pentru determinarea bazinelor hidrografice cu caracter torenţial în care se află aşezări umane expuse pericolului viiturilor rapide
1. IntroducereO viitură produsă de ploi torenţiale poate fi considerată rapidă atunci când sunt îndeplinite următoarele condiţii:– suprafaţa bazinului de recepţie este cuprinsă între câţiva kmp şi 200 kmp;– timpul de concentrare este mai mic de 6 ore;– durata ploii torenţiale este de maximum 3 ore, fiind de regulă mai mică decât timpul de concentrare al bazinului;– viitura este generată de o precipitaţie torenţială care depăşeşte 100 mm.Formarea viiturilor rapide în bazinele mici este condiţionată de procesele care au loc pe versant şi pe formaţiunile torenţiale (ogaşe, ravene, torenţi), în timp ce producerea inundaţiilor în aval de secţiunile de închidere ale bazinelor mici este condiţionată nu numai de debitul maxim generat de o ploaie torenţială, ci şi de capacitatea locală de transport a albiei în zona localităţilor.A. Elementele care favorizează producerea viiturilor rapide pot fi grupate în:a) Caracteristici fizico-geografice ale bazinului şi reţelei hidrografice: … – suprafaţa bazinului;– forma acestuia;– panta versanţilor;– panta râului principal;– densitatea reţelei de drenaj;– gradul de împădurire;– utilizarea terenului;– textura solului, respectiv geologia, în cazul în care roca este la zi;– capacitatea de înmagazinare a coloanei de sol.Unele dintre aceste caracteristici pot face obiectul unor layere (straturi tematice) GIS*1), altele pot fi calculate cu ajutorul funcţiilor GIS. Utilizarea GIS este indispensabilă pentru definirea sau calculul elementelor primare care intervin în diversele relaţii sau modele matematice pentru obţinerea debitelor maxime ori a hidrografelor de viitură.–––-*1) Sisteme informatice geografice.Caracteristicile fizico-geografice influenţează:1. mărimea scurgerii de suprafaţă (funcţia de producţie);2. viteza de concentrare a scurgerii în reţeaua hidrografică (funcţia de transfer);3. deplasarea viiturii către aval (funcţia de propagare).Funcţia de producţie este puternic dependentă de textura solului şi de utilizarea terenului (inclusiv de gradul de împădurire), care determină în ultimă instanţă capacitatea de înmagazinare a zonei nesaturate. Panta versanţilor şi a bazinului, forma acestuia, densitatea reţelei de drenaj, precum şi panta reţelei hidrografice influenţează funcţiile de transfer şi propagare.b) Factori agravanţi (naturali şi antropici) … 1. Naturali:– Umiditatea iniţială a solului din bazin;– Friabilitatea rocilor;– Existenţa formelor de eroziune în adâncime (ogaşe, ravene, torenţi).2. Antropici:– lipsa măsurilor antierozionale şi de corectare a formaţiunilor torenţiale;– despăduriri excesive, combinate cu nerespectarea normelor silvice de tăiere sau de depozitare a deşeurilor lemnoase;– practici agricole neadecvate;– realizarea de construcţii sau depozite în imediata vecinătate a malurilor.Lipsa măsurilor antierozionale şi de amenajare a formaţiunilor torenţiale contribuie la creşterea torenţialităţii şi a transportului solid.Despăduririle neraţionale şi practicile agricole neadecvate (arături în lungul liniei de cea mai mare pantă, lipsa terasărilor etc.) au ca efect creşterea coeficientului de scurgere, cu influenţe directe atât asupra volumului, cât şi asupra debitului maxim al viiturii, respectiv a transportului solid.B. Producerea inundaţiilor în aval de secţiunile de închidere ale bazinelor mici este condiţionată nu numai de debitul maxim generat de o ploaie torenţială, ci şi de capacitatea de tranzit a albiei. În depresiunile intramontane sau la ieşirea din zona montană, acolo unde s-au dezvoltat aşezări omeneşti, panta râului este relativ redusă, ceea ce conduce la micşorarea vitezei de curgere în raport cu reţeaua hidrografică din amonte. Depunerea materialului solid în aceste zone conduce la înrăutăţirea condiţiilor de curgere şi la creşterea nivelurilor. Fenomenul este deosebit de puternic în perioadele de viitură, caracterizate prin debite mari şi transport târât important.Evacuarea debitelor de viitură este, de asemenea, mult îngreunată în condiţiile în care în zona podurilor/podeţelor sub sau supratraversărilor capacitatea de transport a albiei este diminuată din cauza blocării curgerii cu material târât şi plutitori.În amonte de aceste obstacole se creează un adevărat lac, al cărui nivel ajunge la un moment dat la cote periculoase. Creşterea nivelului din spatele obstacolului conduce la inundarea zonelor locuite din vecinătate; dacă barajul creat de plutitori cedează brusc, unda de inundaţie rezultată are un mare potenţial distructiv pentru zona din aval. Capacitatea de transport a râului este, de asemenea, diminuată în zona coturilor şi îngustărilor de secţiune sau în cazul acumulării de gheţuri.Ca urmare, în cazul bazinelor mici în care există aşezări umane, menţinerea capacităţii de tranzit a albiei joacă un rol de maximă importanţă în prevenirea inundaţiilor în zonă. În acest sens, toate construcţiile realizate în imediata vecinătate a malului râurilor (gatere, grajduri şi anexe gospodăreşti, alte construcţii) sau materialele depozitate în aceste zone trebuie îndepărtate pentru a nu înrăutăţi condiţiile de curgere la ape mari.De asemenea, un rol important în generarea inundaţiilor şi în producerea de distrugeri în zonele locuite îl are modul de exploatare a pădurilor. După anul 1990, interesul major îl prezintă lemnul masiv, în timp ce părţile secundare ale arborilor sunt abandonate pe versant sau chiar în albiile pâraielor. Aceste resturi sunt antrenate în timpul precipitaţiilor torenţiale şi se acumulează în secţiunile podurilor, ale îngustărilor de secţiune, sau formează depozite cu înălţimi de până la 5-10 m la confluenţe.De asemenea, stocarea materialului lemnos recent exploatat şi netransportat din vecinătatea albiilor favorizează antrenarea lui în perioadele de viitură. Ajunşi în vale, aceşti copaci exercită un efect distructiv extrem de puternic în aval sau blochează împreună cu resturile de la exploatările forestiere secţiunile de curgere