Sa se delimiteze bazinul hidrografic al raului, aferent punctului A, precum si bazinele hidrografice ale afluentilor

TEMA REFERATULUI

Folosind planul de situatie redactat la scara 1 :15 000 , redat in anexa, se cer urmatoarele :

1 - Sa se delimiteze bazinul hidrografic al raului, aferent punctului A, precum si bazinele hidrografice ale afluentilor;

2 - Sa se reprezinte grafic talvegul albiei principale a bazinului (profilul longitudinal al raului);

3 - Sa se intocmeasca schema hidrografica a bazinului raului ;

4 - Sa se determine urmatorii parametri morfometrici ai bazinului raului si ai retelei hidrografice : suprafata, lungimea, latimea medie, coeficientul de dezvoltare a cumpenei apelor, coeficientul de asimetrie, altitudinea (minima, maxima si medie), panta medie, energia de relief, lungimea retelei hidrografice si densitatea retelei hidrografice.

5 - Admitand ipoteza ca bazinul hidrografic al raului este localizat in zona pluviala M₁/M₂/M₃/M₄/M₅, ca acesta este impadurit in proportie de 60%/70%/80% si ca textura solului este usoara/mijlocie/grea, sa se estimeze volumul de apa scurs (W) si debitul maxim (Q), rezultate in urma unei ploi torentiale de asigurare 1%, a carei durata este t = 5,5 F^0.25 minute (unde F in hectare este suprafata bazinului).

REZOLVARE

1 - Delimitarea bazinului hidrografic al raului, aferent

punctului A, si delimitarea bazinelor hidrografice ale afluentilor

Ambele delimitari se realizeaza prin intermediul cumpenei apelor, aceasta din urma fiind o linie de cea mai mare panta, trasata in functie de configuratia curbelor de nivel. O astfel de linie este normala la tangentele (duse imaginar) la curbele de nivel, in punctele de intersectie dintre acestea si traseu (fig. 1). Asadar, pentru delimitarea bazinului hidrografic al intregului rau (in cazul de fata bazinul hidrografic aferent punctului A, operatorul incepe trasarea cumpenei tocmai din acest punct, mai intai pentru versantul drept al raului, gasindu-se linia care se sprijina pe punctul dat A, normala la toate curbele de nivel intalnite; ea trece prin punctele caracteristice 1, 2, 3, 4 , 5 si 6.

Apoi, operatorul revenind in punctul de capat initial A, va proceda in mod asemanator, dar pentru versantul stang al raului; traseul se conduce din aproape in aproape (tot dupa normalele duse la curbele de nivel), prin punctele caracteristice 7,8, 9, 10, 11 si 12, pana cand se ajunge in punctul de capat final al primului traseu.

Mai departe, urmand aceeasi tehnica de trasare, operatorul va delimita si bazinele hidrografice ale celor 7 afluenti ai raului (notati cu I, II, III - afluentii de dreapta si cu IV, V, VI si VII - afluentii de stanga). Puncte de capat initiale vor fi, pe rand, B, C,D, E, F, g si H, toate situate pe talvegul principal al raului, iar puncte de capat finale vor fi: 1 si 2 pentru afluentul I; 2, 3 si 4 pentru afluentul II; 4 si 5 pentru afluentul III; 6 si 12 pentru afluentul IV; 12, 11 si 10 pentru afluentul V; 10 si 9 pentru afluentul VI; 8 si 7 pentru afluentul VII.

Este de remarcat ca, in toate cele 7 cazuri amintite, o anumita parte din cumpenele de apa ale afluentilor se confunda cu un anumit segment din cumpana generala, a intregului bazin hidrografic, deja trasata mai inainte.

2 - Reprezentarea talvegului albiei principale a bazinului (profilul longitudinal al raului)

Fiindca se considera principala albia cu lungimea cea mai mare si deoarece reprezentarea talvegului nu inseamna altceva decat trasarea profilului longitudinal al raului, se procedeaza dupa cum urmeaza:

- urmarindu-se planul de situatie la scara data (1:25 000), se decide care este albia principala a bazinului: cu notatiile de pe planul de situatie, aceasta este albia A-B-C-D-E-F-G-H-I-J;

folosindu-se distantierul sau curbimetrul, se masoara pe planul de situatie lungimea acestei albii, intre punctele A si J; pentru ca datele sa fie folosite si la urmatoarele operatii de reprezentare grafica, masuratoarea se face din aproape in aproape, adica pentru fiecare dintre segmentele de albie delimitate de curbele de nivel succesive; se vor repera, asadar, punctele de intersectie dintre curbele de nivel si talvegul raului, unele dintre acestea coincizand cu punctele de confluenta deja notate pe planul de situatie.

pe hartie milimetrica (format A₄), se traseaza un sistem de axe de coordonate, in care pe abscisa se reprezinta, la o scara convenabila, lungimea albiei raului, iar pe ordonata se reprezinta, la o alta scara convenabila, diferenta de nivel dintre punctele extreme ale aceleiasi albii (punctele A si J); se gradeaza convenabil cele doua axe, luand ca punct de origine punctul A, avand abscisa egala cu 0 si ordonata egala cu 900.

