Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

18

Click here to load reader

description

inginerie

Transcript of Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

Page 1: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

Amenajări şi construcţii hidrotehnice

Reţeaua hidrografică este reprezentată de totalitatea căilor de concentrare a curenţilor de apă de suprafaţă într-un bazin dat . Este una din caracteristicile cele mai importante ale bazinului. Se defineşte ca fiind asamblul cursurilor de apă naturale sau artificiale, permanente sau temporare, care participă la curgere. Reţeaua temporară (periodică) este alcătuită din totalitatea văilor, vâlcelelor, torenţilor, râpelor, şanţurilor prin care se scurg apele după ploi sau după topirea zăpezilor. Reţeaua hidrografică poate lua diferite forme ( figura1 ). Diferenţierea unei reţele hidrografice ia in considerare factorii geologici, climatici, antropici şi panta terenului.

Figura 1 : Forme ale reţelelor hidrografice .

Reţeaua hidrografică, pe teritoriul ţării noastre, este dispusă radial faţă de coroana muntoasă. Lungimea totală a râurilor (exceptând cursurile cu scurgere temporară) este de circa 66.000 km, densitatea medie a reţelei hidrografice fiind de 0,5 km/km2. Densitatea reţelei hidrografice prezintă

1

Page 2: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

zonalitate verticală, variind de la 0 km/km2 în zona de şes, până la 1,4km/km2 în zona de munte. În limitele de 237.500 km ale teritoriului României se individualizează mai mult de 4000 de râuri care au suprafaţa bazinului de recepţie mai mare de 10 km2. Lungimea totală a acestor cursuri de apă este de peste 60.000 km. În totalitatea sa, reţeaua hidrografică a României este tributară Mării Negre prin intermediul Dunării pentru cea mai mare parte a teritoriului ţării şi direct pentru zona estică a Dobrogei. Dispoziţia concentrică a principalelor forme de relief faţă de Munţii Carpaţi face din aceştia cumpăna principală a apelor, compartimentată, datorită tectonicii, prin trei culoare importante : Someş, Mureş şi Olt, care drenează cuveta internă a bazinului Transilvaniei spre zonele exterioare ale munţilor. Referitor la elementele reţelei hidrografice se constată că, în ţara noastră, predomină lungimea redusă a râurilor.Predominarea râurilor scurte este consecinţa directă a etajării verticale a reliefului, a climatului, a diferenţierilor petrografice evidente şi, îndeosebi, a configuraţiei radiar – divergente a reţelei hidrografice. Astfel, pentru zonele montane şi submontane, cu energie mare de relief, roci cu permeabilitate redusă şi precipitaţii bogate, este caracteristică prezenţa unui număr mare de râuleţe cu bazine reduse, spre deosebire de zonele de şes unde există condiţii minime de formare a unor râuri cu lungimi mai mari. După lungimea pe teritoriul României, cele mai mari cursuri de apă sunt : Prutul şi Mureşul (716 km), Oltul (698 km), Siretul (592 km), Ialomiţa (414 km), Someşul (345 km), Jiul (348 km), Argeşul (339km).

Principalele tipuri de reţele hidrografice În drumul lor spre mare, râurilor li se alătură afluenţii. Văzute de sus, sau pe o hartă, râurile împreună cu afluenţii lor formează modele complicate şi distincte de reţele hidrografice. În unele zone aceste modele sunt extrem de complexe, iar geomorfologii întâmpină numeroase probleme în încercarea de a afla cum s-au format aceste reţele hidrografice. (Geomorfologii se ocupă cu studiul formării şi modificării reliefului.) Structura bazinelor hidrografice diferă de la o zonă la alta, datorită acţiunii combinate a mai multor factori. Printre aceştia se numără clima, duritatea rocilor de la suprafaţă, înclinaţia solului şi factori legaţi de evoluţia geologică a regiunii ( cutremure şi perioadele de formare a munţilor). Geomorfologia încearcă să afle de ce în unele regiuni se află numeroase râuri, în timp ce în zone învecinate, caracterizate de aproximativ acelaşi nivel de precipitaţii, există puţine ape curgătoare de suprafaţă. Există 12 tipuri de reţele hidrografice, trei dintre ele fiind mai des întâlnite - radiare, în gratii şi dentritice. Cel mai simplu tip de reţea hidrografică se aseamănă cu coroană unui copac (figura nr.2 ) şi a fost numit detritic, pornind de la cuvântul grec pentru copac. Reţelele hidrografice de tip dentritic se formează atunci când râurile tranversează o regiune în care rocile, de obicei argile, sunt de acelaşi tip, iar mişcările terestre nu au adus reliefului modificări ( cum ar fi fisuri ale rocilor) care să influenţeze semnificativ direcţia de curgere a râurilor.

