RETEAUA HIDROGRAFICA SI SISTEMUL FLUVIATIL

Reteaua hidrografica reprezinta ansamblul de cursuri de apa de diferite dimensiuni care se grupeaza, prin confluente, in bazine hidrografice si care este rapandita pe intreaga suprafata terestra cu densitati diferite, in functie de conditiile climatice (in special precipitatii) si cele de substrat.

Originea retelei hidrografice consta in principal in existenta precipitatiilor. Chiar daca apele subterane reprezinta o sursa de alimentare cvasiconstanta si importanta, in fapt si acestea depind tot de precipitatii.

Reteaua hidrografica face parte din circuitul apei in natura (local sau universal) fiind veriga ce asigura deplasarea acesteia de pe continente in Oceanul Planetar.

Apa precipitatiilor lichide care cad pe sol urmeaza cai diferite: evaporatie, infiltratie, adunare in lacuri si mlastini si scurgere. Prin procesele de scurgere se formeaza reteaua hidrografica, incepand cu micile translatari laminare si siroiri si incheind cu marile fluvii ale lumii.

Reteaua hidrografica inseamna toate aceste forme de deplasare a apelor continentale superficiale de dimensiuni diferite.

Apele de siroire

Apele de siroire, reprezinta primele procese de scurgere ale apei pe pante sub forma unor suvite neregulate care urmeaza topografia versantilor in partile sale cele mai scazute altitudinal si se dirijeaza catre baza acestora. Apele de siroire sunt prezente numai in timpul si imediat dupa ploi si de cele mai multe ori, urmeaza trasee initiale diferite. Ele au un rol deosebit de important in spalarea si denudarea versantilor. Volumul apelor de siroire depinde de cantitatea si intensitatea precipitatiilor, capacitatea de infiltrare a terenului, marimea pantei, existenta vegetatiei si natura acesteia etc.

Apele torentiale

Apele torentiale reprezinta o faza mai dezvoltata a apelor de siroire, rezultata din adunarea acestora intr-un "manunchi" si stabilirea unor trasee bine determinate, produse prin eroziune.

Si durata de existenta a torentilor este efemera, dar mai mare decat cea a siroirilor. Procesul de formare a torentilor urmeaza linia: siroire - ogas - ravena (viroaga) - torent. Aceasta succesiune face ca torentul, ca formatiune hidromorfologica, sa fie in fond mai complex, unii autori vorbind de fapt de "organisme torentiale", care cuprind:

Bazinul de receptie care ocupa un areal in care, prin siroiri, ogase si ravene se aduna debite de apa de o anumita marime, care isi formeaza un traseu mai stabil si mai adanc. Bazinul de receptie reprezinta partea superioara a unui torent.

- Canal de scurgere (partea mijlocie) a torentului, reprezinta o vale adanca, cu pereti abrupti, in care predomina eroziunea in adancime;

- Conul de dejectie, reprezinta partea finala (inferioara) a torentului si apare acolo unde panta versantului scade brusc (de obicei la baza). Viteza apei scade si implicit capacitatea sa de transport a materialelor solide. Acestea se depun intr-o succesiune amestecata de materiale mai grosiere si mai fine de obicei de forma triunghiulara numita con de dejectie (agestru).

De obicei organismele torentiale produc pagube importante pentru agricultura (sau altor folosinte funciare) deoarece degradeaza terenurile intr-un mod accentuat. Alaturi de eroziuni deosebit de active se asociaza si numeroase forme de alunecari de teren care dau teritoriilor afectate aspectul unor pamanturi rele (bad lands).

Apele curgatoare

Atunci cand organismele torentiale, prin eroziune lineara (in adancime), intersecteaza panza freatica, alimentarea acestora se face cu continuitate iar scurgerea devine temporara sau permanenta. Se poate vorbi de scurgere temporara atunci cand panza freatica este intersectata numai la suprafata si cand aceasta - prin scadere in cadrul regimului propriu - intrerupe alimentarea micului curs de apa.

Apele curgatoare permanente dreneaza suprafete bazinale mai intinse (peste 8-10 km²) in care exista si torenti care au intersectat panza freatica la o adancime suficient de mare pentru ca alimentarea sa nu se mai intrerupa.

Aceasta prezentare succinta reflecta numai evolutia procesului in sine, deoarece, in teren, lucrurile sunt mult mai complicate.

