curs nr 4

Hidrologie

CURS NR. 4

HIDROGRAFIA

Hidrografia este o direcţie principală a hidrologiei care se ocupă cu prezentarea

generală a unităţilor hidrologice, încadrarea lor geografică, analiza caracteristicilor

morfologice şi morfometrice precum şi a altor caracteristici definitorii. Unităţile

hidrologice continentale se pot grupa în următoarele: bazinul hidrografic, lacurile, ape

curgătoare.

BAZINUL HIDROGRAFIC (BH)

In cele mai dese cazuri problemele practice hidrologice se referă la suprafeţe de

teren corespunzătoare bazinului hidrografic al tuturor categoriilor de unităţi hidrologice

Caracteristicile topografice, geologice, pedologice, gradul de acoperire cu vegetaţie şi

natura acesteia joacă un rol important în activitatea sa hidrologică.

Caracteristicile topografice

Se consideră bazin hidrografic o suprafaţă de teren de pe care apa de ploaie

care se scurge pe suprafaţa sa se concentrează şi trece printr-un punct al albiei sale.

Conceptul de bazin hidrografic este legat nu numai de albie ci şi de un punct sau o

secţiune a acesteia. Bazinele hidrografice, unităţi de bază în hidrologie, prezintă un

caracter de stabilitate în timp. Cu toate acestea, pe cale naturală sau artificial prin

intervenţia omului, se pot înregistra modificări ale lor.

Când solul este total impermeabil, bazinul hidrografic corespunde complet cu

aspectul topografic al bazinului. Limita bazinului este reprezentată de linia de cumpănă a

apelor, o linie situată la altitudinea maximă care divide precipitaţiile căzute şi care, în

consecinţă, se scurg de o parte şi de alta a liniei de cumpănă. Această linie trece prin

punctele de cea mai mare înălţime situate între două bazine învecinate (culmi de munţi,

dealuri etc.) coborând spre zona de vărsare unde se închide. În regiunile înalte ale

reliefului cumpăna apelor se poate identifica cu uşurinţă spre deosebire de regiunile

joase unde nu poate fi stabilită practic în teren decât prin nivelment. In cazul în care solul

este permeabil, în afara liniei de cumpănă a apelor superficiale mai există şi o linie de

cumpănă a apelor subterane între un bazin şi cel alăturat (fig. 1).

Fig. 1. Bazinul hidrografic

An univ. 2007-2008 1

Hidrologie Curs nr. 4

In general, diferenţa dintre bazinul hidrografic şi cel topografic influenţează

comportamentul hidrologic în cazul bazinelor hidrografice mici şi mai puţin la cele mari

unde diferenţele dintre suprafaţa de alimentare superficială şi cea subterană se

compensează iar erorile sunt nesesizabile.

Caracteristicile geologice şi pedologice

Natura geologică a rocilor care constituie un bazin hidrografic are o influenţă

hotărâtoare asupra comportamentului său hidrologic. De asemenea structura şi textura

solului influenţează scurgerea, infiltraţia sau evaporaţia.

Gradul de acoperire cu vegetaţie şi natura vegetaţiei existente joacă un rol

important: un bazin hidrografic fără vegetaţie la suprafaţă sa cunoaşte o puternică reţea

torenţială, prezintă un grad mare de degradare, un transfer mare de aluviuni, în timp ce

un bazin acoperit cu vegetaţie reţine un timp mai mare apa provenită din precipitaţii,

facilitează infiltraţia iar scurgerea se face mai lent.

Caracteristici morfometrice

Studiul unui bazin hidrografic presupune cunoaşterea caracteristicilor sale

morfometrice. Pentru definirea poziţiei sale sunt necesare coordonatele geografice (φ şi

λ) care încadrează bazinul, zona geografică unde este amplasat precum şi altitudinea la

care este situat.

A. Suprafaţa bazinului hidrografic (BH) este reprezentată de suprafaţa de

teren cuprinsă în interiorul liniei de cumpănă a apelor. Aria bazinului se poate determina

prin mai multe metode, în funcţie de gradul de precizie cerut, mijloacele tehnice de care

dispunem etc. Se folosesc:

metode grafice: metoda caroiajelor, metoda compensărilor, metoda

figurilor geometrice corespunzătoare;

metode mecanice: planimetrare

Elementele morfologice importante ale unui bazin hidrografic (BH) sunt lungimea şi

lăţimea.