2

Page 3: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

Figura nr. 2 Cel de-al doilea tip de reţea, numit reţea în gratii, ia naştere în zonele cu pante abrupte. Acestea sunt caracteristice în special regiunilor cu şiruri de dealuri formate din roci tari şi separate de văi largi în care straturile de roci moi ajung la suprafaţă. Aici cursurile de apă mai mici ce curg de-a lungul văii, tind să se alăture râurilor mai mari, ce curg prin spaţiile dintre dealuri, în unghi drept. Acest tip de peisaj duce la formarea unei reţele hidrografice în gratii.

Modelul radiar Cel de-a treilea tip de reţea hidrografică seamănă cu spiţele unei roţi, deoarece râurile curg dintr-o zonă centrală spre exterior. Datorită formei sale, această reţea e denumită reţea radiară sau concentrică.Aceste reţele iau naştere în munţii cu formă cronică- cum sunt vulcanii-sau în munţii cu formă de cupolă.

Densitatea bazinului hidrografic

Densitatea reţelei hidrografice e dată de suprafaţa dintre apele curgătoare ce alcătuiesc aceea reţea. Despre bazinele hidrografice dense se spune că au o textură fină, iar despre cele mai puţin dense că au o textură rarefiată. Densitatea reţelei hidrografice e influenţată de o multitudine de factori, printre care se numără şi clima. De exemplu, în zonele ploioase o mare parte a apei de ploaie se scurge la suprafaţa formând o reţea densă de torente, astfel luând naştere o reţea cu textură fină. Un alt factor de influenţă e tipul de rocă. Torentele se formează în principal în zonele cu roci impermeabile - roci prin care apa se scurge cu greutate. Din contră, reţelele cu textură rarefiată apar în regiuni în care calcarul, o rocă permeabilă, predomină în straturile de la suprafaţă. În regiunile calcaroase apele ploilor se infiltreză în pământ prin numeroase fisuri(crăpături) şi cavităţi din roci, numite puţuri de scurgere. Ca urmare a acestui fenomen, solul rămâne uscat, în timp ce apa îşi începe călătoria prin fisurile, pasajele şi peşterile subterane.

Captarea

Râurile îsi erodează continuu albia, începând de la izvor până spre gura de vărsare. De asemenea împingându-l în susul râului. Acest proces numit erodare regresivă, e în

3

Page 4: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

general rezultatul creşterii debitului de apă la izvor sau dizlocării şi îndepărtării rocilor din apropierea locului unde izvorăşte râul. Aluviunile apar atunci când un torente subsecvent energic îşi taie cale de-a lungul aflorimentelor de roci moi. Acest proces va deplasa înapoi cumpăna apelor dintre râul subsecvent şi sistemul hidrografic învecinat. În cele din urmă cursul de apă subsecvent poate să străpungă cumpăna apelor şi să intercepteze bazinul râului învecinat, ai cărui afluenţi sunt astfel captaţi. Ulterior apele lor sunt deviate în albia râului subsecvent. Râul separat de izvorul său va deveni un curs de apă mort, ce ocupă o vale pe care nu ar fi putut să o creeze singur. O modalitate de a recunoaşte bazinele hidrografice în care s-au produs captări e căutarea afluenţilor ce se alătură râului colector în sens contrar meandrelor. Geomorfologii numesc aceste reţele sisteme de drenaj „ghimpate”.