Apele curgatoare se numesc paraie, rauri si fluvii. Dintre acestea numai paraiele sunt temporare si unele rauri care traverseaza regiuni semiaride si aride.

3.1. Paraiele

Paraiele sunt unitatile hidrografice cele mai mici, iar din unirea lor se formeaza raurile, apoi fluviile.

Paraiele prezinta urmatoarele caracteristici:

- se formeaza si isi desfasoara cursul in aceeasi unitate de relief (de regula, nu strict intotdeauna) care prezinta o anumita omogenitate litologica, morfologica, morfometrica si climatica;

- sunt de regula temporare, dar exista numeroase cazuri in care sunt permanente;

- lungimea cursului (L) este sub 15 km, iar suprafata bazinului (F) sub 50 km², rareori mai mare;

- regimul nivelurilor si debitelor este puternic dependent de precipitatii; de aceea fluctuatiile sunt foarte mari;

- prezinta viituri scurte (cateva ore - o zi ), in rest scurgerea este foarte redusa. Uneori seaca sau apa se scurge prin patul albiei;

- caracteristica de baza o constituie valorile reduse ale debitelor (cativa litri/sec) pe durate mari (saptamani, luni).

3.2. Raurile

In general raurile au caracter permanent, albii bine conturate, care traverseaza una sau mai multe forme de relief, au un anumit potentional erozional si o capacitate de transport bine determinate in orice situatie si in oricare tip de amenajare.

Diferenta de altitudine dintre izvoare si varsare depaseste de regula 100-200 m dar, de cele mai multe ori, trece de 500 si chiar 1000 m. Cateva exemple:

Ialomita - 2310 m la izvor si 6 m la varsare;

Siretul - 1280 m la izvor si 5 m la varsare;

Bistrita - 1658 m la izvor si 134 m la varsare.

Elementele componente ale unui rau

Raurile se caracterizeaza prin: izvor, albie (cursul) si varsare.

4.1. Izvoarele raurilor

Izvorul (izvoarele) unui rau reprezinta locul sau de origine si nu totdeauna poate fi identificat cu usurinta pe teren, din mai multe motive. Pot fi luate in considerare ca izvoare:

o grupare da rapi ( in regiunile joase, de ses);

baza unei alunecari de teren;

limita unei mlastini;

limita unui circ glaciar cu firn si gheata;

limba unui ghetar;

baza unor grohotisuri.

Cu exceptia surselor glaciare sau mlastinoase, izvoarele reprezinta locuri unde linia topografica intersecteaza panza freatica.

4.2. Cursul raului

In cazul raurilor mari, care traverseaza mai multe unitati de relief (munti, dealuri si podisuri, campii) cursurile acestora au lungimi mari si pot fi separate in trei sectoare: superior, mijlociu si inferior care se suprapun, in linii mari, peste cele trei zone de relief prin care trec.

Aceasta impartire pe sectoare nu are la baza criterii riguros stiintifice, deoarece nu numai altitudinea reprezinta singurul criteriu care trebuie abordat.

Se mai au in vedere debitele de apa, caracterul albiei, modul de compunere a retelei etc.

In cazurile generale (cu mai multe forme de relief traversate) sectoarele cursurilor raurilor prezinta caracteristici distincte:

- cursul superior reprezinta de regula treimea din amonte a raului si se caracterizeaza prin pante mari de scurgere, profil longitudinal neregulat (cu trepte si cascade), albii adanci si inguste si vai in forma de V strans. Predomina eroziunea lineara;

- cursul mijlociu ocupa treimea mijlocie a raului. Debitele cresc datorita aportului afluentilor, albia se largeste, iar valea capata forma unui V deschis. Panta profilului longitudinal se domoleste si devine mai lina. Eroziunea lineara se reduce in favoarea celei laterale. Se mentine capacitatea de transport in limite ridicate, dar cresc si depunerile aluvionare. Albia minora prezinta adesea despletiri.

- cursul inferior se refera la ultima treime a cursului raului si se desfasoara de obicei in regiunile joase de dealuri scunde si campie. Albia devine meandrata ca urmare a scaderii pantelor, eroziunea laterala se mentine in limite mai reduse, iar aluvionarile devin predominante.