ale podurilor şi podeţelor.Pentru identificarea bazinelor mici, susceptibile să genereze viituri rapide, se parcurg următoarele etape:1. triere preliminară (cap. 2);2. diagnoză prin metode simplificate (cap. 3);3. detaliere diagnoză (facultativă) prin modelare matematică avansată (cap. 4).2. Trierea preliminară a bazinelor susceptibile de a genera viituri rapide2.1. Metoda coeficientului de scurgereSe utilizează ca elemente de prelucrat în GIS următoarele hărţi în format digital:a) zonarea precipitaţiei maxime orare cu probabilitatea de depăşire de 1%; … b) zonarea coeficientului global de scurgere alfa corespunzător ploii, cu probabilitatea de depăşire de 1%; coeficientul de scurgere alfa se determină în funcţie de acoperirea terenului şi de pantă, conform metodologiilor în vigoare (Mita, 1996; INMH, 1997). … Prin suprapunerea informaţiilor din cele două layere rezultă zonarea ploii orare nete cu probabilitatea de depăşire de 1% pe întreg teritoriul ţării. Această valoare introdusă într-o expresie simplificată a formulei reducţionale conduce la determinarea debitului maxim corespunzător. Simplificarea amintită anterior constă în aproximaţia: F 0.28 ──────── aprox. = 0.28 radical din F (2.1.1) (F+1)^munde:F este suprafaţa bazinului hidrografic. Se recomandă ca această abordare să se limiteze la bazine cu o suprafaţă maximă de 100 kmp.Comparând debitul maxim generat de ploaia maximă orară cu probabilitatea de depăşire de 1% cu debitul maxim care poate fi transportat prin albie în zona localităţilor, se obţine o primă informaţie asupra bazinelor susceptibile de a genera viituri rapide cu efecte grave. Pentru aceste bazine urmează a se efectua, ulterior, analize detaliate, privind atât ploaia generatoare, cât şi formarea, respectiv propagarea viiturilor prin albie.Metoda coeficientului de scurgere GIS ┌─────────────────────────────────────┐ │ Zonare coeficient de scurgere 1% │ │ Strat precipitat maxim orar 1% │ └─────────────────┬───────────────────┘ │ v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Strat scurs orar 1% │ │ │ └─────────────────┬───────────────────┘ │ v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Zonare si calcul debite maxime │ │ pentru suprafeţe <100 kmp │ └─────────────────────────────────────┘Fig. 1*). Bloc-diagrama metodei coeficientului de scurgere2.2. Metoda fiziograficăSe utilizează ca elemente de prelucrat în GIS următoarele hărţi în format digital:a) acoperirea (utilizarea) terenului; … b) zonarea tipurilor de sol. … În continuare, se parcurg următoarele etape:1. Prin suprapunerea informaţiilor din cele două layere şi prelucrări elementare se obţine harta digitală a indicelui CN (Curve Number) din modelul SCS.Pentru clarificări referitoare la obţinerea indicelui CN se recomandă consultarea anexei nr. 1.2. Pentru un bazin dat, indexul global CN se obţine conform metodologiei cuprinse în anexa nr. 1 sau ca medie ponderată cu suprafaţele parţiale F(i), caracterizate de indicele CN(i).3. Se calculează capacitatea de înmagazinare S din relaţia: ┌ ┐ │ 1000 │ S = 25.4 │ ────── – 10│ (2.2.1) │ CN │ └ ┘4. Pe baza acestor elemente se determină timpul de întârziere T(L) (T-lag), definit ca timpul care trece între centrul intervalului ploii şi momentul în care se produce vârful viiturii, cu relaţia (US Department of Agriculture, 1997): (S+1)^0.7 T(L) = (3.28084L)^0.8 ───────────────────── (2.2.2) 1900 radical din I(B)unde:T(L) – timpul de întârziere în ore;L – lungimea albiei principale în m;I(B) – panta medie a bazinului în %.Se menţionează că atât L, cât şi I(B) se obţin pe baza de prelucrări GIS, utilizându-se hărţi la o scara adecvată.Metoda fiziografică GIS ┌─────────────────────────────────────┐ │ Acoperire teren │ │ Tip de sol │ └─────────────────┬───────────────────┘ │ v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Selectare CN │ │ │ └─────────────────┬───────────────────┘ │ v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Calcul S │ │ │ └─────────────────┬───────────────────┘ │ v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Calcul T Lag │ │ T c = 1.67 T Lag │ └─────────────────┬───────────────────┘ │ GIS v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Delimitare bazine cu T c <6 h │ │ │ └─────────────────────────────────────┘Fig. 2*). Bloc-diagrama metodei fiziografice5. Se calculează timpul de concentrare (definit ca cel mai mare timp în care o picătură de apă care cade în bazin ajunge la ieşirea din acesta sau timpul care trece între sfârşitul ploii şi producerea punctului de infexiune pe curba descendentă a hidrografului) cu relaţia:T(C) = 1.67 T(L) (2.2.3)6. Se identifică bazinele cu T(C) ≤ 6 ore7. Bazinele astfel identificate pot fi suprapuse peste cele identificate în cadrul metodei precedente, reţinându-le pentru analize detaliate doar pe cele care se regăsesc în ambele metode.Evident, şi această procedură are un caracter aproximativ, fiind utilizată pentru triere preliminară.3. Diagnoza bazinelor susceptibile de a genera viituri rapide3.1. Metoda estimării precipitaţiilor pragPentru bazinele reţinute la selectarea preliminară, în zona localităţilor se parcurg următorii paşi:1. În lungul râului, în localitate, se stabilesc pe bază de măsurătorihidrologice expediţionare chei limnimetrice, care se prelungesc prin procedeulhidraulic în zona debitelor maxime.2. Pentru fiecare secţiune i i = (1,n) din cheile limnimetrice corespunzătoare se determină următoarele perechi de valori:– [h(mi); Q(mi)– [h(mi) + 1; Q(1i)]– [h(mi) + 2; Q(2i)]– [h(mi) + 5; Q(5i)]unde:– h(mi) reprezintă cota absolută corespunzătoare poziţiei malurilor însecţiunea i; dacă malurile au cote diferite, se va considera valoarea minimă acelor două valori;– Q(mi) reprezintă debitul de umplere al albiei minore din secţiunea i;– Q(1i), Q(2i) şi Q(5i) reprezintă debitele corespunzătoare unor niveluri cu peste 1m, 2m şi 5m în raport cu cota malurilor (sau celui mai jos mal) din secţiunea curentă; se admite implicit că în zona localităţilor nu vor exista creşteri de nivel mai mari de 5 m în raport cu cota malurilor.3. Corespunzător