cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc....

52
UNIVERSITATEA TEHNICi "GHEORGHE ASACHT' DIN IASI RECTORATUT CJtre Vi facem cunoscut c5, in ziua de 30.05.2018 la ora 1400, in Solo Consiliu Deconot a Facultilii de HidrotehnicS, Geodezie gi lngineria Mediului , va avea loc sus(inerea publicS a tezei de doctorat intitu latd: ,,Cercetdri privind modificoreo in timp o molului drept ol rdului Prut, in zono comunei Prisdcani, judelul laSl' elaborati de domnul ing. BUTNARIU DANIEt GEORGE in vederea conferirii titlului gtiinlific de doctor. Comisia de doctorat este alc;tuit; din: 1. Prof. dr. ing. GIURMA lON, Universitatea Tehnic; "Gheorghe Asachi" din laSi 2. Prof. dr. ing. STATESCU FLoRIAN, universitatea TehnicS "Gheorghe Asachi" din lasi 3. Prof. dr. ing. ONOSE DUMITRU, Universitatea Tehnic; de Constructii Bucuregti 4.Prof. dt. ing. FLORESCU CONSTANTIN, Universitatea Politehnica din Timitoara 5. Prof. dr. ing. BOFU CONSTANTIN, Universitatea Tehnic5 "Gheorghe Asachi" din lasi p reged inte co nd ucdtor de doctorat referent oficial referent oficial referent oficial Cu aceasti ocazie vi invitdm si participali la suslinerea publicd a tezei de doctorat. 9 \)l]i$trigi ql: WiX'q# Secreta rriihiversitate, ,lj -'/ lng.Cristina/,,lagi!

Upload: others

Post on 23-Jan-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

UNIVERSITATEA TEHNICi "GHEORGHE ASACHT' DIN IASI

RECTORATUT

CJtre

Vi facem cunoscut c5, in ziua de 30.05.2018 la ora 1400, in Solo Consiliu Deconot a

Facultilii de HidrotehnicS, Geodezie gi lngineria Mediului , va avea loc sus(inerea publicS a tezei de

doctorat intitu latd:

,,Cercetdri privind modificoreo in timp o molului drept ol rdului Prut, in zono comunei Prisdcani,

judelul laSl'

elaborati de domnul ing. BUTNARIU DANIEt GEORGE in vederea conferirii titlului gtiinlific de

doctor.

Comisia de doctorat este alc;tuit; din:

1. Prof. dr. ing. GIURMA lON, Universitatea Tehnic; "Gheorghe Asachi" din laSi

2. Prof. dr. ing. STATESCU FLoRIAN, universitatea TehnicS "Gheorghe Asachi" din lasi

3. Prof. dr. ing. ONOSE DUMITRU, Universitatea Tehnic; de Constructii Bucuregti

4.Prof. dt. ing. FLORESCU CONSTANTIN, Universitatea Politehnica din Timitoara

5. Prof. dr. ing. BOFU CONSTANTIN, Universitatea Tehnic5 "Gheorghe Asachi" din lasi

p reged inteco nd ucdtor de

doctoratreferent oficialreferent oficialreferent oficial

Cu aceasti ocazie vi invitdm si participali la suslinerea publicd a tezei de doctorat.

9 \)l]i$trigi ql:

WiX'q#

Secreta rriihiversitate,,lj -'/

lng.Cristina/,,lagi!

Page 2: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate
Page 3: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU TEZĂ DE DOCTORAT

1

1. Importanța și oportunitatea temei ……………………………………. 1

2. Obiectivele cercetării……………………………………………………… 2

3

1.1. Criteriul de stabilitate generală………………………………………… 4

1.2. Criteriul de stabilitate locală ………………………………………….. 5

8

2.1. Debitul de formare……………………………………………………….. 9

2.2. Eroziunea ………………………………………………………………. 10

2.3. Transportul ……………………………………………………………… 16

2.4. Acumularea…………………………………………………………….. 19

2.5. Lucrări hidrotehnice de regularizare a albiei râurilor……………….. 22

43

3.1. Parametrii hidraulici ai albiilor……………………………………….. 43

3.2. Parametrii morfometrici și morfologici ai albiilor…………………… 46

59

4.1. Cadrul natural…………………………………………………………. 59

4.2. Caracterizarea solurilor de pe malul drept al râului Prut, în

sectorul comunei Prisăcani ......………………………………………. 60

4.3. Analiza hidromorfologică a râului Prut, în sectorul comunei

Prisăcani……………………………………………………………….. 68

93

5.1. Baza de date…………………………………………………………….. 93

5.2. Georeferențierea………………………………………………………… 95

5.3. Achiziția datelor………………………………………………………… 105

5.4. Calculul indicelui normalizat de diferențiere al apei…………………. 118

5.5. Metode de măsurare și analiză a datelor………………………………. 120

136

6.1. Analiza parametrilor care evidențiază morfometria și morfologia

albiei, efectuată cu programul ArcGIS………..…………………… 136

6.2. Analiza modificării în timp a malului drept al râului Prut,

efectuată cu subprogramul Digital Shoreline Analysis System 165

Page 4: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU TEZĂ DE DOCTORAT

(DSAS)…………………………………………………………………

6.3. Analiza modificării în timp a malului drept al râului Prut,

efectuată prin compararea suprafețelor unității administrativ

teritoriale a comunei Prisăcani, în diferite momente ale perioadei

de cercetare …………………………………………………………... 168

6.4. Analiza fenomenelor de agradare și degradare a albiei râului Prut

în zona stației hidrometrice Prisăcani………………………………. 170

6.5. Determinarea liniei talvegului albiei râului Prut în zona de studiu. 171

6.6. Discuții………………………………………………………………… 172

181

7.1. Concluzii generale …………………………………………………….. 181

7.2. Principalele contribuții personale…………………………………….. 188

7.3. Direcții previzionate pentru continuarea cercetărilor……………… 190

……………………………………………………………………… 191

Page 5: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

1

Prezenta teză reprezintă rezultatele activității de cercetare desfășurată în

perioada programului de doctorat, din cadrul Departamentului Hidroameliorații și Protecția

Mediului, de la Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie și Ingineria Mediului din cadrul

Universității Tehnice ”Gheorghe Asachi” din Iași.

Doresc să adresez mulțumiri sincere și recunoștință conducătorului științific,

domnului profesor universitar doctor inginer Florian STĂTESCU, pentru profesionalismul

deosebit, competența și îndrumarea științifică acordată pe perioada de desfășurare a

activității de cercetare, pe parcursul realizării și finalizării acestei teze.

Le mulțumesc domnilor profesori referenți din comisia de doctorat pentru

sprijinul acordat și pentru îndrumările binevenite în redactarea finală a tezei de doctorat.

Cadrelor didactice din cadrul Departamentului Hidroameliorații și Protecția

Mediului și Departamentului Măsurători Terestre și Cadastru, din cadrul Facultății de

Hidrotehnică, Geodezie și Ingineria Mediului, le mulțumesc pentru tot suportul pe care mi

l-au acordat.

De asemenea, sunt recunoscător domnului profesor dr. Ciprian

MĂRGĂRINT din cadrul Facultății de Geografie, Universitatea ”Alexandru Ioan Cuza”

din Iași, pentru sprijinul și orientarea oferită din punctul de vedere al specialistului

geograf.

Totodată, mulțumesc reprezentanților Administrației Bazinale de Apă Prut-

Bârlad, pentru furnizarea datelor LiDAR și a datelor hidrologice înregistrate în stațiile

hidrometrice Prisăcani și Ungheni.

Aduc mulțumiri și reprezentanților Agenției de Plăți și Intervenție pentru

Agricultură pentru punerea la dispoziție a ortofotoplanurilor din zona de studiu realizate în

anii: 2005, 2008-2010, 2010-2013 și 2013-2015.

Mulțumirile mele se îndreaptă și către reprezentanții Oficiului pentru Studii

Pedologice și Agrochimice care m-au sprijinit prin punerea la dispoziție a Studiului

pedologic pentru zona Prisăcani și a hărții unităților de sol.

Mulțumesc și bunului meu camarad și prieten, domnul căpitan (rz.) inginer

Florian FERARU, reprezentant al S.C. MULTILINES SRL, pentru sprijinul acordat la

realizarea măsurătorilor batimetrice, prin punerea la dispoziție a Sistemului Sonar

Hidrografic portabil model ”SonarMite BT” utilizat în tandem cu receptorul GNSS model

Trimble R8, dar și a licenței programului de realizare a profilelor.

Page 6: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU TEZĂ DE DOCTORAT

2

De asemenea, mulțumesc conducerii Inspectoratului General al Poliției de

Frontieră și Inspectoratului Teritorial al Poliției de Frontieră Iași, pentru sprijinul acordat

prin punerea la dispoziție a ambarcațiunii cu ajutorul căreia s-au efectuat măsurătorile

batimetrice, și măsurătorile GNSS a malului drept al râului Prut, precum și pentru punerea

la dispoziție a hărților topografice.

În final, vreau să mulțumesc familiei mele și tuturor prietenilor care m-au

sprijinit, pentru înțelegerea de care au dat dovadă, rămânându-mi mereu alături.

Page 7: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU ELEMENTE CARE EVIDENȚIAZĂ DINAMICA ALBIEI RÂURILOR

3

Apa este unul dintre agenții modelatori ai scoarței terestre care exercită acțiunea cea

mai viguroasă. De asemenea, apa element indispensabil vieții și în mod special, apa dulce din

râuri a reprezentat mereu un factor de convergență pentru așezările umane, asigurând nevoile

specifice activității omului. Prin studierea proceselor de eroziune, depunerilor de sedimente,

inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului

în plan datorate atât unor cauze naturale, cum ar fi tendința de meandrare a râului, de a tinde

către o situație stabilă, de echilibru, precum și factorul antropic.

Studiul evoluției hidrogeomorfologice a albiei râului Prut, mai precis al proceselor de

meandrare, oferă informații importante în legătură cu tendința râului de a ajunge la starea

stabilă, de echilibru. Pentru a identifica influența pe care o are mediul exterior, atât cel natural

cât și cel antropic, asupra evoluției naturale a albiei este importantă studierea procesului de

meandrare. Profilul de echilibru al albiei dă capacitatea curentului de apă de a transporta

sedimentele în așa fel încât profilul râului să nu fie afectat. Datorită schimbărilor climatice care

conduc la modificări ale hidrosistemelor fluviale este tot mai dificilă determinarea profilului de

echilibru al unui râu. Pe lângă acestea, influența factorului antropic prin defrișări, urbanizare

excesivă, devieri ale cursului de apă, realizarea de construcții hidrotehnice, poate duce la

creșteri sau diminuări ale debitului solid, altfel spus, a volumului de aluviuni transportate și,

astfel se rupe echilibrul profilului râului.

Morfodinamica fluviatilă prezintă un grad mare de complexitate în condițiile analizei

în plan și în profil transversal, atât a agentului modelator (apa) prin eroziune, transport și

depunere, cât și a reliefului rezultat.

Într-o zonă de luncă, în care sunt numeroase așezări umane și, în situația particulară în

care frontiera de stat dintre România și U.R.S.S., iar ulterior cu Ucraina și Republica Moldova

a fost demarcată în anii 1948 - 1949 pe râul Prut, acesta fiind apă de frontieră, analiza,

monitorizarea și predicția proceselor fluviatile au ca scop, în primul rând, menținerea siguranței

populației, cunoașterea evoluției frontierei de stat a României cu Republica Moldova, dar și

valorificarea potențialului natural pentru extinderea activităților socio-economice.

Scopul principal al studiului este scoaterea în evidență a modificărilor survenite la

malul drept al râului Prut în zona unității administrativ teritoriale a comunei Prisăcani, județul

Iași, într-o perioadă de 77 de ani, între anii 1940 și 2017. Pentru aceasta trebuie îndeplinite

următoarele obiective:

Page 8: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU ELEMENTE CARE EVIDENȚIAZĂ DINAMICA ALBIEI RÂURILOR

4

a) Stabilirea caracteristicilor morfografice și morfometrice ale râului Prut la

nivelul anilor 1940, 1949, 1960, 1985,1991, 2000, 2005, 2010, 2012,

2013, 2015, 2016 și 2017;

b) Compararea caracteristicilor morfografice și morfometrice ale râului Prut

în arealul de studiu;

c) Identificarea zonelor unde sunt prezente fenomenele de eroziune și

depunere de sedimente;

d) Determinarea suprafețelor de teren afectate de eroziune și depunere de

sedimente;

e) Determinarea modificării în timp a secțiunii transversale prin fenomenele

de degradare și agradare;

f) Determinarea liniei talvegului și a profilului longitudinal al albiei râului

Prut în zona de studiu;

g) Fundamentarea științifică a ipotezelor de evoluție a arealului studiat.

Page 9: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI DE STUDIU

5

Localizarea geografică

Zona de studiu este situată în subsectorul sudic al sectorului de mijloc al râului Prut, la

o distanță de 593,4 km față de izvor, într-un areal caracterizat de o zonă inundabilă, cu o lățime

cuprinsă între 4 km și 8 km, situată între paralelele de 4707’20” și 4702’4,5” latitudine

nordică și meridianele de 2739’50” respectiv 2759’13” longitudine estică.

