hidrograful de viitura

7.

HIDROGRAFUL DE VIITUR

Hidrograful debitelor, numit i hidrograful scurgerii sau al undei de viitur reprezint expresia integral a caracteristicilor fiziografice i climatice care guverneaz relaia dintre ploaie i scurgere ntr-un anumit bazin hidrografic. (Chow, 1959). Viitura reprezint o cretere a scurgerii prin albie, care atunci cnd depete malurile naturale sau artificiale ale rului, acoper zona inundabil a luncii (Mustea, 2005). Este necesar controlarea viiturilor pentru ca daunele produse s nu depeasc limitele acceptabile. C. Diaconu i S. Crciun (1973) au precizat rolul important al umiditii solului i intensitii ploii n formarea unei viituri, cunoscut fiind faptul c cea mai mare parte a debitelor maxime provine din ploi. O avers care cade pe un bazin hidrografic de caracteristici cunoscute i condiii iniiale date determin la ieirea din bazin un hidrograf de debit.

Figura 7.1 Schema corespunztoare unui eveniment ploaie-scurgere

n figura 7.1 sunt reprezentate caracteristicile principale referitoare la un eveniment ploaie-scurgere i anume:

HIDROLOGIE I METEOROLOGIE

Timpul de rspuns tp al bazinului hidrografic intervalul de timp dintre momentul corespunztor centrului de greutate al ploii nete i momentul n care se produce vrful viiturii. Timpul de concentrare tc timpul necesar pentru o particul de ap aflat n punctul cel mai ndeprtat al bazinului s parcurg distana pn la ieirea din bazin; poate fi estimat ca timpul scurs ntre sfritul ploii nete i sfritul scurgerii directe. n analiza hidrologic prezint importan hidrograful anual i hidrograful undei de viitur. Figura 7.2 prezint schema unui hidrograf cuprinznd fazele de scurgere anuale caracteristice teritoriului Romniei.

Figura 7.2 Schema unui hidrograf anual caracteristic teritorilui Romniei (dup I. Ujvari, 1972)

Pe baza analizei scurgerii maxime pe rurile Romniei s-au stabilit urmtoarele perioade caracteristice (Ujvari, 1972): viituri de iarn; ape mari i viituri de primvar; viituri de var; viituri de toamn. 72

7. HIDROGRAFUL DE VIITUR

Vrfurile hidrografului anual reprezint hidrografe ale undei de viitur rezultate n urma ploilor toreniale sau a combinaiei ploaie-topirea zpezii.

7.1. Forma i componentele hidrografuluiForma i componentele unui hidrograf sunt reprezentate n figura 7.3. Un hidrograf de debit are n general o form de clopot asimetric care poate fi mprit n trei pri: curba de cretere sau de concentrare (BC) a crei alur reflect caracteristicile topografice ale bazinului i caracteristicile aversei; curba de descretere (CDE) este funcie de caracteristicile fizice ale reelei hidrografice i practic independent de variaiile intensitii ploii i de infiltraie; vrful viiturii este curba cuprins ntre punctul de inflexiune al curbei de cretere i cel al curbei de descretere a hidrografului; momentul n care se produce debitul maxim servete la stabilirea timpilor de rspuns tp i de cretere tCR a viiturii; curba de secare este generat numai de scurgerea subteran n condiiile ncetrii complete a scurgerii de suprafa. Componentele hidrografului sunt urmtoarele: scurgerea rapid sau direct (SR) scurgerea care iroiete pe versani; scurgerea hipodermic (SH) scurgerea care se produce n primul strat de sol; scurgerea de baz sau subteran (SB) reprezint alimentarea rului de ctre acvifer i are dou componente: una provenit din precipitaiile anterioare i cealalt din precipitaia care a declanat unda de viitur. n perioadele secetoase scurgerea se diminueaz; astfel, n bazinele mici i relativ impermeabile, avnd pante abrupte scurgerea este format din scurgerea de baz susinut de scurgerea hipodermic, iar n bazinele mari, relativ plane i impermeabile exist doar scurgere de baz.