debitelor 1 n 1 n 1 n Q(1) = ── Σ Q(1i), Q(2) = ─── Σ Q(2i) şi Q(5) = ─── Σ Q(5i), n i=1 n i=1 n i=1rezultă cotele h(1i), h(2i) şi h(5i).Metoda estimării precipitaţiilor prag ┌─────────────────────────────────────┐ │ Chei limnimetrice CL i │ │ │ └─────────────────┬───────────────────┘ │ Pentru fiecare │ secţiune i │ ┌───────────────┐ v ┌───────────────┐ │ h m │ │ Q am │ │ h m + 1 m ├────>│ Q1 │ │ h m + 2 m │ │ Q2 │ │ h m + 5 m │ │ Q5 │ └───────┬───────┘ └──┬─┬──────────┘ │ ┌─────────────┘ │ │ │ │ Modele GIS v v v simplificate ┌───────────────┐ ┌───────────────┐ │ Zone inundate │ │ Ploaie orara │ │ S 1 ├────>│ generatoare │ │ S 2 │ │ hp 1 │ │ S 5 │ │ hp 2 │ │ │ │ hp 5 │ └───────┬───────┘ └───────┬───────┘ │ ^ │ GIS v └────────────┐ v ┌───────────────┐ ┌─┴─────────────┐ │ Adancimi │GIS │ Valori prag │ │ d 1 │<────┤ ploaie │ │ d 2 │ │ generatoare │ │ d 5 │ │ │ │ │ │ VP 1 (D k) │ └──────────┬────┘ │ VP 2 (D k) │ │ │ VP 5 (D k) │ Corelaţii v ┌─┤ │ ┌───────────────┐ │ │ │ │ Pagube │ │ │ │ │ │ │ └───────────────┘ │ P 1 │<──┘ │ P 2 │ │ P 5 │ │ │ └───────────────┘Fig. 3*). Bloc-diagrama metodei de estimare a precipitaţiilor prag4. Pe baza cotelor h(1i) = h(i)[Q(1)], h(2i) = h(i)[Q(2)] şi h(5i) = h(i)[Q(5)] se delimitează zonele inundate corespunzătoare, având suprafeţele F1, F2 şi F5.5. În sfârşit, pe baza aceloraşi cote, din modelul numeric al terenului (determinat pe baza curbelor de nivel din hărţile existente) se obţine harta adâncimii apei din zonele inundate.6. Se recomandă să se facă şi o evaluare aproximativă a mărimii pagubelor în funcţie de adâncime (Oprişan, 2006).7. Corespunzător debitelor Q(1), Q(2) şi Q(5), utilizându-se modele simplificate (de exemplu, formula reducţională şi coeficientul de scurgere corespunzător ploii cu probabilitatea de depăşire de 1%), se determină ploaia orară care a generat aceste debite.8. Utilizându-se coeficienţi de trecere de la ploaia orară la alte durate se determină valori ale precipitaţiei, care, odată depăşite, pot conduce la viituri rapide. Aceste valori-prag, la care se adaugă valoarea precipitaţiei orare, vor fi folosite pentru alarmarea populaţiei şi autorităţilor în caz de precipitaţii torenţiale. Se recomandă ca valorile astfel obţinute ale precipitaţiilor să fie testate în cadrul unor modele cu parametri distribuiţi sau semidistribuiţi, pentru a evalua efectiv debitele generate.Parcurgerea paşilor anteriori conduce la determinarea unei legături între debitele de inundabilitate Q(1), Q(2), respectiv Q(5), suprafaţa inundată, adâncimile corespunzătoare, pagube posibile şi mărimea precipitaţiilor-prag care generează aceste consecinţe.3.2. Metoda geneticăPentru bazinele reţinute la selectarea preliminară se parcurg următorii paşi:1. Se alege mărimea precipitaţiei generatoare de viituri rapide:a) fixând anumite valori prestabilite, indiferent de localizarea bazinului pe teritoriul ţării, se propun următoarele valori-prag ale precipitaţiei P: … – 100 mm/30 de minute;– 120 mm/1h;– 140 mm/2h;– 150 mm/3h;b) calculând doar pentru probabilitatea de depăşire de 1% precipitaţia maximă pentru următoarele durate: 30 minute; 1h; 2h şi 3h de la staţia meteo cea mai apropiată de bazinul examinat şi pe cât posibil de altitudine apropiată de altitudinea medie a bazinului. … 2. Intensitatea ploii se poate considera constantă în timp sau triunghiulară, cu maximul la 1/3, 1/2 sau 2/3 din durata totală a ploii.3. Se stabileşte coeficientul de scurgere al bazinului în una dintre următoarele două variante:Metoda genetică ┌───────────────┐ ┌────────────────┐ │ Valori prag │ │Strat precipitat│ │ predefinite ├─> │ h 1% │ │ │ │ │ │ │ 100 mm/30 min │ │ │ 30 min │ │ 120 mm / 1h │ │ │ 1 h │ │ 140 mm / 2h │ │ │ 2 h │ │ 150 mm / 3h │ │ │ 3 h │ └───────┬───────┘ │ └────┬───────────┘ │ │ │ SCS v │ │ ┌───────────────┐ │ │ │┌─────────────┐│ │ │ ││ Acoperire ││ │ │ ││ teren ││ │ v ││ Tip de sol ││ │ ┌───────────────┐ │└─────────────┘│ │ │ Hietograma │ │┌─────────────┐│ │ │ │ ││ CN ││ │ │ – constanta │ │└─────────────┘│ │ │ -triunghiulara│ │┌─────────────┐│ │ └───────┬───────┘ ││ S ││ │ │ │└─────────────┘│ v v │┌─────────────┐│ ┌───────────────────┐ ││ Alfa ││ │ Coeficient de │ │└─────────────┘│ │ scurgere 1% │ └───────┬───────┘ └───────────┬───────┘ │ │ v v ┌───────────────┐ ┌───────────────┐ │ Q 100 │ │ Q 30 min │ │ Q 120 │ │ Q 1 h │ │ Q 140 │ │ Q 2 h │ │ Q 150 │ │ Q 3 h │ └───────┬───────┘ └───────┬───────┘ │ │ v v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Chei limnimetrice CL i │ │ │ └───────┬─────────────────────┬───────┘ │ │ v v ┌───────────────┐ ┌───────────────┐ │ hi 100 │ │ hi 30 min │ │ hi 120 │ │ hi 1 h │ │ hi 140 │ │ hi 2 h │ │ hi 150 │ │ hi 3 h │ └───────┬───────┘ └───────┬───────┘ │ │ GIS v GIS v ┌───────────────┐ ┌───────────────┐ │Zone inundate │ │Zone inundate │ │ │ │ │ │ S i 100 │ │ S i 30 min │ │ S i 120 │ │ S i 1 h │ │ S i 140 │ │ S i 2 h │ │ S i 150 │ │ S i 3 h │ └───────┬───────┘ └───────┬───────┘ │ │ v v ┌───────────────┐ ┌───────────────┐ │ Adancimi │ │ Adancimi │ │ │ │ │ │ d i 100 │ │ d i 30 min │ │ d i 120 │ │ d i 1 h │ │ d i 140 │ │ d i 2 h │ │ d i 150 │ │ d i 5 h │ └───────────────┘ └───────────────┘Fig. 4*). Bloc-diagrama metodei geneticea) utilizându-se modelul SCS (a se vedea anexa nr. 1), cu ajutorul căruia se determină: … – indexul CN, în funcţie de acoperirea terenului şi de tipul de sol;– capacitatea de înmagazinare S;– coeficientul de scurgere cu relaţia: (P – 0.2S)ý alfa = ─────────────; P(P + 0.8S)b) utilizându-se prelucrările INHGA pentru coeficientul de scurgere corespunzător ploii cu probabilitatea de depăşire de 1% (Mita, 1996). … 4. Cu aceste date se va obţine debitul maxim, utilizându-se formula reducţională (INMH, 1997), respectiv hidrograful de debit cu ajutorul hidrografului unitar, folosindu-se parametri regionalizaţi (Diaconu şi Şerban, 1994).5. În lungul râului, în localitate, se stabilesc pe bază de măsurători hidrologice expediţionare chei limnimetrice, care se prelungesc prin procedeul hidraulic în zona debitelor maxime.6. Pentru debitele maxime obţinute la pct. 3 se determină