circulatia apei se produce moderat. Solurile apartinatoare grupei C prezinta o capacitate scazuta de infiltrare a apei.

Figura 9. – Clasele si tipurile de sol din cadrul bazinului hidrografic Uz

Figura 10. – Grupele hidrologice si textura solului din cadrul bazinului hidrografic Uz

Utilizarea terenurilor

In arealele in care exista interventii antropice exista si risc ridicat de producer a inundatiilor.In bazinul Uz, terenurile utilizate prezinta o pondere de 16,04% pentru bazinul inferior al raului Uz Arealele in care predomina interventia antropica masiva sunt cele din zonele urbane si rurale situate in lungul vaii raului Uz( localtatile Salatruc, si Darmanesti situate in aval de lacul Poiana Uzului.In aceste zone, riscul de aparitie a inundatiilor este foarte ridicat. Bazinul hidrografic Uz este acoperit cu păduri de foioase, conifere, mixte, cursuri și acumulări de apă în proporție de 80%. Structura urbană discontinuă, unități industriale, rețele de drumuri, căi ferate și terenuri asociate și suprafața urbană verde sunt reprezentate în proporție de 5%.Toate acestea se intalnesc in depresiunea Darmanesti, situata in bazinul inferior al raului Uz.Arealele localitatilor Ghiurche, Eghersec, Cărpinenii, Valea Uzului și Dărmănești. Cuprind si pasuni si pajisti naturale. Pe arealele care sunt ocupate cu paduri,cu plante cu radacini adanci sau care au tulpini inalte si vegetatie bogata scurgerea apelor este mult ingreunata.In vederea realizarii hartii utilizarii terenurilor pentru bazinul Uz care pune in evidenta si interventia antropica asupra bazinului, au fost utilizate strate de tip raster care au fost preluate de pe site-ul http://land.copernicus.eu/pan-european/corine-land-cover.(Figura Pe arealele ocupate cu păduri, cu vegetație bogată și cu plante care au rădăcini adânci și tulpini înalte, scurgerea este îngreunată (Petrisor, 2015; Petrisor et al., 2015; Zoran et al., 2014). Pentru Arealul situat in amonte de lacul Poiana Uzului este acoperit cu paduri, cursuri de apa,acumulari de apa in proportie de 80%. Arealul ocupat cu paduri cuprinde paduri de foioase, conifere, mixte,. Zonele de tranzitie care sunt acoperite cu arbusti defrisati au o reprezentare in proportie de 6%. In zonele localitatilor Ghiurche, Eghersec, Cărpinenii și Cremenea padurile si pajistile naturale ocupa 12% , terenurile cultivate 2% (Tabelul.

Figura 11. – Utilizarea terenului in bazinul raului Uz pentru perioada 1990-2012

Tabelul nr. 3 – Tipuri de utilizare a terenurilor din bzinul hidrografic Uz, pentru perioada 1990-2012

