Probleme de hidrologie agricola

Probleme de hidrologie agricola

Hidrologia este o siinta cu largi posibilitati de aplictie practica. aproape ca nu exista domeniu de activitate in acre sa nu fie nevoie de calcule si prelucrari hidrologice.

Multitudinea folosintelor de apa ca tipologie si diemnsiuni reclmaa in permanneta calcule si analize privind resursele de apa si regimul acestora. Dupa cum am vazut in capitolul 7 unele folosinte de apa solicita volume (resoectiv debite), altele anumite calitati ale apei, sau niveluri (in cazul navigatiei si a prizelor de apa de suprafata), sau debite solide (respectiv balastierele).

Plecand de la necesitatea modernizarii agriculturii - sector important in economia unei tari, in cele ce urmeaza vomprezenta succint unele aspecte privind specificul activitatii de hidrologie care are ca beneficiar acest doemniu de activitate.

Vom face aici referiri asupra calculelor hidrologice necesrae proiectarii si exploatarii unor lucrari hidrotehnice si de gospodarire a apelor privind apararea impotriva inundatiilor, desecarile si combaterea excesului de umiditate, amenajarile pentru conservarea solului si pentru irigatie.

1.Probleme hidrologice si hidraulice pentru proeictarea si exploatarea lucrarilor de prevenire si combatere a inundatiilor

In legatura cu prevenirea si combatrerea inundatiilor am facut referiri mai largi in capitolul 9. Acolo akm prezentat cauzele, modul de producere si efectele inundatiilor si am precizat masurile structurale si nestructurale care se impun in stfel de situatii.

In afara de cele mentionate in capitolul respectiv vom prezenta in cele ce urmeaza aspectele hidrologice propriu - zise legate de proiectarea si exploatarea unor astfel de lucrari. Calculele respective sunt hidrologice si hidraulice.

1.1.Calcule hidrologice. Aceste calcule se refera in general la viituri, in ceea ce privesete debitele maxime si volumele. Nu vom intra in prea multe detalii, dar vom prezenta un minim de elemente care sa-i familiarizeze pe studenti cu problemastica de acets tip.

Inundatiile se produc de catre marile viituri generate la randul lor de ploi torentaile si abundente. In cazul unei viituri conteaza debitele care depasesc malurile unui curs de apa (sau digurile, acolo unde este cazul) si se revarsa peste asezari, cai de comunicatie, terenuri agricole, producand pagube materiale si chiar victime.

In determinare adebitelor maxime de viitura (carora le corespund niveluri maxime) se intalnesc, de regula, doua situatii:

a-cazul in care exista date hidrometrice (din observatii si masuratori) pe cursul respectiv;

b-cazul in care nu exista date directe de monitorizare.

a.In primul caz, pe baza datelor existente si a altor viituri inregistrate se aplica metodologia prezentata in capitolul 9. Debitul maxim istoric este reprezentat de valoarea celui mai mare debit extras din sirul multianual de valori. Se are grija ca sa existe un sir cat mai lung de date.

Dar in proeictare se folosesc debite maxime cu diferite probabilitati de depasire. Pentru determinarea acestora se aplica prelucrarea statistico - matematica asupra sirului de debite maxime, intocmindu-se curba de probabilitate empirica si teoretica. Valorile necesare se extrag de pe acesta curba. In practica toate valorile calculate pe viituri produse se reprezinta pe un grafic dublu logaritmnic in acre se trec in ordonata debitele maxime specifice q x%, iar in abscisa, suprafetele bazinului hidrografivc aferente sectiunilor pentru care se fectueaza calculele.

Este o aplicatie a corelatiei q = f (F).

Utilizand apoi tabele Kritkii - Menkel, se face trecerea de la debitele cu probabilitatea de depasire de 1%, la alte probabilitati de depasire.

Pe baza cheilor limnimetrice de la statiile hidrometrice respective, aceste debite maxime se transforma in niveluri corespunzatoare.

b.In cazul in care nu exista date hidrometrice directe se aplica formulele de calcul mentionate in capitolul 10. Intre acestea cel mai adesea se folosesc.

-formula rationala pentru suprafete de bazine hidrografice mici.

