UNIVERSITATEA DIN BUCURETI FACULTATEA DE GEOGRAFIE

COALA DOCTORAL: Simion Mehedini natura i dezvoltarea durabil

SPECIALIZAREA: Analize cantitative, calitative i monitoringul integrat al mediului

POTENIALUL GEOECOLOGIC AL APELOR DE SUPRAFA

N BAZINUL HIDROGRAFIC MOTRU

- rezumatul tezei de doctorat -

Coordonator tiinific, Prof. univ. dr. Maria Ptroescu

Doctorand, Oana Ionu

Comisia de doctorat: Preedinte: Prof. univ. dr. Cristian Braghin (Universitatea din Bucureti) Refereni oficiali: Prof. univ. dr. ing. Ion Giurma (Universitatea Gheorghe Asachi, Iai) Prof. univ. dr. doc. Petre Gtescu (Universitatea Valahia, Trgovite) Conf. univ. dr. Laureniu Rozylowicz (Universitatea din Bucureti)

ISBN 978-973-0-11368-6

CUPRINS

INTRODUCERE

I. CONCEPTE I METODE DE EVALUARE A POTENIALULUI GEOECOLOGIC AL APELOR DE SUPRAFA 1.1. Tratarea geoecologic a apelor de suprafa

1.1.1. Ecologie geoecologie 1 1.1.2. Interdependene i corelaii n cadrul geosistemelor 4 1.1.3.Ecosisteme acvatice procese sistemice proprii apelor de suprafa 4

1.1.3.1. Continuitate, prag i discontinuitate 4 1.1.3.2. Funcionalitate i autoreglare 5

1.1.4. Potenialul geoecologic al apelor de suprafa metode de abordare 6 1.2. Metode de evaluare a potenialului geoecologic al apelor de suprafa

1.2.1. Evalurile hidrologice i hidromorfologice 6 1.2.1.1. Regimul hidrologic al scurgerii 6 1.2.1.2. Dinamica albiilor de ru 7

1.2.2. Evalurile fizico-chimici i bioevalurile 9 1.2.2.1. Categoriile de calitate a apelor de suprafa 9 1.2.2.2. Indicele de Calitate a Apei 9 1.2.2.3. Starea ecologic 10

1.2.3. Evalurile habitatelor 10 1.2.4. Evalurile presiunilor semnificative 11

1.3. Evoluia cercetrilor potenialului geoecologic al apelor de suprafa 1.3.1. Abordarea cercetrilor la nivel internaional 11 1.3.2. Stadiul cercetrilor n Romnia 12

II. REEAUA HIDROGRAFIC I DINAMICA SCURGERII APELOR DE SUPRAFA N BAZINUL HIDROGRAFIC MOTRU 2.1. Reeaua hidrografic

2.1.1. Caracterizarea morfometric a rurilor 14 2.1.2. Delimitarea i stabilirea corpurilor de ap de suprafa 14

2.1.2.1. Aplicarea metodologiei Directivei Cadru Ap n delimitarea corpurilor de ap

14

2.1.2.2. Corpurile de ap de suprafa n bazinul hidrografic Motru cadastrare i localizare

16

2.2. Analiza prin tehnici GIS a reelei hidrografice 2.2.1. Utilizarea modelului numeric al terenului n analiza

morfometric a rurilor 18

2.2.2. Dinamica Lacului Zton Studiu de caz: noiembrie 2009 martie 2010

21

2.2.2.1. Sistemul carstic Ponoare definire i particulariti 21

2.2.2.2. Determinarea suprafeei i volumului de ap ale

Lacului Zton (noiembrie 2009 martie 2010)

22

2.3. Reeaua hidrometric i activitatea de msurtori 2.3.1. Staiile hidrometrice 27 2.3.2. Staiile de monitoring 27

2.4. Regimul scurgerii rurilor 2.4.1. Regimul scurgerii lunare i sezoniere 28 2.4.2. Scurgerea medie, minim i maxim 29

III. FACTORII GEOECOLOGICI CARE GENEREAZ I INFLUENEAZ SCURGEREA APELOR N BAZINUL HIDROGRAFIC MOTRU 3.1. Morfologia i morfometria reliefului

3.1.1. Unitile de relief n bazinul hidrografic Motru 34 3.1.2. Sistemele de terase ale rului Motru 36 3.1.3. Interdependena dintre particularitile reliefului i

caracteristicile reelei hidrografice 36

3.1.3.1. Densitatea fragmentrii 37 3.1.3.2. Energia de relief 38

3.2. Structura geologic i suportul litologic 3.2.1. Structura geologic vrst i compoziie 39 3.2.2. Legtura apei rului Motru cu freaticul. Studiu de caz: sectorul

Steic-Comanda 41

3.2.3. Influena sistemului carstic asupra regimului de scurgere. Studiu de caz: rurile Brebina i Motru Sec

42

3.3. Formaiunile vegetale 3.3.1. Consideraii generale asupra vegetaiei 42 3.3.2. Influena dinamicii suprafeelor forestiere asupra regimului de

scurgere 43

3.4. nveliul edafic 3.4.1. Condiiile de formare, proprietile i rspndirea claselor de

soluri 46

3.4.2. Procesele de gleizare i stagnogleizare 47 3.5. Particularitile climatice

3.5.1. Temperatura aerului 48 3.5.2. Precipitaiile atmosferice 49 3.5.3. Influena factorilor climatogeni asupra regimului de scurgere 49

3.5.3.1. Influena temperaturii aerului 49 3.5.3.2. Influena precipitaiilor 49

IV. MORFOLOGIA I DINAMICA ALBIEI RULUI MOTRU

4.1. Presiunile hidromorfologice i proiecia lor n starea geoecologic a apelor de suprafa n bazinul hidrografic Motru

4.1.1. Lucrrile hidrotehnice n lungul rurilor 51 4.1.2. Lucrrile hidrotehnice de barare transversal Lacul de

acumulare Valea Mare 53

4.1.3. Derivaia de ap Cerna-Motru-Tismana 54 4.2. ncadrarea tipologic i descrierea geomorfologic a albiei rului Motru

4.2.1. Tipuri de albii i procesele de albie specifice 54 4.2.2. Morfologia i procesele de mal 55 4.2.3. Problema sectoarelor de ru cu albie meandrat i albie

mpletit 59

4.3. Dinamica seciunilor transversale 4.3.1. Forma seciunilor limea i adncimea 62 4.3.2. Stabilitatea seciunilor profile transversale comparative 64

4.4. Variaia debitelor de ap i sediment 4.4.1. Rolul debitului lichid n ajustarea formei seciunilor transversale 64 4.4.2. Corelaia debitelor lichide i solide 66

4.5. Albia major a rului Motru i interferena uman 4.5.1. Variabilitatea spaio-temporal a cursului rului Motru 66 4.5.2. Impactul socio-economic i msurile de reducere a

vulnerabilitii la inundaii 68

V. EVALUAREA STRII DE SANOGENEZ A ECOSISTEMELOR ACVATICE DE SUPRAFA N BAZINUL HIDROGRAFIC MOTRU 5.1. Categoriile de calitate a apelor de suprafa n bazinul Motru

5.1.1. Elemente i standarde de calitate fizico-chimice 71 5.1.2. Starea de calitate global a apei rului Motru pe categorii de indicatori 71

5.2. Surse de perturbare a calitii apelor de suprafa 5.2.1. Particulariti ale scurgerii chimice a apelor de suprafa 73 5.2.2. Surse semnificative punctiforme i difuze de poluare 76

5.3. Starea ecologic a corpurilor de ap de suprafa 5.3.1. Evaluarea strii ecologice a corpului de ap Motru - Confluen

Jirov-Confluen Jiu. Studiu de caz 80

5.3.1.1. Indicatori biologici 81 5.3.1.2. Indicatori fizico-chimici 81 5.3.1.3. Indicatori hidromorfologici 82

5.3.2. Coroborarea categoriilor de stare ecologic a corpurilor de ap de suprafa n bazinul Motru

83

5.4. Indicele de Calitate a Apei rului Motru 5.4.1. Calcularea ICA pe baza parametrilor fizico-chimici i biologici 85 5.4.2. Interpretarea valorilor Indicelui de Calitate a Apei rului Motru 86

CONCLUZII 89

BIBLIOGRAFIE 93

Abordarea pluridisciplinar a constituit o modalitate de contopire a informaiilor utilizate i de obinere a rezultatelor practiv-aplicative n evaluarea potenialului geoecologic. Obiectivul principal al lucrrii a fost acela de a evalua starea actual a ecosistemelor acvatice de suprafa n bazinul hidrografic Motru, pe baza analizei interaciunii factorilor geoecologici i stabilirii factorilor determinani ai potenialului geoecologic al acestora. Clasificrile ecosistemelor acvatice i metodele de evaluare a potenialului geoecologic au depins de natura problemelor identificate i s-a dorit s aib drept scop promovarea prin rezolvatele obinute a obiectivele de management sau de conservare a apelor de suprafa la nivel bazinal.

Lucrarea de fa, Potenialul geoecologic al apelor de suprafa n bazinul hidrografic Motru, dorete a promova o modalitate de evaluare a potenialului apelor curgtoare, ca o alternativ practic aplicativ pentru atingerea obiectivelor propuse n planul de management bazinal prin reconstrucia ecologic a rurilor. Pe msur ce se parcurge fiecare dintre cele cinci capitole ale lucrrii, cititorul este ncurajat s gndeasc holistic asupra ecosistemelor acvatice de suprafa.

Adresez sincerele mele mulumiri Doamnei Prof. univ. dr. Maria Ptroescu pentru iniiativele de pionerat n evaluarea ecosistemelor acvatice i coordonarea riguroas a studiilor, care mi-au dat entuziasm i dorin de a cunoate, i fr de care nu ar fi fost posibil aceast lucrare.