De comentat tabelul si de aranjat la 2006-2012 sa iasa suprafata totala

Vegetatia are o mare importanta asupra scurgerii. Vegetatia asigura uniformitatea scurgerii prin atenuarea scurgerii maxime si mareste scurgerea minima avand influenta asupra surselor de alimentare. Experimentele au demonstrat ca dintr-o cantitate de 100m3 de apa provenita din precipitatii scurgerea superficiala este de numai 15% in padure, fata de 80-90% pe teren deschis(Zaharia L).Varietatea speciilor vegetale este adaptata la caracterul morfologic puternic influentat de clima. Padurea prezinta stratificari care cuprind de regula mai multe nivele de vegetatie. Frunzisul padurii umbreste solul prin grosimea stratului. Prezenta padurii necesita precipitatii abundente care pe durata anului pot fi variabile.Procesul de evapotranspiratie prin temperatura aerului si umezeala, impune necesarul de precipitatii. In zonele inalte este intalnita pajistea sau faneata care poate acoperi continuu sa discontinuu solul. In zonele unde se afla apa subterana, in lungul vailor poate fi intalnita si padurea. In zonele acoperite cu pajisti precipitatiile sunt putine temperatura prezentand variatii mari de la cald excesiv la frig excesiv.Zonele de vegetatie sunt favorizate de variabilitatea conditiilor de umezeala, deci si de variabilitatea temperaturii in functie de altitudine si latitudine. Asupra sistemelor de drenaj, a vegetatiei, a umiditatii solului si apelor freatice se resimte efectul precipitatiilor. Vegetatia poate fi asociata cu o combinatie a elementelor climatic care favorizeza existent ei. Ea este adaptata climatului si morfologiei terenului pe care creste. Bazinul Uz fiind situate in cea mai mare parte in zona Montana este predominat de paduri. Padurile regularizeaza scurgerile si reduc riscul formarii viiturilor foarte mari. Despaduririle pe suprafete intinse favorizeaza producerea viiturilor de ampoare mare in interval scurte de timp. Vegetatia unei zone poate fi asociata cu actiunea elementelor climatice care favorizeaza existenta ei. Ea este adaptata climatului si morfologiei terenul pe care exista. In zonele montane, predomina padurile , deci, exista precipitatii abundente, care nu sunt uniform distribuite pe tot parcursul anului. Arborii formeaza un strat de frunzis care umbreste o mare parte a solului. Padurile au un rol foarte important in reglarea scurgerii dar si in atenuarea eroziunii solului. Scurgerea superficiala este redusa prin intermediul padurilor, prin aceea ca, o parte din cantitatea de apa care cade din precipitatii fie se evaporeaza, fie se infiltreaza in litiera de sub coronament. In cazul padurilor foarte dese, eroziunea este aproape nula. Reglarea scurgerii functioneaza foarte bine pe terenurile impadurite in prima parte a producerii ploilor si viiturilor. Pe baza setului de date European de referinta( Corine Land Cover 2012) . Gradul de impadurire influenteaza scurgerea maxima prin actiunea sa asupra regimului precipitatiilor atmosferice, asupra evaporarii si a scurgerii rapide de pe versanti. In bazinul Uz, distribuitia vegetatiei pe unitatile majore de relief se diferentiaza prin etajarea speciilor si asociatiilor vegetale impuse de diferenta altimetrica de… pe arealul de desfasurare al bazinului precum si de conditiile geografice specific (in special conditiile climatic si interventia antropica (Figura cu densitatea).

Figura 10. – Areale impadurite din bazinul hidrografic Uz

Fiind influentata de o complexitate de factori climato- orografici in ce priveste compozitia, flora este heterogena. Unul dintre etajele de distributie pe verticala a vegetatiei este etajul specific pentru culmile muntoase, etajul boreal. De la altitudini de peste 800-900 din zona Muntilor Ciuc sunt intalnite paduri de conifere. Pe masura ce altitudinea creste zona de padure este in amestec cu brad(Muntii Nemira). Padurile de fag intalnite de la 200-300m altitudine. In zona „Chibritarie” pe valea raului Uz este intalnita padurea de gorun pana la altitudinea de 1000m. Pe culmile cele mai inalte, de la limita cea mai inalta a etajului boreal, terenul este acoperit de pajisti.In arealul tronsonului mijlociu al raului Uz terenurile sunt acoperite cu paduri in amestec. Ca specii, sunt intalnite: fag, molid, brad, mesteacan,platin,carpen, jugastru. In arealul aferent tronsonului inferior al vaii Uzului, se intalnesc padurile de fag in amestec cu gorun raspandite pe dealurile din arealul depresiunii Darmanesti. Vegetatia care ocupa arealul cursului inferior si mijlociu al vaii Uzului, corespunde etajului memoral caracterizat prin extindere mare si amestec de fag, si conifere, fag si quercinee(gorun) dar si numai paduri de fag.Exploatarea in mod irational a padurilor din arealul rezervatiilor naturale a condus la disparitia unor specii valoroase care se mai gaeste sporadic in arealul bazinului Izvorul Alb.

In tronsonul inferior al bazinului Uz, apar terenuri acoperite cu fanete si pasuni.

Culmea principala a Muntilor Nemira este lipsita de vegetatie arborescenta. In acest areal, padurea apare doar sporadic.