Qmax p% = 16,67 x c X ip% (mm/min) x F (km²),

c - coeficient de scurgeri;

i - intensitatea ploii de p%.

-formula C. Diaconu: Q 1% = 31,6 F^0,455 (in m³/s),

F - suprafata bazinului hidrografic.

Elementele care compun aceste formule se determina de asemenea prinnformule corespunzatoare, sau se extrag de pe harti cu zonarea acestor parametri.

Se observa ca majoritatea formulelor se refrea la debite cu probabilitatea de depasire de 1%. Alte probabilitati se determina prin folosirea tabelelor (de obicei Kritkii - Menkel).

Tot in cazul lipsei datelor directe se folosecs relatiile de generalizate intocmite pe baza datelor existente (q max 1% = f (F)).

O problema deosebita in caracterizarea undelor de viitura o constituie determinarea hidrografului de viitura care are importanta atat pentru debitele maxime cat si pentru durata, respectiv volumele viiturilor.

Acolo unde exuista date hidrometrice directe se intocmesc modelele celor mai mari viituri, unde, prin suprapunerea hidrografelor , se obtine un hidrograf mediu, pe baza caruia se fac calculele ulteiroare, respectiv Tcr, Ttot si coeficientul de forma r. Aceste valori se utilizeaza apoi in calculele de proiectare.

Pentru o mai buna comparabilitate viiturile reale sew transforma apoi in viituri tip, in care Qmax este considerat 1. Ramurile decrestere si de scadere se calculeaza in diferite momente caracteristice prin raportul Qmom / Qmax, tinand cont de durata de crestere si de scadere.

De exemplu:

O viitura cu durata de 12 ore, are Tcr de 3 ore iar Tsc de 9 ore. Momentul 0 al viiturii se considera varful viiturii. Daca luam in considerare valori din ora in ora avem.

-momentul de inceput (0 )T - 3 ore. Q = Q baza/Qmax.

-momentul 1: T - 2 opre; Q= Q1/Qmax;

-momentul 2: T - 1 ora; Q= Q2/Qmax;

-momentul 3: T, Q=Qmax;

-momentul 4: T + 1 ora; Q= Q4/Qmax;

-s.a.m.d.

In felul acesta se obtin viituri sintetice care se generalizeaza pentru anumite zone pe baza unor parametri distincti si pot fi utilizate si pentru zone fara date hidrometrice directe.

Schematizarea hidrografului de viituri, cea mai utilizata in calcule este cea denumita Alexeev - Goodrich:

y = 10, unde x = t/t₁;

y = Q/Qmax;

a= f(λ) - parametru care depinde de coeficientul de forma al viiturii.

Coeficientul λ se zoneaza. Are formula:

λ = = , unde:

W = 1000 x h x F = volumul viiturii in m³;

h = stratul scurs in mm,

F = suprafata bazinului hidrografic in km²;

t₁ = dutrata de crelstere a viiturii in sec.

Coeficientul λ este dependent si de raportul dintre volumul din perioada de crestere (W₁) si volumul total al viiturii (W_t):    λ = f ().

Pe baza datelor obtinute in reteaua hidrometrica, pe teritoiul tarii noastre λ variaza intre o,6 si 1,9. Au fost separate 14 zone.

Pentru determinarea volumelor, odata ce dispunem de debitele maxime si de suficiente elemente privind coeficinetii de fomra (γ) sau timpii viiturilor (Tcr, Ttot9 se aplica formula cunoscuta:

W = Qmax x γ x Ttot; γ = coeficient forma,

Ttot = durata totala.

Dupa cum este cunoscut si Ttot poate fi determinat pe baza unor generalizari in cadrul corelatiei:

Ttot = f(L) , L = lungimea raului pana la sectiunea decalcul in Km.

Calculul debitelor maxime de viitura serveste in rpimul rand pentru dimensionarea digurilor dar si acumularilor, iar calculul volumelor este necesar pentru dimensionarea lacurilor de acumulare cu transe de atenuare a i nundatiilor.

In cazul indiguirilor sunt necesare si calcule privind dezatenuarea viiturilor.