Cercetarea a fost realizat n timpul celor trei ani de studiu efectuai n cadrul colii Doctorale Simion Mehedini (Facultatea de Geografie, Universitatea din Bucureti), suport financiar pentru studii doctorale privind complexitatea din natur, mediu i societatea uman - Contract POSDRU/6/1.5/S/24. Activiti din cadrul colii doctorale, precum susinerea examenelor, referatelor i participarea la cele dou coli de var organizate (Integrarea multi i transdisciplinar pentru Cercetarea fundamental i aplicat a Bio i Geodiversitii Capitalului Natural i sistemelor Socio-Ecologice, n perioada 5-18 Iulie, 2010; Cercetarea interdisciplinar a Sistemelor naturale i antropizate n cadrul colii doctorale Simion Mehedini, n perioada 23-28 mai, 2011) mi-au prilejuit dezvoltarea cunotinelor i capacitilor de ntocmire a analizelor cantitative i calitative ale mediului.

Pentru obinerea rezultatelor msurtorilor efectuate pe teren in s mulumesc membrilor Centrului de Cercetare a Mediului i Valorificarea Durabil a Resurselor din cadrul Universitii din Craiova pentru echipamentele puse la dispoziie i pentru munca n echip de care au dat dovad.

De asemenea, mulumesc tuturor colegilor din Departamentul de Geografie al Universitii din Craiova pentru ncrederea, sprijinul, rbdarea i bunvoina acordate.

INTRODUCEREINTRODUCEREINTRODUCEREINTRODUCERE

1

CONCEPTE I METODE DE EVALUARE A POTENIALULUI GEOECOLOGIC

AL APELOR DE SUPRAFA

1.1. Tratarea geoecologic a apelor de suprafa

1.1.1. Ecologie geoecologie

Haeckel n 1866, definea ecologica ca fiind tiina interaciunilor vieii cu mediul pe niveluri supraorganismice sau biologia ecosistemelor, mai precis ca tiina despre condiiile luptei pentru existen, despre economia naturii; n ambele definiii nefiind accentuat organismul individual.

n limita sa superioar, ecologia ajunge pn la biosfer. Limita sa inferioar nu este clar stabilit. n mod obinuit, ca limit inferioar a ecologiei este considerat nivelul organismului individual (Stugren, 1982).

Dup mijlocul secolului 20, ecologia general a obinut o configuraie nou prin conectarea principiilor ecologice la teoria general a sistemelor, prin opera zoologului american E.P. Odum (1983). Ecologia remaniat de Odum a devenit o ecologie sistemic. Ecosistemul i biosfera nu sunt sisteme strict biologice, ci sisteme etereogene n care sunt integrate componente biologice i componente anorganice. Astfel a aprut o disciplin de grani, ecologia landaftului (peisajului) sau geoecologia (Stugren, 1982).

Geoecologia este o disciplin geografic, deosebindu-se de ecologie (ca disciplin biologic) n primul rnd prin modul de a pune problema i premisele cercetrii. Troll, prin definiia ecosistemului, dat n 1939, un ecosistem este un sistem interacional funcional compus din unul sau mai multe organisme i mediul lor efectiv, att fizic, ct i biologic, individualiza un nou domeniu de studiu, derivat din unirea geografiei fizice, ecologiei i reprezentarea grafic n teritoriu a ecosistemelor sau, mai corect spus ceea ce se accept azi ca regionalizarea ecosistemelor. Definirea, clarificarea i dezvoltarea geoecologiei, n geografie, apare o dat cu definiia dat de acelai autor, Troll (1971) geoecologia este tiina tuturor interrelaiilor complexe dintre comunitile de vieuitoare i factorii mediului lor ambiant.

Mediul, ca ansamblu sistemic vast, rezult din integrarea a trei mari sisteme echivalente (Bertrand, 1966): sistemul suportului ecologic sau biotic; sistemul comunitilor vegetale i animale (sistemul exploatrii biologice); sistemul activitilor umane de amenajare i utilizare a primelor dou sisteme. Astfel, ecosfera reprezint un sistem global ce nsumeaz ntreaga lume vie cu mediul de via global i totalitatea resurselor de pe suprafaa terestr (Cole, 1958). Termenul ecosfer este frecvent utilizat de ctre ecologi i biogeografi n analiza ecologic. n majoritatea lucrrilor de specialitate, termenul de biosfer (termen propus de Cole, 1958, pornind tot de la ecosistemul lui Tansley, 1935, i combinndu-l cu biosfera) este utilizat cu nelesul totalitii fiinelor vii, iar ecosfera - suma global a fiinelor vii i sistemul necesar suportului vieii.

Tansley (1935) introduce noiunea de ecosistem, care se impune fa de alte ncercri, determinnd unitatea sistemic dintre biocenoz i mediul su, ca suport fizic.

CAPITOLCAPITOLCAPITOLCAPITOL

CAPITOLCAPITOLCAPITOLCAPITOL IIII

2

Deoarece termenul de ecosistem aparinea exclusiv ecologiei, iar geografii aveau nevoie s-l integreze obiectului de studiu al geografiei, Troll (1939) a introdus noiunea de geosistem, vznd n corelaiile sale asupra fenomenelor naturii diferenierile regionale i funcionale din cadrul mediului. Geoecosistemul, conform prerilor cercettorilor Forman i Gordon (1986), este definit de un teritoriu heterogen, alctuit dintr-o multitudine de ecosisteme care interacioneaz i care se repet.

n 1975, Soceava a introdus termenul de geosistem, n scopul de a cunoate legitile structurii i alctuirii mediului geografic, ca i elucidarea posibilitilor de optimizare a acestora sub raport natural i ecologic. Soceava definete termenul de geosistem ca sistem deschis ... supus legilor naturii.

Geosistemul se constituie, n geografie, ca o unitate funcional de sine stttoare, identic cu organismul unui individ n biologie. Structural, el corespunde ansamblului sistemic generat de integrarea celor trei sisteme menionate (suport ecologic, comuniti organice i activiti umane) (Fig. 1).

Ecosistemul, pe baza elementelor sale constitutive (suport ecologic, comuniti biologice i activitate uman) poate fi constituit ca geosistem, n momentul n care are funcionalitate, se manifest ca un tot unitar i capt personalitate geografic. Astfel, geosistemul reprezint organismul sistemic fundamental, adic nivelul la care ansamblul de elemente componente se integreaz, avnd n centrul su fiina uman. Privit ca cea mai mic sintez sistemic de integrare a elementelor, geosistemul este ierarhizat pe diferite ordine de mrimi, att funcionale, ct i spaio-temporale.

Rou (1987), argumenteaz existena geosistemului, dintr-o perspectiv nou i simplist: organismul sistemic fundamental, cea mai mic sintez sistemic de integrare a elementelor componente, integrate, are funcionalitate, se poate manifesta ca un tot, ca o personalitate geografic. Huggett (1995) vizualizeaz geoecosistemele ca pe un tot unitar dinamic avnd o structur i funcii proprii, ca orice unitate teritorial n care biosfera, reliefosfera, atmosfera, pedosfera i hidrosfera, mpreun cu procesele biologice, geomorfologice, pedologice, hidrologice i fenomenele meteorologice care le-au creat sunt considerate un tot unitar.

n aceeai ordine de idei, Ptroescu (1996) a definit peisajul drept o poriune dintr-un spaiu, o rezultant a interaciunii n timp ntre mediul fizic iniial, exploatarea biologic i aciunea omului. Deci, la integrarea elementelor aflate n interaciune, se adaug dimensiunea istoric, scara vieii umane, organizarea societii i dezvoltarea acesteia.

Geosistemul este cea mai studiat unitate funcional, avnd toate proprietile sistemice: integralitate, autoreglare i echilibru dinamic.

O analiz complet a geosistemului trebuie s considere legturile dintre componentele biotice i abiotice ale peisajului. Elementele sau unitile fundamentale care alctuiesc un geosistem poart denumiri variate: ecotop, biotop, geotop, facies, habitat, sit, unitate de peisaj, celul de peisaj sau simplu i elementele peisajului.

n urma comparrii celor dou noiuni, ecosistem i geosistem se pot desprinde urmtoarele caracteristici:

ecosistemele nu pot fi cartografiate datorit combinaiilor trofice care au un profil vertical, fiind detaate de spaiu; ecosistemele, bazndu-se pe relaii trofice, au o finalitate dominant biologic, care duce la detaarea organismelor de restul componentelor; geosistemele, datorit evoluiei lor, au limite variate n spaiu i timp, iar la baza lor stau procese de intensitate variat; geosistemele sunt dinamice, iar toate procesele interioare, se efectueaz sub aciunea cmpului geografic. Ierarhizarea geosistemelor i are o baz de plecare n regionarea geografic, numai

c fundamentarea ei structural i funcional duc la stabilirea unei baze metodologice mult mai obiective.

3

.

Spaiu Timp

OM

E C O S I S T E M

COMUNITI BIOLOGICE

SUPORT ECOLOGIC

ACTIVITATE UMAN

G E O S I S T E M

Fig. 1 Schema geosistemului ca unitate fundamental a mediului (preluare dup Rou i Ungureanu, 1977)

4

1.1.2. Interdependene i corelaii n cadrul geosistemelor

Geosistemul reprezint un suprasistem deschis n cadrul cruia sistemele i subsistemele componente sunt alctuite din elemente biotice i abiotice organizate n structuri cu funcii materiale i informaionale (Ungureanu, 2005). Astfel, n analiza geoecologic important rmne stabilirea relaiilor dintre geosisteme, dar i a relaiilor interne ale ecosferelor i influenele externe care induc schimbri n structur i funcionalitate.

Fiecare cuantificare descrie o stare a componentelor ecosferei denumit n mod curent variabil de stare. Dac geosistemul este o reea de relaii interne ntre subsistemele ce-l compun, o schimbare a unei variabile i are potenialul de a schimba toate variabilele componente ale geosistemului, matematic, aceast idee se poate reda prin ecuaia de exprimare general a dinamicii geosistemului (Huggette, 1995): de/dt = e+z, unde starea ecosferei la timpul t+1; et+1, depinde att de starea anterioar a ecosferei, et, dar i de variabilele care acioneaz din afara sistemului (et+1=et+z). Indiferent de scara aleas pentru studiu i implicit de parametrii i variabilele de stare alei pentru analiz, este important ca acetia s prezinte acele caracteristici ce pot duce la stabilirea influenelor interne i externe n cadrul geosistemelor.