Altitudinea medie a tronsonului evaluat în zona comunei Prisăcani este de 32 m. Albia

minoră a râului Prut în zona de studiu are o lățime cuprinsă între 41 m și 102 m, iar lungimea

traseului acesteia este de 26 km, cu o pantă de 0,025%.

Fig. 4.1 – Zona de studiu

Geologie

Bazinul hidrografic al Prutului se suprapune unei zone cu o îndelungată evoluţie

geologică. Rocile în care albia este adâncită au caracter dominant friabil, caracteristic

Platformei Moldoveneşti. Constituţia petrografică este reprezentată de argile şi marne cu

alternanţe nisipoase, la care se adaugă şi unele orizonturi subţiri de calcare oolitice, gresii

calcaroase, conglomerate, pietrişuri, cinerite andezitice. În zona comunei Prisăcani faciesul

sedimentar este unul nisipos, așa cum este în jumătatea sudică a văii Prutului. Valea prezintă

terase pe ambele maluri, care au în acest sector origine climato-litologică.

Clima

Câmpia Moldovei are o climă cu un caracter puternic continental, cu ierni moderat

reci și veri moderat calde, cu precipitații minime toamna și în timpul iernii, dar cu precipitații

Page 10: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI DE STUDIU

6

însemnate cantitativ în timpul verii și la sfârșitul primăverii, când se ating valorile maxime

înregistrate, cu temperaturi ale aerului având valori medii anuale de 8 - 9C.

Precipitațiile anuale, variază între 500 – 600 mm, valorile maxime înregistrându-se în

lunile iunie și iulie, aproximativ 707 – 764 mm/lună, iar cele mai scăzute valori se înregistrează

în lunile de toamnă – iarnă cu valori cuprinse între 285 – 360 mm. Cantitățile de precipitații

sub formă de zăpadă sunt cantitativ reduse.

Valorile evapotranspitației potențiale sunt mai mari decât cantitatea anuală de

precipitații și cresc din luna martie până în luna iulie, apoi valorile acesteia se diminuează până

în luna noiembrie.

Proprietățile fizico-mecanice ale solului sunt amplu studiate și în geotehnică –

disciplina care se referă cu precadere la compresibilitatea și deformabilitatea solului.

Consistența solului, reprezintă gradul de tărie, de soliditate și de rezistență a unui

corp la deformare sau sfărâmare. Solul, prezintă și el o consistență, deoarece între particulele

elementare care il compun se manifestă forțe de atracție reciproce, astfel încât în așezare

naturală se prezintă ca un tot unitar.

În ceea ce privește consitența solului în zona de studiu, datorită structurii și texturii

sale argilo - prăfoasă și nisipoasă, consistența solului în cea mai mare parte a zonei malului

drept al râului Prut se înscrie între clasele dur (du) spre necoeziv (nc).

a) dur b) moderat – slab coeziv c) necoeziv

Fig. 4.2 – Solul malului drept al râului Prut în zona de studiu

Plasticitatea solului, așa cum arăta F. Stătescu, ”este proprietatea corpurilor de a se

deforma sub acțiunea unor forțe exterioare și de a nu reveni la forma inițială după încetarea

acestor acțiuni”1. Plasticitatea solului se manifestă prin ușurința cu care se modelează, fără a se

crăpa sub acțiunea unor forțe exterioare și de asemenea, de a lua anumite forme pe care le

păstrează chiar după uscare. Solurile nisipoase și nisipo-lutoase din zona malului drept al

râuluiu Prut nu prezintă plasticitate, fiind ușor friabile (fig. 4.2).

1 F. STĂTESCU, șa – Știința solului, Iași, 2011, p.69

Page 11: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI DE STUDIU

7

Compresabilitatea și compactitatea solului se referă la gradul de deformare a probei

de sol ca urmare a tasării, compactării, atunci când ea este supusă în aparate speciale, unor

sarcini progresive.

Compactarea solului aluvial a malului drept al râului Prut s-a produs natural în cea

mai mare parte a zonei de studiu, încadrându-se între clasele foarte afânat (fa) în zonele unde

malul drept este convex, mal nou format prin fenomenul de sedimentare (renie) și clasa slab

compact (sc) în rest. Totodată, în zonele unde au avut loc lucrări de consolidare a malului,

compactarea solului a fost efectuată prin intervenția factorului antropic, în aceste zone solurile

încadrându-se în clasa foarte compact (fc).

Gonflarea și contracția solului

Gonflarea este acea proprietatea a solului de a-și mări volumul prin umezire, fiind

mai evident la solurile argiloase și argilo-lutoase, bogate în particule coloidale care la un

conținut mai ridicat de apă se află în stare de dispersie coloidală.

Fenomenul invers al gonflării se numește contracția solului și are loc la uscarea

solului fenomen care se produce datorită proprietății solului de a-și micșora volumul prin

pierderea apei.

Adezivitatea și frecarea externă

Adeziunea sau aderența este acea proprietate a solului de a adera la obiectele cu care

intră în contact.

Forțele de atracție ce se exercită prin intermediul moleculelor de apă de la suprafața

particulelor de sol generează această proprietate a solului - aderența. Ele se interpun între sol și

corpul străin, realizând o peliculă de legatură puternică. Conținutul de apă din sol la care

forțele de atracție dintre particulele de sol devin mai mici decât atracția dintre ele și obiectele la

care aderă, reprezintă umiditatea la care are loc adeziunea solului. Valorile adeziunii cresc pe

masură ce crește umiditatea, până la un anumit conținut de apă ca apoi ele sa scadă treptat.

Solul malului drept al Prutului din zona de studiu se încadrează în clasa slab adeziv

(sa) și neadeziv (na).

Coeziunea și frecarea internă

Coeziunea particulelor elementare ale probei de sol determină rezistența opusă de sol

la acțiunea unor forțe care i se aplică din exterior.

Forța care leagă între ele particulele elementare ale solului datorită unor procese

fizico-chimice: atracție electrostatică, punți cationice, efecte de cimentare, forțe Van der

Waals, definește coeziunea. Probele de sol, pentru determinarea coeziunii, sunt supuse unor

forțe exterioare de compresiune și se masoară sarcina necesară pentru sfărâmarea lor. Valorile

înregistrate oscilează mult în funcție de umiditate, fiind invers proporționale cu conținutul de

Page 12: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI DE STUDIU

8

apă. Rezistența la sfărâmare este puternic influențată de către textura solului, solurile cu textura

fină, datorită creșterii suprafețelor de contact, prezintă valori mai ridicate ale coeziunii.

În conformitate cu standardul român SR EN 146142 din decembrie 2005, privind

”Calitatea apei - Ghid pentru evaluarea caracteristicilor hidromorfologice ale râurilor”,

hidromorfologia3 este definită: ”caracteristici fizice și hidrologice ale râurilor care cuprind

procesele ce au generat aceste caracteristici.”

După forma și aspectul morfologic, bazinul râului Prut se împarte în trei sectoare

cu caractere bine conturate, iar bazinul râului Prut în zona comunei Prisăcani face parte din

subsectorul sudic al sectorului mijlociu.

Mărimile parametrilor care indică morfometria unui bazin hidrografic (suprafața,

lungimea, lățimea, altitudinea medie, panta medie a bazinelor hidrografice etc.), de regulă, nu

variază în decursul câtorva ani sau zeci de ani, decât în condiții extreme, catastrofale, sau dacă

nu au fost modificate antropic.

I. Factori pentru descrierea și identificarea ”tipurilor” de râuri

Standardul SR EN 14614:2005 recomandă4, în cazul tronsonului râului Prut ce

reprezintă limita U.A.T. Prisăcani, luarea în considerare cel puțin a următorilor factori:

A. Mărime

Cursul de apă este de ordinul I, mărimea bazinului hidrografic al Prutului pe

teritoriul României este de 10.990,00 km2, înscriindu-se în categoria bazinelor foarte mari5, iar

în zona tronsonului aflat în studiu mărimea bazinului hidrografic este medie fiind de 205,00

km2 , distanța de la sursă fiind de 593,4 km.6 .

B. Gradient

Panta albiei minore între punctele extreme ale tronsonului studiat este de 0,02%,

iar panta medie este de 0,14 m/km.

C. Geologie

Bazinul hidrografic al Prutului se suprapune unei zone cu o îndelungată evoluţie

geologică. Rocile în care albia este adâncită au caracter dominant friabil, caracteristic

Platformei Moldoveneşti. Constituţia petrografică este reprezentată prin argile şi marne cu

alternanţe nisipoase, la care se adaugă şi unele orizonturi subţiri de calcare oolitice, gresii

calcaroase, conglomerate, pietrişuri, cinerite andezitice. În zona comunei Prisăcani faciesul

sedimentar este unul nisipos, așa cum este în jumătatea sudică a văii Prutului.

2 Standardul național SR EN 14614:2005 este identic cu standardul european EN 14614:2004 și este reprodus cu permisiunea Comitetul European de Standardizare C.E.N. 3 Standardul național SR EN 14614:2005, punctul 2.18 4 SR EN 14614:2005 , 4.1 ”Tipuri de râuri”,9. 5 SR EN 14614:2005 , 4.1 ”Tipuri de râuri”, Tabelul 1,10. 6 Distanța în lungul râului Prut a fost măsurată pe imagini Landsat ETM+ (sursa www.earthexplorer. usgs.gov )și modele

digitale ale terenului SRTM3 (sursa NASA J.P.L.), corespunzătoare bazinului Prut .

Page 13: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI DE STUDIU

9

D. Amplasament geografic

Bazinul hidrografic al Prutului în zona de studiu este cuprins între paralelele de

4707’20” și 4702’4,5” latitudine nordică și meridianele de 2739’50” respectiv 2759’13”

longitudine estică.

Fig. 4.3 – Bazinul hidrografic al râului Prut în zona U.A.T. Prisăcani

E. Altitudine

Prutul are izvoarele în Munții Carpații Păduroși, vârful Hoverla (2.061m) din

Ucraina, altitudinea medie a bazinului hidrografic Prut fiind de 850 m, iar altitudinea medie a

tronsonului evaluat în zona comunei Prisăcani este de 32 m.

F. Regim hidrologic

În bazinul Prutului bilanțul hidrologic are o repartiție teritorială relativ uniformă.

Marea majoritate a resurselor de apă ale Prutului se formează în regiunile carpatice și

subcarpatice de pe teritoriul Ucrainei.

În stația hidrometrică Prisăcani în baza măsurătorilor efectuate s-a calculat debitul

mediu multianual având o valoare de 103,81m3/s. Debitul minim înregistrat între anii 1981 –

2015 a fost de 13,4 m3/s înregistrat în data de 30 ianuarie 1988 și debitul maxim înregistrat în

aceeași perioadă de timp a fost de 900 m3/s, înregistrat în datele de 9 și 10 iulie 2010. Debitul

mediu lunar a fost de 674 m3/s în luna iulie 2010, fiind cel mai mare debit mediu lunar

înregistrat , depășind cu aproape 200 m3/s debitul istoric de 478 m3/s din luna august 1955.

Influența barajului Stânca - Costești

În anul 1978 a fost dat în exploatare barajului de la Stânca – Costești, acumularea

asigurând în general un debit mediu lunar de cel puțin 35 m3/s (excepția anului 2012 când

debitul mediu lunar în luna decembrie a fost de 27,8 m3/s).

Acesta are influență asupra transportului de aluviuni în suspensie, acumularea

funcționează ca un decantor pentru aluviunile din bazinul hidrografic, astfel încât apele uzinate

Page 14: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI DE STUDIU

10

sunt aproape lipsite de încărcătura solidă. Amonte de lac pătrund 44,26 kg/s aluviuni, iar în

avale la aproximativ 100 km de baraj, valoarea scade la 13,24 kg/s în condițiile în care debitul

lichid înregistrează o creștere. Încărcătura mai haotică și mai redusă a râului din zona în studiu,

se reface pe baza eroziunii albiei râului Prut pe acest sector, dar și a aportului afluenților

laterali.

Afluenți ai râului Prut pe tronsonul de râu aferent comunei Prisăcani, județul Iași

Râul Jijia este afluentul cu dimensiunile morfometrice cele mai mari al Prutului,

afluent de dreapta, dar având debitele medii reduse datorită scurgerii zonale sărace. Parametrii

morfometrici ai bazinului râului Jijia sunt: lungimea râului este de 275 km, perimetrul de 734,3

km, panta medie de 1%, altitudinea medie de 152,0 m, un coeficient de sinuozitate de 1,5 și un

bazin hidrografic de 5.757 km². Printre afluenții cei mai importanți ai Jijiei se numără râurile

Sitna, Miletin și Bahlui (cel mai mare afluent al Jijiei).

Începând din dreptul localității Chiperești, a fost deviat cursul râului Jijia prin

executarea unui canal, care are rolul de a dirija Jijia (inclusiv Bahluiul) direct spre Prut în

amonte de Moreni. Aici a fost amenajată o albie nouă, cuprinsă între două diguri.

II. Caracteristici hidromorfologice de supraveghere și evaluare

Pentru evaluarea tronsonului de râu din zona U.A.T. Prisăcani s-a procedat atât înainte

cât și după studiu pe teren la o utilizare și interpretare exhaustivă a tuturor datelor disponibile

cum ar fi hărți istorice (Planurile directoare de tragere din anul 1940) sau mai recente (Harta

topografică scara 1:25.000, ediția a II din anul 1985) precum și date din teledetecție (date

LiDAR și imagini satelitare Landsat ETM+).

