2-08_109-122_udo-aldescu-dumitrache-luca_inhga 2011

14
Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011 109 Modelarea inundabilităţii – studiu de caz Timiş Flooding modeling case study Timiş River JOB UDO 1 , CĂTĂLIN ALDESCU 2 , RAMONA DUMITRACHE 3 , LAURENŢIU LUCA 2 1 H.K.V. Consultants 2 Administraţia Bazinală de Apă Banat 31 Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor [email protected] Rezumat: Modelarea hidrologică şi hidraulică are un rol deosebit în cercetarea ştiinţifică modernă cu aplicabilitate în managementul riscului la inundaţii. Lucrarea tratează problematica propagării viiturii pe un curs de apă cu ajutorul aplicaţiei Sobek, şi prezintă paşii parcurşi în modelarea hidrologică şi hidraulică, precum şi rezultatele obţinute pentru un studiu de caz. Sobek este un pachet integrat de software pentru simularea proceselor unidimensionale, într-un râu, estuar, canal sau într-un sistem de canalizare. Este recomandat în prognoza inundaţiilor, optimizarea sistemelor de evacuare a apei, controlul sistemelor de irigaţii, controlul apelor subterane, morfologia râurilor, calitatea apelor de suprafaţă. Unul din produsele de bază care se va utiliza în modelarea râului Timiş este SOBEK-RURAL. Lucrarea va prezenta modulele acestui model (modelul ploaie-scurgere, modelul hidrodinamic şi modelul în care se realizează simularea în timp real). Modulele pot fi utilizate fie separate, fie combinat, transferul de date între acestea realizându-se automat. Lucrarea prezintă rezultatele modelării hidraulice a râului Timiş, în ipotezele viiturii din 2005, sectorul Lugoj - frontieră. Cuvinte cheie: managementul riscului la inundaţii, modelare, structuri hidrotehnice, Sobek . Abstract: Hydrologic and hydraulic modelling has a special role in modern scientific research with applicability in flood risk management. The paper tackles the issue of flood propagation on a water course with the help of Sobek application, and presents steps undertaken in hydrologic and hydraulic modelling, as well as results obtained for a case study. Sobek is an integrated software package for the simulation of unidimensional processes in a river, estuary, canal or sewage system. It is recommended in flood forecasting, optimisation of water evacuation systems, irrigation systems control, groundwater control, river morphology, surface water quality. One of the basic products which will be used in the modelling of the Timis River is SOBEK-RURAL. The paper presents the results of the hydraulic modelling on the Timis River, taking into account the hypotheses of the flood from 2005, Lugoj-border sector. Key words: modelling, flood risk management, hydrotechnical structures, Sobek INTRODUCERE În zilele noastre folosirea hărţilor de hazard la inundaţii reprezintă o binecunoscută măsură preventivă în cadrul managementului inundaţiilor pentru reducerea riscului la inundaţii şi pentru îmbunătăţirea pregătirii şi conştientizării tuturor actorilor aflaţi într -o situaţie vulnerabilă la inundaţii. Aceste hărţi sunt instrumente ajutătoare ale planurilor de apărare şi pot furniza o mai bună înţelegere a căilor de evacuare. Gospodarii de ape le pot folosi pentru elaborarea managementului de risc la inundaţii şi pentru evaluarea măsurilor de reducere a inundaţiilor. Pentru o mai bună înţelegere a evenimentelor produse la inundaţii istorice se realizează o analiza a acestora prin simularea şi realizarea hărţilor de inundabilitate. În contextul implementării Directivei Europene 2007/60/CE privind Managementul Riscului la Inundaţii, lucrarea de faţă face referire la pasul 2, respectiv la elaborarea hărţilor de hazard la inundaţii, cu termen de finalizare până în 2013. Hărţile de hazard la inundaţii prezintă suprafaţa care va fi inundată în timpul unei inundaţii la anumite probabilităţi de apariţie (mici, medii, extreme). În acelaşi timp, furnizează

Upload: pisicfluffy

Post on 29-Sep-2015

25 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

f

TRANSCRIPT

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    109

    Modelarea inundabilitii studiu de caz Timi

    Flooding modeling case study Timi River

    JOB UDO1, CTLIN ALDESCU

    2, RAMONA DUMITRACHE

    3, LAURENIU LUCA

    2

    1H.K.V. Consultants

    2Administraia Bazinal de Ap Banat

    31Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor

    [email protected]