1.2.Calcule hidraulice

Calculele hidraulice servesc petrnu detaliile de proiectare a lucrarilor hidrotehnice cu rol de aparare impotriva inundatiilor. Acestea se refera la determinarea unor elemente de hidraulicitate, cum ar fi.

-calculul pantelor pe anumite scetoate - prin metode hidrotopografice;

-calculul vitezelor. formula V = c, unde:

c = coeficient Chezy - se ia din tabele;

R = raza hidraulica - se determina pe profile;

i = panta - se detremina topometric.

-calcule privind coeficinetii de rugozitate.

n = ,    Ω = suprafata sectiunii - se determina pe profile,

R = raza hidraulica - idem;

I = panta;

Q = debitul de apa - masurat sau determinat indirect.

-calcule de dezatenuare, calcule complexe;

-calcule de remuu - idem.

In afara de diguri si de acumulari de atenuare a viiturilor pe cursurile de appa se excuta si alte lucrari cu rol de aparare pentru care sunt necesare numeroase calcule hidrologice si hiraulice cum ar fi:

a.consolidari de maluri: calcule privind Qmax, Hmax, viteza apei, afuierea, rugozitatea albiei;

b.decolmamtari ale albiilor: calcule asemanatoare. In plus calculul pantelor proiectate.

c.regularizari si rectificari ale albiilor. idem.

2.Probleme hidrologice si hidraulice ale lucrarilor de desecare si de combatere a excesului de umiditate

Obiectul acestor studii il formeaza atat scurgerea apelor de pe suprafetele de desecat si de pe terenurile inalte, alaturate, cat si cursul de apa in care sunt evacuate apele colectate din reteaua de desecare.

Excesul de umiditate privesete in general zone mai umedce din punct de vedere pluviometric dar si cu anumite particularitati de scurgere: areale depresionare, terenuri lipsite de pante de scurgere corespunzatoare, terenuri situate la contactul luncilor cu versantii sau in spatele digurilor de aparare, impotriva inzundatiilor sau care marginesc unele acumulari.

In acest context studiile hidrologice si hidraulice privesc precipitatiile si elementele care le influenteaza, scurgerea apei, pierderile de apa prin infiltratii, evapotranspiratia sai interceptie, etc.

2.1.Calculul debitelor si volumelor de apa provenite din precipitatii

In gfeneral pe terenurile pe care se impun desecari, scurgrea apei are valori reduse, iar datele de monitorizare sunt putine. In acest caz se apeleaza la calcule analitice prin acre, pornind de la hietograma ploii (graficul intensitatii ploii in timp si spatiu) se ajunge la hidrograful debitelor. Este vorba in fapt de relatia ploaie - scurgere caracteristica unor astfel de zone.

In general, o precipitatie P, care produce o sxcurgere de suprafata (strat scurs) hare urmatoarea ecuatie de bilant:

P= A +E + S + R + h, unde:

A - interceptarea pe vegetatie, sol, etc.

E - evaporatia totala;

S - infiltratia;

R - retentii in depresiuni;

h - stratul scurs.

Din ecuatia de mai sus se poate constata faptul ca precipitatiile care cad pe o suprafata de teren sunt consumate prin forme diferite. Toti termenii ecuatiei se exprima in aceleasi unitati de masura, (de regula in mm, adica sub forma de strat). Marimea fiecarui teremn al bilantului depinde de particularitatile terenului, sol, vegetatie si de caracteristicile ploii, in special intensitatea - i, marimea stratului (cantitatea) - P si durata sa - t.

In calculele ingineresti si de proiectare se aplica formule si relatii de generalizare pentru determinarea cu o acuratete cat mai buna a valorilor fiecarui element in parte, a variatiilor in timp a acestor elemente si a pragurilor critice de modificare a echilibrelor existente in diferite momente.

Astfel nu fiecare ploaie poate genera scurgere; adesea infiltratia si evapotranspiratia sau retentiile in microdepresiuni echilibreaza volumele de apa cazute. Dra daca precipitatiile au atins animite praguri critice se declanseaza scurgerea apei.

Schema generala ploaie - scurgere se parezinta in figura de mai jos.

Fig.1.Hietograma unei ploi (stanga) si viitura care s-a produs in urma acesteia (dreapta).