Relaiile interne n cadrul geosistemelor, denumite de muli autori internalitile de mediu, constituie acele relaii dintre componentele sferelor ce alctuiesc geosistemul i care determin i caracteristicile acestuia, adic influenele interne ale geosistemului.

Pentru evaluarea potenialului geoecologic al apelor de suprafa, n special pentru apele curgtoare, modelele de relaionare ale elementelor componentelor bazinului hidrografic sunt utilizate beneficiind de atenia att a ecologitilor, ct i a geomorfologilor i hidrologilor. Spre exemplu, conceptul de coridor poate fi un punct de plecare n analiza geoecologic a rurilor i a relaiilor interne ale acestui geosistem: conectivitatea sau fragmentarea, variaiile n lime, confluenele, toate sunt aplicabile reelei de ruri.

1.1.3.Ecosisteme acvatice procese sistemice proprii apelor de suprafa

1.1.3.1. Continuitate, prag i discontinuitate Ecosistemele acvatice sunt uniti ecologice care prezint o fizionomie i caractere

bine conturate ce fac posibil diferena clar a acestora fa de alte tipuri de ecosisteme ale biosferei (Tufescu i Tufescu, 1981). Indiferent de tipul sau dimensiunea ecosistemelor acvatice acestea cuprind dou mari domenii de via (biotopi): masa de ap sau pelagicul i substratul sau bentalul (Mlcea, 1969).

Conceptul grupurilor funcionale de hrnire a fost ulterior ncorporat n cadrul unor teorii majore ale ecologiei rurilor dintre care cea mai revoluionar i care a condus la dezvoltarea cercetrii n domeniu, este cea a Conceptului Continuitii Rului, introdus n 1980 de ctre Vannote et al. Alte concepte ce ncearc s integreze sau se se bazeaz pe factorii menionai sunt prezentate pe scurt de Gordon et al. (2004): Conceptul Discontinuitilor n Serie, Conceptul Coridoarelor Hiporeice, Conceptul Frecvenei Inundaiilor, Modelul productivitii Ripariene i Conceptul Nielor Ecologice.

Migrarea nutrienilor influeneaz producia primar i accelereaz refacerea lanului trofic n urma perturbrilor produse la suprafa (Naiman i Bilby, 2001). Astfel, rurile cu zone hiporeice extinse rein i proceseaz nutrienii cu mai mare eficien dect rurile care nu prezint asemenea zone.

5

n cursul unei perioade de evoluie cu caracter continuu, prezena unor elemente noi este nesemnificativ, iar micarea caracteristic rmne n limitele unor forme i ritmuri constante. Se schimb doar valorile cantitative ale parametrilor statistici i dinamici.

Valoarea spaial sau temporal este considerat critic i poart denumirea de prag. Pragul, n sistemic, reprezint sfritul unei perioade de evoluie cu caracter continuu i semnific nceputul schimbrii calitii structurii (Ungureanu, 2005). Modificrile unei anumite stri interioare i posibilitatea de prevenire a depirii pragurilor de echilibru prin intervenie antropic duce la creterea vulnerabilitii sistemului.

Atingerea unor valori-limit, antreneaz modificri rapide i puternice (accelerri sau ncetiniri), fr ca sensul vitezei de micare s se schimbe.

De exemplu, creterea debitului lichid este nsoit de o cretere corespunztoare, dar lent, a cantitii de material solid transportat. La atingerea unei valori a debitului, aceast cantitate ncepe s creasc rapid i creterea i pstreaz ritmul accelerat numai pn la o anumit valoare limit a debitului, dup care redevine lent.

Exist cazul n care, datorit unor praguri de opoziie, evoluia fie i schimb sensul, fie se continu ntr-o form diferit, de tipul progresie-regresie. Spre exemplu, dup Leopold i Wolman (1964) sub un prag de cca. 75 cm/s al vitezei unui curent de ap, cantitatea de nisip transportat (n t/zi/cm adncime a curentului) descrete odat cu adncimea. Peste aceast vitez, cantitatea respectiv crete. Se produce o rsturnare a formei de evoluie.

Teoria discontinuitii n geografie, elaborat de geograful Brunet (1968), permite clarificarea mecanismului funcionalitii mediului ca sistem.

1.1.3.2. Funcionalitate i autoreglare Integralitatea ecosistemelor constituie rezultatul interaciunii, al diferenei

structurale i funcionale a prilor componente ale sistemului (Botnariuc, 1967). Un ecosistem este mai mult dect suma aritmetic a prilor componente, iar nsuirile sale reprezint mai mult dect suma nsuirilor acestora. Cu ct diferenierea prilor componente este mai mare, cu att gradul de integralitate se mrete.

n ecosistemele acvatice, factorii de mediu condiiile fizico-chimice i hidrologice ale biotopului au un rol important n procesul de reglare a numrului de specii i de indivizi i, prin urmare, n integralitatea sistemului. ntr-un ru rapid, cu fundul pietros, unde depunerile de detritus nu sunt importante, vor fi folosite mai mult srurile minerale solubile, care vor favoriza dezvoltarea algelor, ce formeaz baza ciclului trofic mare.

Funcionalitatea complex a geosistemului presupune i o vast ierarhie a organizrii, n care supra- i subordonrile formeaz un complicat suprasistem, a crui personalitate a fost exprimat n literatura geografic prin schemele de ierarhizare elaborate pe baze geoecologice (Soceava, 1975), pe dinamica sa (Bertrand, 1972) i pe baza integrrii structurilor umane cu cele naturale (Brunet, 1968).

Cercetri n domeniul ecosistemelor acvatice au pus n eviden faptul c diversitatea plantelor este mic n cadrul depozitelor laterale din lungul albiei rurilor, crete n vecintatea malurilor nalte, apoi descrete n lunca major continund pe terasele i comunitile de pe versani (Malanson, 1993).

Disfuncionalitatea ecosistemelor se manifest ca un fenomen de dezorganizare, de entropie, care diminueaz pn a face s dispar resursele interne cu au rol de autoreglare i de asigurare a unui echilibru dinamic.

Gama divers a tipurilor de discontinuitate impune ns modaliti diferite de desfurare a autoreglrii, prin conexiuni care corespund unor stimuli foarte diferii (Brunet, 1968; Rou i Ungureanu, 1977; Ungureanu, 2005).

Autoreglarea se exercit prin conexiuni ce corespund unor aciuni de compensare. De exemplu, un mal surpat sub aciunea apei reduce nclinarea pantei i oprete

6

continuitatea altor surpri; un prag aprut n albia rului mrete viteza apei n acel loc, deci fora sa de eroziune, care va duce la distrugerea pragului.

1.1.4. Potenialul geoecologic al apelor de suprafa metode de abordare

n anul 1976, Tudoran definea potenialul ecologic, exploatarea biologic i aciunea antropic ca elemente necesare n analiza peisajului.

Potenialul ecologic este relativ stabil i rezult din combinarea factorilor geomorfologici (natura rocilor, valoarea pantelor, expoziia i dinamica versanilor), climatici (temperatur i precipitaii), hidrologici (ape freatice, apa din sol, chimismul apei) i edafici.

Exploatarea biologic ce corespunde fiecrui tip de potenial ecologic este materializat de comunitile de plante i animale.

Aciunea antropic este un fenomen complex, generalizat ntr-o msur mai mic sau mai mare n toate geosistemele de pe suprafaa Pmntului. Utilizarea antropic interfereaz peste tot cu potenialul ecologic i cu exploatarea biologic, determinnd o evoluie specific a acestor grupe de factori.

La acestea Tudoran (1983) a adugat un al treilea sunansamblu al geosistemelor n parastazie.

Descrierea acestor parametri se poate face referindu-se la condiiile actuale ale rului sau la aspectele dinamice. Rutherford et al. (2000) au identificat cinci tipuri de referine de la care se poate realiza comparaia pentru ecosistemele rurilor: potenialul ecologic al rului; modelul asemntor sau a unui sit de referin neperturbat; criteriile standard, precum cele existente pentru calitatea apei; modele generale pentru atingerea unor condiii dorite ale rurilor; relaiile empirice.

1.2. Metode de evaluare a potenialului geoecologic al apelor de suprafa

1.2.1. Evalurile hidrologice i hidromorfologice

1.2.1.1. Regimul hidrologic al scurgerii Metodele de analiz hidrologic pot fi mprite n dou categorii (Gordon et al.,

2004): metode hidrologice, cu abordarea grupurilor de variabiliti i metode hidraulice. Variaia debitului rurilor n timpul i ntre sezoane reprezint un punct de presiune asupra organismelor acvatice i ripariene controlnd totodat dinamica i procesele habitatelor.

Fiecare sezon prezint caracteristici ale frecvenei debitelor care sunt vitale pentru funcionarea ecosistemelor acvatice, printre acestea reinem:

durata i timpul necesar depunerii icrelor de ctre peti, care depind de debitele destul de mari pentru a permite accesul petilor ctre amonte; inundaiile anuale (frecvente toamna i primvara) care contribuie la

distribuia sedimentelor i materiilor organice n cadrul ecosistemelor acvatice, erodeaz patul albiei i elimin vegetaia stabilit n albia minor. Inundaiile pot determina creterea mortalitii petilor afectnd popularea cu diferite specii ale ecosistemului;

7

inundaiile, ca fenomene extreme creeaz noi habitate prin eroziune i depozitare. Ecosistemele acvatice i ripariene din zonele montane depind de asemenea de evenimente extreme (inundaii, incendii, alunecri de teren etc.) pentru a-i rennoi procesele dinamice i a menine un mozaic de habitate i specii n diferite stagii de evoluie de la perturbarea precedent (Grand i Swanson, 1995); inundaiile ocazionale din lunile var controleaz germinarea plantelor

ripariene att n albia minor, ct i n cea major. Totodat, sezonul secetos din var asigur compactarea sedimentelor i purificarea apei, expansiunea unor habitate (n special cele ripariene), dar i limitarea habitatelor acvatice.

1.2.1.2. Dinamica albiilor de ru O unitate hidrogeomorfologic este definit drept elementul din structura

peisajului care este uniform din punct de vedere al geomorfologiei i regimului hidrologic i cu un sol omogen n msura n care se reflect condiiile hidrologice i geomorfologice (Maltby et al., 1996).