    Rezumat: Modelarea hidrologic i hidraulic are un rol deosebit n cercetarea tiinific modern cu aplicabilitate n managementul riscului la inundaii. Lucrarea trateaz problematica propagrii viiturii pe un curs de ap cu ajutorul aplicaiei Sobek, i prezint paii parcuri n modelarea hidrologic i hidraulic, precum i rezultatele obinute pentru un studiu de caz. Sobek este un pachet integrat de software pentru simularea proceselor unidimensionale, ntr-un ru, estuar, canal sau ntr-un sistem de canalizare. Este recomandat n prognoza inundaiilor, optimizarea sistemelor de evacuare a apei, controlul sistemelor de irigaii, controlul apelor subterane, morfologia rurilor, calitatea apelor de suprafa. Unul din produsele de baz care se va utiliza n modelarea rului Timi este SOBEK-RURAL. Lucrarea va prezenta modulele acestui model (modelul ploaie-scurgere, modelul hidrodinamic i modelul n care se realizeaz simularea n timp real). Modulele pot fi utilizate fie separate, fie combinat, transferul de date ntre acestea realizndu-se automat. Lucrarea prezint rezultatele modelrii hidraulice a rului Timi, n ipotezele viiturii din 2005, sectorul Lugoj - frontier.

    Cuvinte cheie: managementul riscului la inundaii, modelare, structuri hidrotehnice, Sobek.

    Abstract: Hydrologic and hydraulic modelling has a special role in modern scientific research with applicability in flood risk management. The paper tackles the issue of flood propagation on a water course with the help of Sobek application, and presents steps undertaken in hydrologic and hydraulic modelling, as well as results obtained for a case study. Sobek is an integrated software package for the simulation of unidimensional processes in a river, estuary, canal or sewage system. It is recommended in flood forecasting, optimisation of water evacuation systems, irrigation systems control, groundwater control, river morphology, surface water quality. One of the basic products which will be used in the modelling of the Timis River is SOBEK-RURAL. The paper presents the results of the hydraulic modelling on the Timis River, taking into account the hypotheses of the flood from 2005, Lugoj-border sector.

    Key words: modelling, flood risk management, hydrotechnical structures, Sobek

    INTRODUCERE

    n zilele noastre folosirea hrilor de hazard la inundaii reprezint o binecunoscut msur preventiv n cadrul managementului inundaiilor pentru reducerea riscului la inundaii i pentru mbuntirea pregtirii i contientizrii tuturor actorilor aflai ntr-o situaie vulnerabil la inundaii. Aceste hri sunt instrumente ajuttoare ale planurilor de aprare i pot furniza o mai bun nelegere a cilor de evacuare. Gospodarii de ape le pot folosi pentru elaborarea managementului de risc la inundaii i pentru evaluarea msurilor de reducere a inundaiilor. Pentru o mai bun nelegere a evenimentelor produse la inundaii istorice se realizeaz o analiza a acestora prin simularea i realizarea hrilor de inundabilitate.

    n contextul implementrii Directivei Europene 2007/60/CE privind Managementul Riscului la Inundaii, lucrarea de fa face referire la pasul 2, respectiv la elaborarea hrilor de hazard la inundaii, cu termen de finalizare pn n 2013.

    Hrile de hazard la inundaii prezint suprafaa care va fi inundat n timpul unei inundaii la anumite probabiliti de apariie (mici, medii, extreme). n acelai timp, furnizeaz

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    110

    informaii privind nivelul pericolului din cadrul zonelor vulnerabile la inundaii, cu parametri precum adncimi maxime ale apei, viteza curgerii sau durata nivelului apei.

    Figura 1. Exemplul unei hri de hazard la inundaii folosind adncimea apei (preluare dup HKV Consultants)

    Prin modelarea hidrologic i hidraulic, respectiv cu ajutorul aplicaiei SOBEK, s-au realizat hri de hazard la inundaii pentru studiul de caz ales, rul Timi sectorul Lugoj frontier.