73


Figura 7.3 Componentele i elementele caracteristice ale unui hidrograf de viitur

Scurgerea de baz dinaintea producerii aversei este reprezentat prin aria de sub curba AB, scurgerea rapid SR i hipodermic SH prin ariile delimitate de curbele nchise BCDB respectiv BDEB iar aria de sub curba EF reprezint scurgerea de baz care se produce dup ncetarea scurgerii de suprafa. Ariile delimitate de curbele mai sus amintite reprezint volumele scurse (m3). Avnd n vedere ponderea relativ redus a SH (maxim 5% din volumul scurs) i posibilitatea transformrii acesteia n iroire la suprafaa solului, funcie de configuraia terenului, SR i SH se grupeaz sub denumirea de scurgere de suprafa (SS). Elementele caracteristice ale hidrografului sunt urmtoarele: debitul maxim (de vrf) al viiturii QM (segmentul CN); debitul maxim scurs, Q (segmentul CM); debitul de baz QB debitul de la i la care ncepe, respectiv se sfrete viitura;

74


timpul de cretere a viiturii tCR (ore, zile) reprezint perioada de timp n care debitele cresc de la valoarea debitului de baz pn la atingerea debitului maxim QM al viiturii; timpul de descretere tSC (ore, zile) reprezint perioada de timp n care debitul scade de la valoarea maxim atins pn la valoarea debitului de baz; tSC > tCR; timpul de baz tb (ore, zile) reprezint durata scurgerii directe; timpul total tT (ore, zile) reprezint durata viiturii; volumul viiturii Ws (m3) reprezint volumul total de ap scurs printr-o seciune transversal a unui ru, pe durata viiturii; se determin prin relaia:

Ws = Q(t )dt0

tT

( 7.1)

coeficientul de form a viiturii raportul dintre suprafaa hidrografului i suprafaa dreptunghiului cu baza tT i nlimea QM care l ncadreaz:

=

Ws QM t T

( 7.2)

Debitul maxim, timpul de cretere, timpul total i volumul viiturii sunt principalele elemente definitorii ale hidrografului viiturii.

7.2. Metode de separare a hidrografului de viiturPentru a simplifica analiza scurgerii totale se recurge la descompunerea grafic a hidrografului de debit n componentele scurgerii. Aceast descompunere se bazeaz pe ipoteza diferenei vitezelor i a timpilor de rspuns corespunztori fiecrei scurgeri n parte. Prin urmare hidrograful se separ ntr-o scurgere mai rapid (SS) i una mult mai lent (SB). Printre metodele de separare a hidrografului se menioneaz: a) Metoda curbei de descretere

75


Curba CDE poate fi considerat de forma unei descreteri exponeniale:Q (t ) = Q0 (t )e (t t0 ) / k( 7.3)

unde Q0 debitul la momentul t0 i k constanta descreterii exponeniale.

Figura 7.4 Metoda curbei de descretere

Metoda de separare (determinarea punctelor D i E de pe ramura de descretere) const n liniarizarea ecuaiei (7.3) i reprezentarea punctelor log Q pe scar liniar (figura 7.4). Asimilnd aceast ramur cu trei segmente de dreapt, la intersecia acestora se obin punctele D i E corespunztoare punctelor D i E. b) metoda liniei drepte Presupune trasarea unei linii orizontale, respectiv nclinate din punctul n care ncepe scurgerea rapid pn intersecteaz curba de descretere a hidrografului de viitur, respectiv punctul n care rencepe scurgerea de baz. c) metoda timpului fix

76


Presupune ncetarea scurgerii de suprafa dup un anumit timp tf msurat din momentul atingerii debitului maxim. Linia reprezentnd debitul de baz dinaintea nceperii scurgerii de suprafa se prelungete pn n momentul corespunztor debitului maxim; acest punct se unete cu punctul de pe curba de descretere corespunztor timpului tf. Metodele b) i c) sunt exemplificate n figura 7.5.

Figura 7.5 Metoda liniei drepteb; metoda timpului fixc.

77

hidrograful de viitura

Documents