Studiul pe teren s-a efectuat în lungul malului, fiind utilizată și o ambarcațiune, având

în vedere multitudinea locurilor cu acces dificil de pe maluri, pentru a obține o panoramă a

albiei minore.

Pentru evaluarea hidromorfologică a unui tronson de râu, sunt analizate cele trei

compartimente fizice ale râurilor, respectiv: albia minoră, malurile abrupte ale râului / zona

riverană și zona inundabilă. Standardul român SR EN 14614:2005 stabilește la punctul 5

caracteristicile de evaluare și supraveghere.

Aplicând prevederile standardului mai sus menționat în cazul tronsonului râului Prut

din zona U.A.T. Prisăcani, pentru categoriile de evaluare a albiei minore, a malurilor abrupte

și a zonei inundabile ale râului, rezultă următoarele:

ALBIA MINORĂ

1. Geometria albiei minore

Traseul curgerii este caracterizat de coeficientul de sinuozitate Ks = 1,7, ceea ce

indică o albie meandrată;

Secțiunea longitudinală prezintă un gradient de 0,02% între punctele extreme ale

tronsonului de râu.

Page 15: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI DE STUDIU

11

2. Substraturi

Artificiale: nu sunt;

Tipuri de substraturi naturale: atât grosier (balast) cât și fin (nisip);

3. Vegetația din albia minoră și depuneri organice

Forme structurale ale macrofitelor prezente: în albia minoră lipsește vegetația,

aceasta este prezentă doar pe maluri și este reprezentată în general de iarbă și

copaci;

Depuneri foliare și lemnoase: urmare a inundațiilor din anii 2008 și 2010, când s-

a atins debitul istoric de 900 m3/s, mai mulți arbori de pe malul drept al râului,

odată cu eroziunea accentuată a malurilor au ajuns în albia râului Prut, așa cum se

poate observa în figura 4.4.

Fig. 4.4 – Copaci în albia râului Prut în zona

Km 618,3 Fig. 4.5 – Eroziune laterală a malului abrupt în zona

Km 609,6

4. Caracterul eroziunii / depunerii

Caracteristici în albia minoră și la baza malului abrupt:

Malurile, de formă concavă sunt afectate de procesul de eroziune laterală prin

mecanismul de subsăpare după care, malul înalt se prăbușește datorită greutății proprii și a

copacilor de pe mal (fig. 4.5), iar cele opuse, unde predomină acţiunea de depunere a

aluviunilor au o formă convexă (figura 4.6 a. și b.)

a. Anul 2014 b. Anul 2016

Fig. 4.6 – Material lemnos în albie ce a favorizat fenomenul de depunere la malul convex din zona Km 610,25

De asemenea, la km 601,5 și la km 610,5 s-au format două ostroave primul

simetric și celălalt lateral apropiat de malul stâng al râului. În zona malurilor convexe situate

la km 610,2, km 612,5 și km 616,1 are loc fenomenul de depunere (renie).

5. Debit

Profil de curgere: având în vedere faptul că trecerea de la mișcarea laminară la

cea turbulentă se face o dată cu depăşirea unei „viteze critice”, care, conform

experimentelor, variază între 0,017 cm/s şi 0,33 cm/s, în funcţie de adâncimea

Page 16: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI DE STUDIU

12

apei și vitezele măsurate în stația hidrometrică Prisăcani mai mari decât valorile

de limită, rezultă faptul că în zona de studiu apa râului are o mișcare turbulentă ce

se caracterizează prin deplasarea dezordonată a particulelor de apă care se

amestecă continuu. Prin acest tip de mișcare apa râului își modifică direcția

vectorilor de viteză, fapt ce contribuie la omogenizarea temperaturilor între

adâncimea maximă și suprafață, a turbidităților și a încărcăturii chimice sau a

poluanților.

Caracteristici de curgere:

Viteza la maluri și la fund este mai mică decât în sectoarele centrale ale

secțiunii udate;

În fiecare punct al curentului de apă, vectorul viteză, are o direcție variabilă

și tinde sub valori unghiulare diferite spre direcția principală a cursului de

apă formându-se vârtejuri;

La curgerea apei în râu, rezistența este proporțională cu pătratul vitezei

curentului;

Între vâscozitate și mișcarea apei la turbulențe nu este o legătură de

dependență.

6. Continuitatea longitudinală așa cum a fost modificată prin structuri artificiale

În albia minoră a tronsonului râului Prut din zona comunei Prisăcani, județul Iași, nu

au fost construite bariere artificiale (stăvilare, praguri) care să traverseze albia și care să

influențeze continuitatea scurgerilor, transportul de sedimente și migrația organismelor

acvatice.

MALURILE ABRUPTE ALE RÂULUI / ZONE RIVERANE

7. Structura malului și modificări

Malul drept al tronsonului râului Prut studiat are o structură argilo - prăfoasă și

nisipoasă așa cum se poate observa în figurile 4.7 - 4.8. În acest tronson al râului Prut nu au

fost efectuate lucrări de apărare a malurilor în ultima perioadă de timp.

Fig. 4.7 – Eroziune laterală a malului abrupt în zona

Km 607,8 Fig. 4.8 – Eroziune laterală a malului abrupt în zona

Km 614,0

În anul 1977 au fost efectuate două lucrări de consolidare a malului drept, consolidare

mal râu Prut amonte Manea pe o lungime de 780,00 m și consolidare mal râu Prut aval Manea

Page 17: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI DE STUDIU

13

pe o lungime de 560,00 m, iar în anul 1984 consolidare mal râu Prut Prisăcani pe o lungime de

754,00 m. (figura 4.9).7

Fig. 4.9 – Cosolidări ale malului drept al râului Prut în zona km. 598,5 Amonte Manea , km.

599,8 Aval Manea (în anul 1977) și în zona localității Prisăcani km 603,5 (în anul 1984)

8. Tip de vegetație / structură pe maluri și pe terenul adiacent

Structura vegetației: în zona de protecție a albiei râului cu dimensiuni de 15 m sau

30 m, funcție de lățimea albiei minore (10 - 50 m sau 51 - 500 m) găsim o perdea

forestieră de protecție pe aproape întreaga lungime a tronsonului de râu studiat cu

excepția următoarelor zone: km 600,5 +300 m, km.601,0 +500 m și km 607,0

+500 m, unde terenul este doar înierbat;

Gestionarea vegetației: în zona cuprinsă între km 607,7 și km 607,9 au fost

efectuate în anul 2014 lucrări de tăiere la ras a perdelei forestiere așa cum se

poate observa în figura 4.10, zonă în care malurile sunt afectate de eroziunea

laterală. În zona de studiu nu au fost efectuate lucrări de cosire a ierburilor înalte

de pe malul drept al râului;

Fig. 4.10 – Malul drept al râului Prut zona km 607,7 – 607,9

Tipuri de utilizare a solurilor, extensie și tipuri de dezvoltare: în lobul meandrului

situat la km 597,8 până la km 600,1 sunt terenuri pe care se practică agricultura și

de asemeni în proximitatea albiei se află intravilanele localităților Moreni și

Prisăcani între km 595,0 și km 607,8, precum și intravilanul localității Măcărăști

7 Date puse la dispoziție de către Agenția Națională ”Apele Române” Administrația Bazinală de Apă Prut – Bârlad, prin adresa

nr. 1524 din 26.01.2016.

Page 18: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU PREZENTAREA GENERALĂ A ZONEI DE STUDIU

14

între km 613,9 și km 619,74. Albia minoră a râului Prut este la 40 m de

intravilanul localității Moreni în zona km 597,3 și pe direcția localității Măcărăști

se apropie la o distanță de 128 m în zona km 619,74.

ZONA INUNDABILĂ

9. Utilizarea solului adiacent și caracteristici asociate

Tipul de utilizare a solurilor, extindere și tipuri de dezvoltare: în zona inundabilă

a tronsonului de râu studiat, cuprinsă între malul râului și digul național construit

în anul 1981 terenul este înierbat, sunt suprafețe de teren arabil și teren împădurit

așa cum se poate observa în figura 4.11.

10. Grad : a. de conectivitate lateral a unui râu și a zonei inundabile; b. de mișcare

lateral a albiei unui curs de apă

În ceea ce privește gradul de constrângere în raport cu mobilitatea albiei cursului

de apă și de schimbările apei în zona inundabilă, așa cum am mai arătat, după darea în

exploatare a barajului de la Stânca – Costești (1978), în anul 1981 a fost construit un dig înalt

de 4,5 m calculat pentru un debit de 1.040 m3/s (debitul maxim la care a fost supus a fost de

900 m3/s în anul 2010). Acest dig este construit pe întreaga lungime a tronsonului de râu

studiat, iar în zona confluenței cu râul Jijia, digul are continuitate cu digurile de pe ambele

maluri ale noului curs al Jijiei, astfel încât zona inundabilă este cea situată între dig și cursul de

apă (fig.4.11 - 4.12).

Fig. 4.11 – Zona dintre malul drept al râului Prut și Dig în zona localităților

Moreni, Prisăcani și Măcărăști

Fig. 4.12 – Vechi caracteristici fluviatile în zona localității Moreni 8

8 Ortofotoplan realizat în anul 2010 pe care este marcat traseul digului realizat în 1981

Page 19: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

METODOLOGIA DE CERCETARE A DINAMICII ALBIEI RÂULUI PRUT ÎN PERIOADA 1949 - 2017

15

Metodologia pentru determinarea dinamicii râului Prut în zona U.A.T. Prisăcani se

bazează pe o analiză diacronică a morfometriei și morfologiei acestui organism fluviatil între

anii 1940 și 2017.

Analizele au fost realizate cu programul Environmental System Research Institute

(ESRI) ArcGIS 10.0 pentru digitizare, calcule morfometrice, realizarea hărților, realizarea

profilelor, etc. Tabelele cu atribute rezultate, precum și graficele sugestive au fost realizate cu

programul Excel din pachetul Microsoft Office sau programul ArcGIS.

Toate etapele de analiză efectuate cu ajutorul programelor au fost precedate de studiul

bibliografiei de specialitate în legătură cu zona studiată.

Hărți și planuri în format raster

A fost utilizată o bază de date cartografice variată, hărțile și planurile reprezentând o

sursă importantă pentru un proiect GIS. Astfel, au fost utilizate următoarele hărți:

Planuri directoare de tragere scara 1:20.000 realizate între anii 1920 – 1944, sistem

de proiecție Lambert-Cholensky, elipsoidul Clarke 1880, georeferențiate în sistem

de proiecție STEREO 70, cu indicativele: 5173 - Prisăcani și 5174 - Brătuleni;

Planșe topografice cu numerele 77, 78, 79 și 80 din albumul hărților frontierei de

stat între U.R.S.S. și R.P. Română, scara 1:25.000, întocmite în anul 1949, sistem

de proiecție Gauss-Krüger, sistem de coordonate 1942, sistem de referință altimetric

”Zero miră Sulina”, cu nomenclaturile: L-35-32-D-a,b,d și L-35-33-C-c ;

Hărți topografice scara 1:25.000 ediția I-a întocmite în anul 1960 prin ridicare prin

metoda stereotopografică în anul 1959 după fotogramele descifrate în 1958, sistem

de proiecție Gauss-Krüger, sistem de coordonate 1942, sistem de referință altimetric

Marea Baltică, cu nomenclaturile: L-35-32-D-a,b,c,d;

Hărți topografice scara 1:25.000 ediția II-a întocmite în anul 1985 după originalul

de teren din anul 1985 și harta 1:25.000 ediție sovietică 1959, sistem de proiecție

Gauss-Krüger, sistem de coordonate 1942, sistem de referință altimetric Marea

Baltică, cu nomenclaturile: L-35-32-D-a,b,c,d;

Planuri topografice scara 1:5.000, aerofotografierea executată între anii 1972 –

1986, sistem de coordonate STEREO 70, sistem de referință altimetric Marea

Baltică, imprimate de către I.G.F.C.O.T. în anul 1991, după originalul de teren

Page 20: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

METODOLOGIA DE CERCETARE A DINAMICII ALBIEI RÂULUI PRUT ÎN PERIOADA 1949 - 2017

16

realizat de I.G.F.C.O.T în anul 1987, având precizie cartografică 0,2 mm la scara

planului;

Harta unităților de sol, la scara 1:10.000, realizată de O.S.P.A. Iași în anul 1991;

Harta geologică la scara 1:200.000 cu nomenclaturile L-35-X și L-35-XI, realizată

de Institutul Geologic al României în anul 1966.