    CARACTERIZARE FIZICO GEOGRAFIC A RULUI TIMI

    Rul Timi este cel mai important ru interior al Spaiului Hidrografic Banat. Are o suprafa bazinal de 10.352 km, din care 5795 km n Romnia i o lungime de aproximativ 340 km, din care 244 km pe teritoriul Romniei.

    n acelai timp se menioneaz faptul c Banatul reprezint cea mai ndiguita zon geografic a Romniei cu 1085 km din care 970 km n bazinul hidrografic Timi mprii astfel: 824 km pe Timi i 146 km pe Bega dac considerm Bega ca i afluent al Timiului n cadrul interconexiunii Timi-Bega.

    Rul Timi se formeaz prin confluena a trei praie, Semenic, Grdite i Brebu, cu izvoare n partea nord-estic a Masivului Semenic. Dup ce trece de lacul antropic Trei Ape, rul urmeaz direcia NV SE printr-o vale ngust, cu pante mai mari de 20-25 m/km, pn la Teregova, acolo unde intr n culoarul depresionar intramontan Caransebe Mehadia, de unde cotete spre nord. Aici pantele se reduc pn la valori de 5 m/km. n acest sector colecteaz ruri numeroase ce vin att din Masivul Semenic ct i din Munii arcu Godeanu i Poiana Rusc. Astfel, aflueni mai importani n acest sector sunt Prul Rece, Fene, Bolvania, Sebe, Axin i mai ales Bistra, ru important ce dreneaz versanii nordici ai Munilor arcu dar i versanii sudici ai Munilor Poiana Rusc (de dreapta), Slatina, Gole, Valea Mare (de stnga).

    Dup confluena cu Bistra, Timiul i schimb din nou direcia spre nord-vest, pn la Lugoj. Aici cursul mijlociu traverseaz cmpia-golf a Lugojului, sector n care colecteaz de pe stnga afluenii Macica, Vna Ohaba, Spaia, Cernabora, iar de pe dreapta cel mai important afluent este Ndrag.

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    111

    Cursul inferior al Timiului, cu o vale larg, divagant i meandrat, cu pante reduse, strbate Cmpia Timiului, mai nti pe direcia est vest, pentru ca dup Brod s coteasc spre sud-vest, pn la ieirea din ar, n dreptul localitii Grniceri. Aceasta zon este predispus inundaiilor, motiv pentru care au fost fcute mai multe amenajri i lucrri hidrotehnice. n acest sector conflueaz o serie de ruri mai importante: Timiana, urgani, Pogni, Lanca Birda (aflueni de stnga), Iarco (afluent de dreapta).Rul Timi se vars n Dunre pe teritoriul Serbiei, n dreptul localitii Panevo.

    Figura 2. Spaiul hidrografic Banat

    Inundaiile produse pe cursurile rurilor din Banat constituie un fenomen natural frecvent. O analiz a viiturilor produse n acest spaiu pe un interval de aproape 200 de ani relev c periodicitatea inundaiilor majore este de cca. 30 de ani, existnd i cazuri cnd aceste fenomene se produc la intervale de numai civa ani. Un exemplu concludent l reprezint viiturile care s-au produs n anul 2000 i s-au repetat n 2005. Datele istorice atest producerea ctorva inundaii catastrofale care au influenat puternic viaa economic n Banat.

    Prima viitur semnificativ care a determinat apariia primelor proiecte de amenajare a bazinelor Bega i Timi a avut loc n 1753. Cea mai mare inundaie de pn atunci i se pare c i cea mai mare produs n Banat a avut loc n luna iulie a anului 1859. Au fost inundate cca. 500.000 ha din care 280.000 ha pe actualul teritoriu al Romniei. Au fost afectate 46 de localiti, inclusiv oraul Timioara.

    n continuare sunt prezentate evenimentele hidrologice care au produs bree n diguri cauznd astfel cedarea structurilor hidrotehnice n Spaiul Hidrografic Banat.