4.3. Varsarea raurilor

Gura de varsare (simplu-varsare) a unui rau reprezinta locul in care acesta isi transfera apele in alta unitate acvatica (rau, lac, mlastina, mare). In cazul in care un rau se varsa in altul, punctul de intalnire se numeste confluenta. Raul care se varsa se numeste afluent, iar cel care primeste apele se numeste emisar, curs principal sau colector.

Pentru ca, spre deosebire de izvoare, confluentele sunt mai bine identificate in teren, masuratorile cadastrale privind lungimea cursurilor de apa incep totdeauna de aici, ele fiind considerate "borna zero" a unui rau.

Avand in vedere complexitatea si marea diversificare a fenomenelor naturale de pe glob, inclusiv a retelelor hidrografice, si in cazul gurilor de varsare exista numeroase forme si tipuri:

a. Unele cursuri de apa sunt lipsite de guri de varsare, cum este cazul in deserturi, unde apa se ,,pierde" pe traseu. Locurile unde apele dispar (evaporatie, infiltratie) se numesc "capete oarbe", iar raurile respective - "rauri oarbe", ex. Raul Draa - NV Africa, raul Tarim in Tibet, raurile Zerafsan, Murgab,Tadjen (Asia Centrala). La noi in tara - Oltetul, in verile foarte secetoase.

b. Delta - in cazul raurilor si fluviilor care se varsa in mari inchise sau in golfurile adapostite ale oceanelor, la varsare acestea formeaza "delte". In lipsa mareelor aluviunile aduse de rauri se depun la gura acestora si nu sunt preluate decat in mica masura de catre curentii de maree. Se formeaza astfel zone in care apa si uscatul se amesteca formand brate despletite, insule, grinduri, ostroave, lacuri si balti, mlastini etc. Forma generala are aspectul literei grecesti Δ (in special in cazul Nilului de unde a plecat denumirea).

Deltele se formeaza si in lacuri. Atunci cand, in apropierea malurilor, lacurile au adancimi mici, iar aluviunile aduse de rauri se depun pe areale mai mari, deltele au suprafete cvasiorizontale. Cand taluzul lacului este mai adanc, delta lacustra se prezinta ca un con de dejectie submers.

In mari si oceane cauzele formarii deltelor sunt:

diferentele de salinitate dintre apa raului si a marii;

existenta valurilor (miscari ondulatorii) care aduc apele marii catre tarmuri;

lipsa mareelor

existenta unor curenti marini care tind sa bareze gurile raurilor;

influenta vanturilor (pozitiva sau negativa).

Deltele au forme si dimensiuni diferite, in functie de conditiile strict locale de formare, (adancimea marii, inclinarea platformei continentale, curentii litorali) si de marimea raului, respectiv cantitatea de aluviuni transportata.

b.1. Delta rasfirata (ex. Volga). Are suprafata mare si bratele rasfirate si

s-a format intr-o mare inchisa, putin adanca;

b.2. Delta digitala (ex. Mississippi), dezvoltata digitiform in lungul bratelor principale;

b.3. Delta unghiulara (ex. Tibru) - formata in cazul in care un brat singur preia majoritatea transportului solid si inainteaza in larg. Este o varianta a deltelor digitale;

b.4. Delta barata (ex. Dunarea) - formata prin bararea unor golfuri preexistente in care se varsau raurile. La fel sunt deltele Nilului, Padului.

c. Limanul reprezinta un alt tip de gura da varsare. Se formeaza la confluenta a doua rauri atunci cand colectorul transporta mult material solid si bareaza gura afluentului. Se formeaza un lac. Exemple sunt numeroase: la noi in tara, la gurile afluentilor Buzaului de pe sectorul sau inferior; Jirlau, Balta Alba etc. Alte exemple: Nistrul, Dvina de V, Kubanul.

d. Estuarul se formeaza atunci cand fluviile se varsa in mari deschise si oceane unde curentii de maree sunt puternici si spala gurile raurilor de aluviuni. Ex. Obi, Enisei, Elba, Sena, Tamisa, Sf. Laurentiu etc. Estuarele apar ca niste golfuri inguste si prelungi, unde in timpul fluxului se produc eroziuni, iar la reflux se spala aluviunile si se transporta in larg.