In hietograma avem notatiile:

h - partea de apa care se scurge producand viitura de jos;

t₀ - durata totala a ploii;

t_e - durata "ploii eficace" (care formeaza scurgere)

↕Φ - marimea nehasurata reprezinta coeficientul de pierderi K: K = P - h.

Pe hidrograf:

Se observa ca Qmax (M) se produce la un anumit timp dupa maximul de precipitatii.

↕Q_b = debitul de baza (scurgere subteranasi hipodermica).

A - inceputul viiturii;

M - maximul (culminatia viiturii);

B, C, D - puncte pe ramura descrescatoare.

Parametrii ploilor torentiale care se uitilizeaza in calculele hidrologice sunt deosebit de variabili, iar determinarea lor necesita calcule laborioase pe un numar cat mai mare de ploi de la un numar, de asemenea cat mai mare de posturi pluviometrice. Pentru teritriul Romaniei astfel de calcule au fost efectuiate de Gh. Platagea (1966), la un numar de 73 statii meteorologice raspandite pe tot cuprinsul tarii. Formula generala folosita a fost:

i = = , unde.

i - intensitatea ploii;

t - durata ploii,

N - numar de ani care dau frecventa;

A, B, n parametrii constanti pentru fiecare statie meteorologica.

Prin astfel de calcule a fost determinat parametrul "S" cu asigurarea de 1% si valorile coeficientului de reducere "n" care au fost zonati.

Componentele pierderii de apa din precipitatii la formarea scurgerii

Am vazut ca "ploaia eficace" este acea parte a unor precipitatii care produce scurgerea apei. Restul cantitatilor scazute se considera "pierderi" pentru scurgere, dar ele au un rol deosebit de important pentru umezirea solului, evapotranspiratie (si refacerea circuitului apei in natura), pentru plante, etc.

Aceste "pierderi" sunt reprezentate prin interceptie, retentii si locuri joase, evaporatie si infiltratie.

Pentru fiecare dintre acestea pe baza unor studii si cerectari extrem de laborioase sau obtinut formule de calcul.

a.Interceptia reprezinta stratul de apa (exprimat in mm) retinut pe coronamentul arborilor si pe vegetatie. In ecuatia de bilant este notata cu A.

Horton a propus formula.

A = b + c Hⁿ, unde.

H - precipitatiile in mm;

b, c, n - parametrii care depind de felul vegetatiei.

Un experiment facut de noi la Cosna (padure de molid) a condus la urmatorul grafic care reprezinta interceptia in fiecare luna (figura 11.2)

b.Retentiile sunt retineri de apa in microdepresiuni si pe suprafete fara scurgere. Se exprima tot in mm (strat) si pot fi calculate in functie de geometria terenului. Determinarile experimentale cuprind atat retentiile cat si infiltratiile.

c.Evaporatia totala din timpul ploii este foarte mica si de regula se neglijeaza in calcule.

d.Infiltratia depinde particularitatile substratuluio (solului) si de intensitatea precipitatiilor. Se determina cu diferite formule:

c1. formula Horton: f = f_c + (f_o - f_c) e^rt (mm/min), unde:

f_c - intensitatea stabilizata a infiltratiei,

f_o - intensitatea initiala,

t - timpul,

r - parametru determinat experimental.

c2.formula. F =     (in mm), unde: t - timpul in minute;

a, b - parametrii tabelati.

c3.formula: F = m pa + n, unde: pa - porozitatea;

m, n - parametri.

Fig.2.

Exista in Uz si in numeroase homograme care dau infiltratia in functie de diferite tipuri de sol (fig. 3).

Fig.3.Curbele de infiltratie pentru diferite categorii de terenuri (Cegodaev - Boldakov)

Coeficientul de scurgere

Dupa cum am vazut o parte din precipitatii participa la formarea scurgerii. Raportul dintrestratul scurs h si precipitatii reprezinta coeficientul de scurgere (α).

Si pentru determinarea coeficientului de scurgere s-au obtinut formule si tabele reprezentative cum ar fi cel al lui Frevert (tab. 1).