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    112

    INUNDAII ISTORICE PE RUL TIMI

    Inundaiile din 1912

    n perioada 26-31 mai s-a produs cea mai mare viitur din secolul al XX-lea i prima viitur major nregistrat hidrometric la staiile hidrometrice de pe rurile Timi i Bega. Viitura din a fost nregistrat la s.h. ag i 27 mai1 iunie la Ciavo (Grniceri). Viitura a fost generat de precipitaiile czute n perioada 2527 mai, precedate de ploi mai reduse cantitativ produse n intervalul 22-24 mai. Au fost nregistrate cele mai mari debite de vrf care constituie pn astzi primele valori din irul cronologic al debitelor maxime. Debitul maxim la Lugoj a fost de cca. 1400 m3/s, iar la ag de cca. 1560 m3/s. Au fost inundate oraul Lugoj i numeroase localiti rurale, unele fiind distruse complet (comuna Cebza). Au fost inundate 25.000 ha terenuri agricole i s-au nregistrat cca. 100 de pierderi de viei omeneti.

    Inundaiile din 1966

    Viitura din anul 1966 a fost nregistrat n perioada 30 mai 5 iunie, la staia hidrometric ag i 30 mai 6 iunie, la staia hidrometric Grniceri. Viitura a fost generat de precipitaiile czute n perioada 29 31 mai, precedate de precipitaii produse n intervalul 25 28 mai. Ca i la viitura din 1912 a plouat masiv n bazinul superior al Timiului i al Begi unde pe un areal vast s-au nregistrat cantiti de peste 100 mm n 72 ore. Pe sectorul median al bazinului, valorile nregistrate s-au situat ntre 50 100 mm, iar pe cel inferior sub 30 mm, valoarea cea mai mic fiind nregistrat la S.H. Grniceri 13,4 mm. Aceast viitur excepional a generat debite de vrf de 1100 m3/s la Lugoj i de 1416 m3/s la ag. n timpul acestei viituri a cedat digul de pe malul stng al Timiului n dreptul localitii Gad.

    Inundaiile din 1999

    Viitura produs n perioada 20-26 februarie 1999 a fost de origine pluvio-nival, adic este rezultatul topirii stratului de zpad existent pe sol i a precipitaiilor czute n perioada 17-26 februarie 1999. Viiturile s-au produs n bazinele hidrografice Bega Veche, Bega bazinul mijlociu i inferior, Timi bazinul inferior, Pogni, Moravia, Brzava bazinul mijlociu i inferior, bazine a cror altitudine medie nu a depit 250 m.

    Inundaiile din 2000

    Viitura produs n perioada 5-11 aprilie 2000 a fost generat de ploile czute n intervalul 5-6 aprilie 2000 ct i de topirea zpezilor existente n zonele de dealuri nalte i n zona montan. Nucleul ploii a avut o durat de 24 de ore, iar cantitile de precipitaii au fost mai ridicate n zonele montane i de dealuri unde exista zpad la altitudini mai mari de 600 m. Cantitile de precipitaii czute au avut valori ce au variat ntre 43.1 i 121.0 mm n zonele montane i de dealuri i ntre 8.6 i 41.1 mm n zonele de cmpie.

    Inundaiile din 2005

    Dei luna aprilie 2005 a fost una normal din punct de vedere termic ea a fost excedentar pluviometric n cea mai mare parte a rii, ndeosebi n Banat. Aici totalul precipitaiilor czute a depit cu mult, nu numai valorile pluviometrice normale ale acestei luni, dar pe areale mai restrnse chiar i pe cele pentru ntreg anotimpul. Astfel n cursul primverii (martie, aprilie i mai), pe baza datele climatologice din ultimii 100 de ani, n Banat, n mod obinuit, cantitile de ap totalizeaz ntre 125 i 150 mm la cmpie i ntre 170 i 200 mm n zona deluroas.

    Menionm c n aprilie 2005 la Oravia s-a consemnat cea mai mare cantitate dintre cele msurate la staiile meteorologice nu numai, din Banat ci i din toat Romnia i anume 226,4 mm, nou record al lunii. i la alte staii meteorologice din Banat s-au depit n luna aprilie 2005 vechile recorduri lunare, totalizndu-se 205 mm la Reia, 201 mm la Lugoj i la Caransebe, 155 mm la Timioara, 154 mm la Bile Herculane, 133 mm la Moldova Nou i 124 mm la Bozovici.