Dinamica albiilor se evideniaz cel mai bine la scar redus, mai exact, la nivel de sector de albie/sector de ru. Un alt aspect important l constituie clasificarea albiilor de ru, n raport cu configuraia n plan a albiilor, distingndu-se trei tipuri principale: albii rectilinii, albii sinuoase i albii mpletite (Leopold i Wolman, 1964).

O clasificare ulterioar pleac tot de la configuraia n plan i aparine lui Brice (1975). El distinge albii sinuoase, mpletite i anastomozate. O a patra clasificare se bazeaz pe relaii de cauzalitate, evideniate la nivelul geometriei plane a albiilor i a fost propus de Schumm (1985). Abordarea ierarhic a evalurii apelor de suprafa, propus de Rosgen (1996) cuprinde patru nivele de inventariere ce variaz de la o caracterizare geomorfologic general la descrieri detaliate i specifice care ndeplinesc cerinele analizei potenialului geoecologic. Gradul specificitii datelor, caracteristic cursurilor de ap de mici dimensiuni i fr intervenie antropic, pornind de la nivelul I pn la IV, stabilete relaiile proceselor morfologice la fiecare nivel al sectoarelor de ru i dezvoltrii modalitilor de extrapolare a rezultatelor altor locaii la scri mai mari funcie de necesiti (Fig. 2).

Nivelul I descrie caracteristicile geomorfologice generale ca rezultant a interaciunii reliefului bazinului hidrografic, morfologiei vii i formelor de relief.

Nivelul II se bazeaz pe analiza parametrilor seciunii albiei, profilului longitudinal al rului i caracteristicilor n plan ale acestuia.

Nivelul III presupune evaluarea strii i condiiilor de ru, punndu-se accent asupra mrimii i ordinului de ru, vegetaiei ripariene i ratei de stabilitate a albiei.

Nivelul IV const n evaluarea strii rului care este generat de stabilitatea, potenialul i funciile acestuia. Acest nivel aduce nou n ierahizare crearea unor linii directoare pentru documentarea i evaluarea parametrilor adiionali care influeneaz starea rului (regimul curgerii, aportul de sedimente, stabilitatea albiei, erodabilitatea malurilor i perturbrile directe asupra albiei).

8

Fig. 2 Ierarhizarea i evaluarea rurilor (prelucrare dup Rosgen, 1996)

BAZIN DE RECEPIE REEA DE DRENAJ

CARACTERIZARE GEOMORFOLOGIC

NIVELUL I

PANTA RULUI FORMA ALBIEI

PARTICULARITILE ALBIEI

NIVELUL IV

STARE SAU CONDIIILE RULUI

NIVELUL III

DESCRIERE MORFOLOGIC

NIVELUL II

RATA DE ADNCIRE RAPORTUL

LIME/ADNCIME SINUOZITATEA

MATERIALELE ALBIEI

MRIMEA/ORDINUL RULUI

VEGETAIA RIPARIAN RATA DE STABILITATE A

ALBIEI

MSURTORI ASUPRA SEDIMENTELOR

STABILITATEA ALBIEI Agradare/Degradare

MSURTORI HIDROLOGICE

9

1.2.2. Evalurile fizico-chimice i bioevalurile

1.2.2.1. Categoriile de calitate a apelor de suprafa Calitatea apelor naturale este determinat, n general, de totalitatea substanelor

minerale sau organice, gazele dizolvate, particulele n suspensie i organismele vii prezente. Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizeaz n literatura de

specialitate (Trufa i Ptroescu, 1972; Varduca, 1997; uuianu, 2006; Gavrilescu, 2008b) urmtoarea terminologie:

criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care se utilizeaz pentru aprecierea acesteia n raport cu msura n care satisface un anumit domeniu de folosin sau pe baza crora se poate elabora o decizie asupra gradului n care calitatea apei corespunde cu necesitile de protecie ale mediului nconjurtor; indicatori de calitate a apei - caracteristici nominalizate pentru o determinare precis a calitii apelor; parametrii de calitate a apei - valori i exprimri numerice ale indicatorilor de calitate a unei categorii de ap; valori standardizate ale calitii apei - reprezint FB PCvalori ale indicatorilor de calitate a apelor care limiteaz un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o anumit folosin a apei.

1.2.2.2. Indicele de Calitate a Apei Indicele de Calitate a Apei (Water Quality Index, WQI) reprezint o expresie

numeric utilizat n evaluarea calitii apelor curgtoare. Indicele a fost folosit pentru prima dat cu scopul de a reflecta schimbrile calitii apelor curgtoare din punct de vedere fizico-chimic (Cude, 2001).

Dezvoltarea ulterioar a dus la folosirea sa n caracterizarea ntregului ecosistem acvatic (Horton, 1965; Cude, 2001).

Indicele a fost folosit pentru prima dat cu scopul de a reflecta schimbrile calitii apelor curgtoare din punct de vedere fizico-chimic: ca urmare a activitilor de monitoring i management a calitii s-a ncercat prin metode matematice s se indice starea de calitate global a apelor de suprafa cu ajutorul unui indice de calitate (House, 1989).

Metodologia de baz folosit n determinarea claselor de valori ale Indicelui de Calitate a Apei a fost pentru prima dat descris de ctre Agenia de Protecia Mediului, Regiunea 10, SUA (perioadele:1978/1979, 1979/80). Aceasta folosea diverse intervale de valori pentru a stabili importana fiecrui parametru n calcularea indicelui, iar apoi prevedea stabilirea unei singure valori, cea a indicelui (Aroner, 2002).

n anii 80, pe baza metodologiei folosit de Agenia de Protecia Mediului, Regiunea 10, SUA s-au stabilit noi valori limit pentru intervale n funcie de standardele locale de calitate a apelor curgtoare (Hallock, 2002).

Avantajele folosirii unui index n evaluarea calitii apelor de suprafa: nsumeaz mai multe variabile ntr-un singur numr; aduce la aceeai unitate de msur mai muli parametri de calitate a apei; confer posibilitatea de a compara temporal i spaial calitatea mai multor corpuri de ap sau unuia singur; red gradul de folosire a apei n diverse domenii/scopuri.

10

1.2.2.3. Starea ecologic Starea ecologic reprezint structura i funcionarea ecosistemelor acvatice,

fiind definit n conformitate cu prevederile Anexei V a Directivei Cadru Ap 60/2000/CEE, prin elementele de calitate biologice, hidromorfologice i fizico-chimice generale, ultimele dou cu funcie de suport pentru cele biologice, precum i prin poluanii specifici (sintetici i nesintetici).

Elementele hidromorfologice pentru evaluarea strii ecologice sunt reprezentate de regimul hidrologic i parametrii morfologici.

Elementele fizico-chimice suport folosite pentru starea ecologic sunt reprezentate de grupa nutrienilor (N-NO3-, N-NO2-, N-NH4 +, P-PO43+, Ptotal), de condiiile termice i de oxigenare (temperatura apei i oxigenul dizolvat, salinitate-conductivitate, starea acidifierii-pH) i de grupa poluanilor specifici sintetici i nesintetici (Cu, Zn, As, Cr).

Pe baza listei de specii dintr-o seciune se calculeaz fiecare din cei 7 indici propui pentru evaluarea strii corpurilor de ap pe baza comunitilor de macronevertebrate i care intr n componenta indicelui multimetric pentru macronevertebratele bentice: Indice saprob (IS), Indice EPT_I (indivizi) (IEPT_I), Indice Shannon-Wiener (ISH), Numr familii (FAM), Indice OCH (Oligochaeta-Chironomidae) (IOCH/O), Indice grupe funcionale (IGF), Indice preferin curgere ap (reofil 7.A sau limnofil 7.B - REO/LIM).

Elementele biologice sunt luate n considerare n definirea tuturor celor 5 clase (foarte bun, bun, moderat, slab i proast), avnd la baz principiul conform cruia elementele biologice sunt integratorul tuturor tipurilor de presiuni.

n evaluarea strii ecologice pentru rurile din Romnia, elementele biologice care se analizeaz sunt fitoplancton-ul, macrozoobentos-ul (compoziia i abundena faunei de nevertebrate bentice) i fauna piscicol (compoziia, abundena i structura pe vrste).

1.2.3. Evalurile habitatelor

Caracteristicile unice ale zonelor umede au la baz particularitile spaio-temporale ale regimului hidrologic n combinaie cu alte caracteristici. Astfel, s-a dezvoltat un nou mod de abordare a evalurii apelor de suprafa n contextul procesului de asistare a deciziilor nu numai ntr-un context tiinific, de cercetare fundamental. Acest mod de abordare se bazeaz pe funcionarea acestui tip de sisteme, denumit generic analiza funcional (Damian, 2007).

Conectivitatea lateral dintre canalul principal al rului i zona inundabil reprezint factorul esenial pentru funcionarea i integritatea complexului de ecosisteme zon inundabil - ru (Amoros i Bornette, 2002), iar dinamica interaciunii dintre ap i terestru este principalul proces care creeaz i menine zonele inundabile ale rurilor (Bayley, 1995).

Printre sursele de ap care contribuie la inundarea luncii se numr: ap rezultat din revrsarea lateral a rului, pnza freatic, surse de ap situate n terenurile adiacente de altitudine superioar (terase) i precipitaiile.

Zonele umede ripariene ofer refugiu, zone de hrnire i zone de depunere a icrelor pentru diverse specii de peti, aflai n diferite stadii de dezvoltare (Spence et al., 1996). Indiferent de tip, zonele umede adiacente pdurilor sau altor tipuri de ecosisteme naturale, au o mare diversitate floral i faunistic datorit faptului c gzduiesc att specii terestre, ct i specii acvatice. Zonele umede aflate n vecintatea terenurilor agricole sau aezrilor umane ori incluse n acestea, pot fi izolate de habitatele naturale i pot ndeplini funcii diferite de cele menionate anterior. Astfel, acestor zone umede le pot fi asociate mai degrab funcii de recreere, iar acest tip de utilizare le poate afecta capacitatea de meninere a biodiversitii.