Figura 12. – Tipuri de paduri in bazinul hidrografic Uz

Arealul bazinul Uz este acoperit cu paduri de foioase in proportie de 42% si de conifer in proportie de 35%, arealele neimpadurite fiind in proportie de 23%.(dupa CLC 2012). (figura cu tipuri de paduri). Cea mai mare densitate a suprafetelor impadurite, intre 90-100%, corespunde unei suprafete de 37,14 ha.Din punct de vedere al marimii suprafetelor impadurite, cea mai mare suprafata impadurita a bazinului (154,60) corespunde unei densitati de 70-80%. Densitatea cea mai mica a arealelor impadurite(<40%), corespunde unei suprafete de 2,014 ha. Arealele neimpadurite ocupa o suprafata de 196,19 ha. (Figura cu tipuri)Prin ansamblul activitatilor intreprinse in arealul bazinului Uz, interventia umana exercitata in mod agresiv si gradual, a avut repecusiuni asupra solului. Proprietatile solului au fost afectate prin utilizarea ingrasamintelor chimice si prin modul inadecvat de utilizare a terenului.

Presiunea antropica exercitata prin extinderea de-a lungul raului aasezarilor omenesti, extinderea suprafetelor cultivate, a pastoritului, exploatarea inadecvata a resurselor forestiere au avut consecinte asupra mediului natural, conducand la favorizarea declansarii fenomenelor extreme care uneori au avut consecinte grave.

2. Hidrografia si hidrologia bazinului

Morfometria si morfografia bazinului

Facand legatura cu o serie de procese hidrologice, evaluarea formei bazinului prezinta o mare importanta. Intr-un bazin cu forma alungita, viiturile prezinta o amplitudine mai mica cu o putere de transport si eroziune mai mica. Factorul de forma obtinut raportand suprafata bazinului la patratul lungimii reale a raului are valoarea de 0,22. Tabelul..2. evidentiaza valorile care reprezinta forma bazinului principal si cea a subbazinelor.

Tabelul evidentiaza si alte caracteristici morfometrice si morfografice ale subbazinelor principale. Factorul de formă a fost calculat cu formula

Ff = F/L2

F este suprafața bazinului, L este lungimea bazinului.

Harta indicelui de formă a fost realizată și prelucrată în programul ArcGIS (Fig. 34).

Figura 10. – Repartizarea valorilor indicelui de formă al subbazinelor din bazinul hidrografic Uz

Valorile mari ale indicelui de formă a bazinului indică un potențial mare de formare a viiturilor. Forma circulară a bazinului indică potențial mare de viitură, putere mare de eroziune. Formele alungite ale bazinului sunt reprezentate printr-un indice de formă mic. În acest caz potențialul de formare a viiturii este redus și puterea de eroziune este și ea redusă.

In bazinul hidrografic Uz, cele mai mari valori se încadrează între 0.43-0.53 (clasa 5) și detin 27% din suprafața bazinului. Valorile cuprinse între 0.24 si 0.42 reprezinta 42% din suprafata bazinului. Cea mai mică pondere de 11% este reprezentata de clasa 1 (0.03-0.13). Valorile corespunzătoare clasei 5 sunt intalnite in extremitatea vestică si sudică a bazinului (localitătile Ghiurche, Eghersec si Cărpinenii). Cea mai mică valoare se regăseste în zona depresiunii Dărmănesti(fugura cu harta 34.

Forma bazinelor prezinta importanta mare pentru procesul de scurgere al apei.

Bazinele afluentilor de ordinul II din cadrul bazinului Uz, care includ si cea mai mare parte a zonelor locuite, prezinta forme apropiate de cea circulara si suprafete mai mici de 10 kmp.

Asimetria bazinului Uz este mai pronuntata pe partea dreapta deoarece, cei mai multi afluenti sunt situati pe aceasta parte( zona din amonte de lacul Poiana Uzului). “Suprafața bazinului hidrografic”, are ca intrări precipitațiile efective, iar ieșirile sunt reprezentate atât de infiltrația în sol cât și de scurgerea directă sau rapidă, care are loc pe suprafața versanților (în prezența pantelor și sub acțiunea forței gravitaționale, apa se deplasează din punctele mai înalte ale reliefului spre cele mai joase pe linia de cea mai mică rezistență) pe linia de cea mai mare pantă spre ramificațiile rețelei hidrografice(Giurma I, Hidrologie speciala).