cotele corespunzătoare, iar din modelul numeric al terenului (determinat pe baza curbelor de nivel din hărţile existente), suprafeţele inundate şi adâncimea; se poate face şi o evaluare aproximativă a valorii pagubelor în funcţie de adâncime (Oprişan, 2006). Pe harta digitală, în zona localităţilor, se va marca extinderea acestora, precum şi regimul adâncimilor (sub 1m, între 1-2 m, peste 2 m).Parcurgerea paşilor anteriori conduce la determinarea unei legături între valorile-prag ale precipitaţiilor sau valorile calculate ale acestora pentru probabilitatea de depăşire de 1% şi debitele de inundabilitate, suprafaţa inundată, adâncimile corespunzătoare, la care se adaugă eventual pagubele posibile.4. Metoda de detaliere a diagnozeiAceastă etapă nu este obligatorie, urmând a fi aplicată acolo unde mărimea consecinţelor anticipate (pagube materiale, pierderi de vieţi omeneşti) este considerată importantă.Se parcurg următorii paşi:1. Se stabilesc caracteristicile ploii generatoare de viituri rapide în următoarele ipoteze:– probabilitatea de depăşire a ploii de calcul: p(i) = 5%; 2%; 1% şi 0,5%;– durata ploii de calcul D(k) = 30'; 1h; 2h şi 3h.Se obţine:– stratul precipitat h(i,k), cu probabilitatea de depăşire p(i) şi durata D(k) (anexa nr. 2)– hietograma ploii de calcul (anexa nr. 3);Metoda de detaliere a diagnozei ┌─────────────────────────────────────┐ │ Caracteristici strat precipitat │ │ │ │ P%: 5%; 2%; 1%; 0,5% │ │ D: 30'; 1h; 2h; 3h │ │ │ └──────────────────┬──────────────────┘ │ Calcul v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Strat precipitat h p % D │ │ Hietograma ploaie de calcul │ └──────────────────┬──────────────────┘ │ v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Ipoteze calcul hidraulic: │ │ │ │ – sectiune integrala │ │ – sectiune micsorata │ │ – sectiune blocata │ │ – cedare blocaje │ │ │ └───────┬─────────────────────┬───────┘ │ │ Modelare v v ┌───────────────┐ ┌───────────────┐ │ │ │ │ │ │ │ │ └───────┬───────┘ └───────┬───────┘ │ │ GIS v v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Cartografiere: │ │ │ │ Zone inundabile │ │ Adancimi │ │ Viteze │ │ │ └─────────────────┬───────────────────┘ │ GIS v ┌─────────────────────────────────────┐ │ Efecte viitura: │ │ │ │ – intensitate viitura │ │ – periculozitate │ │ │ └─────────────────┬───────────────────┘ │ GIS v ┌─────────────────────────────────────┐ │ │ │ Cartografiere periculozitate │ │ │ └─────────────────────────────────────┘Fig. 5*). Bloc-diagrama metodei de detaliere a diagnozei2. Se efectuează rulări pentru evaluarea reacţiei bazinului.3. În zona localităţii (localităţilor) din aval se efectuează calcule de propagare a viiturilor şi delimitare a zonelor inundabile în următoarele ipoteze:– viitura rapidă produsă de precipitaţia generatoare, conform ipotezelor prezentate la pct. 1;– idem, în condiţiile micşorării secţiunii de curgere în diverse ipoteze, ca urmare a construcţiilor realizate în apropierea malurilor şi a depozitării de deşeuri lemnoase sau menajere;– idem, în condiţiile blocării totale a secţiunii de curgere la poduri, podeţe, subtraversări sau supratraversări;– idem, în condiţiile cedării zonelor blocate; hidrograful obţinut la ieşirea din localitate va fi propagat aproximativ până la următoarea localitate din aval, unde se reiau calculele hidraulice.4. Caracterizarea zonelor inundabile afectate de viituri rapideDeoarece evaluarea pagubelor din zonele inundate ridică probleme dificile, se consideră suficientă identificarea zonelor cu nivel ridicat de pericol, aşa cum este definită în metodologia pusă la punct (Loat and Petrascheck, 1997, Musy et al., 2000) pentru SFOWG (Swiss Federal Office of Water and Geology) şi prezentată în anexa nr. 4.În cazul viiturilor rapide, cauzate de ploi torenţiale de scurtă durată, intensitatea ploii depăşeşte viteza de infiltraţie, iar stocajul în zona nesaturată este redus. Ca atare, în aplicarea metodologiei SFOWG, se poate admite fără a greşi prea mult că viitura are aceeaşi probabilitate de depăşire ca şi precipitaţia care o generează.Având în vedere faptul că determinarea gradului de periculozitate al zonelor inundate presupune analize hidrologice şi hidraulice pentru un număr important de cazuri (probabilităţi de depăşire 1%; 5%; 2% şi 0,5%), într-o primă etapă se pot efectua rulări doar pentru viitura rapidă generată de precipitaţia cu probabilitatea de depăşire de 1%. Ca urmare, în loc de nivelul de periculozitate al zonelor inundate, se vor cartografia doar clasele de intensitate ale acestei viituri în zona inundată, oferind o imagine destul de concludentă asupra zonelor celor mai sensibile la viituri rapide.5. Parametri caracteristici ai scurgerii torenţialeDrept parametri caracteristici ai scurgerilor torenţiale se consideră:– coeficientul de scurgere alfa;– coeficientul de torenţialitate al scurgerii lichide tau(l);– torenţialitatea scurgerii solide tau(s);– coeficientul de periculozitate al viiturii pi.5.1. Coeficientul de scurgerePentru bazine mici coeficientul de scurgere variază între 0,35-0,80, fiind în funcţie de panta bazinului [I(b)%], de gradul de împădurire [C(p)%], de textura solului (textura uşoară, medie sau grea), precum şi de valoarea API (Antecedent Precipitation Index), care reprezintă o măsură a influenţei precipitaţiilor produse în zilele anterioare. Valori mai mari de 0,8 ale coeficienţilor de scurgere sunt posibile pentru terenuri cu pante foarte mari sau cu valori ridicate ale API, care pot surveni după precipitaţii importante, anterioare ploii torenţiale, şi care conduc la saturarea stratului superior de sol sau în cazul unor roci impermeabile la zi.Pentru detalii în legătură cu valorile coeficientului de scurgere în condiţiile României, se recomandă consultarea lucrărilor: Mita (1996); INMH (1997).5.2. Coeficientul de torenţialitate tau(l) al scurgerii lichideCoeficientul tau(l) reprezintă raportul: αh(p1%) h(net1%) tau(l)= ─────── = ──────── (5.2.1) h(prag) h(prag)unde:– α este coeficientul de scurgere al viiturii în condiţii de umiditate medie a bazinului;– h(p1%) este