Hărți și date în format vector

Harta (CORINE Land Cover) scara 1:100.000 privind folosința terenului în zona de

studiu, realizată în anul 2000;

Limita administrativă a U.A.T. Prisăcani;

Date din teledetecție

Ortofotoplanuri rezoluție 0,5 m, scara echivalentă: 1:5.000 realizate în anii 2005,

2008-2010, 2010-2013 și 2013-2015;

Fotograme satelitare: Imagini satelitare Landsat TM și ETM+ și Landsat 8 realizate

în anii 2000, 2010 și 2015, în sistem WGS 84;

Fotograme satelitare: Imagini satelitare Sentinel 1A și 2A cu rezoluția de 10 m,

realizate în anii 2016 și 2017 în sistem WGS 84;

Date LiDAR achiziționate în anul 2012 de către S.C. TRP SRL, cu o densitatea de

puncte de 4 – 5 puncte / m2. Datele au fost prelucrate de către S.C. ”TRP” S.R.L cu

ajutorul softului ”TerraScan”, rezultând fișiere în format *.las și *.laz (fișier *.las

arhivat). Coordonatele rectangulare plane au fost calculate în Sistemul Național de

Proiecție al României – ”Stereografic pe plan secant unic – 1970” cu datumul S42,

iar altitudinile normale (H) în sistemul de referință ”Marea Neagră-1975”.

Informație alfanumerică

Carnetul de teren realizat în urma măsurătorilor la malul drept al râului Prut, prin

tehnologie GNSS folosind un receptor ”Leica 1250XC” prin metoda Real Time

Kinematic (RTK) și serviciul ROMPOS RTK cu precizie de poziționare între 0,5 m

și 2 cm, conform carnetului de teren precizia de poziționare orizontală fiind între

0,0096 m și 0,049 m;

Carnetul de teren realizat în urma măsurătorilor batimetrice pe râul Prut, cu ajutorul

unui sonar portabil marca ”SonarMite BT” în combinație cu un receptor ”Trimble

R8” prin metoda Real Time Kinematic și serviciul ROMPOS RTK;

Nota explicativă a Hărții geologice a României 1:200.000, L – 35 – X; L – 35 – XI,

nr.14, Foaia Iași, editată de Comitetul de Stat al Geologiei din cadrul Institutului

Geologic, București 1966;

Studiul pedologic în zona comunei Prisăcani realizat în anul 1991;

Page 21: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

METODOLOGIA DE CERCETARE A DINAMICII ALBIEI RÂULUI PRUT ÎN PERIOADA 1949 - 2017

17

Procesele verbale ale semnelor de frontieră întocmite în urma demarcării frontierei

de stat între U.R.S.S și R.P. Română între anii 1948 – 1949, precum și cele

întocmite în urma verificării traseului frontierei de stat între U.R.S.S. și R.S.

România, efectuată între anii 1972-1974, în care se regăsesc coordonatele

rectangulare plane ale semnelor de frontieră și schița crochiu privind poziția în teren

a semnelor de frontieră și a liniei de frontieră în zona acestora;

Datele hidrologice înregistrate în stațiile hidrometrice Prisăcani și Ungheni.

Georeferențierea este procesul prin care informația grafică obținută prin scanare este

adusă pe poziția ei spațială. Această etapă este foarte importantă deoarece asigură acuratețea și

continuitatea informației grafice.

Pentru a putea efectua georeferențierea hărților militare topografice la scara

1:25.000 este necesară transformarea coordonatelor rectangulare plane Gauss Krüger ale

colțurilor trapezelor în coordonate rectangulare plane STEREO – 70 (X,Y).

Georeferențierea unei imagini presupune alinierea acesteia la un sistem de

coordonate definit. Matematic, este o operație de translație și/sau rotație a sistemului de

coordonate al imaginii (care numerotează coloanele și liniile de pixeli începând cu cel din

stânga sus) față de sistemul de coordonate în care se realizează georeferențierea. Problema se

rezumă la rezolvarea unor sisteme de ecuații și aflarea unor coeficienți care se aplică fiecărui

pixel al imaginii pentru a-l face să corespundă unei anumite poziții geografice, definite

printr-o pereche de coordonate matematice/geografice.

Georeferențierea imaginilor satelitare și integrarea în GIS

Pentru ca imaginile de teledecție să poată fi integrate ușor în sistemele

informaționale de tip GIS, trebuie să fie asigurată superpozabilitatea datelor provenite

din surse diferite.

Imaginile de teledetecție sunt distribuite, de regulă, în sistemul de proiecție UTM

(Universal Transversal Mercator), un sistem de proiecție cilindrică de tip Gauss – Krüger,

dar care utilizează elipsoidul WGS-84.

Astfel, pentru a putea lucra cu datele satelitare, se va folosi softul ArcGIS

cu ajutorul căruia se vor reproiecta imaginile satelitare din WGS84 în România dublu-

stereografică cu datumul S42.

Metodele de achiziție a datelor grafice necesare proiectului sunt:

Achiziția datelor de pe planurile și hărțile existente;

Achiziția datelor fotogrammetrice din teledetecție;

Achiziția datelor din măsurători.

Page 22: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

METODOLOGIA DE CERCETARE A DINAMICII ALBIEI RÂULUI PRUT ÎN PERIOADA 1949 - 2017

18

Pentru a scoate în evidență râul Prut și implicit malul drept al acestuia din zona de

studiu am calculat Indicele normalizat de diferenţiere al apei (eng. Normalized Difference

Water Index)– NDWI pentru imaginile satelitare preluate din zona de studiu.

Tonurile închise (valori apropiate de -1) exprimă luciul apei. Tonurile deschise (valori

apropiate de +1), terenul uscat. Tonurile intermediare (valori apropiate de 0), terenuri cu

conţinut intermediar de umiditate.

Se calculează cu formula:

NDWI = (BandGreen– BandNIR)/(BandGreen + BandNIR )

Pentru LANDSAT TM : NDWI = (B2 – B4)/(B2 + B4) (5.1)

Pentru SENTINEL 2A: NDWI = (B3 – B8)/(B3 + B8) (5.2)

Matematica benzilor spectrale prezentată mai sus se realizează folosind

ArcToolbox → Spatial Analyst Tools → Map Algebra → Raster Calculator.

Fig. 5.1 – Harta NDWI a zonei de studiu

Analiza parametrilor din care rezultă morfometria și morfologia utilizând

programul ArcGIS

Datele spațiale în format vector folosite pentru analiză au fost organizate pe straturi

tematice cu scopul de a reda o anume caracteristică a terenului la un moment dat din zona de

studiu și pot fi utilizate separat sau simultan, suprapus, pentru a înțelege rezultatele proceselor

complexe care modelează suprafața terestră.

Au fost digitizate mijlocul albiei râului Prut și malurile acestuia la un anume moment

dat în timp, precum și buclele meandrelor, amplitudinea și lungimea de undă a meandrelor

rezultând segmente de dreaptă și alte poligoane regulate sau neregulate. Aceste date vector au

fost măsurate automat prin intermediul programului ArcGIS, utilizând funcția Calculate

Geometry, într-o coloană nou creată în tabelul cu atribute al fiecărui strat vector. Prin

Page 23: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

METODOLOGIA DE CERCETARE A DINAMICII ALBIEI RÂULUI PRUT ÎN PERIOADA 1949 - 2017

19

măsurarea acestora se stabilește mărimea parametrilor necesari în analiza morfometriei și

morfologiei albiei râului Prut.

Analiza modificării în timp a malului drept al râului Prut utilizînd subprogramul

Digital Shoreline Analysis System – DSAS

Aplicația software The Digital Shoreline Analysis System (DSAS) care rulează cu

softul ArcGIS a fost concepută pentru calcularea statisticii în privința ratei de evoluție în timp a

datelor vector reprezentând linia țărmului. Fluxul de lucru este prezentat în figura 5.3.

Fig. 5.3 – Fluxul de lucru al aplicației DSAS

Folosind subprogramul DSAS pot fi calculate următoarele statistici privind evoluția în

timp a liniei ce reprezintă malul drept al râului Prut:

a. Modificările totale ale liniei țărmului (Shoreline Change Envelope – SCE)

Această analiză are ca rezultat o distanță, respectiv distanța totală dintre linia malului

drept al râului Prut cea mai apropiată de linia de bază și linia malui dept al râului Prut cea mai

îndepărtată, reprezentând modificările totale ale malului drept al râului Prut indiferent de data

la care au fost înregistrate aceste modificări (fig. 5.4).

Fig. 5.4 – Shoreline Change Envelope (SCE)9

9 DSAS 4.0 Installation Instructions and User Guide, p.45.

Page 24: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

METODOLOGIA DE CERCETARE A DINAMICII ALBIEI RÂULUI PRUT ÎN PERIOADA 1949 - 2017

20

b. Mișcarea netă a liniei țărmului (Net Shoreline Movement – NSM)

Această analiză are ca rezultat o distanță și este asociată cu datele calendaristice la

care au fost înregistrate două linii ale malului drept al râului Prut, respectiv linia cu prima dată

calendaristică înregistrată și cea mai recentă/actuală linie care reprezintă malul drept al râului

Prut (fig.5.5).

Fig. 5.5 – Net Shoreline Movement (NSM)10

c. Rata totală a modificării (End Point Rate – EPR)

Rata totală a modificării malului drept al râului Prut este calculată prin împărțirea

distanței rezultate ca urmare a modificării în timp a liniei ce reprezintă malul drept al râului

Prut, între cea mai veche și cea mai recentă înregistrare, la perioada dintre aceste modificări

(fig. 5.6).

Fig. 5.6 – End Point Rate (EPR)11

d. Rata de Regresie liniară (Linear Regression Rate – LRR)

Statistica ratei de regresie liniară este determinată prin potrivirea liniei de regresie a

celor mai mici pătrate la toate punctele liniei malului drept de pe o anume linie transect.

Rata de regresie liniară este panta liniei. La calcularea ratei de regresie liniară sunt

utilizate toate datele indiferent de acuratețea sau schimbările tendinței. Metoda este bazată doar

pe calcule ce au la baza concepte statistice acceptate și este ușor de efectuat.

Analiza modificării malului drept al râului Prut comparând diferențele dintre

suprafețele zonei administrative studiate în perioada analizată

Având în vedere faptul că evoluția în timp a malului drept al râului Prut în perioada

analizată este determinată atât de fenomenul de eroziune cât și de cel de sedimentare, am

considerat oportună o analiză a evoluției în timp a suprafeței de teren aparținând unității

administrativ - teritoriale a comunei Prisăcani, județul Iași.

10 Ibidem, p.46. 11 Ibidem, p.47.

Page 25: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

METODOLOGIA DE CERCETARE A DINAMICII ALBIEI RÂULUI PRUT ÎN PERIOADA 1949 - 2017

21

Astfel, au fost digitizate suprafețele de teren corespunzătoare anilor 1940, 1949, 1960,

1985, 1991, 2000, 2005, 2010, 2012, 2013, 2015, 2016 și 2017, folosind datele vector - limita

administrativă a UAT Prisăcani, descărcată de pe site-ul O.C.P.I. Iași, iar pentru partea dinspre

râul Prut au fost folosite datele vector ale malului râului din anii de studiu amintiți anterior.

Pentru a scoate în evidență procesele de eroziune / depunere de sedimente s-a apelat la

o funcție din ArcMap de calculare a diferențelor între două straturi vector de tip poligon,

respectiv funcția Symmetrical Difference ce poate fi accesată din Arc Catalog → Toolboxes →

System Toolboxes → Analysis Tools → Overlay → Symmetrical Difference.

Au fost efectuate pe rând diferențele între datele vector de pe layer-ul

UAT_PRISACANI_1949 și layer-ele UAT_PRISACANI_din perioada de studiu, precum și

între layer-ele dintre perioadele intermediare. Au fost create rapoarte prin care se scoate în

evidență evoluția pe etape de timp a malului drept a râului Prut în zona administrativ –

teritorială a comunei Prisăcani, arătându-se clar suprafețele erodate și cele nou create (fig.5.7).

Fig. 5.7 – Raport privind fenomenele de eroziune/sedimentare între anii 1949-2017

Analiza fenomenelor de agradare și degradare a albiei râului Prut în zona stației

hidrometrice Prisăcani

Pentru analiza variabilității albiei minore în profil transversal, au fost utilizate

măsurătorile efectuate în stația hidrometrică Prisăcani. Dinamica secțiunilor transversale a fost

analizată în baza măsurătorilor pe profilele transversale din zona postului hidrometric

Prisăcani, efectuate în perioadele: 1981 – 1982; 1984 – 1985; 1988 – 1991; 1998 – 2002; 2008

– 2015.

Datele privind forma secțiunii au fost reprezentate grafic într-un sistem de coordonate

rectangulare, în care pe abscisă sunt reprezentate valorile lățimii albiei (B) în metri, iar pe

ordonată, valorile adâncimii albiei (H) în metri. Suprapunând profilele transversale din

perioade succesive de măsurare s-au putut identifica eroziunile, acumulările sau stabilitatea

secțiunii rspective.

După planimetrarea suprafețelor între două profile transversale succesive transformate

în mc/m, suprafețele astfel rezultate au fost digitizate în programul ArcGIS.

În vederea evaluării fenomenelor de degradare/agradare a albiei râului în zona stație

hidrometrice Prisăcani s-au comparat suprafețele digitizate cu ajutorul funcției din ArcMap de

calculare a diferențelor între două straturi vector de tip poligon, respectiv funcția Symmetrical

Evoluție 1949 - 2017 NUME ARIA (m2)

EROZIUNE 488665,14009

DEPUNERE 549421,47104

Page 26: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

METODOLOGIA DE CERCETARE A DINAMICII ALBIEI RÂULUI PRUT ÎN PERIOADA 1949 - 2017

22

Difference ce poate fi accesată din Arc Catalog → Toolboxes → System Toolboxes → Analysis

Tools → Overlay → Symmetrical Difference.