Ramificarea

Când râul ajunge în câmpie, depune materiale transportate, formând bancuri şi realizând o reţea de canale continuu schimbătoare. Acest proces se numeşte ramificare. Un exemplu caracteristic este reţeaua de canale Matanuska din Alaska. Există multe asemenea fuvii în zona preeriilor nord-americane ( Great Plains). Depunerile se formează într-un mod diferit dacă râul ajunge în câmpie direct din zona montană . Aceasta se lăţeşte şi depune aluviuni în forma de evantai.O asemenea formaţiune se numeşte depunere aluvială. Dacă suprafaţa evantaiului este vertiginoasă atunci vorbim despre con aluvial. Când râul iese din matcă, depune aluviunea pe mal, ridicând nivelul malului, până ce acesta ajunge până ce acesta ajunge cu mult peste nivelul câmpiei.Malurile formate în aceasta manieră se numesc diguri naturale.

Condiţiile care influenţează curgerea apei variază în timp, se urmăreşte definirea caracteristicilor permanente care rezultă dintr-un echilibru considerat la scară geologică. Topologia reţelei hidrografice : prin topologie se înţelege studiul structurii unei reţele hidrografice, care presupune numerotarea tronsoanelor cursurilor de apă. Ordinul cursurilor de apă reprezintă o clasificare care reflectă ramificaţia acestora. Codificarea cursurilor de apă este utilizată pentru codificarea staţiilor de măsură ( staţii hidrometrice), permiţând astfel o prelucare automată a datelor. Există mai multe tipuri de clasificare a tronsoanelor cursurilor de apă şi anume :

a) Clasificarea Gravelius (1935) propune determinare ordinului reţelei pornind din aval către amonte, astfel :

- cursul de apă principal – ordinul 1 ;- afluentul principal – ordinul 2 ;- afluentul afluentului principal – ordinul 3 etc.

În Romănia conform Atlasului cadastrelor apelor din 1992, reţeaua hidrografică este grupată şi codificată în 15 bazine de ordinul 1, cu considerarea afluenţilor până la ordinul 6 inclusiv. Sunt codificate 4864 de cursuri de apă, lungimea totală a acestora fiind de 78905 km. ( Musteaţă 2005).

4

Page 5: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

b) Clasificarea Strahler (1957) : permite descrierea dezvoltării reţelei de drenaj a unui bazin. Defineşte ordinul cursuilor de apă printr-o regulă simplă : orice curs de apă fără afluent este de ordinul 1 .

Bazinul hidrografic sau bazinul de recepţie al unui curs de apă, este suprafaţa de pe care este colectat debitul de apă al acelui curs de apă. Linia care delimitează bazinul hidrografic se numeşte cumpăna apelor. Se pot diferenţia două feluri de bazine hidrografice: – bazinul hidrografic deschis, de suprafaţă este acela de pe care este colectată apa scursă din precipitaţii şi care e delimitat de o linie de cotă maximă, astfel încât precipitaţiile care cad de o parte sau de alta a acestei linii se scurg în râuri diferite; cumpăna apelor pentru bazinul hidrografic de suprafaţă se determină cu ajutorul planurilor topografice ; - bazinul hidrografic închis, cu drenaj subteran corespunde alimentării subterane a cursului de apă; cumpăna apelor subterane este mai greu de precizat, aşa încât de cele mai multe ori în calculele hidrologice se ia în considerare bazinul hidrografic superficial, erorile de obicei compensându-se în cazul bazinelor mari.