Suprafata bazinului hidrografic Uz este de 466,13 kmp, latimea medie de 11,95 km. Perimetrul bazinului, care permite delimitarea lui fata de cumpenele invecinate este de 134,,26km. Raul Uz, care isi are obarsia la o altitudine de 1175,33m si se varsa in raul Trotus la o altitudine de 320,43m, avand o panta de 854,91m. Bazinul hidrografic al raului Uz este strabatut de raul principal pe o lungime de 46km. Albia majora a raului Uz, prezinta caracteristici tipic montane pentru cea mai mare partea acesteia. Rul Uz cu sistemul sau de afluenti insumeaza un teritoriu de kmp. Lungimea cumpenei de apa care delimiteaza bazinul Uz este de, inaltimea medie a bazinului, de m. Râul Uz își are obârșia în Munții Bodocului. Pe un areal de 197 km2, confluează cu râul Bărzăuța, pe partea dreaptă.

Împreună cu afluentul Barzauta, mărginește Munții Nemira la vest și la nord. Străbate Munții Ciuc, Bodoc, Munții Repatului, Munții Nemira. Depresiune Dărmănești. In amonte de localitatea Valea Uzului care este pe cale de dispariție, râul Uz străbate un defileu lung care pe alocuri capătă aspect de chei. În această zonă, râul străbate o zonă a flișului cu gresii dure. În aval de localitatea Valea Uzului, străbate un alt defileu și de la contactul cu Munții Nemira, conflueaza cu râul Bărzăuța care aproape că-i dublează debitul. În zona de mare apropiere a Munților Ciuc de Munții Nemira, se află cascadele Nasolea Mare și Nasolea Mică. De la aceste cascade spre aval (aproximativ 1 km), se află coada lacului Poiana Uzului. Lacul se întinde până aproape de localitatea Sălătruc. Până la această localitate, Uzul ( sau lacul ? ) confluează cu Izvorul Alb și Groza. La câțiva kilometri distanță în aval de baraj, Uzul primește apele afluentului Izvorul Negru. În bazinul pârâului Izvorul Negru, se află situat fostul lac de baraj natural Bălătău, monument al naturii. Pârâul Izvorul Negru are o lungime de 15 km și izvorăște din Vârful Nemira Mare (1649 m). Pe valea pârâului Izvorul Negru, se află un drum forestier pe terasamentul căii ferate construite în anul 1900. Râul Bărzăuța pornește din Poiana Loberț din Munții Nemira, fiind format din două pâraie: Apa Roșie cu cei doi afluenți ai săi care izvorăsc de sub Muntele Șandru Mare (Romanul și Valea Mare). Șandru Mare se află pe culmea principală a Nemirei. Cel de al doilea pârâu este Apa Lină, cu afluentul Apa Mare. După unirea celor două pâraie, râul Bărzăuța prezintă numeroase cascade și defilee. Valea râului prezintă o diferență de pantă de 500 m. Debitul mediu al acestui râu este de 5 m3/s și prezintă potențial hidroenergetic. Pe partea dreaptă, primește afluentul Țiganca, care izvorăște din vârful Nemira, mai în aval, pârâul Chilișca, care își are izvorul în Nemira Mare. În zona de izvor a pârâului Apă Roșie, se află o rezervație naturală, Tinoasa.. Bazinele afluentilor principali sunt in numar de, si sunt neuniform distribuite.

Coeficientul de asimetrie ofera informatii despre modul de distribuire a suprafetei pe versantul stang si pe versantul drept. Pentru bazinul Uz, malul drept prezinta o dezvoltare mai pronuntata decat malul stang, prin gradul ridicat de asimetrie pe partea dreapta. Distribuitia pe partea dreapta a subbazinelor insumeaza o suprafata de, reprezentand % din suprafata totala a bazinului Uz. Pe partea stanga prezinta o dezvoltare mai mica comparativ cu partea stanga, insumand o suprafata de kmp (aprox % din suprafata intregului bazin).

Tabel nr. 4 – Caracteristicile morfometrice și morfografice ale subbazinelor principale

Lr – lungimea reală a râului; Lc – proiecția lungimii reale a râului; H – altitudinea; Am. – amonte; Av. – aval;

Hmed Bh. – altitudinea medie a bazinului hidrografic; A – suprafața bazinului hidrografic; Ff – factorul de formă;

Ks – coeficient de sinuozitate

Bazinul Uz prezinta o panta medie de.. m/km, valorile pantelor pentru subbazine fiind diferentiate de la un sector la altul. In zona montana pantele sunt mari, osciland in functie de zona.