Determinarea liniei talvegului albiei râului Prut în zona de studiu

Pentru determinarea liniei talvegului râului Prut au fost efectuate măsurători

batimetrice utilizând un Sistem Sonar Hidrografic portabil model ”SonarMite BT” în tandem

cu un sistem GNSS model ”Timble R8” puse la dispoziție de către S.C. MULTILINES SRL,

aparatură instalată pe o ambarcațiune cu motor aparținând Inspectoratului Teritorial al Poliției

de Frontieră Iași (fig. 5.8).

La viteza de marș a ambarcațiunii sistemul sonar a determinat adâncimea albiei, având

setat pasul de măsurare din metru în metru; simultan, pentru aceste poziții, sistemul GPS

Trimble R8 a determinat coordonatele rectangulare plane și cota sonarului.

Fig. 5.8 – Imagini din timpul efectuării măsurătorilor batimetrice pe râul Prut

Page 27: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

23

Având Planurile directoare de tragere la scara 1:20.000 realizate în anul 1940 și datele

SRTM, au fost efectuate analizele pe cursul râului Prut (fig. 6.1). Hipsometria arată pentru

zona de studiu altitudini cuprinse între 23 m și 424 m. Cele mai mici valori au fost înregistrate

în lunca râului, între 23 m și 50 m.

La nivelul anului 1940 au fost identificate un număr de 10 meandre ale râului Prut în

zona de studiu, principalii parametri ai cursului râului fiind prezentați în tabelul 6.1 și cei

morfometrici pentru fiecare meandru al râului sunt prezentați în tabelul 6.2.

Tabelul 6.1 – Principalii parametri ai cursului râului Prut în zona U.A.T. Prisăcani pentru anul 1940

Anul Parametru Mod de determinare Valoare

1940

Număr de meandre Numărare 10

Lungimea în linie dreaptă ArcMap→Attribute Table→Calculate Geometry→Length 15531,017 m

Lungimea cursului râului ArcMap→Attribute Table→Calculate Geometry→Length 27178,763 m

Panta medie Global Mapper→3DPath/Profile→Show Path Details 0,04⁰

Sinuozitate Lungimea curs râu / Distanța în linie dreaptă 1,75

Adancimea albiei Citire hartă topografică -

Tabelul 6.2 prezintă rezultatele măsurătorilor cu programul ArcGIS a parametrilor

tipici organismelor fluviatile pentru fiecare dintre acestea.

Tabelul 6.2 – Principalii parametri morfometrici pentru fiecare meandru al cursului râului Prut în zona

U.A.T. Prisăcani în anul 1940

An

ul

Mea

nd

ru

Lu

ng

ime

mea

nd

ru

L

Lu

ng

ime d

e

un

λ

Am

pli

tud

ine

A

Co

efi

cie

nt

sin

uo

zit

ate

Ks

Ra

za

de

cu

rb

ură

Rc

Asi

metr

ie

sta

nga

Asi

metr

ie

drea

pta

A /

Rc

L /

Rc

m m m m m m

1940

1 3136,838 2609,610 813,141 1,20 588,566 605,687 199,425 1,38 5,33

2 2420,612 1144,181 1085,068 2,12 256,416 961,989 123,079 4,23 9,44

3 1700,343 1179,082 425,160 1,44 236,229 810,574 0,000 1,80 7,20

4 2642,190 2103,541 17,569 1,26 450,143 141,514 0,000 0,04 5,87

5 2317,032 1214,065 645,422 1,91 258,329 0,000 789,031 2,50 8,97

6 1430,467 670,729 397,309 2,13 150,988 0,000 802,416 2,63 9,47

7 1498,711 968,769 636,472 1,55 193,874 0,000 938,471 3,28 7,73

8 3711,725 2215,266 930,688 1,68 449,664 507,824 422,864 2,07 8,25

9 2606,209 886,789 709,496 2,94 246,820 45,533 663,961 2,87 10,56

10 2989,842 1538,037 878,231 1,94 330,046 0,000 902,512 2,66 9,06

Page 28: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

24

Fig

. 6.1

– H

art

a d

e an

sam

blu

a p

ara

met

rilo

r an

ali

zați

pen

tru

alb

ia r

âu

lui

Pru

t în

an

ul

1940

Page 29: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

25

Prin aceeași metodologie au fost efectuate analizele pe cursul râului Prut extrase de pe

datele avute la dispoziție (hărți și date din teledetecție) conform bazei de date.

Pentru această analiză, având în vedere că nu se cunosc exact cauzele care au

condus la modificarea importantă a cursului râului Prut între anii 1940 și 1949, s-au folosit

pentru calcularea statisticilor doar liniile vector care reprezintă malul drept al râului Prut între

anii 1949 și 2017.

În figura 6.2 este prezentată zona de studiu cu liniile transect trasate automat de

către subprogramul DSAS. Pentru o mai bună reprezentare grafică, în zonele în care este

prezent fenomenul de eroziune a malului drept, liniilor transect le-au fost atribuite culoarea

roșu, iar pentru liniile transect din zonele afectate de depunere de sedimente a fost atribuită

culoarea albastru pentru fiecare dintre acestea.

Fig. 6.2 – Harta privind rezultatul trasării liniilor transect în zona de studiu

Au fost calculate următoarele statistici:

a. Modificările totale ale liniei țărmului/malului drept al râului Prut (eng.

Shoreline Change Envelope – SCE);

b. Mișcarea netă a liniei țărmului/malului drept al râului Prut (eng. Net

Shoreline Movement – NSM);

c. Rata totală a modificării (eng. End Point Rate – EPR);

d. Rata de Regresie liniară (eng. Linear Regression Rate – LRR).

Page 30: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

26

Un extras din tabelul centralizator cu rezultatele obținute în urma analizelor

efectuate cu valorile maxime și minime este prezentat în talelul 6.3.

Tabelul 6.3 – Extras din tabelul centralizator privind analiza evoluției malului drept al râului Prut între anii 1949 - 2017

OBJECT ID

Transect Id

TCD EPR ECI SCE NSM LMS LRR LR2 LSE

(m) (m/an) (m) (m) (m/an)

1 1 0 -0,09 0,09 44.,85 -5,86 -0,11 -0,32 0,38 9,84

… … … … … … … … … … …

424 424 4230 -4,51 0,09 328,08 -310,63 -0,39 -4,22 0,84 43,27

425 426 4250 -4,51 0,09 334,53 -310,63 -0,39 -4,25 0,84 44,56

… … … … … … … … … … …

1465 1468 14670 0 0,09 14,79 0,06 -0,04 0 0 3,98

… … … … … … … … … … …

1600 1603 16020 2.84 0,09 203,45 195,85 1,23 2,15 0,79 26.72

1601 1604 16030 2.84 0,09 224,68 195,79 1,55 2,28 0,8 27,37

… … … … … … … … … … …

2474 2477 24760 0 0,09 14,61 -0,01 -0,38 -0,03 0,02 4,99

… … … … … … … … … … …

2524 2527 25260 -0,98 0,09 78,27 -67,79 -0,46 -1,04 0,84 11,01

Reprezentarea grafică a statisticilor Net Shoreline Movement (NSM), Shoreline

Change Envelope (SCE) și End Point Rate (EPR) sunt prezentate în figurile 6.3 – 6.5.

Fig. 6.3 – Harta privind rezultatul analizei statistice Net Shoreline Movement în zona de studiu

Page 31: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

27

Fig. 6.4 – Harta privind rezultatul analizei statistice Shoreline Change Envelope în zona de studiu

Fig. 6.5 – Harta privind rezultatul analizei statistice End Point Rate în zona de studiu

Page 32: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

28

Statistica ratei de regresie liniară este determinată prin potrivirea liniei de regresie

a celor mai mici pătrate la toate punctele liniei malului drept de pe o anume linie transect.

Ecuația care descrie linia de regresie liniară cea mai probabilă este prezentată în

figura 6.6 de linia întreruptă și este folosită pentru a prevedea valorile lui (y) la o anumită data

calendaristică (x). De asemenea, este calculată și eroarea medie pătratică (LR2).

Fig. 6.6 – Analiza Linear Regresion Rate pentru liniile transect cu ID 1603 și 1604

În urma digitizării suprafețelor de teren ale U.A.T. Prisăcani pentru perioada

analizată și ca urmare a comparării suprafețelor de teren mai sus menționate în programul

ArcGIS cu funcția Symmetrical Difference au rezultat valorile suprafețelor de tren afectate de

eroziunea laterală și a celor nou create prin depunere de sediment, pentru perioada 1949 - 2017.

Tabelul 6.5 – Valorile morfodinamicii comparativ cu anul de referință 1949

PERIOADA E D

PERIOADA E D AP T E/D

(m2) (m

2 ) (m

2 *10

-6) (m

2 *10

-6) (m

2 *10

-6) (m

2 *10

-6)

1949 – 1960 139304,6644 597518,4231 1949 – 1960 0,14 0,60 0,46 1,20 0,23

1949 – 1985 386520,0423 523830,0366 1949 - 1985 0,39 0,52 0,14 1,05 0,74

1949 – 1991 371526,2323 513556,9383 1949 - 1991 0,37 0,51 0,14 1,03 0,72

1949 – 2000 496298,041 595210,7245 1949 - 2000 0,50 0,60 0,10 1,19 0,83

1949 – 2005 445732,1403 571490,421 1949 - 2005 0,45 0,57 0,13 1,14 0,78

1949 – 2010 498864,8087 532837,9509 1949 - 2010 0,50 0,53 0,03 1,07 0,94

1949 – 2012 456581,3243 576534,291 1949 – 2012 0,46 0,58 0,12 1,15 0,79

1949 – 2013 453612,7827 590242,4101 1949 - 2013 0,45 0,59 0,14 1,18 0,77

1949 – 2015 470906,3143 566701,3466 1949 – 2015 0,47 0,57 0,10 1,13 0,83

1949 – 04.2016 476466,162 595064,3402 1949 – 04.2016 0,48 0,60 0,12 1,19 0,80

Page 33: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

29

PERIOADA E D

PERIOADA E D AP T E/D

(m2) (m

2 ) (m

2 *10

-6) (m

2 *10

-6) (m

2 *10

-6) (m

2 *10

-6)

1949 – 08.

2016 489866,2068 569771,1064 1949 – 08.2016 0,49 0,57 0,08 1,14 0,86

1949 – 2017 488665,1401 549421,471 1949-2017 0,49 0,55 0,06 1,10 0,89

E = aria erodată, D = aria depunere de sedimente, AP = aria formată prin ambele procese,

T = morfodinamica totală și E/D = rata ariei erodate/ aria depunere de sedimente.

Pentru o reprezentare sugestivă a procesului de modificare în timp a malului drept al

râului Prut au fost realizate Harți tematice în ArcMap prin intermediul cărora se compară

situația dintre anii 1940 - 2017.

Dinamica secțiunilor transversale a fost analizată în baza măsurătorilor pe profilele

transversale din zona postului hidrometric Prisăcani, efectuate în perioadele: 1981 – 1982;

1984 – 1985; 1988 – 1991; 1998 – 2002; 2008 – 2015.

Pentru cuantificarea schimbărilor survenite în albie s-a realizat planimetrarea

suprafețelor între două profile în succesiune și transformarea în mc/m, pentru perioada 1981 –

2015 a rezultat o degradare cu -100,37 mc/m, în secțiunea Prisăcani existând transformări mari

în sens negativ.

În urma efectuării măsurătorilor au fost determinate cotele pentru un număr 14.250 de

puncte (fig. 6.7 – 6.9), un extras din baza de date rezultată fiind prezentat în tabelul 6.6.

Fig. 6.7 – Harta cu zonele în care au fost efectuate măsurătorile batimetrice

Page 34: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

30

Fig. 6.8 – Hartă detaliu cu zonele în care au fost efectuate

măsurătorile batimetrice

Fig. 6.9 – Hartă detaliu măsurători batimetrice

Tabelul 6.6 – Extras din baza de date creată în urma măsurătorilor batimetrice din anul 2017

Nume punct

Coordoate rectangulare Cotă sonar Adâncime Cotă albie Cod

X Y

(m) (m) (m) (m) (m) 1 628675,083 714481,720 29,705 3,61 26,095 7

... ... ... ... ... ... ...

678 627958,714 714903,943 29,604 1,18 28,424 7

... ... ... ... ... ... ...

7396 625176,380 719165,221 28,597 7,84 20,757 7

... ... ... ... ... ... ...

14239 620030,905 726230,006 26,820 11,01 15,810 7

... ... ... ... ... ... ...

14250 620039,497 726229,553 26,997 9,79 17,207 7

Direcția generală de curgere a râului Prut în zona de studiu este din direcția NV în

direcția SV, situație care se menține pe parcursul perioadei analizate.