Lungimea bazinului reprezintă distanţa de la vărsare până la punctul cel mai îndepărtat

situat în zona de izvoare (se exprimă în km, vezi distanţa AB în fig. 2). Dacă bazinul este

curbat sau de o formă neregulată, lungimea poate fi o curbă sau o linie frântă şi trebuie

amplasată astfel încât să împartă suprafaţa bazinului în două părţi aproximativ egale.

Lăţimea bazinului este reprezentată de perpendiculara pe lungimea bazinului care uneşte

celelalte două maluri opuse. Lăţimea cu dimensiunea cea mai mare exprimă valoarea

maximă a lăţimii. Lăţimea medie se poate calcula ca raport dintre suprafaţa bazinului

hidrografic şi lungimea sa, cu ajutorul formulei )()( 2

kmLkmAbmediu = . Lăţimea medie a unui BH

An univ. 2007-2008 2


serveşte la prognoza viiturilor şi a amplitudinii lor: cu cât lăţimea medie este mai mică cu

atât forma bazinului este mai alungită şi timpul de concentrare a viiturilor este mai mare.

Pentru studiul unui BH, o importanţă deosebită o are modul în care se compune

suprafaţa sa. In fig. 2 se prezintă un bazin hidrografic, cu văi şi cursuri de ape, sub-

bazinele componente, modul de realizare a graficului de dezvoltare a suprafeţei sale de la

izvor până la vărsare, precum şi graficul circular de compunere a suprafeţelor. Începând

de la izvorul râului, notat cu A, râul primeşte mai mulţi afluenţi pe partea dreaptă a

cursului, ale căror sub-bazine au fost notate cu 2' şi 4', iar pe cei din stânga cu sub-

bazinele 1' şi 3'. In afara afluenţilor, cursul principal al râului are suprafeţe proprii ale

bazinului de recepţie notate, în stânga cursului cu 1,3,5 şi în dreapta cu 2,4,6.

Se planimetrează fiecare sub-bazin precum şi suprafeţele proprii şi se verifică

dacă însumarea lor dă valoarea suprafeţei totale a BH.

Cu aceste valori de suprafeţe parţiale şi totală se poate construim un grafic al

creşterii suprafeţei bazinului hidrografic al râului principal. Pe grafic se trasează o dreaptă

AB care exprimă lungimea BH, precum şi o dreaptă orizontală perpendiculară pe prima,

pe care se vor înscrie suprafeţele parţiale. Ambele drepte se trasează respectând

anumite scări alese convenabil şi anume pe verticala AB lungimea bazinului hidrografic

iar pe orizontală suprafeţele parţiale distribuite în stânga şi dreapta cursului principal. Pe

ordonată (AB) se plasează valorile care stabilesc depărtările faţă de gura de vărsare a

râului, punctul B, a diferitelor puncte de pe râul principal, printre care şi afluenţii. Pe

abscisă, începând cu punctul B, se acumulează, la scară, treptat toate suprafeţele

interbazinale, plasându-le în ordine pe cele situate în stânga şi în dreapta cursului

principal. În acest mod, pe abscisă, rezultă suprafaţa totală a bazinului hidrografic

exprimată la scară

An univ. 2007-2008 3


Fig. 2 Graficul de dezvoltare şi graficul circular al unui bazin hidrografic.

Corespunzător unui punct C situat pe bazin la o depărtare Lc de gura de vărsare a

râului, cu ajutorul graficului se poate determina rapid suprafaţa bazinului în amonte sau

aval totală sau suprafeţele situate la stânga şi la dreapta.

Planimetrând cu precizie suprafeţele interbazinale şi calculând procentele

acestor suprafeţe în raport cu suprafaţa totală se poate realiza şi un grafic circular al

bazinului (fig. 2) Dimensiunile BH au un rol deosebit în producerea şi evoluţia proceselor

hidrologice:

pentru BH mici, scurgerea şi concentrarea apelor se face concomitent cu precipitaţiile,

efectul topirii zăpezilor şi al precipitaţiilor torenţial se resimte imediat cu grave

consecinţe

pentru BH mari, situaţia este mult mai lentă, astfel de bazine regularizând scurgerea;

zonele de la suprafaţa Pământului foarte sărace în scurgere superficială se numesc

regiuni endoreice, cu o reţea hidrografică slab dezvoltată, cu predominanţa scurgerii

subterane. Ex: podişul Anatoliei, zone cu climă aridă (lacuri sărate şi săraturile);

teritoriile slab brăzdate de ape curgătoare, cu reţea hidrografică slab dezvoltată se

numesc semiendoreice.