Tabel 1

Valoarea medie a coeficientului de scurgere (Frevert):

Calculul timpului de concentrare

Timpul de ocncentrare al unui bazin hidrografic reprezinta durate in care curentul de apa parcurge distanta de la punctul cel mai indepartat al bazinului hidrografic pana la sectiunea de control. este evident ca timpul de concentrare depinde de lungimea parcursa (L), panta terenului, respectiv viteza de scurgere (v), vegetatie si particularitatile morfometrice ale terenului:

t_c = .

Viteza de curgere pe versanti este diferita de cea din albie, de aceea t_c est o suma a timpilor de concetrare de pe versanti, t_cv si acelor din albie t_ca:

t_c = t_cv + t_ca = ,    L - lungimea; v - viteza; v, a - versant, albie.

a.Viteza de parcurgere pe versanti (formula Chezy).

v = C I^m hⁿ, C - coeficientul Chezy; I - panta terenului; h - adancimea stratului de apa;

m, n - parametrii.

In literatura sunt mai multe formule de calcul:

a1.Formulele Befani:

v = 0,0719 h^0,85 I^0,27 - pe terenuri fara vegetatie.

v = 0,176 x 10^-6 x h^3,2 x I^1,24 - pe terenuri acoperite cu vegetatie.

a2.Formula Kosteakov:

v = m , unde.

m - coeficient de scurgere cu valori intre 1 si 2,

C = α α - valori intre 7 si 30 in functie de rugozitate;

i - panta terenului,

L - lungimea versantului;

K - coeficient determiat in teren.

a3.Tabelele rusesti (tab. 2.)

Tabelul 2

Valoarea medie a vitezei de curgere pe versanti (m/s):

a.4.Tabelele Dubelir (tab. 3)

Tabelul 3

Viteza scurgerii superficilae in bazine hidrografice mici.

b.Viteza de parcurgere a apei in albie.

In general se accepta ca vitezamedie din albii este obtinuta prin formula :

V_m = 0,7 Vmax.

sau: v = a Iⁿ F^m, unde: I - panta medie a albiei;

F - suprafata bazinului de recptie,

a, m ,n - parametrii.

In zona muntoasa din nordul Carpatilor Orientali:

V = a I^0,50 F^0,32 (km/h):    a - parametru care depinde de F (pentru F < 50 km² , a = 0,42).

Calculul volumelor si al debitelor maxime

In afara de calculele pe care le-am prezenta in capitolul anterior, atunci cand avem la indemana numai valori din precipitatii si harti cu difeati parametrii zonali se pot aplica si alte formule:

W = 10 α F h, unde: W - volumul viiturii (scurs);

α - coeficient de scurgere general pe ploaie,

F - suprafata bazinului hidrografic;

h - stratul de precipitatii;

10 - coeficient de transformare.

Aceste volume trebuie uneori evacuate de pe suprafata terenului unde scurgerea este deficitara.

Volumul W (m³) de apa, raportat la timpul T (in sec) adimisbil de evacuare a apei de pe terenul de desecat (sau de stagnare) si la suprafata (F) a terenului (in ha) ne da debitul specific sau modulul de desecare:

q =     (m³/s/ha) = (l/s/ha).

Aceasta formula se aplica la surpafetele de pana la 5000 ha (50 km2).

Durata T de stagnare a apei difera de anotimp: se ia 2 - 3 zile pentru lunile V - IX si 5 - 7 zile in lunile I - IV si X - XII.

Pentru calculul debitului maxim se aplica formula.

Qmax = 0,167 α i F (m³/s), unde: i - intensitatea ploii; α - coeficient scurgere; F - suprafata bazinului hidrografic.

In cazul bazinelor hidrografice mari, cand durata ploii este mai mica decat timpul de concentrare si cand ploaia este distribuita neuniform in timp si spatiu, problema construirii hidrografului de viitura este mai dificila.

Se aplica metode diferite de calcul care fiecare, contine multe simplificari si aproximatii:

a.Metoda paralelogramelor. Suprafata bazinului hidrografic (F) se imparte in subbazine pentru care se fac calcule separate pe baza datelor masurate. Debitul rezulta ca o suma a debitelor partiale calculate.

b.Metoda izocronelor. Se calculeaza timpii de propagare pe versanti si in albii si se unesc cu linii punctele cu aceleasi valori. Se integreaza apoi suprafetele partiale.

c.Metoda hidrografului unitar.