11

1.2.4. Evalurile presiunilor semnificative

In conformitate cu Directiva Cadru Ap 60/2000/CEE, se consider presiuni semnificative, presiunile care au ca rezultat neatingerea obiectivelor de mediu pentru corpul de ap studiat. Presiunile semnificative punctiforme au n vedere evacurile de ape epurate sau neepurate n resursele de ap de suprafa i sunt reprezentate de urmtoarele categorii: aglomerri umane, uniti industriale i ferme zootehnice. Presiunile semnificative de poluare difuz sunt reprezentate de: stocarea i utilizarea ngrmintelor chimice i creterea animalelor.

Criteriile de desemnare a presiunilor punctiforme au la baza cerinele Directivei privind epurarea apelor uzate urbane - Directiva 91/271/EEC (aglomerri umane) i Directivei privind prevenirea i controlul integrat al polurii 96/61/EC (Directiva IPPC).

n acest sens se impune totodat i respectarea cerinelor legislaiei naionale precum HG 352/2005 (NTPA-011, NTPA-001).

Conform prevederilor Directivei 91/271/CEE, Art. 3, ncrcarea organic total a apelor uzate generate de o aglomerare exprim dimensiunea aglomerrii n termeni tehnici. Noiunea de locuitor echivalent exprim ncrcarea organic biodegradabil avnd un consum biochimic de oxigen la 5 zile de 60 g O2/zi i se calculeaz conform formulei:

nr. l.e.total = Qm (l/zi) * Cm (g/l) / 60 (g/zi) Presiunile agricole difuze constau n emisiile de nutrieni i sunt greu de

cuantificat, afectnd att calitatea apelor de suprafa, ct mai ales calitatea apelor subterane. Prin aplicarea modelului matematic MONERIS (MOdelling Nutrient Emissions in RIver Systems) se pot estima cantitile de poluani emise de sursele de poluare punctiforme i difuze.

Criteriile hidromorfologice utilizate la identificarea corpurilor de ap puternic modificate au la baz Proiectul Regional UNDP-GEF al Dunrii i iau n considerare tipurile de lucrri hidrotehnice, magnitudinea presiunii i efectele acestora asupra ecosistemelor.

1.3. Evoluia cercetrilor potenialului geoecologic al apelor de suprafa

1.3.1. Abordarea cercetrilor la nivel internaional

Schimbrile legislative n domeniul apei, din ultimele 3 decenii, au adus n prim plan protecia integritii ecologice i a biodiversitii, solicitnd autoritilor competente implementarea unor msuri efective pentru ndeplinirea acestor obiective.

Necesitatea evalurilor rapide i cuprinztoare a potenialului geoecologic a dus la apariia unor concepte precum cel al strii de sanogenez a rului - SUA (Gordon et al., 2004). Avnd n vedere c aceast stare nu este o proprietate observabil a ecosistemului acvatic, ci una msurabil, cercetrile de la nivel internaional utilizeaz o serie de indici i corelaii n exprimarea acesteia: Ierarhizarea i evaluarea rurilor (Rosgen, 1996); Conceptul Continuitii Rului (Vannote et al., 1980); Parametrii fizico-chimici ai calitii apei i semnificaia lor ecologic (Naiman i Bilby, 2001); Indicele Polurii Apei (Letonia); Indexul Calitii Apei (SUA); Inventarierea Mediului, Albiei i Zonelor Ripariene (Malanson, 1993); Indexul Condiiilor Rurilor (Australia); Indexul Geomorfologiei Rurilor (Africa de Sud); Supravegherea Habitatului Rului (Marea Britanie, 1997); Metodologia Creterii Debitelor Rului (IFIM) (Bovee, 1982); Date anuale i lunare ale variabileleor hidrologice (Puckridge et al., 1998); Folosirea macronevertebratelor ca bioindicatori ai ecosistemelor acvatice (Jackson et al., 2002).

12

La nivel European, caracterizarea corpurilor de ap, conform Directivei Cadru Ap 60/2000/CEE, se bazeaz pe regionalizri care au fost frecvent folosite n evaluarea ecologic a rurilor i a studiul biologic al comunitilor. Evalurile hidromorfologice, pe baza regimului hidrologic, au stabilit gradul de conectivitate al rului. Adncimea i limea albiilor de ru, structura patului de albie i particularitile zonei ripariene au constituit indicatori ai condiiilor morfologice n stabilirea strii ecologice. n bioevalurile ecosistemelor acvatice numeroi autori au folosit fauna acvatic ca bioindicator n definirea strii de sanogenez (Bovee, 1982; Spence et al., 1996; Boyacioglu, 2007).

1.3.2. Stadiul cercetrilor n Romnia

n Romnia cercetarea ecosistemelor acvatice se poate mpri n studii asupra evalurilor biocenozelor i ale evalurilor parametrilor fizico-chimici, direcii de cercetare reprezentnd interesul acordat n special de ctre biologi studiului acestor ecosisteme.

Primul cercettor care a studiat, am putea spune elemente din ecosistemul Dunrii, a fost Antipa care a publicat n 1909 lucrarea Fauna Ihtiologic a Romniei. Savantul romn este primul care a atras atenia celor ce doreau desecarea blilor Dunrii asupra consecinelor incalculabile ale acestei transformri, argumentnd importana ecologic a acestora pentru fluviul Dunrea.

coala geografic romneasc, nc din primele lucrri ale lui Mehedini (1931) a ntrevzut esena geosistemelor ca entiti funcionale, relaiile dintre nveliuri. n acelai an (1931), Vlsan a ntreprins identificarea peisajului cu rezultanta interaciunii factorilor geografici. Iar rolul integrrii factorilor naturali i sociali n individualizarea unitilor geografice a fost evideniat de Mihilescu (1968). Racovi (1929) a analizat cel puin trei categorii majore de medii de via, i anume: marea, extremul antarctic i domeniul subteran. Popovici-Bznoanu (1937) face prima clasificare a tipurilor de biotopuri din Romnia, introducnd conceptul de bioscen ce reprezint biotopul elementar de existen a indivizilor.

Botnariuc (1979) prezint dinamica populaiilor din apele periodice precum bazinele temporare i blile. Tot Botnariuc (1967) aduce nsemnate contribuii la relaiile ce au loc n ecosistemele lacustre, descriind circuitul energiei materiei n cadrul biocenozei i al ecosistemului. Asupra ecosistemelor lacustre, Zinevici i Teodorescu (1990) stabilesc cantitatea de mas planctonic i bentic pentru unele lacuri din Romnia evideniind valorificarea acesteia de ctre populaiile de peti i interaciunile dintre cele dou componente ale biocenozei lacustre.

Definirea ecologiei a fost realizat, ulterior, prin prisma comunitilor i productivitii biologice (Tufescu i Tufescu, 1981):

tiina comunitilor biotice, subliniindu-se prin aceasta faptul c factorii abiotici intereseaz nu prin ei nii, ci prin modul n care se reflect ca aciune specifice a vieuitoarelor;

tiina productivitii biologice, cuprinznd componentele participante i msurile de participare la proces, inclusiv factorii abiotici.

Hidrologii aduc importante contribuii la definirea i delimitarea unor ecosisteme acvatice lacustre precum cel al blilor i mlatinilor (Murgoci, 1907; Gtescu, 1971; Morariu et al., 1970).

n ceea ce privete apele curgtoare, cea mai notabil contribuie recunoscut i la nivel internaional este cea a lui Illies i Botoneanu (1963) care pe baza caracteristicilor fizico-chimice ale acestora au stabilit zone ecologice ale apelor curgtoare: crenon; rhythron i potamon. Dominana speciilor de peti n categoriile de ruri montane, colinare i de es a fost prezentat de ctre Bnrscu (1995). Trufa et al. (1980) prezint prima cercetare complet asupra hidrochimiei apei rurilor ntr-un studiul asupra rului Siret.

13

Primele studii referitoare la unitatea de bazin hidrografic, din Romnia, n care se ncadreaz ecosistemele apelor curgtoare au fost determinate de defririle masive din anii 1826-1864 (Arma, 1999). Aspectul calitativ al relaiilor de interdependen dintre regimul fluxului de materie, energie i elementele topografice n modelarea configuraiei bazinelor hidrografice a fost impus de Mehedini (1931) i Vlsan (1931).

Contribuii importante asupra relaiilor dintre numrul de ruri, lungimea, suprafaa i densitatea reelei hidrografice au fost aduse de Diaconu (1971), Zvoianu (1978), Grecu (1992), prezentnd o abordare sistemic de analiz a unui bazin hidrografic i stabilind legturi ale schimburilor de mas i energie. Ichim et al. (1989) i Rdoane et al. (2006) aduc importante contribuii asupra conceptului de sistem al aluviunilor rului i dinamicii aluviunilor n cadrul unui studiu al bazinului Putna. Dup 1990, au aprut studii asupra sistemului de gospodrire a resurselor de ap, la nivel de bazin hidrografic (bazinul hidrografic Putna - Zaharia, 1999; bazinul hidrografic Buzu - Diaconu, 2005), fiind prezentate inventarierea resurselor de ap, modul de folosire i msuri propuse pentru protecie i gestiune durabil.

n Romnia, studii asupra surselor de aluviuni au fost efectuate de diveri cercettori (Surdeanu i Mac, 1997), dar nu se abordeaz problematica influenelor acestor surse cu calitatea habitatelor pentru diferite biote sau frecvena perturbrilor acestor surse n cadrul albiei. Cercetrile recente scot n eviden necesitatea implementrii unor metode de analiz i monitoring moderne (Varduca, 1997), care s respecte legislaia n vigoare precum Directiva Cadru Ap 60/2000/CEE. Varduca et al. (2003), apreciaz importana unor metode de verificare a datelor pentru evitarea erorilor rezultate n urma utilizrii aceleiai metode de ctre mai muli cercettori, propunnd un model de control al datelor analitice a calitii apei.

Dinc (2004) abordeaz analiza complex structural-funcional a peisajelor dominante de sistemul geocomponentelor de factur natural i antropic ale apei n Munii Climan. Autorul ncearc stabilirea rolului pe care apa prin procesele din natur l are n definitivarea peisajelor la microscar, ct i la macroscar.