stratul precipitat cu probabilitatea de depăşire de 1%;– h(prag) reprezintă stratul scurs (ploaia netă) care conduce la formarea debitului de umplere a albiei minore (definit conform Ordinului ministrului mediului şi gospodăririi apelor nr. 326/2007 privind aprobarea Metodologiei pentru delimitarea albiilor minore ale cursurilor de apă care aparţin domeniului public al statului), în condiţii de umiditate medie a bazinului;– mărimea lui h(prag) se determină prin încercări.Coeficientul tau(l) reprezintă o măsură a gradului de depăşire a capacităţii de transport a albiei şi permite compararea bazinelor torenţiale, conducând la ierarhizarea acestora în ceea ce priveşte gradul de pericol pe care îl reprezintă pentru localităţile din aval.5.3. Coeficientul de periculozitate pi al viituriiCoeficientul de periculozitate pi al viiturii este direct proporţional cu Delta h (diferenţa dintre nivelul maxim în râu şi nivelul anterior producerii viiturii) şi Delta Q (diferenţa dintre debitul maxim şi debitul anterior producerii viiturii), respectiv invers proporţional cu t(cr) (timpul de creştere al viiturii, adică timpul în care se realizează saltul de debit Delta Q).Ca urmare, în expresia lui pi va interveni raportul Delta h . Delta Q ───────────────── . t(cr)Utilizându-se pentru normalizare valoarea raportului ┌ ┐ │Delta h . Delta Q │ │───────────────── │ │ t(cr) │ └ ┘maxcorespunzător celei mai severe viituri rapide înregistrate, coeficientul depericulozitate a viiturii va avea expresia: Delta h . Delta Q lg ───────────────── t(cr) pi = 10 . ─────────────────────── (5.3.1) ┌ ┐ │Delta h . Delta Q │ │───────────────── │ │ t(cr) │ └ ┘maxDatorită faptului că în expresiile lui pi se utilizează atât la numărător, cât şi la numitor aceleaşi mărimi, nu este necesară introducerea factorilor de transformare a unităţilor de măsură în vederea omogenizării acestora. Ca atare, variaţia debitului se va exprima în mc/s, creşterea de nivel în cm, iar timpul de creştere al viiturii în ore. Factorul 10 din faţa expresiei lui pi are rolul de a extinde valoarea maximă de la 1 la 10.Mărimile Delta h, Delta Q şi t(cr) se obţin prin modelare matematică, corespunzător precipitaţiei, cu probabilitatea de depăşire de 1%.5.4. Coeficientul de torenţialitate tau(s) al scurgerii solideÎn funcţie de mărimea transportului solid, în micile bazine forestiere se disting următoarele clase de torenţialitate (Giurgiu şi Clinciu, 2006):– cls. 1 0 – 0,5 t/ha an– cls. 2 0,5 – 1,0 t/ha an– cls. 3 1,0 – 2,0 t/ha an– cls. 4 2,0 – 4,0 t/ha an– cls. 5 4,0 – 8,0 t/ha an– cls. 6 8,0 – 16 t/ha an etc.Pentru a caracteriza transportul solid al viiturilor rapide se va utiliza aceeaşi clasificare, dar referitoare strict la evenimentele extreme din bazin. Pe măsura acumulării de date privind transportul solid târât în perioadele de viitură, se va încerca o abordare statistică a acestuia sau cel puţin o corelare cu debitul maxim de viitură.5.5. Caracterizarea potenţialului de generare a viiturilor rapidePentru caracterizarea complexă a potenţialului de generare a viiturilor rapide al unui bazin hidrografic se pot utiliza următoarele perechi de valori:a) [α, tau(s)] = (coeficientul de scurgere 1% al bazinului; coeficientul de torenţialitate al scurgerii solide); … b) [tau(l), tau(s)] = (coeficientul de torenţialitate al scurgerii lichide; coeficientul de torenţialitate a scurgerii solide); … c) [pi, tau(s)] = (coeficientul de periculozitate 1% al viiturilor rapide; coeficientul de torenţialitate al scurgerii solide). … În toate cazurile, precipitaţia declanşatoare corespunde ploii, cu probabilitatea de depăşire de 1%.6. Recomandări finaleZonele inundabile rezultate prin modelare matematică, în ciuda incertitudinii de care sunt afectate, trebuie afişate la primării în vederea conştientizării populaţiei asupra pericolului pe care îl reprezintă viiturile rapide.De asemenea, pentru a avea o imagine reală asupra pericolului, limitele zonelor inundabile, aferente precipitaţiilor generatoare, cu probabilităţile de depăşire p%, trebuie asociate cu probabilitatea de depăşire corespunzătoare duratei de viaţă medii din zonă. Aceste valori se obţin cu relaţia: R(n) = 1 – (1 – p%)^n (6.1)În tabelul 6.1 sunt calculate probabilităţile de depăşire R(n) corespunzătoare unor intervale de 70, 80 şi 90 de ani.Tabelul 6.1. Relaţia [p%, R(n)]┌─────────────────────┬─────────────────┬──────────────────────────────────────┐│ │ │ R(n) ││ p% │ T │ (probabilitatea de depăşire ││(probabilitate anuală│ (perioada medie │ pe interval) ││ de depăşire) │ de repetare) ├────────────┬────────────┬────────────┤│ │ │ 70 ani │ 80 ani │ 90 ani │├─────────────────────┼─────────────────┼────────────┼────────────┼────────────┤│ 0,5 │ 200 │ 29,6% │ 33,0 │ 36,3 │├─────────────────────┼─────────────────┼────────────┼────────────┼────────────┤│ 1 │ 100 │ 50,5% │ 55,2 │ 59,5 │├─────────────────────┼─────────────────┼────────────┼────────────┼────────────┤│ 2 │ 50 │ 75,7% │ 80,1 │ 83,8 │├─────────────────────┼─────────────────┼────────────┼────────────┼────────────┤│ 5 │ 20 │ 97,2% │ 98,3 │ 99,0 │└─────────────────────┴─────────────────┴────────────┴────────────┴────────────┘Cu alte cuvinte, probabilitatea ca o persoană din zona rurală să facă faţă consecinţelor unei viituri rapide generate de o precipitaţie h(p%) nu este deloc neglijabilă, depăşind, în multe cazuri, 50%. În contextul schimbărilor climatice, dar mai ales al modificărilor brutale din bazinele mici (despăduriri masive, eroziune accelerată), această valoare este probabil mai mare.Anexele nr. 1-4 fac parte integrantă din prezenta metodologie. +