2.2.Calcule hidrologice si hidraulice pentru descarcarea apei in emisar

Se analizeaza posibilitatile evacuarii gravitationale (de preferat) sau prin pompare. Se efectueaza o gama larga de calcule complicate pentru rezolvarea optima a acestor problmee. calculul curbelor de remuu, curbele de durata ale nivelurilor.

Exista si multe situatiiin care evacuarea apei in emisar se face mixt (gravitational + pompare) situatie pentru care se efectueaza alte calcule specifice.

3.Calcule hidrologice necesare al proiectarea si exploatrea amenajarilor pentru conservarea solului

Problema combaterii eroziunii solului pe versanti este deosebit de actuala si de stringenta in Romania, unde peste o treime din suprafetele agricole sunt afecatte de procese erozionale in conditiile unor despaduriri practicate intr-un ritm intesn, a existentei pantelor de diferite marimi si adesea a executarii unor lucrari agricole nerationale.

Protectia solului se impune nu numai pentru pastrarea feretilitatii, ci si pentru reducerea aportului de aluviuni in lacurile de acumulare si evitarea colmatarii prematura acestora, fenomen despre care am mai discutat.

Problemele de hidrologie care privesc lucrarile de conservare a solului se refera in principal la:

-particularitatile scurgerii pe versanti;

-legaturile complexe dintre precipitatii, scurgere si eroziune,

-distantele dintre lucrarile antierozionale de pe versanti;

-influenta lucrarilor de combatere a eroziunii solului asupra scurgerii lichide si solide pe versanti (S. Hancu si col, Hidrologie agricola).

In cele ce umreaza vom trece in revista succint cateva problmeme legate de obiectivele de mai sus, subliniind mai ales latura geografica a acestora:

a.Scurgerea pe versanti

In timpul ploilor torentiale scurgerea rezultata din "ploaie eficace" se face pe versanti sub forma de siroiri mai mari sau mai mici acre trec in ogase si ravene iar apoi se transforma in torenti. cel mai adesea siroirile apar pe nucleul ploii si ele se reduc foarte mult si chiar inceteaza inainte de sfarsitulploii.

La ploile foarte mari scurgerea se face sub forma de panza, care acopera intreaga suprafata a versantilor, iar scurgerea se face in valurele datorita unor mecanisme complexe.

Aceasta scurgere a apei produce eroziuni deosebit de active si turbiditati mari.

In functie de tipul de sol si de culturile agricole, vitezele critice de desprindere aparticulelor solide si de antrnare spre aval sunt diferite. 0,25 m/s la solurile arate si 0,5 m/s pe ciocolaiste de porumb. Viteza generala de deplasare a pei pe versanti este de 0,2 m/s, dar pe unele siroiri aceasta poate atinge si 5m/s, producand eroziuni concentrate.

Calculul scurgerii (volume, debite) se face pe suprafete mici si se aplica in special formulele legate de intensitatea ploii si de timpii de concnetrare. Uneori timpii de concentrare sunt de numai 10 - 15 min.

In calculul scurgerii pe versanti omare importanta o prezinta infiltratia care se determina prin diferite formule, tinand cont de factorii care o influenteaza (porozitate, natura si textura solului, gradul de afanare, vegetatie, etc.).

In general o formula de apreciere aintensitatii de infiltrare (f) obtinuta experimental la statiunile de cercetari agricole Perieni - Barlad este:

f = a t^-1/3, unde : a = 1,69 pentru soluri cu eroziune slaba;

a = 2,03 pentru soluri cu eroziune moderata;

a = 1,64 pentru soluri cu eroziune puternica;

t = 5 - 60 min.

Exista de asemenea numeroase formule si tabele de calcul a infiltratiei. Cateva valori orienbtaive (tabelul 4).

Tabelul 4.

Valori orientative ale intensitatii infiltratiei (mm/min):

(dupa S.Hancu si col, "Hidrologie agricola")

Apele care nu se infiltreaza si nici nu sunt retinute sub alte forme (interceptii, retentii) participa la formarea scurgerii. Raportul dintre stratul sxurs si cel al precipitatiilor se numeste coeficient de scurgere si am discutat despre acesta in capitolul precedent. Mai prezentam aici un tabel pe care il consideram util pentru aprecieri practice in teren (tab. 5).