Sunt evidente schimbările morfologiei și morfometriei cursului râului Prut în zona

comunei Prisăcani, județul Iași între anii 1940 – 2017, cu schimbări de amploare până în anii

’80 și cu schimbări aproape nesemnificative ulterior, cu excepția câtorva zone. În perioada

1940 – 1949, râul Prut a avut o mobilitate mare observându-se că, în zona situată în aval de

localitatea Prisăcani, albia râului s-a îndreaptat, astfel fiind înlăturat meandrul numărul 6. Nu se

cunoaște cu exactitate dacă acest lucru s-a realizat pe cale naturală sau ca urmare a factorului

antropic, existând posibilitatea ca acest lucru să se fi întâmplat urmare a intervenției umane

deoarece, în acea perioadă râul Prut era navigabil până în dreptul localității Ungheni, situată în

amonte față de sectorul studiat, iar ambele maluri ale râului erau teritoriu românesc.

Page 35: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

31

Datorită faptului că anterior anului 1977 s-a constatat migrarea în aval a meandrelor,

cu amenințarea intravilanului localității Prisăcani, județul Iași și cu tendința mai pronunțată de

autocaptare a meandrului numărul 2 de pe direcția localității Moreni, comuna Prisăcani, județul

Iași, așa cum rezultă din documentațiile existente la Administrația Bazinală de Apă Prut –

Bârlad, autoritățile statului român au luat măsura de consolidare a malului drept în aceste zone.

Astfel, în anul 1977 au fost efectuate două lucrări de consolidare a malului drept, consolidare

mal râu Prut amonte Manea pe o lungime de 780,00 m și consolidare mal râu Prut aval Manea,

pe o lungime de 754,00 m. De asemenea, în anul 1984 s-a efectuat lucrarea de consolidare mal

râu Prut Prisăcani pe o lungime de 754,00 m.

Trebuie menționat faptul că între anii 1974 -1978 s-a construit barajul de la Stânca –

Costești care a fost dat în exploatare în anul 1978, având influențe majore în scurgerea lichidă

și solidă în suspensie a râului. Totodată, în anul 1981 a fost construit un dig înalt de 4,5 m

calculat pentru un debit de 1.040 m3/s (debitul maxim la care a fost supus a fost de 900 m3/s în

timpul inundațiilor din anul 2010).

Analizând variabilitatea albiei minore în profil longitudinal, observăm tendința de

ajungere la echilibru a albiei prin lungirea unor meandre, sau gâtuirea acestora urmată de

tendința de autocaptare, precum și migrarea meandrelor către aval. Astfel lungimea în lungul

cursului de apă are valori care variază între 27.178,763 m în anul 1940 și 26.494,910 m în anul

2017. Prin îndreptarea cursului râului între anii 1940 – 1949, lungimea acestuia a scăzut până

la valoarea de la 25.385,257 m în anul 1949 și apoi a crescut în fiecare an până la valoarea de

27.789,980 m în anul 2013, ajungând în anul 2017 la 26.494,910 m. Creșterea lungimii

sinuoase a talvegului în perioada de studiu explică și evoluția coeficientului de sinuozitate, care

între anii 1940 – 1949 a scăzut cu 0,09 unități până la valoarea de 1,64 iar ulterior crește cu

0,15 unități până la valoarea maximă de 1,79 în anul 2013, având o valoare de 1,70 în perioada

2013 – 2017. Acesta este primul indicator al evoluției meandrelor în sensul accentuării lor.

Aceaste valori ale indicelui de sinuozitate clasifică sectorul râului Prut din zona de studiu ca

fiind unul meandrat. Lățimea albiei minore a scăzut de la valoarea maximă de 140 m în anul

1940 la valoarea maximă de 90 m în anul 2017.

În condițiile unui transport solid format din aluviuni fine și un perimetru alcătuit de

materiale argilo – prăfoase și nisipoase, mai ales în perioada de dinainte de construirea

barajului de la Stânca – Costești când cantitatea de aluviuni transportate era mai mare, de

asemenea, erodabilitatea malurilor era mai mare, ceea ce explică instabilitatea în plan orizontal

mai mare între anii 1940 – 1985 decât în perioada 1985 – 2017 așa cum se poate observa în

figura 6.11 în care este prezentată evoluția albiei râului Prut între anii 1940 - 2017.

Page 36: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

32

Pe tronsonul de râu aflat în studiu, tendința meandrelor este de migrare spre aval sau

chiar spre autocaptare în zona localității Moreni, comuna Prisăcani, județul Iași (fig. 6.11).

Din analiza figurii 6.11 se prezumă faptul că indicele sinuozității va crește, deoarece

tendința generală de evoluție se bazează pe eroziunea laterală a malurilor care împing

meandrele spre exterior acolo unde malurile nu sunt protejate sau unde lucrările de protecție s-

au deteriorat, determinând creșteri ale amplitudinii meandrelor.

Situația centralizatoare privind evoluția amplitudinii meandrelor râului Prut din zona

de studiu în perioada analizată este prezentată în figura 6.10.

Fig. 6.10 – Evoluția amplitudinii meandrelor râului Prut în sectorul Prisăcani în perioada de studiu

Astfel, se observă că amplitudinile meandrelor 1, 2, 3, 5 și 10 au crescut mai ales

în perioada 1949 – 2000, dar și ulterior, remarcându-se meandrul 5, în care amplitudinea a

crescut de la 570,052 metri în 1949 la 702,496 metri în anul 2016. Totodată, se observă

modificarea importantă survenită între anii 1940 - 1949 în zona meandrelor 6 și 7.

Prima și cea mai evidentă consecință a fost modificarea razei de curbură a

meandrelor din imediata proximitate a acestora, situația privind evoluția razei de curbură a

meandrelor sectorului râului Prut din zona de studiu, în perioada analizată este prezentată în

figura 6.12.

Toți acești parametri analizați au înregistrat modificări în sens pozitiv sau negativ,

modificări care au fost puse în evidență și prin analizarea evoluției malului drept între anii

1949 – 2017 în acelși areal de studiu, analiză efectuată cu ajutorul subprogramului Digital

Shoreline Analysis System (DSAS).

0

200

400

600

800

1000

1200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Am

pli

tud

ine

mea

nd

re (

m)

Meandrul

Evoluția amplitudinii meandrelor râului Prut în zona comunei

Prisăcani, județul Iași între anii 1940 - 2017

1940

1949

1960

1985

1991

2000

2005

2010

Page 37: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

33

Fig

. 6.1

1 –

Hart

a d

e an

sam

blu

a e

volu

ției

alb

iei

râu

lui

Pru

t în

tre

an

ii 1

940 ș

i 2017

Page 38: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

34

Fig. 6.12 – Evoluția razei de curbură a meandrelor râului Prut în sectorul Prisăcani în perioada de studiu

După trasarea liniilor transect la o distanță de 10 metri unele față de altele, au rezultat

un număr de 2.527 linii transect, numerotate de la 1 la 2.527 de la punctul extrem din amonte

către cel extrem din aval al sectorului de râu studiat. Aceste linii transect au fost folosite pentru

măsurarea vectorilor de deplasare a malului drept a râului Prut.

În baza datelor rezultate din măsurarea automată a distanțelor între linia de bază și

punctele de intersecție dintre liniile transect cu fiecare linie ce reprezintă poziția malului drept

al râului Prut la un anume moment dat, au fost efectuate următoarele analize statistice:

a. Modificările totale ale liniei malului drept al râului Prut (eng.

Shoreline Change Envelope – SCE), rezultând faptul că, deplasarea malului drept al râului

Prut în perioada analizată are valori cuprinse între 6,26 m pe direcția liniei transect cu ID 980

aflată la o distanță de 9.790 m de punctul extrem din amonte și 334,53 m pe direcția liniei

transect cu ID 426 la o distanță de 4.250 m de același punct din amonte al sectorului de râu

studiat;

b. Mișcarea netă a liniei țărmului (eng. Net Shoreline Movement –

NSM), rezultând faptul că, între linia malului drept al râului Prut din anul 1949 și cea care

reprezintă malul drept al râului Prut din luna mai 2017 au avut loc deplasări cu valori cuprinse

între -310, 63 m pe direcția liniilor transect cu ID 424 și 426 aflate la o distanță de 4.230 metri

respectiv, 4.250 m față de punctul de măsurare și +195,85 m pe direcția liniei transect cu ID

1603, aflată la o distanță de 16.020 metri față de același punct. Cea mai mică modificare a

poziției malului drept a râului Prut în perioada analizată s-a înregistrat pe direcția liniei transect

cu ID 2.477 la o distanță de 24.760 m față de punctul de măsurare, având valoarea de - 0,01 m,

practic putem spune că linia malului drept al râului în această zonă nu s-a deplasat între anii

1949 – 2017, sau că a revenit la poziția pe care o avea în anul 1949;

0

100

200

300

400

500

600

700

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Raza

de

curb

ură

(m

)

Meandrul

Evoluția razei de curburăa meandreor în lunca Prutului în zona

comunei Prisăcani, județul Iași, între anii 1940 - 2017

1940

1949

1960

1985

1991

2000

2005

2010

Page 39: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

35

c. Rata totală a modificării (eng. End Point Rate – EPR), este rata de

modificare a liniei malului drept al râului Prut între anii 1949 și 2017. Se obține prin împărțirea

distanței calculate anterior (NSM) la perioada care a trecut între anii 1949 și 2017, fiind

ignorate valorile din celelalte date calendaristice înregistrate pentru linia malului drept al râului

(folosește doar linia malului cea mai veche și cea mai actuală), acesta fiind cel mai mare

dezavantaj, fiind imposibil de pus în evidență magnitudinea fenomenelor de

eroziune/sedimentare sau trendul critic al acestor fenomene. În urma efectuării acestei analize

au rezultat valori cuprinse între - 4,51 m/an și + 2,84 m/an care corespund acelorași linii

transect cu ID 424 și 426, respectiv 1603 și 1604. Desigur, au fost înregistrate și zone în care

linia malului drept a râului Prut nu a înregistrat modificări între 1949 și 2017, corespunzătoare

unor rate de modificare a liniei țărmului cu valoarea 0 m/an pe direcția liniilor transect cu ID

258, 287, 731, 1009,1468, 1981, 2091 și 2474.

d. Rata de Regresie liniară (eng. Linear Regression Rate – LRR), a fost

de asemenea calculată, având valori cuprinse între - 4,25 m/an pe direcția liniei transect cu ID

426 și + 2,28 m/an pe direcția liniei transect cu ID 1604.

O situație centralizatoare a analizelor efectuate cu subprogramul DSAS este prezentată

în figura 6.13. Figura 6.13 totalizează scara și rata modificării malului drept a râului Prut în

perioada analizată, putându-se observa o mare mobilitae a acestuia.

În ceea ce privește existența și formarea insulelor, în sectorul de râu studiat, pe harta

topografică militară scara 1:25.000 ediția I-a din anul 1960 a fost trecută o insula pe direcția

localității Prisăcani, dar care nu mai este trecută pe harta topografică militară ediția a II-a din

anul 1985. Urmare a acumulării de aluviuni după inundațiile din anii 2008 și 2010, pe direcția

localității Moreni, comuna Prisăcani, județul Iași se formează o insula alungită cu o lungime de

95,78 m care la ape mari este submersă.

Albia râului Prut prin constituția litologică a terenului în care este adâncită este

caracterizată în zona de tronsonului de râu studiat, de meandre libere sau aluviale. Litologia

este tipică unei zone de luncă, cele mai tinere depozite, cele din albia majoră sunt aluviuni

depuse de către râul Prut în perioada actuală (Holocen – qh2) așa cum se poate observa și din

harta geologică scara 1:200.000 a zonei de studiu cu utilizarea terenului (fig. 6.14).

Page 40: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU

REZULTATELE CERCETĂRILOR PRIVIND MODIFICAREA ÎN TIMP A MALULUI DREPT AL RÂULUI PRUT ÎN

ZONA COMUNEI PRISĂCANI, JUDEȚUL IAȘI

36

Fig. 6.13 – Reprezentarea grafică a statisticilor Net Shoreline Movement (NSM), Shoreline Change Envelope (SCE) și End

Point Rate (EPR)

Fig. 6.14 – Harta utilizării terenului cu categoriile de folosință și harta geologică la scara 1:200.000 a zonei de studiu

Page 41: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

37

O înțelegere a răspunsului sistemului fluvial pe parcursul ultimilor decenii necesită o

cunoaștere esențială în evaluarea și prezicerea perturbării de către factorul antropic a zonei

bazinului hidrografic și a sistemului fluvial.

În perioada analizată, nu au fost create meandre noi dar, între anii 1940 – 1949

numărul acestora s-a diminuat cu o unitate (meandrul 6). Se constată că în lipsa măsurilor de

protecție a malurilor meandrului 2 acesta s-ar fi autocaptat (fig.7.1).