Hidrogeologia

Bazinul hidrografic este „un sistem cibernetic armonios, având limite naturale bine definite și constituind, în fiecare moment, un ansamblu unitar de componenți – litologic, complexe stratigrafice, relief, climă, sol ape, vegetație etc. – care se condiționează reciproc și se dezvoltă după legi proprii. În cuprinsul unui astfel de sistem nu există structuri independente, ci doar ansambluri și subansambluri de diferite ordine, ierarhizate după legi naturale și integrate funcțional, în limitele cărora, între componenți se stabilesc conexiuni multiple și complexe” (Munteanu et al, 1979).

Geomorfologia sculpturală analizează transformarea continuă a reliefului impusă de acțiunea agenților externi asupra reliefului creat de factorii genetici interni. Prin acțiunea acestor agenți se impune o diversitate de noi trăsături formelor inițiale, precum și forme noi sau de detaliu (Ielenicz, 2004).

Bazinul hidrografic Uz are orientare în concordanță cu direcția liniilor structurale VSV-ENE.

Caracteristici geomorfologice a vaii raului Uz

In sectorul superior valea raului Uz este orientate spre est, structurile anticlinale si sinclinale ale flisului extern fiind traversate in mod frontal. Structurile flisului cretacic sunt traversate in punctual numit “ Ocolis”.In acest sector, valea raului Uz este largita In apropiere de localitatea Valea Uzului, raul Uz strabate un defileu in grseii dure ale flisului extern de tip Tarcau.. Inspre avalul defileului valeaa raului prezinta aspectul unor chei cu praguri in lungimea raului, la interval mici. In localitatea Valea Uzului, raul, intrand in contact cu muntii Nemira, valea raului se largeste si se orienteaza spre est, intrand intr-un defilei ingust. Datorita duritatii rocilor,flancata de versanti abrupti, datorita duritatii alternative a rocilor, orientarea vaii raului se schimba pe diferite tronsoane. In aceasta zona, sunt prezente si cascade la formarea carora au contribuit prezenta gresiilor dure ale flisului extern(cascadele Nasolea Mare si Nasolea Mica).In bazinetul Poiana Uzului a fost creat lacul Poiana Uzului Bazinetul se ingusteaza in zona “Pivniceri” prezentand un defileu in care este amplasat barajul lacului. Raul Uz iese din zona Montana pe raza localitatii Salatruc si intra in sectorul depresionar pe care il strabate pe o lungime de 12km pana la confluent cu raul Trotus in localitatea Pagubeni.

In sectorul superior al cursului raului Uz, se manifesta procese care duc la adancirea albiei. In zonele de confluent cu afluentii, s-au format conuri de dejectie in care sunt depuse material erodat de dimensiuni importante. In sectorul inferior al cursului raului Uz apare aspectul de albie despletita, cu panta lina, fara modificari de nivel.

Ierarhizarea retelei hidrografice

Ordinele de marime determinate in sistemul Horton-Strahler pentru vaile din bazinul Uz a fost evidentiat in numar de saseprezentand caracteristicile specific din punct de vedere morfometric si morfografic. Ordinele de marime pun in evident stadiul de evolutie si raspunsul la actiunile factorilor fizico-geografici locali. Dintre particularitatile fizico-locale putem aminti apartenenta la unitatile morfostructurale,conditiile lotologico-structurale,forma bazinului,regimul hidrologic, climatic,invelisul edafic si vegetal, etc. Geologia si morfologia bazinului se reflecta in gradul de ramificare a retelei de vai dat fiind si dezvoltarea bazinului pe unitati morfostructurale distinct.Raportul de confluenta este diferit de la o zona la alta. Raporturile cu bazinele invecinate cat si forma bazinului prezinta un rol important in ierarhizarea retelei hidrografice.

Bazinul Uz prezinta un numar total de .. segmente de rau ierarhizate pe cele sase ordine.

In ierarhizarea valorilor atribuite segmentelor de rau la confluente, segmentele de ordinul I detin ponderea cea mai insemnata(Figura ).