Potenialul geoecologic al ecosistemelor acvatice, pentru prima dat n Romnia a fost studiat de Tetelea (2005), cu studiu de caz asupra rurilor tributare direct Dunrii n Parcul Natural Porile de Fier.

Vdineanu et al. n 2001 i Damian n 2007 au ntreprins o abordare sistemic a Sectorului Inferior al Dunrii, reliefnd faptul c zonele umede asigur controlul hidrologic, susinerea reelei trofice i conservarea unor importante valori de mediu i culturale. Brecan (2007) continu studiul asupra Dunrii, mai exact un studiu de limnologie asupra complexului lacustru Razim-Sinoie

Contribuii semnificative la cunoaterea, inventarierea i reabilitarea zonelor umede din Romnia au avut Romanescu i Romanescu, n anul 2008, prin lucrarea Inventarierea i tipologia zonelor umede i apelor adnci din Grupa Nordic a Carpailor Orientali.

14

REEAUA HIDROGRAFIC I DINAMICA SCURGERII APELOR DE SUPRAFA N

BAZINUL HIDROGRAFIC MOTRU 2.1. Reeaua hidrografic 2.1.1. Caracterizarea morfometric a rurilor

Elementul definitoriu principal al unui ru este teritoriul de pe care el i

colecteaz apele, teritoriu denumit bazin de recepie sau bazin hidrografic. n cadrul unui bazin hidrografic, reeaua hidrografic (totalitatea organismelor fluviale dintr-un bazin de recepie cursuri de ap permanente, cursuri de ap temporare, toreni, canale, lacuri naturale i artificiale, bli i mlatini (Piota i Zaharia, 2002) este cea care condiioneaz existena colectorului i orice tip de analiza cantitativ sau calitativ a acestuia.

Rul Motru (L=134 km) i are obria n Munii Vlcan, sub vrful Oslea, la o altitudine de aproximativ 1800 m, constituind cel mai mare sub-bazin din cadrul bazinului hidrografic Jiu (S=1895 kmp) (Atlasul Cadastrului Apelor din Romnia, Ediia 1992). Numele rului Motru a fost pus n legtur cu anticul Amutria, localitate lng care se vars acest ru n Jiu, forma iniial este Amutrus, provenit din Ad Mutrum ap limpede (Stancu, 2006).

In bazinul su de recepie Motrul primete 12 aflueni de pe versantul drept (Scrioara, Motru Sec, Brebina, Crainici, Peteana, Lupa, Coutea, Jirov, Cotoroaia, Hunia, Sltinic i Tlpan) i 3 aflueni de pe versantul stng (Lupoaia, Plotina i Stngceaua). Se observ c dintre cei 15 aflueni direci majoritatea sunt plasai pe jumtatea dreapt (Fig. 3).

n caracterizarea morfometric a afluenilor rului Motru (prelucrare dup Atlasul Cadastrului Apelor din Romnia, Ediia 1992 ) se amintesc principalii aflueni de pe partea dreapt, i anume Coutea i Hunia. Coutea, al optulea afluent de dreapta al Motrului, izvorte de la altitudinea de 780 i conflueaz cu acesta la altitudinea de 137 m. Are o lungime de 75 km i o suprafa a bazinului de 437 kmp. Coeficientul de sinuozitate este 1.43 i panta medie de 9. Hunia, al unsprezecelea afluent, izvorte de la altitudinea de 300 m i conflueaz cu acesta la altitudinea de 126 m. Are o lungime de 47 km i o suprafa a bazinului de 311 kmp. Coeficientul de sinuozitate este 1.31 i panta medie de 4.

2.1.2. Delimitarea i stabilirea corpurilor de ap de suprafa

2.1.2.1. Aplicarea metodologiei Directivei Cadru Ap n delimitarea corpurilor de ap

n conformitate cu cerinele Directivei Cadru n domeniul apelor (2000/60/EC) la nivelul Administraiei Bazinale de Ap Jiu s-a elaborat Planul de Management al

CAPITOL II

15

Bazinului Hidrografic Jiu, care cuprinde n subcapitolul 3.3. att delimitarea, ct i caracterizarea corpurilor de ap de suprafa i subterane de la nivelul bazinului hidrografic Jiu. Aceast delimitare a fost refcut n martie 2008 pe baza documentului: Instruciuni metodologice pentru delimitarea corpurilor de ap de suprafa - Ruri i lacuri, metodologie care se aplic i n cazul subbazinului hidrografic Motru.

Art. 2.10 din Directiva Cadru a Apei 2000/60/EC, definete un corp de ap de suprafa ca fiind un element distinct i important de ap de suprafa, cum ar fi: un lac natural, lac artificial, un curent, ru sau canal, sau o parte a unui curent, ru sau canal, ap tranzitorie sau o fie de ap costier.

Elementele de calitate sau criteriile, prin care se caracterizeaz un corp de ap de suprafa sunt indicate in Anexa V a aceluiai document.

Fig. 3 Reeaua hidrografic permanent n bazinul Motru

(prelucrare dup Atlasul Cadastrului Apelor din Romnia, 1992)

16

Delimitarea de baz a corpurilor de ap de suprafa, cuprins n trei etape, se fundamenteaz n special pe tipologie i n urma ei rezult un numr fix de corpuri de ap. Delimitarea detaliat a corpurilor de ap constituie o a 4-a etap, care folosete i alte criterii (stare, presiune, impact i arii protejate), n aplicarea sa fiind nevoie de informaii adiionale de monitoring a strii apelor (fiind utilizat pentru identificarea corpurilor de ap puternic modificate).

2.1.2.2. Corpurile de ap de suprafa n bazinul hidrografic Motru

cadastrare i localizare Pentru o monitorizare eficient, Directiva Cadru Ap prevede delimitarea

corpurilor de ap la nivel de bazin hidrografic, deoarece acesta constituie unitatea teritorial pe care se face planificarea, gestionarea, valorificarea i implicit gospodrirea cantitativ i calitativ (Pleniceanu et al., 2008).

Pentru identificarea corpurilor de ap de suprafa din bazinul hidrodrafic Motru au fost luate n considerare toate rurile al cror bazin de recepie are o suprafa mai mare de 10 km2 i lacul de acumulare Valea Mare.

La criteriile standard prezentate anterior se adaug i tipologia apelor de suprafa din bazinul Motru prezentat n Planul de Management al Bazinului Hidrografic Jiu, 2009:

Ruri: 1. Tip: Curs de ap situat n zona montan, piemontan sau de podiuri nalte

Simbol: RO01. Exemple: Motruor, Brebina, Lupoaia, Lupa, afluenii rurilor Craini, Peteana i Coutea, Motru (cursurile superior i mijlociu)

2. Tip: Curs de ap situat n zona de cmpie Simbol: RO06 Panta ():

17

Fig. 4 Corpurile de ap de suprafa n bazinul hidrografic Motru

(prelucrare dup harta topografic 1:25 000, 1979) Modul de prelucrare i raportare a metodei de codificarea cadastral a corpurilor de ap

n documentul Instruciuni metodologice pentru delimitarea corpurilor de ap de suprafa - Ruri i lacuri sunt prezentate i modificrile principale referitoare la structura codificrii apelor de suprafa (inndu-se cont de delimitarea corpurilor de ap). Astfel, la nivelul bazinul hidrografic Motru s-au fcut urmtoarele modificri:

1. modificarea caracterelor romane n caractere arabe - din VII in 7; 2. separatorul _ va fi nlocuit de separatorul .; 3. separatoarele ... de la sfritul codului se vor terge; 4. codul va ncepe cu prefixul RW pentru ruri, iar codul pentru lacuri va ncepe cu LW ; 5. codificarea internaional include i prefixul RO. Ex. Vechiul cod cadastral naional al rului Motru VII_1.36.... va deveni RW7.1.36, iar cel internaional RORW7.1.36.

18

Corpuri de ap ruri Cuantificarea se face pornind de la izvor (unde valoarea este 1) spre vrsare.

Astfel, pentru rul Motru primul corp de ap este format din primul segment (izvor confluen Scrioara) i are codul cadastral naional RW7.1.36.1, spre deosebire de al patrulea corp de ap care este format din segmentele confluen Brebina confluen Lupoaia (format din dou segmente, separate de confluena cu rul Crainici), care are urmtorul cod RW7.1.36.4.

Corpuri de ap lacuri Spre deosebire de vechea codificare, pentru corpurile de ap lacuri, se folosete vechiul cod cadastral al lacului la care sa adaug nc un digit, acesta reprezentnd identificatorul (cuantificatorul). De exemplu, lacul Valea Mare, fiind primul corp de ap lac de pe rul Motru, la vechiul cod cadastral naional LW7.1 se adaug cifra 1, acesta devenind LW7.1.1.

2.2. Analiza prin tehnici GIS a reelei hidrografice 2.2.1. Utilizarea modelului numeric al terenului i a funciilor GIS

n analiza morfometric a rurilor Baza de date rezultat n urma exploatrii modelului numeric al terenului (SRTM la 90m, 2003) este format din rastere ce reprezint principalele caracteristici hidraulice de micare a apei pe versani i de acumulare a scurgerii n albiile minore. Astfel, vor fi folosite n mediu GIS funciile hidrologice ale extensiei Spatial Analist Tools, metodele de lucru fiind folosite pentru prima dat n Romnia n lucrarea Implementarea GIS n modelarea viiturilor de versant (Bilaco, 2008). Direcia scurgerii (Flowdirection)

Din reprezentarea grafic a direciei de scurgere a apei pe versani n bazinul hidrografic Motru (Fig. 5) se individualizeaz foarte clar axul de turbulen al rului Motru, aval de confluena cu Crainici.

Totodat, dintre afluenii acestuia se remarc cei de pe partea dreapt: Peteana, Crainici i Hunia. Direciile predominante a suprafeelor de scurgere, concordant cu direcia scurgerii de suprafa a ntregii reele hidrografice, sunt S, S-V i chiar E.