    Fa de cantitile medii multianuale de precipitaii din perioada de referin la care se raporteaz Organizaia Meteorologic Mondial, 1961-1990, abaterile acestora n aprilie 2005, calculate n procente, au indicat excedente n toat jumtatea vestic a Romniei, valoarea cea mai mare fiind tot n Banat i anume 263,2 % la Lugoj.

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    113

    Unda de viitur a fost generat de precipitaiile abundente czute n perioada 14-28.04 n care nucleul principal l-au constituit cantitile din intervalul 17-19.04.

    Aceste precipitaii, la care s-a adugat i aportul provenit din topirea zpezilor, au produs n bazinul Timi o und de viitur compus n care se remarc un vrf principal generat de ploile din intervalul 17-19.04 i alte vrfuri secundare care au precedat sau au urmat vrfului principal (figura 3).

    Figura 3. Viitura din aprilie 2005 B.h. Timi-Bega s.h. Lugoj, ag i Grniceri

    La calculul elementelor undei de viitur s-a luat n considerare numai volumul scurs ca urmare a precipitaiilor din intervalul 14-28.04 ntruct dup aceast dat ploile au ncetat pentru o scurt perioad, rencepnd dup data de 01.05. Viitura analizat pentru rul Timi s-a desfurat n intervalul 15.04-02.05 n care volumul scurs a provenit din precipitaiile czute n perioada 14-28.04. n total viitura a durat 18 zile, fiind o viitur compus, cu mai multe vrfuri. Staiile hidrometrice la care s-a efectuat analiza debitelor i volumelor scurse pentru intervalul menionat, au fost staiile de baz de pe cursul inferior al Timiului: Lugoj, ag, Grniceri. Staiile ag i Grniceri includ i aportul bazinului Bega din amonte de derivaia Topolov.

    Inundaiile din 2006

    n luna aprilie s-a produs o viitur monound ale cror valori de debite au condus pe alocuri la depirea cotelor de aprare mergnd pn la depirea cotelor de inundaie i a fazei a treia de aprare n anumite seciuni. n cea de-a doua decad a lunii aprilie am asistat din nou la producerea unor cantiti de precipitaii care n dimineaa zilei de 12 aprilie au valori reduse n Masivul Poiana Rusc (3-6 mm), dar care n restul teritoriului au oscilat ntre 10,4 mm la Cebza pn la 28,6 mm la Gtaia. Se impune s menionm ca procentual din totalul lunar, aceste valori de precipitaii au reprezentat 44% pn la 62% pe cea mai mare parte a teritoriului (izolat n bazinul mijlociu al Begi 71-73%), dar i faptul c n partea de sud i sud-vest a teritoriului aceste valori au oscilat n jurul valorii de 70%. Luna aprilie a acestui an a fost una n care distribuia cantitilor de precipitaii a nregistrat valori care n cea mai mare parte a teritoriului au depit media multianual n sudul Banatului fiind de dou ori mai mari, dar i sub valorile medii multianuale (Surduc coeficient modul 0,81). n general, valorile coeficientului modul au oscilat ntre 1,11 i 1,52. Caracterul precipitaiilor i cantitile de ap nregistrate au condus la formarea unei viituri monound pe cea mai mare parte a cursurilor de ap, viitur ce a avut ca efect depirea cotelor de aprare.

    Aplicaia SOBEK

    Aplicaia Sobek poate modela oricare din fenomenele hidrologice ce au loc n circuitul apei n natura. Modelarea unui curs de apa presupune o conexiune strnsa cu modelarea hidrologica i hidraulica.

    Aplicaia SOBEK a fost aleasa pentru a modela scurgerea pe rul Timi, deoarece ofer multe avantaje prin comparaie cu alte produse aflate pe pia n prezent precum ar fi:

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    114

    Sobek are un motor numeric foarte robust care permite modelarea att a zonelor cu pant abrupt ct i a zonelor plate;

    Sobek are programe avansate pentru descrierea, inundarea i secarea vilor rurilor, permind o descriere corect a propagrii undei de viitur;

    Sobek simuleaz att curgeri critice i supracritice ct i tranziiile ntre dou stri eseniale pentru condiiile de curgere extrem, precum cele simulate n studiile de rupere a barajelor;

    Pentru analizarea viiturilor, Sobek a fost comparat cu rezultatele modelelor hidraulice la scar i prezint remarcabile concordane ntre rapiditate i amplitudinea undelor;