Reteaua hidrografica si sistemele fluviatile

Cunoscand mai bine modul de formare a scurgerii si de aparitie si dezvoltare a cursurilor de apa, putem intelege mai clar organizarea retelei hidrografice. Prin retea hidrografica se intelege totalitatea formelor de relief care asigura scurgerea apei din momentul caderii precipitatiilor pe sol pana la intrarea ei in Oceanul Planetar (C. Savin, 2001). Aceasta definitie exprima totodata si raporturile stranse dintre relief si cursurile de apa deoarece scurgerea se realizeaza pe scoarta terestra pe care o modeleaza continuu.

In cadrul retelei hidrografice sunt cuprinse apele curgatoare permanente si temporare, ravenele, ogasele, canalele antropice, lacurile si baltile, respectiv toate unitatile hidrografice dintr-un bazin mare de receptie.

Reteaua hidrografica se grupeaza in sisteme fluviatile care reprezinta un numar oarecare de rauri, legate intre ele genetic sau ca proces al scurgerii.

Sistemele fluviatile pot fi independente (cand se varsa intr-un lac mare sau ocean ) sau dependente cand apartin unor bazine hidrografice mai mari.

Plecand de la varsarea in mare si pana la primele forme de organizare a scurgerii de pe versanti se poate constata un anumit sistem de ierarhizare a retelelor fluviatile, in sensul ca raurile se varsa din unul in altul pana cand se ajunge la mare sau ocean. Practic, raul cel mai mare este cel care se varsa in mare si acesta este considerat de ordinul I. Afluentii sai sunt de ordinul II, afluentii afluentilor sunt de ordinul III si asa mai departe. In acest context un sistem fluviatil este constituit dintr-un rau principal (fluviul) si mai multi afluenti directi (ord. I) si indirecti (ord. II-n).

Desigur nu orice rau care se varsa in mare este un sistem fluviatil : sunt necesare cateva conditii care difera de la o regiune la alta. De exemplu in Romania, pentru a fi considerat sistem fluviatil un curs de apa trebuie sa aiba o lungime apreciabila (cateva sute de km), o suprafata de bazin hidrografic de 8-10000 km², latimi de 100-150 m, adancimi la ape mari de peste 4 m si debite medii multianuale de cel putin 60-80 m³/s.

In plan continental (Europa) sau pe alte continente aceste limite pot fi mult mai mari.

Ca exemplu, din Romania, putem considera sistemul fluviatil al raului Siret:

Lungimea cursului principal = 670 km;

Suprafata bazinului hidrografic = 44871 km²;

Latime in sectorul inferior 150-200 m;

Adancimi in sectorul inferior 6-8 m;

Debit modul (mediu multianual) la varsare: 230 mc/s;

Ordinul I

Afluenti directi - ordinul II

Suceava: L= 170 km, F= 2625 km²; afl. pe dreapta;

Moldova: L= 216 km, F= 4315 km²; afl. pe dreapta;

Bistrita: L= 290 km, F= 6974 km²; afl. pe dreapta;

Trotus: L= 158 km, F= 4440 km²; afl. pe dreapta;

Barlad: L= 253 km, F= 7330 km²; afl. pe stanga;

Putna; L= 144 km, F= 2720 km²; afl. pe dreapta;

Rm. Sarat: L= 123 km, F= 1010 km²; afl. pe dreapta;

Buzau: L= 308 km, F= 5505 km²; afl. pe dreapta;

Afluenti de ordinul III

Ozana, afluent al Moldovei : L= 54 km; F= 425 km²;

Afluenti de ordinul IV ( ai Ozanei)

Pluton: L= 15 km; F= 63 km² s.a.m.d.

Acest procedeu de ierarhizare a retelei hidrografice in cadrul sistemelor fluviatile, pornind de la cursul principal, serveste in special gospodaririi apelor care priveste apa ca o resursa economica si nu ca un agent geografic complex cu un rol atat de important in modelarea reliefului.

Hidrologia, ca stiinta fundamentala, care deserveste practic si economia, trebuie sa urmareasca fenomenele in evolutia lor logica si in context de interdependenta deplina cu celelalte discipline geografice (in acest caz cu geomorfologia).

Analiza structurii si ierarhizarii retelei hidrografice din perspective geografice (geomorfologice) porneste de la primele forme de organizare a retelei de vai (de la formarea scurgerii) si considera ca modelarea reliefului se face practic pe bazine hidrografice (sisteme morfohidrografice) in care nivelul de baza al unui rau este considerat ca ,, baza de eroziune".

Aceasta analiza se face prin doua criterii de abordare:

a.      descrierea geometrica propusa de Horton (1945)

b.      descrierea topologica (Shreve, 1966).