Din analiza pe cele trei seciuni (superior, mijlociu i inferior) ale bazinului hidrografic Motru se remarc o predominare a scurgerii n direciilor N, V i S-E n bazinul superior. Scurgerea din bazinul mijlociu corespunde direciilor E, S-V i N, iar pe vile afluenilor de stnga, Lupoaia i Plotina, chiar direcia V. n bazinul inferior al Motrului, este puternic difereniat pe partea stng i partea dreapt. Astfel, pentru Hunia, Sltinic i Tlpan predomin direcia de scurgere ctre N, iar pentru Stngceaua i ntreg versantul stng al Motrului, direcia S-V. Ca i direcii de scurgere a apei pe versani, n bazinul inferior, mai pot fi amintite urmtoarele puncte cardinale: N, S-E i chiar N-E.

Acumularea scurgerii (Flowaccumulation) Pe baza de date generat anterior s-a identificat arealele n care se poate acumula,

cel mai frecvent, apa provenit din scurgerea de pe versani a rezultat un alt grid, cel al acumulrii scurgerii de suprafa n bazinul Motru.

Acest grid este important n etapele urmtoare, deoarece ajut la definirea reelei de drenaj i extragerea automat a ordinului de rul n cadrul reelei hidrografice. Iese n eviden faptul c cele mai mari valori de ap acumulate se nregistreaz pe colectorul principal, rul Motru (urmnd Motru Sec, Coutea, Hunia), precum i n prile concave ale meandrelor mai mari de pe cursul reelei hidrografice.

19

Fig. 5 Direcia de scurgere a apei pe versani n bazinul hidrografic Motru

(format grid, prelucrare dup SRTM, 2003) Definirea reelei hidrografice (Stream definition) ofer posibilitatea de generare a

reelei hidrografice, utiliznd gridul rezultat n urma modelrii funciei flowaccumulation. n funcie de valoarea aleas vor exista un numr mai mare de canale de drenaj, n cazul bazinului hidrografic Motru, valoarea maxim fiind de 255, iar clasele de valori corespunztoare canalelor de drenaj au fost stabilite n numr de 10.

Valorile scurgerii la nivel de celul cresc direct proporional cu gradul (ordinul) afluenilor fa de colector, n ultima clas de valori ncadrndu-se Peteana, Coutea, Hunia i Motru (Fig. 6).

Reeaua de drenaj extras din modelul numeric al terenului, prezint discordane cu harta topografic 1:25 000, mai ales n cursurile superioare ale rurilor i prurilor. Cauza o constituie claritatea modelului numeric, cu ct acesta merge la o rezoluie mai mare, cu att tehnica de lucru va fi facil de aplicat i rezultatele corespunztoare.

20

Fig. 6 Reeaua hidrografic n bazinul hidrografic Motru

(generat automat, format raster - prelucrare dup SRTM, 2003) Ordinul reelei hidrografice (Streamorder) Determinarea ordinului de mrime al bazinelor hidrografice n scopul identificrii

i realizrii modelelor hidrologice de determinare a debitelor maxime provenite din viituri de versant l-am realizat utiliznd funcia Stream Order.

Stabilirea ordinului reelei hidrografice n bazinul Motru s-a realizat pe baza reelei hidrografice permanente vectorizate de pe harta topografic 1:25 000, inndu-se cont de ierarhizarea Horton-Strahler.

Numrul de ordin, dirijat automat prin tehnici GIS, a fost ales pn la mrimea 6, deoarece cele ase clase de valori stabilesc concis relaiile afluent-colector (Fig. 7). Mrimea 1/ordinul 1 corespunde prurilor din bazinul superior al rului Motrul i afluenilor si Crainici, Peteana i Coutea. Prurile de ordinele 2, 3 i 4 prezint lungimi considerabile i predomin n bazinul mijlociu al Motrului. Ordinele de mrime mare 5 i 6 caracterizeaz principalii aflueni ai Motrului de pe partea dreapt: Motru Sec, Brebina, Crainici, Coutea i Tlpan (ordinul 5) i colectorul, rul Motru (ordinul 6).

21

Fig. 7 Ordinul de mrime a reelei hidrografice n bazinul hidrografic Motru (ierarhizare Strahler, format raster - prelucrare dup SRTM, 2003)

2.2.2. Dinamica Lacului Zton Studiu de caz: noiembrie 2009 martie 2010

2.2.2.1. Sistemul carstic Ponoarele definire i particulariti Punctul de vedere al colii engleze asupra carstului este ataat mai mult formelor

dect proceselor (White, 1988). Dup Ford i Williams (1989), carstul reprezint terenul cu o morfologie i o hidrologie specific, favorizate de o nalt solubilitate a rocii i o bun porozitate secundar.

Modul de abordare al colii franceze este uor diferit, carstul fiind definit ca: o regiune constituit din roci carbonatice, compacte i solubile, n care apar forme superficiale i subterane caracteristice (Geze, 1973); orice mediu n care n urma proceselor de dizolvare se constat apariia unei morfologii bazat pe goluri ce reprezint o organizare (Mangin, 1994).

22

Studiul mult mai amnunit asupra reelelor carstice const n etajarea zonelor hidrogeologice n carst i a fost realizat de ctre Cviji (1918). Acesta consider n etajarea pe vertical a carstului exist trei zone: zona superioar care se caracterizeaz prin lipsa complet de ap; zona de tranziie hidrologic n care exist o scurgere permanent de ap pe vertical i posibil un ru subteran; zona inferioar care este cea parcurs permanent de ap ce se deplaseaz lent spre exurgene.

Aria natural protejat Complexul carstic de la Ponoarele a fost declarat n anul 1980 i cuprinde mai multe forme de endo- i exocarst. Bara de calcar din zona Baia de Aram-Ponoarele este localizat ntr-un coridor de la NE-SV mrginit de valea Brebina, n partea de nord, i de aliniamentul Lacului Zton, n partea de sud i indic o funcionare binar i o convergen a reelei hidrografice (Giurginca et al., 2010).

Poliile cu form neregulat sunt caracteristice Podiului Mehedini. n zona carstic Ponoare acestea sunt formate prin acumularea regresiv a depozitelor aluviale i coluvio-proluviale desfurat pe prul Gheorghetilor i prul Turcului (Ztonul Mic) (Ilie, 1970). Ztonul Mic se formeaz, atunci cnd precipitaiile sunt abundente, la nord-est de Podul de la Ponoare, n partea opus Ztonului Mare (Fig. 8). Apele acestui lac se unesc uneori cu Valea Turcului inundnd ntreaga zon depresionar (Gtescu, 1971).

Bleahu consider c este improprie denumirea de polie pentru cele dou bazine nchise care la inundaii pun sub presiune un sistem carstic care cuprinde mai multe piezometre (avene, doline, ponoare) i o resurgen puternic cu peter (Bleahu et al., 1976).

n terminologia carstic estavel constituie fenomenul dublu de ponor i izvor i a fost utilizat pentru prima dat n Romnia de ctre Ilie (1970) n ceea ce privete Petera Ponoarele din Podiul Mehedini, unde exist un ponor-izvor care funcioneaz ca lac endocarstic cnd apele Ztonului Mare sunt ridicate (Fig. 9). Astfel, Estavela Ponoarele ca i celelalte, funcioneaz ca un preaplin, ca o supap de siguran avnd n plus particularitatea de a fi endocarstic (Ilie, 1970).

Bleahu et al. (1976), stabilesc fluctuaiile de ap din petera Ponoarele i le leag de oscilaiile de nivel i de debitul ridicat al apelor din Ztonul Mare, dar nu utilizeaz termenul de estavel.

2.2.2.2. Determinarea suprafeei i volumului de ap a Lacului

Zton (noiembrie 2009 martie 2010) Dinamica lacului carstic Zton const n variaiile de nivel, i implicit de volum, pe care acesta le nregistreaz n perioada de existen. Analiza prin tehnici GIS a dinamicii lacului pornete de la harta topografic 1:25 000, modelul numeric al terenului (SRTM, 90 m) i imagini preluate de pe Google Earth, corelate ulterior cu observaiile de teren efectuate n perioada noiembrie 2009 martie 2010. Exploatarea bazei de date de tip raster i a datelor de tip vector s-a realizat pe baza programului de software (ArcGIS 9.3.) i a extensiilor de calcul (Xtools Pro i 3D Analyst). Pentru a exemplifica o parte din metodologia utilizat se redau dou ferestre de dialog ale extensiei Xtools Pro. Utilizarea acesteia s-a materializat ca i baz de date n tabelul atribut prin adugarea a patru coloane noi: perimetrul, suprafaa n kmp, n acri i hectare.

n delimitarea bazinului de recepie al Lacului Zton s-a plecat de la digitizarea curbelor de nivel de pe harta topografic 1:25 000, inndu-se cont inclusiv de cotele de teren. Ulterior, pentru determinarea caracteristicilor morfometrice ale depresiunii lacustre a fost necesar o delimitare a arealului i s-a apelat totodat la tehnici GIS.

Mai exact, pentru intervalul de observaii i msurtori realizate pe teren (noiembrie 2009 martie 2010) s-a stabilit un nivel mediu i un nivel maxim al lacului ce au generat dou contururi ale lacului suprapuse peste suprafaa bazinului de recepie georefereniat.

23

Fig. 8 Observaii asupra sistemului de umplere-golire a Lacului Zton;

a. Lacul Zton noiembrie 2009, b. Polia Ztonul Mare aprilie 2010, c. Lacul Zton februarie 2010,d. Ponorul prin care Lacul Zton se dreneaz n prul Bulba martie 2010,

e. Polia Ztonul Mare septembrie 2010

a b

c d

e

24

Fig. 9 Msurtori asupra ponorului Lacului Zton (septembrie 2010):

a., c. Adncimea sorbului, considerat de la nivelul apei; b., d. Limea canalului de curgere/golire a lacului ctre sorb

Extensia Xtools Pro a permis calcularea unor parametrii ai Lacului Zton,

corespunztori perioadei de existen noiembrie 2009 martie 2010 (Fig. 10): Lacul Zton la nivel maxim - perimetru (7 574,4 m), suprafa (569 565 m2) i volum (4 228 175 mc); Lacul Zton la nivel mediu - perimetru (931,2 m), suprafa (28 315,1 m2) i volum (33 300 mc) (Ionu, 2010b).