1. Trasarea cumpenei apelor

Am trasat cumpăna principală de ape cu o linie groasă întreruptă de culoare neagră începând cu gura de vărsare. Cumpenele secundare le-am trasat cu o culoare neagră întreruptă şi mai subţire, iar cursul principal al reţelei hidrografice cu o culoare albastră. După ce am delimitat bazinul hidrografic prin cumpăna de ape principale şi prin cumpenele secundare ale afluenţilor am obţinut numărul de bazine, care este reprezentat în tabelul nr. 1

Tabelul nr. 1Malul

Numărul de subbazine Total subbazine

Drept

2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,50,52,54,56,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80,82,84

42

Stâng

1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,35,37,39,41,43,45,47,49,51,53,55,57,59,61,63,65,67,69,71,73,75,77,79,81

41

Total subbazine

83

2. Bazinul hidrografic nr. 522.1.Lumginea reţelei hidrografice

Un bazin hidrografic se caracterizează prin două lungimi definite astfel :- lungimea LG, reprezintă distanţa măsurată de-a lungul cursului de apă principal de la

ieşire până în punctul reprezentând proiecţia centrului de greutate al bazinului hidrografic;

5

Page 6: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

- lungimea cursului de apă principal, L, reprezintă distanţa de la ieşire până la cumpăna apelor, urmând tronsonul de ordinul cel mai mare. Atunci când apare o confluenţă , dacă cele două tronsoane sunt de acelaşă ordin , se consideră că drenează cea mai mare suprafaţă .

Lungimea unei ramificaţii se măsoară prin distanţa desfăşurată în plan orizontal , în km, numerotaţi de la confluenţă ; se determină pe hărţi la diferite scări , în funcţie de gradul de precizie urmărit. Suma lungimilor tuturor ramificaţiilor formează lungimea reţelei hidrografice ( LT) :

Lungimea râurilor se poate determina pe hărţi ( cu ajutorul curbimetrului sau a unui compas cu deschidere mică) sau direct în natură, pentru râuri mici sau în cazuri speciale (prin măsurători topometrice) . Lungimea măsurată se înmulţeşte cu factorul de scară SL :

L[km] = L[cm] SL

1 cm (pe plan ) = 6 km (pe teren) Metoda care am utilizat-o pentru măsurarea lungimii este cea cu aţa umedă, care am suprapus-o peste linia cursului principal al bazinului hidrografic, şi apoi am măsurat cu rigla lungimea aţei obţinând următorul rezultat :

Lungimea cursului principal :

Pentru a determina lungimea reţelei hidrografice, am măsurat tot cu firul de aţă umed , lungimile tuturor ramificaţiilor atât pe malul stâng cât şi pe malul drept, iar pe urmă le-am însumat obţinând următoarele rezultate :

Lungimea cursurilor de ordinul 2 - malul stâng : I :

III : V : VII: IX: XI: XIII: XV: XVII: XIX: XXI: XXIII:

- malul drept : II : IV: VI: VIII: X: XII:

6

Page 7: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

XIV: XVI: XVIII:

Lungimea cursurilor de ordinul 3 : I : - malulul stâng :

- malulul drept :

III: - malul stâng : - malul drept :

V: - malul drept : VII : - malul drept : IX : - malul drept :

- malul stâng :

XI : - malul drept : XVII : - malul drept :

- malul stâng : XXIII : - malul drept :

- malul stâng : IV : - malul drept :

- malul stâng : XII : - malul drept : - malul stâng :

Adun lungimile tuturor ramificaţiilor şi obţin următorul rezultat :

2.2.Perimetrul bazinului hidrografic

7

Page 8: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

Cumpăna apelor se defineşte ca linia care separă bazinele de recepţie. Lungimea acestei linii reprezintă perimetrul bazinului hidrografic ( P). Cumpăna apelor reprezintă linia de întretăiere a doi versanţi adiacenţi de la care apele se scurg în sensuri opuse ; prin urmare este şi linia celor mai înalte cote ale bazinului hidrografic ; se determină pe harta topografică cu ajutorul curbimetrului . Cumpăna apelor este evidentă când este formată din culmi de munţi sau dealuri şi mai greu de definit în regiunile de câmpie. Se consideră izvor al râului (i) punctul la care râul apare iniţial în mod clar sub formă de curent de suprafaţă. Vărsarea (V) este de obicei un punct mai bine precizat ca poziţie geografică. Perimetrul l-am măsurat cu ajutorul unui fir de aţă uned, care l-am suprapus peste cumpăna apelor care am trasat-o în etapa anterioară, am măsurat apoi lungimea firului cu rigla şi am obţinut astfel valoarea perimetrului :