Tabelul 5.

Coeficienti de scurgere "α" la ploi de diferite asigurari pe soluri si culturi diferite (S. Hancu si col).

b.Corelatia ploaie - scurgere - eroziune

Asupra relatiei ploaie - scurgere am discutat in capitolele anterioare. aici vom face numai scurte referiri la metodologiile pentru determinarea eroziunii solului.

b1.O prima evaluare se face prin hidrometria debitelor solide si calculul debitului specific de aluviuni in t/ha/an.

b2.Aplicarea unor formul experimentale

E = 0,5h + 22,7 i_e - 12,5

(valabila la Valea Calugareasca):

E = AI_w + B, unde I_w - indicatorWischmeier (de nergie cinetica a ploii);

A, B - parametrii.

E = A I₁ +B, unde A, B - coeficienti;

I₁ - indicator sintetic.

c.Calculul distantelor dintre lucrarile antierozionale

Astfel de calcule tin mai ales de proiectarea lucrarilorCES si nu intram in alte detalii. Putem aprecia doar faptul ca este necesar sa se tina cont de numeroase conditii strict locale, dar si de caracteristicile precipitatiilor si ale scurgerii.

In general se aplica doua criterii:

-Criteriul vitezei de eroziune, consta in alegerea locurilor de intrerupere a liniilor de eroziune care se formeaza pe versanti;

-Criteriul eroziunii critice, care se bazeaza pe faptul ca pierderile mici de sol nu pericliteaza fertilitatea dar peste o anumita limita critica sunt necesare lucrari CES.

d.Influenta lucrarilor asupra scurgerii lichide si solide

Este o influenta complexa:

-modificari ale componentelor bilantului p,oilor simal scurgerii prin cresterea infiltratiilor, reducerea vitezei de curgere a apei (praguri, terasete, baraje), reducerea tranzitului solid (baraje torenti, acumulari) si multe altele.

-modificari ale timpilor de concetrare a precipitatiilor cu efecte benefice si in apararea de inundatii.

Este cunoscut faptul ca una din masurile nestructurale de aparare rpopusa in capitolul 9 se refera si la stabilirea folosintelor optime si a lucrarilor de amenajare a versantilor.

4.Probleme de hidrologie la proiectarea si exploatrea lucrarilor pentru irigatii

irigatiile sunt lucrari deosebit de importante pentru aisgurarea unor producstii agricolestabile indiferent de conditiile meteorologice. In cazul irigatiilor (proiectarea si esploatarea sistemelor propuse sau executate) problmea principala care se pune din punct de vedere hidrologic este asigurarea resurselor e apa.In cazul Romaniei sursa principala o constituie cursurile de apa si lacurile de acumulare. Dar la rindul lor si volumele de apa acumulate depind tot de regimul scurgerii apei in reteau hidrografica. In cazul tarii noastre, acest regim este foarte variabil intimp si spatiu. Aceste probleme au fost tratate in rpim aparte a cursului in capitolul 3.

In afara de irigatii exista inca numeroase alte folosinte de apa care necesita ebite sau volume. In acest context este necesar ca in orice moment, pe un curs de apa folosit, sa existe un debit minim care sa asigure toate consumurile pana in sectiunea data, dar si din aval, dilutia noxelor evacuate pe trasee si salubritatea albiilor.

Pornind de la aceste considerent, in cazul irigatiilor problememle principale de hidrologie privesc scurgerea medie si scurgerea kinima.

4.1.Scurgerea medie

Scurgerea medie multianuala este valoarea care semnificapotentialul hgidrologic al unui curs de apa. determinarea debitelor medii multianuale se face prin organizarea si desfasurarea programului de observatii soi masuratori in reteaua hidrometricp (vezi capitolul 3). Pe baza datelor obtinute la statiile hidrometrice (in prezent peste 900 pe teritoriul Romaniei) se calculeaza vcalorile medii multianuale pentru sectiunile respextice.