Fig. 7.1– Evoluția lungimii meandrelor râului Prut în sectorul Prisăcani în perioada de studiu

Datorită faptului că nu se cunosc cu exactitate cauzele care au dus la modificarea

importantă a albiei râului Prut între anii 1940 – 1949, dar și datorită faptului că în arealul

studiat, începând cu anul 1948 frontiera de stat dintre România și U.R.S.S. ulterior cu

Republica Moldova a fost demarcată pe râul Prut. Analizarea evoluției malului drept al acestuia

cu ajutorul subprogramului DSAS a fost efectuată pentru perioada 1949 – 2017, doar pentru

malul drept al râului. În urma analizei a rezultat faptul că, malul drept al râului Prut a avut

modificări cu o rată anuală de modificare ce are valori cuprinse între - 4,51 m/an și + 2,84

m/an, care corespund liniilor transect cu ID 424 și 426, respectiv 1603 și 1604. Desigur, au fost

înregistrate și zone în care linia malului drept al râului Prut nu a înregistrat modificări în

perioada analizată sau poziția acestei linii a malului drept al râului a ajuns în urma

modificărilor survenite în apropierea poziției inițiale din anul 1949, corespunzătoare unor rate

de modificare a liniei țărmului cu valoarea 0 m/an, pe direcția liniilor transect cu ID 258, 287,

731, 1009, 1468, 1981, 2091 și 2474. Pentru întreg arealul studiat, pe 29,6% din lungimea albie

s-a constatat că nu sunt modificări ale malului drept al râului așa cum se poate observa pe

graficul din figura 7.2.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Lu

ngim

ea (

m)

Meandrul

Evoluția lungimii meandrelor râului Prut în zona comunei Prisăcani,

județul Iași între anii 1940 - 2017

1940

1949

1960

1985

1991

2000

2005

2010

2012

Page 42: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

38

Fig. 7.2–Valorilor analizei End Point Rate în sectorul Prisăcani în perioada de studiu exprimate în procente

Între anii 1949 și 2017 malul drept al râului Prut a avut o deplasare cu valori cuprinse

între -310,63 m pe direcția liniilor transect cu ID 424 și 426, aflate la o distanță de 4.230 m

respectiv, 4.250 m față de punctul de măsurare și +195,85 m pe direcția liniei transect cu ID

1603, aflată la o distanță de 16.020 metri față de același punct. Pe direcția liniei transect cu ID

2.477 la o distanță de 24.760 m față de punctul de măsurare, s-a înregistrat cea mai mică

modificare a malului drept în perioada analizată, în valoare de -0,01 m. Situația centralizatoare

pentru întreg arealul studiat este prezentată în figurile 7.3 și 7.4.

Fig. 7.3– Valorilor analizei Net Shoreline Movement în sectorul Prisăcani în perioada de studiu exprimate în procente

Fig. 7.4 – Graficul analizei Net Shoreline Movement în sectorul Prisăcani în perioada de studiu

0

10

20

30

-2,5 -1 -0,25 0,25 (fără

modificări)

1 3

3.7

9.2

23

29.6 26.1

8.4

Pro

cen

te (

%)

Valorile EPR (m/AN)

Valorile analizei EPR între anii 1949 - 2017 în zona de studiu

0

10

20

30

<-200 <-100 <-50 <-30 <0 <30 <50 <200

2.3 4.6

12.7 8.6

20.8 25.1

9.9 16

Pro

cen

te (

%)

Valori ale NSM (m)

Valorile analizei NSM între anii 1949 - 2017 în zona de studiu

Page 43: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

39

Analiza privind modificările totale ale malului drept al râului Prut indiferent de data

calendaristică, în perioada analizată (eng.Shoreline Change Envelope - SCE), a arătat că pe

direcția unui număr de 51 de linii transect, care reprezintă un procent de 2,0% din totalul zonei

studiate, malul drept al râului Prut a avut o deplasare cuprinsă între 250 m și 350 de m,

valoarea cea mai mare înregistrată fiind de 334,53 de m pe direcția liniei transect cu ID 426, la

o distanță de 4.250 m față de capătul nordic al sectorului de râu studiat (fig. 7.5 și 7.6).

Fig. 7.5 – Valorilor analizei Shoreline Change Envelope în sectorul Prisăcani în perioada de studiu exprimate în procente

Fig. 7.6 – Graficul analizei Shoreline Change Envelope în sectorul Prisăcani în perioada de studiu

Utilizarea subprogramului DSAS în ArcGIS 10.0 este util doar în situația în care sunt

utilizate caracteristici, care pot fi reprezentate prin linii la o anumită dată, cu rezultate ale

acurateții date de acuratețea datelor de intrare.

Subprogramul DSAS prin analizele statistice oferă informații în ceea ce privește

modificarea istorică a liniei malului, cartografierea și identificarea zonelor afectate de eroziune

sau depunere de sedimente.

Există și dezavantajul că, deși se deține o mai mare cantitate de informații legate de

linia malului râului, în cadrul analizei statistice a punctului final al ratei de modificare (EPR)

0

5

10

15

20

25

<30 <45 <60 <80 <120 <170 <250 <340

20.9 21.2

16.2 16.5 15.2

5.8 2.2 2

Pro

cen

te (

%)

Valori ale SCE (m)

Valorile analizei SCE între anii 1949 - 2017 în zona

de studiu

Page 44: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

40

sunt utilizate doar două linii ale malului, celelalte vor fi ignorate. În acest caz eventualele

rezultate privind fenomenele de eroziune/depunere, amplitudinea maximă a acestor fenomene

sau ciclicitatea acestora nu vor putea fi puse în evidență.

Pentru a evidenția procesele de eroziune laterală și depunere de sedimente au fost

comparate în programul ArcGIS, utilizând funcția Symmetrical Difference, datele vector

poligon, reprezentând suprafețele de teren ale UAT Prisăcani la diferite date cu cea de referință

din anul 1949, precum și pentru fiecare etapă în parte, dar și pentru perioada 1940 – 2017. S-a

constatat că între anii 1949 – 2017, o suprafață de 488.665,1401 m2 a fost afectată de

fenomenul de eroziune și în același timp s-a creat o nouă suprafață de 549.421,4710 m2 ca

urmare a fenomenului de depunere de sedimente. Între anii 1940 și 2017 o suprafață de

821.566,0824 m2 a fost afectată de fenomenul de eroziune și s-a creat o suprafață de

2.248.695,9231 m2 , ca urmare a îndreptării meandrului 6.

Utilizând programul ArcGIS și datele vector ale suprafețelor afectate de fenomenele

de eroziune și depunere de sedimente între anii 1949 – 2017, precum și cele ale utilizării

terenului, au rezultat suprafețele de teren cu categoriile lor de folosință afectate de fenomenele

menționate anterior (fig.7.7).

Fig. 7.7– Hartă privind suprafețele de teren cu categoriile lor de folosință afectate de fenomenele de

eroziune/depunere de sedimente între anii 1949 – 2017 în zona de studiu.

Page 45: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

41

Ca urnare a analizării dinamicii secțiunilor transversale în baza măsurătorilor pe

profilele transversale din zona postului hidrometric Prisăcani, efectuate în perioadele: 1981 –

1982; 1984 – 1985; 1988 – 1991; 1998 – 2002; 2008 – 2015, a rezultat faptul că, tronsonul de

râu studiat este puternic afectat de degradare, acest fenomen fiind cunatificat pentru perioada

1981 – 2015, având valoarea de -100,37 mc/m, putând fi catalogată ca fiind o adâncire intensă

a albiei(fig. 7.8).

Fig. 7.8 – Graficul fenomenelor de Agradare – Degradare

În urma efectuării măsurătorilor de determinare a adâncimii albiei râului Prut pentru o

porțiune a sectorului de râu din zona comunei Prisăcani, județul Iași, în vederea stabilirii liniei

talvegului, au fost determinate adâncimile unui număr de 14.250 de puncte măsurate simultan

prin tehnologie GNSS. Astfel, au fost măsurate adâncimi ale râului cu valori cuprinse între

1,18 m și 11,01 m.

Pentru determinarea parametrilor meandrelor și a evoluției în timp a acestora au fost

folosite, hărți topografice militare la scara 1:25.000 realizate de către Direcția Topografică

Militară în anii 1960 și 1985 precum și planșele 77,78,79 și 80 la scara 1:25.000 din albumul

foilor de hartă folosite la demarcarea frontierei de stat a României din perioada 1948 – 1949.

Acestea din urmă au fost considerate bază de plecare pentru urmărirea modificării în timp a

malului drept al râului Prut în zona comunei Prisăcani. De asemenea, au fost folosite planuri

topografice la scara 1:5.000 din anul 1991 și ortofotohărți ale zonei de studiu.

Hărțile au fost corelate foarte bine cu informațiile de teren pentru a verifica

veridicitatea și pentru a identifica eventualele erori.

În legătură cu datele satelitare utilizate, imaginile Landsat ETM+ sunt imagini cu o

rezoluția relativ mică, de 30 m, care nu permit efectuarea unor măsurători de precizie. Este

adevărat că utilizarea imaginilor satelitare cu rezoluție foarte mare ar reduce incertitudinea în

cercetarea curentă, dar datorită faptului că imaginile satelitare Landsat sunt oferite de către

-28.87 -27.93

-58.34

-97.42

-96.38

-81.82 -90.46 -90.5 -93.42

-106.83

-102.95 -102.42

-112.85

-99.31 -100.37

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

1981

- 19

82

1982

- 19

84

1984

- 19

85

1985

- 19

88

1988

- 19

91

1991

- 19

98

1998

- 19

99

1999

- 20

02

2008

- 20

09

2009

- 20

10

2010

- 20

11

2011

- 20

12

2012

- 20

13

2013

- 20

14

2014

- 20

15Agr

adar

e -

Deg

rad

are

(mc/

m)

Perioadă

Totalul fenomenelor de Degradare - Agradare între anii 1981 - 2015 în stația hidrometrică Prisăcani

Page 46: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

42

Unaited States Geological Survey (USGS) cu titlu gratuit și acoperă perioade de timp pentru

care nu există alte informații publice în legătură cu zona de interes, precum și datorită faptului

că în mai multe articole în care au fost analizate modificările morfologice ale albiilor râurilor,

articole publicate în străinătate în reviste de prestigiu ( Peixoto et al., 2009; Henshaw et al.,

2013; Morais et al., 2016; Yousefi et al., 2016) în care autorii au utilizat imagini satelitare

Landsat, au determinat includerea acestor date satelitare în studiul prezent, fiind utile în

detectarea zonelor în care fenomenele de eroziune/depunere de sedimente sunt prezente.

Pentru anii 2016 și 2017 au fost folosite imagini satelitare Sentinel 2A cu rezoluția de

10 m, imagini disponibile doar începând cu sfârșitul anului 2015. Validarea datelor vector

rezultate în urma digitizării pe aceste imagini s-a făcut prin efectuarea de măsurători a malului

drept al râului Prut în anii 2015, 2016 și 2017 cu sistemul GPS Leica 1200.

Pe lângă rezoluția imaginilor mai pot apărea și erori în interpretarea imaginilor

satelitare privind stabilirea cu precizie a pixelului ce reprezintă malul râului care trebuie

digitizat, erori determinate de experiența operatorului. Tocmai pentru a diminua aceste erori în

cadrul studiului, a fost calculat indicele normalizat de diferențiere al apei – NDWI folosind

programul ArcGIS.

Pentru zona de studiu, în care râul Prut este apă de frontieră, problemele devin şi mai

importante din punct de vedere geopolitic prin pierderea sau câştigarea de teritorii și cu o

deosebită importanță din punct de vedere tehnic în ceea ce privește stabilirea frontierei de stat a

României cu Republica Moldova. Această stare de fapt este și mai sensibilă datorită

inexistenței unui Tratat între România și Republica Moldova, privind regimul frontierei de stat

româno - moldovenești, colaborare și asistență mutuală în probleme de frontieră ceea ce practic

face imposibilă verificarea traseului frontierei de stat între cele două țări.

Lucrarea aduce o serie de contribuții personale importante la dezvoltarea cunoașterii

în domeniu, prin:

Elaborarea unei analize hidromorfologice a râului Prut, în sectorul comunei

Prisăcani, Județul Iași;

Realizarea unei baze de date a parametrilor care evidențiază morfometria și

morfologia albiei râului Prut între anii 1940 – 2017;

Realizarea unor analize în ceea ce privește modificarea în timp a malului drept al

râului Prut în zona comunei Prisăcani, județul Iași, utilizând pentru prima dată în

acest scop, subprogramul Digital Shoreline Analysis System (DSAS) destinat

analizei liniei țărmului maritim, fiind realizată o bază de date privind:

Modificarea totală a liniei malului drept al râului Prut între anii 1949 –

2017(eng. Shoreline Change Envelope – SCE);

Page 47: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

43

Deplasarea netă a liniei malului drept al râului Prut între anii 1949 –

2017(eng. Net Shoreline Movement – NSM);

Rata totală a modificării (eng. End Point Rate – EPR);

Rata de Regresie liniară (eng. Linear Regression Rate – LRR).

Valorile din baza de date realizată în urma acestor analize au fost

obținute ca urmare a setării trasării liniilor transect perpendicular pe linia de bază,

la o distanță de 10 metri una față de cealaltă, rezultând un număr de 2.524 linii

transect;

Realizarea unei analize în ceea ce privește suprafața de teren pierdută/nou formată

prin eroziune/sedimentare, de către/în favoarea României între anii 1940 – 2017,

în zona unității administrativ teritoriale a comunei Prisăcani, județul Iași;

Analiza fenomenelor de agradare/degradare a albiei râului Prut în zona stației

hidrometrice Prisăcani;

Efectuarea pentru prima dată, a unor măsurători batimetrice folosind tehnologie

modernă (sonar și aparatură GNSS) și determinarea liniei talvegului albiei râului

Prut în zona unității administrativ teritoriale a comunei Prisăcani, județul Iași,

realizând o bază de date care cuprinde un număr de 14.250 de puncte pentru care

au fost determinate coordonatele rectangulare plane, cota la suprafața apei și

adâncimea.