B. Forma bazinului are un rol deosebit de important din punct de vedere hidrologic,

deoarece influenţează producerea şi evoluţia fenomenelor hidrologice. Forma bazinelor

hidrografice este imprimată de poziţia şi orientarea limitei bazinelor. De forma bazinului

depinde atât lungimea traseului apelor curgătoare, din amonte spre aval, cât şi

posibilitatea de dezvoltare şi aportul de apă al afluenţilor. Există o strânsă legătură între

cantitatea de precipitaţii, evaporaţie, debitele de apă şi altitudinea bazinului analizat.

În fig 3 sunt prezentate 2 bazine hidrografice cu suprafeţe egale dar cu forme

diferite.

An univ. 2007-2008 4


An univ. 2007-2008 5

Fig. 3 Bazine hidrografice de forme diferite şi suprafeţe egale

Timpul de concentrare a apelor rezultate din aceeaşi cantitate de precipitaţii

căzute concomitent pe cele două bazine va fi diferit. în bazinul a timpul de concentrare a

apelor în punctul A, este mai mic decât timpul de concentrare a apelor din precipitaţii

scurse pe bazinul b, în punctul B. În acest caz şi comportamentul celor două bazine

urmărit cu ajutorul izocronelor1, în cazul unor ploi torenţiale sau viituri, este

diferit.Pentru exprimarea formei bazinului hidrografic se folosesc mai mulţi indicatori:

coeficientul de compacitate (kc), denumit şi coeficientul lui Gravelius, exprimă relaţia

ce există între perimetrul BH şi lungimea cercului de suprafaţă egală cu suprafaţa

bazinului (Acerc = ABH).

cerc

BHc L

Pk = dar , 2

ccerc RA ⋅= ππcerc

cA

R = , iar cc RL ⋅= π2

Deci

AAA

L cerccercc ⋅=⋅== π

ππ

ππ 222 2

cerc

BHc A

Pk ⋅=

π21

dar ,282,02

1=

π deci

cerc

BHc A

Pk ⋅= 282,0

gradul de alungire Ki a bazinului, care se exprimă astfel:

Lb

k mediui = dacă raportul este subunitar atunci BH are o formă alungită şi cu cât

valoarea se apropie de unitate atunci forma se apropie de un cerc.

coeficientul de dezvoltare a bazinului, exprimă un raport între suprafaţa sa şi

suprafaţa

pătratului care are latura egală cu lungimea bazinului:

1 Izocronele - izolinii care unesc puncte de pe un bazin în care scurgerea lichidă ajunge în aceeaşi unitate de timp


2LAkd =

Cu cât valoarea acestui coeficient este mai mare cu atât BH are forma mai puţin alungită

şi se vor înregistra amplitudini mari ale viiturilor.

coeficientul sau indicele de asimetrie (a), care se stabileşte în funcţie de suprafeţele

situate

la stânga sau la dreapta văii sau râului principal şi se exprimă cu ajutorul relaţiei:

AAA

AAAA

a drstg

drstg

drstg )(2

2

−=

+−

=

Tipurile de bazine

Bazinele hidrografice, cu toată marea lor varietate, au fost grupate în 5 tipuri (Buta,

1983):

Tipul I, include bazinele hidrografice dezvoltate mai mult în cursul mijlociu: Crişul

Negru, Trotuş, Someşul etc.

Tipul II, unde bazinele hidrografice se dezvoltă în cursul superior: Jiu, Ialomiţa,

Buzău etc.

Tipul III, unde bazinele hidrografice se dezvoltă în cursul inferior: Argeş, Someşul Mic

etc.

Tipul IV, este caracteristic bazinelor hidrografice dezvoltate uniform: Arieş, Vedea,

Crişil Alb, Bega etc.

Tipul V, este tipic pentru bazinele care se îngustează în cursul mijlociu: Olt, Târnava

Mare etc.