Prin "compozitia retelei hidrografice " se intelege numarul si lungimile raurilor si afluentilor lor de marimi si ordine diferite privite in configuratia lor (Horton, 1945).

Structuri de retele de rauri

Multitudinea de forme existente in natura impune o clasificare a structurilor de retele de rauri efectuata pe baza unor factori ca: panta initiala a terenului, rezistenta inegala a rocilor la eroziune, controlul structurii, miscarile neotectonice, paleogeografia zonei etc.

Se pot diferentia urmatoarelor tipuri de retele de rauri:

a. dendritica - caracterizata prin orientarea cursurilor mici spre cel principal, cu unghiuri de confluenta < 90º, ca ramurile unui arbore. Este cel mai comun tip de structura de retea hidro;

b. rectangulara - cand confluentele se fac in unghiuri apropiate de 90º. Este o structura care apare in cazul anumitor conditii geotectonice (fracturi): Ex. in lungul coastei Norvegiei;

c. radiala - in cazul unor boltiri tectonice sau conuri vulcanice;

d. centripeta - in situatia unor arii largi depresionare, in special in regiuni semiaride;

e. multibazinala - complexa, in regiuni deluroase si carstice;

f. zabrelita sau in forma de gratii - cu unghiuri de confluenta relativ drepte, in zone puternic fracturate tectonic;

g. paralela - specifice obcinelor bucovinene, motivata de dispozitia liniilor principale de relief;

i. inelara - pe inaltimi izolate: domuri, conuri;

j. deranjata - in cazul interventiilor antropice masive (Podisul Moldovei, Podisul Transilvaniei);

k. contorsionata - in structuri geologice complicate (Vrancea).

Ierarhizarea retelei hidrografice

Ierarhizarea cursurilor de apa reprezinta o analiza spatiala, tridimensionala a unui bazin hidrografic ca unitate de proces - raspuns in evolutia reliefului fluviatil. Asupra acestor aspecte stiintifice care incearca sa exprime cantitativ relatiile dintre albiile cursurilor de apa si factorii de control, sa identifice tendintele in organizarea in timp si spatiu a retelei hidrografice, sa evalueze comparativ si sa extrapoleze la alte regiuni astfel de relatii, exista preocupari inca de la inceputul secolului al XIX-lea.

Astfel de ierarhizari pornesc, fie de la o baza geometrica, care se refera la lungimea retelei, geometria acesteia, orientarea segmentelor (Horton, 1945; Strahler, 1952 s.a, citati de I.Ichim si col, 1989) fie de la una topologica (pe baza de interconexiuni, proprietati ale multimilor invariante fata de transformarile topologice) (Shreve, 1966).

In ierarhizarile geometrice operatiile se executa pe harti topografice la scara mare, pornindu-se de la zonele de obarsie ale retelei hidrografice. Primul indice de clasificare (1) se atribuie albiilor periferice (de regula organismelor torentiale sau semitorentiale, identificate dupa inflexiunea curbelor de nivel).

La confluenta a doua rauri de ordinul 1 apar rauri de ordinul 2, la confluenta a doua rauri de ordinul 2, apare ordinul 3 etc. Ordinul cel mai mare apartine colectorului principal.

Fara a intra in alte elemente de stricta specialitate mai mentionam ca, prin astfel de rationamente, au fost definite doua notiuni de baza: raportul de bifurcatie si numarul total al segmentelor dintr-un bazin hidrografic.

Raportul de bifurcatie reprezinta legatura dintre numarul segmentelor de un anumit ordin si numarul segmentelor de ordinul imediat urmator:

unde: Rb= raport de bifurcatie;

u = ordinul;

N = numarul segmentelor de un anumit ordin;

Nu +1 = numarul segmentelor de ordinul imediat urmator.

Numarul total al segmentelor dintr-un anumit bazin hidrografic este dat de relatia:

, unde k = ordinul cursului principal.

Asfel de relatii au fost perfectionate ulterior, stabilindu-se noi legaturi intre diferite marimi care se pot cuantifica. Astfel s-au elaborat formule pentru determinarea lungimii retelei dintr-un bazin hidrografic sau a suprafetelor bazinelor hidrografice.

Dintre cercetatorii romani care au adus contributii importante in acest domeniu trebuie mentionat I. Zavoianu (1978, 1985).