Realizarea unor hărți tematice privind suprafețele de teren afectate de fenomenele

de eroziune/sedimentare la malul drept al râului Prut în zona U.A.T. Prisăcani,

județul Iași, între anii 1940 - 2017, precum și cu categoriile de folosință a

terenului afectate prin aceste fenomene între anii 1949 - 2017.

Plecând de la rolul, de frontieră naturală a României cu Republica Moldova și

frontieră externă a Uniunii Europene, pe care îl are râul Prut în zona județului Iași, rezultă

importanța continuării cercetării morfologiei și dinamicii malurilor și a patului albiei râului în

zona comunei Prisăcani și extinderea cercetărilor pentru județul Iași, iar ulterior pentru toată

zona de frontieră. Această investigație va indica zonele în care sunt prezente fenomenele de

eroziune laterală/depunere de sedimente la malurile râului și rata de modificare a malurilor,

Deoarece sectorul râului Prut din zona comunei Prisăcani este cel mai afectat de

fenomenul de degradare a patului albiei din întreg sectorul românesc, este importantă

aprofundarea cercetării morfologiei efemere cât și a celei perene, dar și a dinamicii patului

albiei. În acest scop sunt necesare:

a) Determinarea parametrilor hidraulici caracteristici ai curgerii (viteza medie a

curentului, panta energetică și adâncimea medie a curentului). Pentru aceste determinări

intenționez să colaborez cu Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie și Igineria Mediului, pentru

Page 48: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

44

a utiliza EcoMapper AUV (Autonomus Underwater Vehicle) din dotarea facultății, cu ajutorul

căruia va putea fi realizată o hartă cu înaltă rezoluție a batimetriei albiei râului Prut și a

curenților, precum și realizarea modelului digital de elevație (eng.Digital Elevation Model

DEM) al patului albiei. Prin monitorizarea sectorului de râu, prin efectuarea unor serii de

măsurători cu EcoMapper AUV la diferite perioade, se va putea pune în evidență mișcarea

aluviunilor de fund, microrelieful de pe fundul albiei și astfel se vor putea trage concluzii

pertinente cu privire la sensul și intensitatea proceselor de transformare.

b) Realizarea unui zbor în zona de studiu cu un UAV–urile (eng. Unmanned Aerial

Vehicle) în vederea realizării modelului digital al terenului (Digital Terrain Model - DTM) a

albiei majore a râului Prut în zona comunei Prisăcani, județul Iași.

c) Determinarea modelelor echipotențiale zonale pe baza modelelor regionale

combinate cu măsurători nivelitice de precizie ale punctelor din rețeaua națională de nivelment

geometric de precizie și cu măsurători GNSS.

Page 49: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU BIBLIOGRAFIE

45

1. Altunin, S.T., – Regularizarea râuilor, Moscova, 1962;

2. Bartha, I., Javgureanu, Marcoie, N., – Hidraulica, vol. II, Editura

Performantica, Iași, 2004;

3. Băloiu V. – Combaterea eroziunii solului și regularizarea cursurilor de

apă, Editura Didactică și Pedagogică București, 1967;

4. Blăgoi, O., Mitroi, A., – Soluții moderne și clasice pentru lucrări de

protecție pe cursurile de apă, Editura Performantica, Iași, 2013;

5. Bofu C., Chirilă C. – Sisteme informaționale geografice cartografierea și

editarea hărților, Editura Tehnopress, 2007;

6. Bollati, I.M., Pellegrini, L., Rinaldi, M., Duc, G., Pelfini, M. – Reach-

scale morphological adjustments and stages of channel evolution: the case

of the Trrebia River (northen Italy), – Geomorphology, 221, 2014;

7. Butnariu, D.G., – Raport de cercetare nr.1 – Analiza și evidențierea

proceselor care determină modificarea malurilor râului Prut, Iași,

03/2016;

8. Butnariu, D.G., – Raport de cercetare nr.2 – Tehnici de achiziție și

prelucrare a datelor privind traseul și solurile de pe malul drept al râului

Prut, în zona de studiu, Iași, 01/2017;

9. Butnariu, D.G., – Raport de cercetare nr.3 – Rezultate parțiale privind

modificarea în timp a malului drept al râului Prut, în zona comunei

Prisăcani, județul Iași, Iași,09/2017;

Butnariu, D.G., Oniga V. E., Stătescu, F., – Tracking down the 10.

modifications of the right bank of the Prut River in the territorial

administrative unit of Prisacani commune - Iasi County,”Lucrări

științifice” vol.58 (1), seria Agronomie, pag.147-150, Iasi, Romania,

electronic ISSN 2069-6727, Editura ”Ion Ionescu de la Brad”, ISSN 1454-

7414, 2015;

11. Butnariu, D.G., Stătescu, F., Mărgărint, M.C., Niculiță, M., – The

recent evolution of the Prut River channel in the territorial administrative

unit of Prisacani commune - Iasi County, RevCAD Journal of Geodesy and

Cadastre, No. 22, pag.31-40, ISSN 2068-5203,2017;

12. Butnariu, D.G., Stătescu, F., – ”Time tracking of the Prut River bed

evolution at Iasi County limits”, Buletinul Institutului Politehnic din Iași,

Page 50: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU BIBLIOGRAFIE

46

volumul 63(67), numărul 1-2, pag.65-79, Secția Hidrotehnică, Iași, ISSN

1224-3892, 2017;

13. Butnariu, D.G., Stătescu, F., – ”Analysis of the historical trend of the

right bank of Prut River in the territorial administrative unit of Prisacani,

Iasi County using the digital shoreline analysis system (DSAS) software”,

”Lucrări științifice” vol.60 (1), seria Agronomie, pag. 98 – 102, Iasi,

Romania, Editura ”Ion Ionescu de la Brad”, ISSN 1454-7414, 2017;

14. Charlton, R., – Fundamentals of Fluvial Geomorphology, Routledge

Taylor & Francis e-Library, 2007;

15. Diaconu, C., Lăzărescu, D., – Hidrologia, Editura Didactică și

Pedagogică București, 1965;

16. Henshaw, A.J., Gurnell, A.M., Bertoldi, W., Drake, N.a, – An

assessment of the degree to whitch Landsat TM can support the

assessment of fluvial dynamics, as revealed by changes in vegetation extent

and channel position, along a large river, Geomorphology, 202, 2013;

17. Hooke, J.M., Yorke, L. – Rates, distributions and mechanism of change in

meander morphology over decadal timescales: River Dane, UK. Earth

Surface Processes and Landforms 35(13), 1601 – 1614, 2010;

18. Hooke, J.M. – River meandering. In: Shroder, J. (Editor in Chief), Wohl,

E. (Ed.), Treatise on Geomorphology. Academic Press, San Diego, CA,

vol. 9, Fluvial Geomorphology, pp. 260–288, 2013;

19. Imbroane, A.M. – Sisteme Informatice Geografice, Vol I Structuri de

date, Editura Presa Universitară Clujeană, Cluj Napoca, 2012, ISBN 978-

973-595-417-8;

20. Johnston, K., Ver Hoef, J.M., Krivoruchko, K., Lucas, N., – Using

ArcGIS Geostatistical Analyst, ESRI, Redlands, USA, 2001;

21. Lawrence PL., – Natural hazards of shoreline bluff erosion: a case study

of Horizon View, Lake Huron, Geomorphology, Volume 10, 1- 4, 65 – 81,

1994;

22. Leopold L.B., Wolman G.M., Miller J.P., – Fluvial processes in

geomorphology, Dover publications, INC, New York, 1995;

23. Lohtin V.M., - Despre mecanismul curgerii râurilor , Sankt Petersburg,

1897;

24. Giurma I., Crăciun I., Giurma C-R. – Hidrologie, Editura Politehnium,

Iași, 2006;

Page 51: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU BIBLIOGRAFIE

47

25. Mac I. – Elemente de geomorfologie dinamică, Editura Academiei,

București, 1986;

26. Maidment, D.R. – Handbook of Hidrology, New York, McGraw Hill,

1993;

27. Maiti S., Bhattacharya AK., – Shoreline change analysis and its

aplication to prediction: a remote sensing and statistics based approach.

Marine Geology, 257, 11 – 23, 2009;

28. Minami, M. – Using ArcMap, ESRI, Redlands, USA, 2000;

29. Mitoiu, C. – Ingineria râurilor. Regularizarea albiilor râurilor și îndiguiri,

Editura BREN, București, 1999;

30. Morais, E.S., Rocha, P.C., Hooke, J., -– Spatiotemporal variations in

channel changes caused by cumulative factors in a meandering river: The

lower Peixe River, Brazil, Geomorphology, 273, 2016;

31. Oguchi, T., Wasklewicz, T., Hayakawa, Y.S. – Remote data in fluvial

geomorphology: characteristics and applications. In: Shroder, J. (Editor in

Chief), Wohl, E. (Ed.), Treatise on Geomorphology. Academic Press, San

Diego, CA, vol. 9, Fluvial Geomorphology, pp. 711–729, 2013;

32. Onose, D., Badea, C.A., – Măsurători terestre – Fundamente, Vol.I,

Modulul C, - Topografie, Editura Matrix Rom, București, 2001, ISBN 973-

685-320-9;

33. Peixoto, J.M., Nelson, B.W., Wittman, F., – Spatial and temporal

dynamics of river channel migration and vegetation in central Amazonian

white-water floodplains by remote-sensing techniques, Remote Sens.

Environ. 113, 2009;

34. Pișota, I., Zaharia, L. – Hidrologie, Universitatea din București,

București, 2001;

35. Posea G., Poescu N., Ielenicz M., – Relieful României, Editura Științifică,

București, 1974;

36. Rădoane, M. – Cercetări de geomorfologie aplicată pentru cunoașterea

modificărilor la nivelul albiilor de râu, Analele Universității ”Ștefan cel

Mare” din Suceava, Secțiunea geografie, XIII;

37. Rădoane M., Dumitriu D., Ichim I.,– Geomorfologie Vol.II, Ediția a II-a

Editura Universității Suceava, 2001;

38. Rădoane, M., Rădoane, N., Dumitriu, D., Cristea, I.,– Granulometria

depozitelor de albie ale râului Prut între Oroftiana și Galați, Revista de

Geomorfologie, vol. 8, 2006;

Page 52: Cercetări privind modificarea în timp a malului drept …...inundațiilor, calității apei, etc. se pot face corelări cu geometria albiei și modificarea traseului în plan datorate

Ing. Daniel-George BUTNARIU BIBLIOGRAFIE

48

39. Rădoane, N., Rădoane, M., Amăriucăi, M.,– Observații asupra

variabilității hidrologice a râului Prut, Analele Universității ”Ștefan cel

Mare” din Suceava, Secțiunea geografie, 2006;

40. Rădoane, M., Rădoane, N., Cristea, I., Gancevici – Oprea, D. –

Evaluarea modificărilor contemporane ale albiei râului Prut pe granița

românească, Revista de Geomorfologie, vol. 10, 2008;

41. Schumm, S.A. – The system fluvial, New York, Wiley- Interscience, 1977;

42. Schumm, S.A. – Patterns of alluvial Rivers, Annual Review of Earth and

Planetrary Sciences 13: 5 – 27 , 1985;

43. Stătescu, F., Pavel ,V.L. – Știința solului, Editura Politehnium, Iași, 2011;

44. Thieler ER., Danforth WW., – Historical shoreline mapping (II)

Aplication of the Digital Shoreline Mapping and Analysis Systems

(DSMS/DSAS0 to shoreline change mapping in Puerto Rico, Journal of

Coastal Research, 10(3), 600 – 620, 1994;

45. Thieler ER., Himmelstoss EA., Zichichi JL., Ergul A., – The Digital

Shoreline Analysis System (DSAS) Version 4.0 – An ArcGIS Extension for

calculating Shoreline Change. Open file Report US Geological Survey

Report No. 2008 – 1278, 2009, available on-line

http://woodshole.er.usgs.gov/project-pages/dsas/version4.0,

46. Temitope D., Oyedotun T., – Shoreline Geometry: DSAS as a Tool for

Historical Trend Analysis, Geomorphological Techiques, 2014;

47. Tufescu V. – Modelarea naturală a reliefului și eroziunea accelerată,

Editura Academiei Române, București, 1966;

48. Ujvari I. – Geografia apelor României, Editura Șt. Enciclopedică,

București, 1972;

49. Vartolomei, F. – Bazinul hidrografic Prut studiu de hidrologie, Editura

Transversal, Bucure;ti, 2012;

50. Yousefi, S., Pourghasemi, H.R., Hooke, J., Navratil, O., Kidová, A., –

Changes in morphometric meander parameters identified on the Karoon

River, Iran, using remote sensing data, Geomorphology, 271, 2016;

51. Zăvoianu, F., – Fotogrammetria, Editura tehnică, ISBN 973-31-1414-6,

București, 1999;

52. Ziliani, L., Surian, N. – Evolutionary trajectory of channel morphology

and controlling factors in a large gravel-bed river. Geomorphology, 173 -

174, 2012;