Suprafaţa bazinului hidrografic

Suprafaţa bazinului hidrografic (F) am determinat-o cu ajutorul unei foi de calc pe care am trasat conturul bazinului , am suprapus- o pe o hârtie milimetrică pentru a determina suprafaţa :

Densitatea reţelei hidrografice

Densitatea de drenaj ( colectare ), Dd, exprimă capacitatea reţelei hidrografice de a colecta un anumit volum din apele de precipitaţie şi subterane ; depinde de caracteristicile geologice, topografice şi antropice ale bazinului. Se defineşte ca raportul din lungimea totală a reţelei hidrografice (LT) şi suprafaţa bazinului hidrografic (F) care înscrie reţeaua respectivă :

Densitatea hidrografică ( Dh ) reprezintă numărul cursurilor de apă , N, pe unitatea de suprafaţă (F) :

N = 53 – numărul cursurilor de apă

8

Page 9: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

Coeficientul de asimetrie (a)

, unde Fst , Fdr reprezintă suprafeţele bazinelor hidrografice

corespunzătoare malului stâng, respectiv drept al cursului principal, iar F – suprafaţa totală a bazinului hidrografic. Dacă a=0 , bazinul este simetric .

2.6.Gradul de abatere de la forma circulară (β )

Reprezintă raportul dintre perimetrul cercului Lc care are aceeaşi suprafaţă cu cea a bazinului hidrografic (figura nr. 3 ) şi perimetrul bazinului, Lp :

Pentru β = 1 , bazinul hidrografic are formă circulară .

Figura nr. 3 : schema de calcul pentru abaterea de la forma circulară

9

Page 10: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

2.7.Gradul de alungire al bazinului hidrografic (α )

Exprimă raportul dintre lăţimea medie a bazinului bmed şi lungimea cursului de apă principal , l :

3. Bazinul hidrografic 643.1.Lungimea bazinului hidrografic

Lungimea cursului principal ( ordinul 1)

Lungimea cursurilor de ordinul 2- malul drept : II : IV : VI : VIII : X : XII : XIV : - malul stâng : I : III : V : VII : IX : XI : XIII : XV :

Lungimea cursurilor de ordinul 3Mal stâng :I : - mal drept : - mal stâng : III : - mal drept :

10

Page 11: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

- mal stâng : Mal drept : II : stâng :

IV : - drept : - stâng : X : - drept :

Adun lungimile tuturor ramificaţiilor şi obţin următorul rezultat :

3.2.Perimetrul bazinului hidrografic

Suprafaţa bazinului hidrografic

Densitatea reţelei hidrografice

11

Page 12: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

N= 46 – numărul cursurilor de apă

3.5. Coeficientul de asimetrie (a)

3.6.Gradul de abatere de la forma circulară (β )

3.7. Gradul de alungire al bazinului hidrografic (α )

4.Bazinul hidrografic 694.1.Lungimea bazinului hidrografic

Lungimea cursului principal ( ordinul 1)

Lungimea cursurilor de ordinul 2- malul drept : II : IV : VI : VIII : X : - malul stâng : I : III :

12

Page 13: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

V : Lungimea cursurilor de ordinul 3

Mal stâng :III : - mal drept : - mal stâng :

Mal drept : VI : - drept :

- stâng : VIII : - drept : - stâng :

Adun lungimile tuturor ramificaţiilor şi obţin următorul rezultat :

4.2.Perimetrul bazinului hidrografic

4.3.Suprafaţa bazinului hidrografic

4.4. Densitatea reţelei hidrografice

N= 19 – numărul cursurilor de apă

4.5. Coeficientul de asimetrie (a)

13

Page 14: Proiect La Amenajari si Constructii Hidrotehnice

4.6.Gradul de abatere de la forma circulară (β )

4.7. Gradul de alungire al bazinului hidrografic (α )

5. Bibliografie www.hydrop.pub.ro

14