Anexa 1––-la metodologie–––––PROCEDEUpentru realizarea layerului GIS conţinând valorile CNA.1 .1. Grupe hidrologice de soluriGrupele hidrologice de soluri sunt larg utilizate în Statele Unite ale Americii, ca factor de influenţă majoră a scurgerii în majoritatea modelelor hidrologice din această ţară.Clasificarea solurilor a urmărit punerea în evidenţă a potenţialului de scurgere al acestora. În funcţie de textură (proporţia de argilă, praf şi nisip), solurile au fost clasificate în 4 grupe hidrologice: A, B, C, D. Grupa A cuprinde soluri cu textură grosieră, care au cel mai mic potenţial de scurgere, în timp ce solurile din clasa D au o textură fină (argiloasă), având potenţial de scurgere maxim, respectiv infiltraţie minimă.Sistemul românesc de clasificare a texturii nu este identic cu cel din SUA, această clasificare find adaptată la condiţiile din România (Chendeş, 2007), utilizând clasele de textură practicate de ICPA. În tabelul A.1.1 sunt prezentate cele 4 grupe hidrologice de soluri şi texturile corespunzătoare.Tabel A.1.1. – Adaptarea grupelor hidrologice de soluri la clasificarea românească a texturii*Font 8*┌─────┬─────────────────────────────┬───────────────────────────────────────────────────────────────────┐│Grupa│ Textura │ Descriere │├─────┼─────────────────────────────┼───────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ A │Nisipoasă │● prezintă un potenţial de scurgere mic şi rate mari de infiltraţie││ │Nisipoasă – nisipolutoasă │ atunci când sunt complet umede; ││ │Nisipoasă – lutonisipoasă │● formate pe roci permeabile, include soluri uşoare cu textură ││ │Nisipolutoasă │ grosieră, soluri profunde, soluri bine şi chiar excesiv drenate, ││ │Nisipolutoasă – lutonisipoasă│ nisipuri sau pietrişuri care au o rată mare de transmisie a apei.││ │Lutonisipoasă │ │├─────┼─────────────────────────────┼───────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ B │Nisipoasă – lutoasă │● prezintă un potenţial de scurgere apropiat de mediu; ││ │Nisipolutoasă – lutoasă │● rată de infiltraţie medie atunci când sunt complet umede; ││ │Lutonisipoasă – lutoasă │● includ soluri cu o textură medie (moderat fină spre moderat ││ │Lutoasă │ grosieră), profunde sau cu adâncimi medii, soluri bine drenate. ││ │Textură variată │ │├─────┼─────────────────────────────┼───────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ C │Nisipolutoasă – lutoargiloasă│● au potenţial de scurgere puţin peste medie; ││ │Lutonisipoasă – lutoargiloasă│● au o rată de infiltraţie mică atunci când sunt complet umede; ││ │Lutonisipoasă – argiloasă │● constau în soluri cu un strat care împiedică mişcarea descendentă││ │Lutoasă – lutoargiloasă │ a apei pe profil şi soluri cu o structură moderat fină spre fină.│├─────┼─────────────────────────────┼───────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ D │Lutoasă – argiloasă │● au cel mai mare potenţial de scurgere şi o rată de infiltraţie ││ │Lutoargiloasă │ foarte mică atunci când sunt complet umede; ││ │Lutoargiloasă – argiloasă │● sunt formate în primul rând din soluri argiloase, cu textură ││ │Argiloasă │ grea, cu un mare potenţial de gonflare, soluri cu un nivel al ││ │ │ apei freatice ridicat în permanenţă, soluri care au un orizont ││ │ │ iluvial mai dezvoltat (un strat compact care are un conţinut în ││ │ │ argilă mult mai ridicat decât orizonturile superioare ale ││ │ │ profilului de sol) sau soluri care prezintă chiar un strat ││ │ │ argilos la suprafaţă ori în apropiere. De asemenea, includ şi ││ │ │ solurile puţin adânci situate peste un material aproape ││ │ │ impermeabil. │└─────┴─────────────────────────────┴───────────────────────────────────────────────────────────────────┘A.1.2. Indexul "Curve Number"CN (Curve Number) reprezintă un index adimensional, care poate lua valori cuprinse între 0 şi 100. CN depinde atât de utilizarea terenului, cât şi de grupa hidrologică a solului şi reflectă potenţialul de scurgere a apei pe diferite terenuri. Valorile CN variază direct proporţional cu potenţialul de scurgere şi invers proporţional cu coeficientul de infiltraţie, având valori maxime pentru clasa de soluri D sau pentru spaţiile urbane, impermeabilizate. Clasificarea şi atribuirea de valori indexului CN au fost adaptate şi realizate (Chendeş, 2007) atât pe baza manualelor USDA, cât şi a altor clasificări existente în literatura internaţională (Hong, Adler, 2007; Hong et al., 2007). Pentru stabilirea valorilor specifice României s-a utilizat stratul tematic "Corine Land Cover 2000", realizat de către INCD "Delta Dunării" Tulcea.Tabel A.1.2. – Valorile coeficientului CN┌───────────────────────────────────────────────────┬──────────────────────────┐│ Utilizarea terenului │Valoarea CN pentru grupele││ │ hidrologice de soluri │├───┬───────────────────────────────────────────────┼──────┬──────┬─────┬──────┤│Cod│ Denumire │ A │ B │ C │ D │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│ 1 │Zone urbane continue │ 85 │ 89 │ 92 │ 98 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│ 2 │Zone urbane discontinue │ 77 │ 85 │ 90 │ 95 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│ 3 │Unităţi industriale sau comerciale │ 81 │ 88 │ 91 │ 93 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│ 4 │Reţele de transport şi spaţii asociate │ 83 │ 89 │ 92 │ 93 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│ 5 │Aeroporturile │ 80 │ 85 │ 88 │ 93 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│ 6 │Zone de extracţie a minereurilor │ 80 │ 85 │ 88 │ 93 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│ 7 │Gropi de gunoi sau halde │ 80 │ 85 │ 88 │ 93 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│ 8 │Zone în construcţie │ 80 │ 85 │ 88 │ 93 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│ 9 │Spaţii verzi urbane │ 48 │ 66 │ 76 │ 82 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│10 │Facilităţi pentru recreere şi sport │ 51 │ 68 │ 79 │ 84 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│11 │Terenuri arabile neirigate │ 67 │ 78 │ 85 │ 89 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│12 │Terenuri arabile irigate permanent │ 67 │ 78 │ 85 │ 89 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│13 │Orezării │ 67 │ 78 │ 85 │ 89 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│14 │Viţă de vie │ 46 │ 67 │ 78 │ 83 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│15 │Livezi │ 43 │ 65 │ 76 │ 82 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│16 │Păşuni │ 49 │ 69 │ 79 │ 84 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│17 │Agricultură complexă │ 67 │ 78 │ 85 │ 89 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│18 │Terenuri agricole, cu o importantă pondere a │ 52 │ 69 │ 79 │ 84 ││ │vegetaţiei naturale │ │ │ │ │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│19 │Terenuri agro-forestiere │ 52 │ 69 │ 79 │ 84 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│20 │Păduri de foioase │ 42 │ 66 │ 79 │ 85 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│21 │Păduri de conifere │ 34 │ 60 │ 73 │ 79 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│22 │Păduri de amestec │ 38 │ 62 │ 75 │ 81 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│23 │Fâneţe naturale │ 49 │ 69 │ 79 │ 84 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│24 │Tufişuri şi arbuşti subalpini │ 49 │ 69 │ 79 │ 84 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│25 │Areale de tranziţie pădure – tufişuri (arbuşti)│ 45 │ 60 │ 73 │ 78 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│26 │Plaje, dune, grinduri │ 63 │ 77 │ 85 │ 88 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│27 │Roca la zi │ 77 │ 86 │ 91 │ 94 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│28 │Zone cu vegetaţie dispersată │ 72 │ 82 │ 83 │ 87 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│29 │Turbării │ 30 │ 58 │ 71 │ 78 │├───┼───────────────────────────────────────────────┼──────┼──────┼─────┼──────┤│30 │Cursuri de apă şi lacuri │ – │ – │ – │ – │└───┴───────────────────────────────────────────────┴──────┴──────┴─────┴──────┘A.1.3. Realizarea layerului CN "Curve Number" (Chendeş, 2007)1. Se creează pentru Corine Land Cover un câmp care conţine codurile din tabelul valorilor CN (tabelul A.1.2).2. Următorul pas constă în reuniunea acestuia (Union Features) cu layerul solurilor, care conţine deja un câmp de atribute pentru grupele hidrologice; se obţine astfel o nouă temă de tip poligon, segmentată la intersecţia elementelor celor două teme. Fiecare nou poligon caracterizează o anumită utilizare a terenului şi un anumit tip de sol.3. Pe baza celor două coduri (utilizare teren şi grupa de sol) se creează un nou cod care identifică o combinaţie unică de utilizare teren/tip de sol ("cod utilizare" _ "cod grupă sol").4. În MS Excel se creează un fişier*.dbf care conţine acelaşi cod şi valoarea CN corespunzătoare.5. În final, tabelul temei GIS rezultate din reuniune (paşii 2 şi 3), precum şi tabelul Excel (pasul 4) sunt legate (Joint), realizându-se astfel harta valorilor CN, de tip vector.6. Layerul CN de tip vector este transformat într-un layer de tip grid, ceea ce permite calculul mai uşor al valorilor medii CN la nivel de bazine hidrografice mici. +
Anexa 2––-la metodologie–––––CALCULULstratului precipitat h(i,k) cu probabilitatea dedepăşire p(i) şi durata D(k)Calculul se poate efectua:A.2.1. Utilizându-se probabilităţi spaţiotemporale de depăşire şi studii deregionalizare Diaconu şi Şerban (1994), pe baza probabilităţii spaţiotemporale de depăşire,precum şi a studiilor de regionalizare, au determinat precipitaţiile cu diverseprobabilităţi de depăşire în bazine cu suprafeţe de 10, 100 şi 1.000 kmp,pentru durate cuprinse între 15 minute şi 6 ore (tabelul 3.37, p. 251-252).Pentru valori intermediare (probabilităţi, suprafeţe sau durate), precipitaţiamaximă se poate obţine prin interpolare neliniară. Valorile respective trebuie considerate, totuşi, cu anumite rezerve, datorităscării de investigare care nu a permis o evaluare detaliată a unor aspectelocale, ca, de exemplu, influenţa orografiei, variaţia precipitaţiilor maxime cualtitudinea, precum şi efectul de foehn. Cu cât bazinul este mai mic, cu atâtinfluenţa factorilor locali poate fi mai puternică; tocmai această influenţă nupoate fi reliefată într-o hartă la nivelul întregii ţări.De asemenea, este de dorit utilizarea unor informaţii reactualizate, pemăsură ce datele recente sunt prelucrate de INHGA în cadrul aceleiaşimetodologii.A.2.2. Pe bază de calcule statistice pentru zone omogeneStratul precipitat cu probabilitatea de depăşire p% poate fi obţinut şi direct pe bază de calcule statistice, utilizându-se şi precipitaţiile recent înregistrate. Având în vedere densitatea relativ redusă a staţiilor meteo, precum şi faptul că au existat situaţii în care, deşi pe un râu s-au produs viituri torenţiale, la staţia cea mai apropiată nu s-au înregistrat precipitaţii sau acestea au avut valori modeste, este necesară o analiză spaţială a precipitaţiilor, care să acopere un spaţiu mult mai mare decât suprafaţa bazinului analizat.În acest scop, va fi identificată o zonă omogenă în care să se încadreze bazinul. Pentru aceasta, la fiecare staţie j = (1,n) din cele n staţii luate în considerare se calculează valoarea medie h'(j) j = (1,n) şi abaterea medie pătratică 'f3(j) j = (1,n) a precipitaţiilor zilnice maxime anuale pentru anii cu înregistrări disponibile. Vor face parte din aceeaşi zonă omogenă staţiile caracterizate prin valori apropiate (abateri de maximum 10%-15%) ale parametrilor h'(j) j = (1,n) şi 'f3(j) j = (1,n) faţă de caracteristicile similare ale staţiei (grupului de staţii) reprezentative pentru bazinul studiat.Alegerea staţiilor care sunt propuse pentru analiză trebuie să facă obiectul unui studiu atent privind geneza precipitaţiilor, care trebuie să fie similară. Se vor avea în vedere criterii precum: sensul de mişcare a maselor de aer încărcate cu vapori, altitudinea, orientarea versanţilor şi a văilor, efectul de foehn etc.După determinarea zonei omogene din punctul de vedere al precipitaţiilor extreme, urmează determinarea ploii de durată D(k) k = (1,K) unde K reprezintă numărul de durate luate în considerare.Metodologia de calcul este următoarea:A.2.2.1. În cazul în care se dispune de înregistrări continue la staţii1. Dacă perioada cu date comune din măsurători la staţii este relevantă din punct de vedere statistic, la fiecare dintre staţiile j situate în bazin sau limitrofe bazinului se vor determina pentru fiecare an valorile precipitaţiilor maxime anuale corespunzând fiecăreia dintre duratele δ = D(k) k = (1,K).