    Combinarea curgerilor 1D i 2D permite o descriere optim a curgerii att n regim 1D ct i n regim 2D. Abordarea stratului orizontal descrie de asemenea corect dincolo de raza adncimilor direcia viiturilor n vile cu ruri meandrate;

    Att modulul 1D ct i cel 2D care fac parte din modelul Sobek sunt bazate pe scheme numerice complete, rezolvate de un singur algoritm numeric. n acest fel sunt evitate instabilitile numerice legate de cuplarea modulelor 1D i 2D. Cuplarea modulelor 1D i 2D este complet automat. Cteva produse de simulare ofer

    funcionalitate 1D2D pentru simularea inundrilor. Totui, n cadrul acestor produse fiecare legtur ntre celula grid 2D i reeaua 1D trebuie fcut manual, inclusiv valori arbitrare pentru descrierea legturii. Sobek ofer multe opiuni pentru descrierea scenariilor de inundaii, deoarece pot fi specificate o varietate de structuri hidrotehnice combinat cu numeroase opiuni pentru controlul parametrilor de structur. Modificarea i post-procesarea datelor n Sobek se bazeaz pe o platform GIS independent permind schimbul de hri i date cu o varietate de produse GIS. Modulele 1D i 2D au fost integrate n aceeai interfa de utilizare.

    Sobek i mai ales Sobek 1D2D a fost utilizat un timp destul de ndelungat pentru simulri de cedri ale digurilor i barajelor i a devenit astfel un software care ofer siguran, minimiznd riscul de a ntlni defeciuni ale aplicaiilor sale. Acesta reprezentnd i un alt motiv n alegerea aplicaiei Sobek n modelarea rului Timi, respectiv faptul c Banatul reprezint cea mai ndiguita zon geografic a Romniei, iar modelul Sobek 1D2D realizat s-a mulat perfect cu caracteristica acestei zone. DATE UTILIZATE

    La realizarea hrilor de hazard la inundaii pentru studiul nostru de caz ales, respectiv rul Timi pe sectorul Lugoj-frontiera, a fost necesar rularea modelului Sobek 1D2D. Acesta simuleaz curgerea apei n albia minor (1D) dar n acelai timp i inundabilitatea albiei majore (2D).

    Un model Sobek 1D2D se construiete pe baza mai multor tipuri de date diferite precum reeaua hidrografic, seciuni transversale, structuri hidrotehnice .a. Aceste date (brute) nu pot fi importate direct n Sobek. Nu numai c datele trebuie puse ntr-un format corect, ci ele trebuie verificate i dac este necesar a fi corectate. Un model Sobek poate construit relativ repede i simplu atunci cnd este disponibil un set de date validate. Altfel spus este important analizarea corect a datelor nainte de construirea modelului Sobek.

    Datele necesare au fost: - reeaua hidrografic prin care este delimitat rul Timi, - datele hidrologice nregistrate la staiile hidrorlogice (nivelul apei, debitele); chei

    limnimetrice i hidrografe, - cel puin una sau dou inundaii istorice au fost selectate inundaiile din anii 2005

    i 2006, ntinderea inundaiilor istorice din 2005 estimat pe baza expertizei specialitilor i a imaginilor satelitare,

    - seciuni transversale i DTM pentru a extinde seciunile, prin care este definit geometria rurilor,

    - condiiile la limita care definesc intrrile (de ap) n sistem, - modelul digital al terenului i rugozitatea hidraulic (stabilit n hart GIS), - locaia, geometria i manevrarea structurilor hidrotehnice. Dup analizarea datelor i pregtirea datelor n formatul cerut de Sobek, s-a construit

    modelul propriu zis prin importarea urmtoarelor date:

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    115

    datele de baz: grania, cursul principal aflueni, diguri, poldere, staii hidrologice, localiti, drumuri, ci ferate, utilizarea terenului - ca hri n GIS,

    seriile de debite i niveluri, profilele transversale transformate din format .dat i .def (pentru a putea lucra n ASCI)

    n format text, locaia structurilor hidrotehnice i a polderelor de a lungul Timiului, condiiile la limit i a intrrilor laterale, respectiv afluenii transformate din format .prn

    (din ASCI) n format textfile; la Lugoj s-a introdus seria de debite, iar la Grniceri cheia limnimetric, afluenii sunt de tip inflow.