- in graficul anterior pregatit, se reprezinta punctele avand coordonatele calculate, prin unirea din aproape a acestor puncte se obtine talvegul albiei principale din bazin.

3 - Intocmirea schemei hidrografice a bazinului

Pentru aceasta, procedam dupa cum urmeaza

- pe hartie milimetrica (format A₄), reprezentam la o scara convenabila albia principala a bazinului, marginita de punctele A si J,reprezentarea se face in linie dreapta (facandu-se abstractie de sinuozitatile care apar pe planul de situatie),in dreptul punctului de capat (A) se inscrie cifra 0, iar in dreptul punctului de obarsie (J) se va inscrie ultima cifra, aceasta din urma reprezentand distanta dintre cele doua puncte, adica lungimea intregii albii.

- pe segmentul de dreapta AJ deja trasat, pozitionam punctele B, C, D, E, F, G si H, care materializeaza confluentele afluentilor VII, I, II, VI, III, V si IV, cu albia principala; operatia este usor de realizat fiindca abscisele acestor puncte, reprezentand distante reduse la orizont, masurate fata de punctul de origine A, sunt cunoscute din determinarile anterioare .Valorile gasite se raporteaza de la originea A si se noteaza in dreptul punctelor respective

- in dreptul acestor puncte pozitionate pe albia principala, se raporteaza, tot in linie dreapta si la aceeasi scara, lungimile afluentilor; raportarea se face sub un unghi de circa 45˚, masurat de o parte sau de alta a axei albiei principale.

- la mijloacele segmentelor care materializeaza afluentii, precum si la mijloacele segmentelor delimitate pe albia principala de punctele de confluenta, se inscriu lungimile corespunzatoare.

- in final, se face o sistematizare pe ordine hidrografice a segmentelor de albie, folosind sistemul Strahler, dupa cum urmeaza:

- segmentelor terminale, care nu mai primesc afluenti, li se atribuie ordinul 1;

- in aval de confluenta a doua albii de ordinul 1 ia nastere o albie de ordinul 2, din unirea a doua albii de ordinul 2 rezulta o albie de ordinul 3 s.a.m.d.

- dupa unirea a doua albii de ordine diferite, albia rezultata pastreaza ordinul de rang superior.

- in cazul dat s-au gasit 21 segmente de ordinul I, 4 segmente de ordinul II si un segment de ordinul III, se poate spune, deci, ca bazinul studiat este un bazin de ordinul III.

4 - Determinarea principalilor parametri morfometrici ai bazinului si retelei hidrografice: suprafata, lungimea, latimea medie, coeficientul de dezvoltare a cumpenei apelor, coeficientul de asimetrie, altitudinea (minima, maxima si medie), panta medie, energia de relief, lungimea retelei hidrografice si densitatea retelei hidrografice.

Suprafata bazinului (F este exprimata de aria inchisa in interiorul cumpenei apelor; se poate determina prin planimetrare sau prin diferite metode grafice (metoda caroiajelor, descompunerea in figuri geometrice elementare etc.). Am optat in aplicatia noastra pentru metoda caroiajului printr-un program PC.

F= 2.97 km²

- Lungimea bazinului (L): este definita prin distanta masurata dupa linia cursului de apa, de la varsare si pana la punctul cel mai indepartat de pe cumpana topografica; in cazul unor bazine asimetrice sau cu aspect curbat, lungimea este mai bine redata de curba mediana a bazinului, care se obtine din unirea mijloacelor segmentelor duse perpendicular pe talvegul cursului de apa, la o anumita echidistanta (extremitatile acestor segmente se sprijina pe cumpana topografica a bazinului).

Lungimea bazinului considerat va fi deci :

L = 2 610 + 267 =2 877m ≈ 2.88 km.

- Latimea medie a bazinului (B): este data de raportul dintre suprafata bazinului (F) si lungimea bazinului (L); desi este o marime fictiva, totusi latimea medie B are o valoare morfometrica si hidrologica indicatoare: la aceeasi suprafata, cu cat latimea medie este mai mica cu atat forma bazinului este mai alungita, iar amplitudinea viiturilor mai redusa. 

Pentru cazul considerat in aplicatie se obtine:

B = F : L 2.97 : 2.88 = 1.03 km.

- Coeficientul de dezvoltare a cumpenei bazinului (): se exprima ca raport intre suprafata bazinului (F) si suprafata patratului care are latura egala cu lungimea bazinului(L); cu cat valoarea acestui coeficient este mai mare cu atat viiturile vor avea amplitudini mai accentuate. In cazul de fata avem:

= F/L²

- Coeficientul de asimetrie a bazinului (a): caracterizeaza amplasamentul raului fata de cei doi versanti ai acestuia; se exprima prin raportul:

a = 2 (F_st - F_dr) / F

unde: F_st este suprafata versantului stang, F_dr - suprafata versantului drept, iar F - suprafata intregului bazin ( F_st + F_dr).