Prin corelatii si relatii de generalizare, aceste date se extind si pentru teritorii mai putin cunsocute din punct de vedere hidrologic (lipsite de statii de monitorizare). Avand in vedere oscilatiile hidroclimatice permanente, este necesra ca sirurile de valori care se mediaza sa fie cat mai lungi petrnu cresterea reprezentativitatii datelor obtinute.

Principalelel elemente hidrologice cu care se opereaza in cazul scurgerii medii sunt.

-debitul de apa mediu multianual () obtinut diorect din datele de observatie si masuratori sau pe baza de corelatii si generalizari. Se exprima in m³/s.

-debitul mediu specific (multianual) (qmed) obtinut prin raportul q =, (l/s/km²), si exprima debitul cu care fiecare km² dintr-un bazin hidrografic participa la formarea scurgerii medii: Q x 1000 este transformarea m³/s in l/s, F = suprafata bazinului hidrografic.

Calculul debitului specific este important pentru comparabilitatea valorilor. Raurile au debite si bazine hidrografice diferite ca marime si deci nu poate fi comparat Q. In cazul lui q este vorba de aceeasi unitate de comparatie (1 km2).

-volumul anual al scurgerii:

W = Q x T = Q x 31,56 x 10⁶ m³,

31,56 x 10⁶ - numarul de secunde dintr-un an.

-inaltimea stratului scurs: h = = (mm/an).

-coeficentul de modul (anual) = raportul dintre debitul mediu anual si cel multianual.

K = .

Coeficentul de modul exprima situastia hidroclimatica a fiecarui an fata de media multianuala. anii sectosi przinta coeficienti de modul subunitari, iar anii cu excedent pluviometric si hidrometric au coeficienti de modul supraunitari.

In cazul in care pentru anumite zone nu exista statii hidrometrice de monitorizae determinarea scuregrii medii se face prin metode indirecte. cel mai adesea se folosesc corelatiile qmed = f (Hmed) sau qmed = f(F), unde Hmed - altitudinea medie a bazinului hidrografic, F - suprafata bazinului hidrografic.

altitudinea medie si suprafata bazinului hidrografic pentru care sunt necesare date hidrometrice sunt in general tabelate in "Atlasul cadastrului apelor din Romania" (1992) sau, in cazul bazinelor hidrografice cu suprafete sub 10 km², aceste elemente se detrmina dupa harti topografice.

Corelatia q = f(hmed) a servit pentru intocmirea hartii cu scurgerea medie a raurilor din Romania, publicata in lucrarile de specialitate.

la trasarea izoliniilor scurgerii medii (med)trebuie acordata o atenteie deosebita si celorlalti factori geografici care influenteaza acest proces deoarece acestia pot introduice modificari locale semnificative.

de multe ori petnru irigatii nu scurgerea medie anuala are importanta cea mai mare, ci scurgerea din perioada in care este necesar un aport suplimentar de apa pentru plante, de regula in sezonul cald.

Pentru aceasta, pe baza datelor hidrometrice existente, se determina valori medii pe intrvalele respective VI - VII sau IV - X, etc. Apoi aceste date se coreleaza cu diferiti alti parametri cunoscuti si se obtin valorile necesare.

4.2.Scurgerea minima

Scurgerea minima se produce d obicei atunci cand alimenatrea se face cu precadere, din panza freatica. Debitele minime sunt importante pentru dimensionarea prizelor. In partea de est a Romaniei, debitele minime se inregistreaza in perioada de iarna (lunile XII - II), dar si toamna si chiar vara, exista adesea episoade secetoase in care debitele sunt foarte mici iar unele cursuri de apa seaca.

Instabilitatea alimentarii raurilor in perioada cu ape mici face ca debitele minime sa fie valori aleatorii si sa fie prelucrate prin metode statistico - matematice. Din curba probabilitatilor, acum intereseaza asigurarile cu valorile cele mai acoperitoare 80%, 90%, 955 si chiar 97,5%.

Daca pentru statiile hidrometrice determinam astfel de valori acestea pot fi extinse si pentru zone invecinate sau cu conditii fizico - geografice asemanatoare, pe baza coeficientilor de modul.

ex. K_95% = .

Qmed se determina prin generalizari si astfel se pot determina valori informative si pentru debite minime.