    Figura 4. Captur ecran nfind toate datele importate n modelul Sobek

    Calibrarea i validarea modelului constituie etapa urmtoare. Perioadele de calibrare i validare trebuiesc alese cu atenie, respectnd unele condiii, de ex. caracteristicile hidrologice ale perioadelor alese s corespund cu utilizarea viitoarea a modelului; perioada n care au fost msurate profilele s corespund cu perioada aleasa pentru calibrare i pentru validare; perioadele nu ar trebui s conin evenimente care nu reprezint scopul modelului, precum breele n dig, etc.

    Pentru calibrare trebuiesc luate n calcul debitele minime, medii i maxime. Rugozitatea i utilizarea terenului sunt date importante n etapa de calibrare i validare. Pentru calibrare s-au comparat debitele, nivelele i propagarea valului de inundare.

    Deoarece seciunile transversale au fost msurate n mare parte n 2006 iar n timpul viiturii din 2005 au aprut dou bree, s-a decis ca perioad de calibrare s fie viitura din 2006 (deoarece a fost o inundaie atunci iar datele sunt de calitate), iar perioad de validare s rmn viitura din 2005.

    Modelul Sobek a fost mprit n trei sectoare: Grniceri-ag, ag-Brod i Brod-Lugoj. Metoda de calibrare a presupus schimbarea valorilor rugozitii pentru seciunile transversale n cele trei sectoare n aa fel nct nivelurile calculate s fie ct mai apropiat posibil de nivelurile msurate la Lugoj, ag i Brod.

    Criteriul de calibrare ales a fost Qmax, modelul a fost calibrat pe vrful undei de viitur. Seciunile transversale au fost mprite n dou seciuni ale albiei majore i o seciune a

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    116

    canalului principal. Sectoarele de rul i diviziunile seciunilor transversale sunt nfiate n figura 5.

    Timisoara

    LugojBrod

    Sag

    Graniceri

    C1 C2 C1

    Figura 5. Sectoare de rugozitate pe Timi (stnga) i divizarea seciunii transversale (dreapta)

    Nivelurile msurate la Grniceri (limita aval a modelului) au fost folosite ca i intrare n model, astfel calibrarea pentru aceast staie hidrometric nu a fost relevant. Debitul msurat la staia hidrometric Lugoj a fost folosit ca i intrare n model.

    Rezultatele calibrrii ct i ale validrii s-au dovedit a fi foarte bune. Debitele calculate s-au apropiat de cele msurate. Singura excepie a fost debitul de la Brod din timpul viiturii din 2006, dei n acest caz au fost unele dubii fa de debitul msurat. Tabelul 1 arat diferena dintre nivelurile maxime msurate i cele maxime calculate n timpul inundaiilor din 2005 i 2006.

    Tabel 1. Diferena ntre niveluri maxime msurate i calculate n 2005 i 2006

    Staie hidrometric Diferen 2006 (m) Diferen 2005 (m) Lugoj 0,00 0,07

    Brod 0,00 0,22

    ag 0,02 0,23

    Specialitii spun c dup viitura din 2005 volumul de retenie al polderului Hitia a fost de 5 mil. m3 iar polderul Pdureni a reinut 20 mil. m3 din volumul viiturii. Dup calculele obinute cu ajutorul modelului retenia n Hitia a fost de 2,5 mil. m3 iar n Pdureni de 21 mil. m3. Pentru Hitia volumul reinut din Bega ar trebui de asemenea luat n calcul, astfel estimarea de 2,5 mil. m3 poate fi destul de corect.

    Figura 6. Calibrarea modelului cu viitura din 2006

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    117

    Figura 7. Validarea modelului cu viitura din 2005

    METODE FOLOSITE

    Dup ce a fost setat i rulat modelul Sobek 1D2D, s-au calculat nivelurile optime de siguran pentru 6 sectoare de ru, doar pentru malul drept, pe baza a :

    nivelurile de siguran din proiectare, utilizarea terenurilor (zona urban / zona rural), digurile sau drumurile nalte se pot constitui n bariere, respectiv pot diviza zona

    inundat.