În continuare, pentru fiecare durată δ se va constitui un şir format din valorile maxime anuale ale ploii pe spaţiul considerat pentru perioada comună de măsurători şi care va fi analizat statistic. Acest şir poate fi obţinut în două variante:a) considerându-se valorile maxime anuale ale precipitaţiilor de durată δ ale tuturor staţiilor; în şir va exista în acest fel un număr de termeni egal cu produsul dintre numărul de ani analizaţi şi numărul staţiilor; … b) considerându-se pentru fiecare an valoarea maximă spaţială a ploii de durată δ; în acest caz, în şir va exista un număr de termeni egal cu numărul de ani al perioadei de date comune pentru toate staţiile. Această abordare se justifică prin faptul că staţiile sunt situate într-o arie aproximativ omogenă, fiecare staţie putând înregistra evenimentul maxim spaţial anual. … Şirul astfel obţinut este supus unei analize statistice obişnuite, utilizându-se repartiţiile Pearson III sau Kriţki-Menkel; ca rezultat se obţin precipitaţiile de durată D(k) k = (1,K), corespunzând probabilităţilor de depăşire p%.2. În cazurile în care perioada comună de măsurători ale precipitaţiilor la staţii este redusă, se va determina pentru fiecare staţie j valoarea medie şi abaterea medie pătratică ale şirului precipitaţiilor maxime anuale de durată δ; coeficientul de asimetrie se va considera în funcţie de coeficientul de variaţie. În continuare, se consideră media ponderată (cu numărul de ani) a acestor parametri statistici şi apoi se determină precipitaţia maximă cu probabilitatea de depăşire p%.A.2.2.2. În cazul în care nu se dispune decât de precipitaţii zilnice la staţii1. Se aplică unul dintre algoritmii prezentaţi anterior, în funcţie de situaţia în care se încadrează şirul de date de bază. Ca urmare a acestor calcule, rezultă ploaia maximă zilnică, cu probabilitatea de depăşire p%.2. După obţinerea precipitaţiei zilnice corespunzând probabilităţilor de depăşire p%, cu ajutorul coeficienţilor de trecere (C. Diaconu şi P. Şerban, 1994, tabelul 3.36, p. 251) se obţin precipitaţiile pentru alte durate δ: 30', 1h, 2h, 3h, corespunzând aceloraşi probabilităţi de depăşire p%. +
Anexa 3–––la metodologie–––––A.3.1. Hietograma ploii de calcul (ploaia generatoare de viituri rapide)Datorită simplităţii ei, se recomandă metoda derivatei stratului cumulativ adimensional mediu (Musy, 1998), numită şi metoda curbei integrale, adaptată la ploi torenţiale prelucrate spaţial pe zona omogenă caracteristică bazinului examinat.(i) Se selectează ploile torenţiale l = (1,L) măsurate la staţia (staţiile meteorologice) din zona omogenă, cu caracteristici comparabile în ceea ce priveşte atât durata, cât şi cantitatea totală; durata ploilor va fi de maximum 3 ore.(ii) Se adimensionalizează fiecare pluviogramă l astfel:– durata D(l) a oricăreia dintre ploi corespunde unui procent de 100%;– stratul precipitat total h(l)[D(l)] al fiecărei ploi corespunde, de asemenea, unui procent de 100%;– se alege un pas de timp Delta t şi se exprimă timpul t(i) = i Delta t ca procent din durata totală D(l) a fiecărei ploi;– se exprimă pentru fiecare ploaie l stratul de ploaie cumulat h(l)[t(i)] la momentul ti ca procent din stratul total precipitat h(l)[D(l)];– se calculează media procentuală h'[t(i)] a straturilor ploilor considerate h(l)[t(i)] pentru fiecare moment t(i), conform relaţiei:
(iii) Pentru o durată D(k) k = (1,K) a ploii de calcul (30', 1h, 2h sau 3h), stratul precipitat h(i,k) obţinut conform procedurii prezentate în anexa nr. 2 la metodologie este multiplicat cu procentul calculat din relaţia (A.3.1). Se obţine astfel distribuţia medie a stratului cumulat al ploii.(iv) Distribuţia intensităţilor ploii de calcul pe fiecare dintre intervalele de timp succesive Delta t rezultă din derivarea curbei cumulative medii.Dacă se doreşte altă distribuţie, diferită de cea medie, care prin aplicarea unui model ploaie-scurgere poate conduce la un hidrograf de viitură mai dezavantajos din punctul de vedere al inundabilităţii, atunci se poate construi o familie de curbe de distribuţie adimensionale cumulative, cărora li se atribuie o anumită probabilitate.Pentru aceasta se procedează în felul următor:1. se calculează la fiecare pas de timp valoarea medie a stratului cumulat pentru toate viiturile luate în considerare şi apoi abaterea medie pătratică la acelaşi pas de timp;2. adoptând pentru fiecare pas de timp o distribuţie normală cu parametrii calculaţi anterior (media şi abaterea medie pătratică), se determină cuantilele de probabilitate standard (10%, 20%, 50%, 80% şi 90%). Procedura de determinare a cuantilelor de probabilitate pentru o distribuţie teoretică se poate aplica doar dacă se dispune în analiză de cel puţin 30 de ploi care să permită calculul abaterii medii pătratice cu suficientă precizie.Hietogramele obţinute pentru diverse durate ale ploii de calcul vor fi utilizate ca intrări în etapa de modelare matematică. Aşa cum s-a specificat, se vor lua în considerare diverse durate ale ploii de calcul pentru a identifica situaţia cea mai defavorabilă, care conduce la formarea debitului maxim al viiturii rapide. +
Anexa 4––-la metodologie–––––Criterii de determinare a zonelorcu nivel ridicat de pericola) Caracterizarea intensităţii viiturii în funcţie de adâncime şi viteză (tabelul şi fig. A.4.1). … Tabel A.4.1. – Clase de intensitate ale viiturii┌──────┬─────────┬───────┬────────┬─────┬──────┬──────┬──────┐│Mică │ – │ v.d <│0.5 mp/s│ sau │ – │ d <│ 0.5 m│├──────┼─────────┼───────┼────────┼─────┼──────┼──────┼──────┤│Medie │0.5 mp/s │≤ v.d <│ 2 mp/s │ sau │0.5 m │≤ d <│ 2 m │├──────┼─────────┼───────┼────────┼─────┼──────┼──────┼──────┤│Mare │2 mp/s │≤ v.d │ │ sau │ 2 m │ ≤ d │ │└──────┴─────────┴───────┴────────┴─────┴──────┴──────┴──────┘
b) Definirea nivelului de periculozitate al zonelor inundate în funcţie de probabilitatea de depăşire şi intensitatea viiturii în zonele afectate. Rezultă 4 clase de pericol: mare, mediu, redus şi rezidual (fig. A.4.2). … 
c) Reprezentarea pe hartă a nivelului de periculozitate al zonelor inundate. … –––