Dupa cum a > 0 sau a < 0, asimetria este de dreapta sau de stanga (respectiv fata de o linie mediana imaginara a bazinului, albia principala este deplasata mai spre dreapta sau mai spre stanga).

Daca a=0, suprafata bazinului este simetric repartizata fata de albia principala. 

In raport cu valoarea absoluta a coeficientului de asimetrie, asimetria poate fi slaba, moderata, puternica sau foarte puternica, dupa cum a este mai mic de 0,50, este cuprins intre 0,50 si 1,50, se inscrie intre 1,50 si 2,50 sau depaseste valoarea de 2,50. 

In cazul de fata, prin planimetrare s-au obtinut:

F_st= 1.22 km² si F_dr=1.75 km²;

astfel a rezultat:

a = 2 ( 1.22 - 1.75 ) : 2.97 = -0.36

- Altitudinea medie (H_med) indica pozitia spatiala a bazinului in raport cu planul orizontal de referinta (nivelul marii); daca se cunoaste suprafata bazinului (F) si daca de determina suprafetele dintre curbele de nivel succesive (F_i), altitudinea medie se poate calcula cu formula :

H_med = (Σ H_i F_i) / F

unde H_i este semisuma cotelor curbelor de nivel succesive, iar F_i-suprafata dintre aceste curbe.

Pentru bazinul in cauza, dupa ce s-au determinat suprafetele dintre curbele de nivel succesive, s-a procedat la multiplicarea lor cu semisuma cotelor, apoi s-au insumat produsele obtinute si, in final, suma rezultata s-a impartit la suprafata bazinului. Altitudinea medie gasita este de 1203.88m

Cu datele din tabelul s-au facut urmatoarele doua reprezentari grafice:

a)- histograma suprafetelor dintre curbele de nivel succesive care evidentiaza modul in care suprafata bazinului se distribuie pe trepte altitudinale

Distributia suprafetei pe trepte altitudinale

b)- histograma suprafetelor cumulate din aproape in aproape cu ajutorul careia s-a trasat curba hipsografica a bazinului. De remarcat ca ordonata oricarui punct de pe aceasta curba reda suprafata bazinului care este situata pana la o altitudine data.

Curba hipsografica a bazinului

- Panta medie (I_med) este o caracteristica morfometrica importanta, de care se tine seama in analiza elementelor scurgerii; panta determina o anumita viteza de scurgere a apei pe versanti si in reteaua hidrografica, in functie de care se mareste sau se micsoreaza capacitatea de eroziune, de transport si de sedimentare a raului.

Daca se cunoaste suprafata bazinului (F) si daca se masoara lungimea curbelor de nivel succesive (l_i) corespunzatoare unei anumite echidistante (Δ H), atunci panta medie a bazinului rezulta potrivit relatiei simplificate:

I_med = ( ΔH / F) Σ l_i

In cazul de fata, cu echidistanta ΔH = 100 m = 0,1 km si cu datele din tabelul de mai jos se gaseste:

I_med = (0 / 2.97 ) 2.36= 0,079 (respectiv 7.9 %).

- Energia de relief (ER): reprezinta diferenta de nivel dintre punctele altitudinale extreme ale bazinului si exprima potentialul eroziv al teritoriului. O energie de relief de pana la 500 m este moderata, intre 500 si 1000 m energia de relief este mare, iar peste 1000 m energia de relief este foarte mare si arata un potential eroziv ridicat.

In cazul de fata, cu datele din tabelul de mai sus privitoare la altitudinile punctelor extreme ale bazinului, rezulta:

E_r = H_max - H_min= 1480 - 920 = 560m

ceea ce arata ca bazinul studiat prezinta o energie de relief mare.

- Lungimea retelei hidrografice (L_r este data de lungimea cumulata a tuturor segmentelor de retea hidrografica, incluzand atat cursul principal cat si afluentii raului, cu toate ramificatiile acestora.

Cu datele precizate in cadrul schemei hidrografice , insumate si centralizate pe ordine ale segmentelor de albie (tabelul de mai jos), rezulta urmatoarea lungime a retelei hidrografice:

L_{r =} 470 m = 7.470 km

- Densitatea retelei hidrografice (D_r) : este raportul dintre lungimea totala a retelei hidrografice si suprafata bazinului, respectiv:

D_r = L_r/F

Se exprima, de regula, in km/km², si oglindeste gradul fragmentarii reliefului. Totodata, D_r este un indicator al conditiilor de formare a scurgerii; la aceeasi suprafata a bazinului, cu cat densitatea retelei hidrografice este mai ridicata cu atat colectarea apelor este mai rapida.

Aprecierea densitatii se poate face in functie de valoarea calculata a indicelui D_r, potrivit scarii de mai jos:

Pentru cazul considerat in aplicatie, se obtine:

D_r = 7.470 / 2.97 = 2.52 km/km²

ceea ce inseamna ca avem de a face cu o densitate foarte mare a retelei hidrografice