Clasificarea de faţă este destinată a avea scopuri practice deoarece, în funcţie de

dezvoltarea bazinelor, se pot desprinde câteva caracteristici ce privesc geneza şi

dezvoltarea viiturilor:

- bazinele dezvoltate uniform, pe toată lungimea lor, nu generează viituri bruşte ci

numai creşteri progresive şi atenuări treptate;

- bazinele dezvoltate în cursul inferior favorizează scurgerea bruscă deoarece

apele din precipitaţii se vor aduna rapid la ieşirea din bazin;

- bazinele dezvoltate mult în cursul superior vor genera viituri a căror amploare va

scădea cu cât se apropie de cursul inferior.

C. Relieful bazinului hidrografic reprezintă un alt aspect fundamental al

comportamentului hidrologic al unui BH. Relieful unui BH este foarte bine şi sugestiv

reprezentat pe hărţi prevăzute cu curbe de nivel de pe care extragem o serie de date

An univ. 2007-2008 6


sintetice pe care le prezentăm apoi, sub o formă mai simplă, prin curba hipsometrică şi

graficul de repartizare a suprafeţelor pe trepte de altitudine.

Pentru stabilirea acestor informaţii sintetice să presupunem că un bazin

hidrografic cu o suprafaţă totală de 2500 km 2 prezintă variaţii ale altitudinilor între 600-

1800 m. Alegem o treaptă de altitudine, exemplu 200 (in funcţie de ecartul de variaţie a

altitudinilor) şi planimetrăm suprafeţele parţiale pe fiecare treaptă de nivel, obţinând

următoarele rezultate:

a1 (600-800 m) = 70 km2, reprezentând 2,8 % din suprafaţa totală;

a2 (800-1000 m) = 847,5 km2, reprezentând 33,9 % din suprafaţa totală;



a5 (1400-1500 m) = 67,5 km2, reprezentând 2,7 % din suprafaţa totală;


Curba hipsometrică şi curba de frecvenţă a altitudinilor se poate prezenta înscriind

într-un sistem de axe de coordonate valorile altitudinilor pe ordonată, suprafaţa BH pe

abscisa inferioară şi procentele pe abscisa superioară (fig. 4).

Fig. 4 Curba hipsometrică şi curba de frecvenţă a altitudinilor bazinului hidrografic

În studiul morfometric al bazinelor hidrografice se foloseşte noţiunea de rectangul

echivalent care presupune că acelaşi bazin se comportă din punct de vedere hidrologic în

mod analog cu un rectangul care ar avea aceeaşi suprafaţă şi perimetru (acelaşi

coeficient al lui Gravelius, aceeaşi distribuţie a altitudinilor, aceeaşi curbă hipsometrică).

- pornind de la curba hipsometrică se poate calcula altitudinea medie a bazinului

hidrografic,

această valoare încadrând BH într-o anumită zonă de relief. Altitudinea medie se poate

calcula făcând semisuma altitudinilor extreme:

An univ. 2007-2008 7


An univ. 2007-2008 8

2minmax HH

H mediu+

=

Pentru un bazin hidrografic cu o distribuţie a înălţimilor mult mai neregulată, altitudinea

medie se calculează separat pentru trepte de suprafaţă (ca în exemplul anterior al curbei

hipsometrice), astfel:

A

hha

hha

hha

hha

Hnn

n

mediu2

....222

1323

212

101

+⋅+

+⋅+

+⋅+

+⋅

=

−

în care: a1, a2, a3, ...a„ reprezintă suprafeţele parţiale între curbele de nivel, ho, h1,

h2,h3 ..hn -altitudinile curbelor de nivel respective, A - suprafaţa întregului BH.

- panta medie a bazinului hidrografic este o altă caracteristică morfometrică importantă

legată

de desfăşurarea scurgerii.

Pentru relieful de câmpie caracterizat de uniformitate a înălţimilor atunci panta medie se

calculează:

)/( 2minmax kmmA

HHimediu−

=

Pentru zone cu relief diferit, calculul pantei medii porneşte de la hărţi cu curbe de nivel,

alegându-se o anumită treaptă de altitudine ΔH, măsurând lungimile curbelor de nivel

(Io.,l1.. .ln) pentru fiecare treaptă de altitudine şi ţinând cont şi de suprafaţa bazinului -

A.

A

llllll

hi

nn

mediu

)...2

( 13210

−++++++

Δ=

coeficientul de acoperire a bazinului hidrografic cu lacuri, bălţi şi mlaştini (ka),

exprimat sub forma unui raport între suprafaţa lacurilor şi bălţilor şi suprafaţa totală

(în procente):

100),,(

(%) ⋅= ∑A

mlastinibaltilacuriaka

curs nr 4

Documents