    Figura 8. Stabilirea nivelurilor optime de siguran pe sectoarele de ru

    S-au fcut unele scenarii de rupere, alegndu-se 14 bree n digul de pe malul drept de-a lungul rului Timi, aflate n cele 6 sectoare de ru, n sensul c s-au ales locaiile breelor din dig, pe criteriul comparaiei nivelul apei din rul Timi cu nivelul de optim de siguran stabilit anterior.

    n urma scenariilor simulate au rezultat hrile de hazard la inundaii. Harta de hazard la inundaii n cazul rului Timi, malul drept a fost realizat n

    urmtoarele ipoteze: - are la baza calculele de inundare prin rularea aplicaiei Sobek 1D2D; - au fost calculate inundarea pentru fiecare seciune de dig de-a lungul malului drept;

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    118

    - punctele de producere ipotetic a unor bree din dig au fost stabilite, n urma modelrii, ca fiind acelea n care nivelul modelat al apei a depit nivelul optim de siguran.

    6 5 4 3 2 1

    Figura 8. Harta cu nivelurile optime de siguran pe sectoarele de ru, pentru malul drept, rul Timi

    REZULTATELE LUCRRII

    Rezultatele au fost calibrate i validate pe date istorice. Apoi au fost elaborate hri la inundaii folosind inundaii proiectate, n diferitele scenarii (figurile 9-13).

    Rezultatul lucrarii l constituie harta de hazard la inundaii pe rul Timi, sectorul Lugoj-frontier, prin rularea Sobek 1D2D (figura 14).

    Figura 9. Scenariu brea 2 n sectorul 1 de ru

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    119

    Figura 10. Scenariu brea 6 n sectorul 3 de ru

    Figura 11. Scenariu brea 7 n sectorul 4 de ru

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    120

    Figura 12. Scenariu brea 12 n sectorul 5 de ru

    Figura 13. Scenariu brea 14 n sectorul 6 de ru

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    121

    Figura 14. Harta de extindere maxim a inundaiilor

    CONCLUZII Nivelurile i debitele calculate cu ajutorul modelului pentru viiturile din 2005 i 2006 au

    fost foarte apropiate de cele msurate. Intrrile n polder i tiparele de inundare au fost calculate n funcie de msurtorile istorice.

    Calculele sunt scurte i foarte stabile ceea ce nseamn c modelul este robust. Aa cum a fost menionat anterior modelul ar trebui s fie utilizat numai n caz de inundaii. Modelul a fost construit pe baza datelor disponibile i a fost clar c mai este loc de modificri i mbuntiri.

    Acestea ar fi:

    Pentru a nelege mai bine influena prii srbe asupra Timiului modelul ar trebui extins n Serbia;

    Cnd modelul va fi extins n amonte prin utilizarea n Sobek a modulului hidrologic, modelul va acoperi o arie mai larg i va avea de asemenea un timp de rspuns mai lung. Pentru aceasta sunt necesare att date hidrologice ct i meteorologice;

    Sistemul Bega are o mare influen asupra rului Timi i este de asemenea vulnerabil la inundaii. Modelul ar trebui extins i n bazinul de recepie al rului Bega. Alte implementri ale modelului dect cele folosite n cadrul proiectului sunt:

    Modelul poate servi ca baz pentru construirea unui modelul de prognozare a inundaiilor i pentru construirea unui sistem de pre-avertizarea a inundaiilor;

    Operaiunile de exploatare i manevrare a acumulrilor (polderelor) ar putea fi optimizate cu platforma modelului, mai ales lund n considerare efectele combinate a diferitelor msuri de retenie a apei.

    Bibliografie Udo, J., i alii. (2008): Development of a strategy for improved protection against flooding and flood risk reduction

    along the Timi River, final report, The Netherlands Aldescu, V.C. (2010): Studiul inundaiilor pe rul Timi amenajat n conceptul mai mult spaiu pentru ruri, Tez de

    doctorat, Editura Politehnica, Timioara Munteanu Rodica, (1998): Bazinul hidrografic al raului Timis, studiu hidrologic, Editura Mirton, Timisoara

  • Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrire a Apelor Conferina tiinific anual, 1-3 noiembrie 2011

    122