Extensia 3D Analyst a permis prin ntocmirea profilelor longitudinale i transversale pentru cele dou suprafee identificarea lungimii maxime de 1700 m de-a lungul profilului longitudinal A-B i localizarea sorbului, la 342 m, situat la intersecia profilului longitudinal X-Y cu profilul transversal A-B (Fig. 11). Se deduce situarea canalului principal de drenaj i poziionarea strangulrilor ce mpiedic scurgerea n funcie de modul n care are loc golirea.

a b

c d

25

Fig. 10 Lacul Zton bazinul de recepie i suprafaa echivalent

nivelului maxim din 2009 2010 (prelucrare dup SRTM, 90 m, 2003)

26

Fig.11 Lacul Zton suprafaa echivalent nivelului mediu din 2009 2010 (profile longitudinale i transversale - prelucrare dup SRTM, 90 m, 2003)

27

2.3. Reeaua hidrometric i activitatea de msurtori 2.3.1. Staiile hidrometrice Activitatea hidrometric n bazinul hidrografic Motru a urmat linia general de

dezvoltare pe ntreaga ar, prezentnd n timp etape deosebite ntre ele, cantitativ i calitativ. n paralel cu creterea numrului de staii hidrometrice, activitatea hidrometric cunoate o treapt superioar n dezvoltare prin executarea unui ntreg complex de activiti specifice, precum: citiri de niveluri, msurtori de debit de ap i aluviuni n suspensie, observaii asupra temperaturii apei i aerului, a fenomenelor de iarn, chimismul apei etc. (Savin, 2009).

n funcie de anul punerii n funciune, staiile hidrometrice n bazinul hidrografic Motru se pot clasifica (Administraia Bazinal de Ap Jiu, 2011) n:

staii hidrometrice cu iruri lungi de date, peste 50 ani: Cloani (Motru), Trmigani (Motru), Broteni (Motru), Faa Motrului (Motru), Corcova (Coutea) i Strehaia (Hunia);

staii hidrometrice cu iruri mijlocii de date, 26 50 ani: Motru Sec (Motru Sec), Tarnia (Brebina), Bulba (Bulba), Bala (Iupca), Baia de Aram (Brebina);

staii hidrometrice cu iruri mici de date, 15 25 ani: ieti (Coutea).

2.3.2. Staiile de monitoring Activitatea hidrometric n bazinul Motrului se desfoar la nivelul a 18

seciuni de monitorizare (Fig. 12): 12 posturi hidrometrice (Cloani, Motru Sec, Brebina,Tarnia, Baia de Aram, Apa Neagr/Trmigani, Bala, Broteni, ieti, Corcova, Strehaia, Faa Motrului) i 5 staii de monitoring (Amonte Acumulare Valea Mare, Acumularea Valea Mare Coad, Acumularea Valea Mare - Mijloc, Acumularea Valea Mare - Ieire, Nadanova, Firizu, Gura Motrului).

Indicatorii calitii apelor de suprafa monitorizai de ctre Administraia Bazinal de Ap Jiu pe rul Motru i pe afluenii acestuia vizeaz indicatori fizici, chimici i biologici:

indicatori biologici: plancton, alge bentonice i macrozoobentos; indicatori fizico-chimici: regim termic i acidifiere (temperatur, pH,

i materii n suspensie); regimul oxigenului; nutrieni; salinitate; poluani toxici specifici de origine natural, ali indicatori chimici relevani; indicatori microbiologici relevani: coliformi totali.

Dac n rndul posturilor hidrometrice, cel mai nou este postul hidrometric ieti (Corcova), cea mai nou seciune de monitoring din bazinul Motru este Nadanova (Corcova), ambele amplasate pe rul Corcova.

Prelucrarea statistic a parametrilor hidrologici i a celor de calitate a apelor de suprafa n bazinul hidrografic Motru s-a fcut cu ajutorul bazei de softwear: Microsoft Excel, ArcGIS 9.3. i WaterQuality2006.

28

Fig. 12 Localizarea staiilor hidrometrice n bazinul hidrografic Motru

(Sursa: Administraia Bazinal de Ap Jiu, 2011)

2.4. Regimul scurgerii rurilor 2.4.1. Regimul scurgerii lunare i sezoniere

n analiza hidrologic, alegerea unui hidrograf de an concret, denumit

convenional an mediu caracteristic, permite ntocmirea de aprecieri cantitative asupra modului de variaie a valorilor debitelor i ine cont de condiia ca volumele anuale i sezoniere s fie ct mai apropiate de cele medii multianuale. Pentru perioada 1977-2010, la cele 4 staii hidrometrice de-a lungul rului Motru s-au ales urmtorii ani caracteristici ai

29

regimului scurgeri zilnice: 1977 staia hidrometric Cloani; 1977 staia hidrometric Trmigani, 1977 staia hidrometric Broteni i 1996 staia hidrometric Faa Motrului.

Analiza atent a datelor prelucrate pentru scurgerea rului Motru red: coeficientul modul maxim zilnic (KZM) prezint cea mai mare valoare (11,57) la staia hidrometric Faa Motrului, staie ce analizeaz scurgerea la nivelul ntregului bazin de recepie; coeficientul modul minim zilnic (KZm) prezint cele mai mici valori n zona carstului, din cauza influenei acestuia asupra regimului de scurgere la staia hidrometric Trmigani (0,16) i n dealurile joase, datorit scurgerii de suprafa foarte mici i evapotranspiraiei mari (staia hidrometric Broteni (0,08); cele mai mari valori ale coeficientului KZ se nregistreaz la nivelul staiilor hidrometrice situate n dealurile joase: staia hidrometric Broteni (101,8) i staia hidrometric Faa Motrului (105,2).

Tipul de hidrograd (hidrogradul a zecea parte din diferena nivelului minim din cel maxim, Piota i Zaharia, 2002) sau numrul de hidrograde indic stadiul n care se afl nivelul apelor. La toate staiile hidrometrice valoarea hidrogradului fiind mai mic de 5, indic un nivel al apelor ce se afl n scdere, daca ne referim la perioada analizat i anul caracteristic considerat (2,1 la staia hidrometric Cloani, 3,2 la staiile hidrometrice Broteni i Faa Motrului).

Regimul scurgerii lunare Mrimea suprafeei bazinului de recepie (F) i altitudinea medie (H) sunt

considerate principalii factori de influen regularizatori ai scurgerii (Zvoianu, 1978; Pleniceanu i Ionu, 2009).

La majoritatea staiilor hidrometrice valoarea procentual cea mai mare a scurgerii lunare se nregistreaz n luna aprilie (maxima de 19,85% la staia ieti pe Coutea), excepie fcnd luna martie (15,21% la staia hidrometric Strehaia, ce monitorizeaz scurgerea n bazinul hidrografic al Huniei, caracterizat printr-un ridicat grad de torenialitate n lunile de primvar).

Valoarea procentual cea mai mic a scurgerii lunare se nregistreaz la 7 staii hidrometrice n luna iulie (minima 1,32%, la staia ieti pe Coutea), iar la celelalte 5 staii n luna septembrie (minima 2,71 % la staia hidrometric Faa Motrului).

n funcie de ponderea cu care particip fiecare anotimp la realizarea volumului anual al scurgerii se poate face o ierarhizare a acestora (Zvoianu, 1999).

n consecin, datele prezentate pentru scurgerea sezonier a rurilor din bazinul hidrografic Motru, valori procentuale (%), vin s confirme ncadrarea acestuia n cele trei tipuri ale scurgerii de la nivel naional.

2.4.2. Scurgerea medie, minim i maxim

Scurgerea medie Variaia scurgerii medii anuale este un indice semnificativ al gradului de

uniformitate al scurgerii rurilor n profil multianual. Forma elocvent de punere n eviden a acestei variaii este exprimarea n coeficieni moduli (K) fa de scurgerea medie multianual (Q0) (Savin, 1997).

30

Variaia scurgerii anuale exprimat n coeficieni moduli n bazinul hidrografic Motru (perioada 1978-2007) prezint urmtoarele particulariti:

s-a nregistrat o perioad de 10 ani (1978-1987) n care scurgerea anual a avut variaii limitate ntre valorile K de la 2,55 la 0,64 pentru majoritatea anilor; s-a evideniat o perioad de aproximativ 15 ani (1988-2003) cu valori ale scurgerii anuale extrem de variabile, nregistrndu-se coeficieni moduli K

31

de Ap Jiu i a hrilor tematice din Atlasul secrii rurilor din Romnia, Ediia 1996 (Fig. 13) s-au considerat urmtoarele caracteristici:

o ruri cu scurgere permanent, caracteristice regiunilor montane, cu suprafee de peste 20 kmp: Scrioara, Motru Sec, Motruor i Brebina; o ruri cu scurgere temporar sau intermitente, care seac n fiecare an pe durate variabile: Valea Mare i Ohaba (aflueni ai rului Crainici), Valea Rea (afluent al rului Coutea Mic) i majoritatea subbazinelor din cursurile superior i mijlociu al bazinului hidrografic Hunia.

Fig. 13 Subbazine n bazinul hidrografic Motru afectate de secare o dat pe an

(prelucrare dup Atlasul secrii rurilor din Romnia, Ediia 1996)

32

Scurgerea maxim Scurgerea maxim, caracterizat prin cele dou mrimi ape mari i inundaii, se constituie ca una din fazele regimului hidrologic, important att prin efectele produse, ct mai ales prin cunoaterea i prevenirea ei de ctre oameni.

Viiturile reprezint un fenomen de cretere i descretere rapid i semnificativ a nivelurilor, respectiv debitelor cursurilor de ap; acestea se produc n urma unor ploi excesiv de puternice, care adesea se suprapun pe un sol umezit de precipitaii nregistrate anterior cu o intensitate mai mic (Giurma, 2003).

n bazinul hidrografic Motru, pentru perioada analizat 1969-2010, la staiile hidrometrice de pe colector i aflueni majoritatea viiturilor (84%) au nregistrat depiri ale Cotei de Aprare, fr a produce inundaii. Un procent de 11% din totalul viiturilor au generat inundaii, depind Cota de Inundaie i doar un procent de 5% au depit Cota de Pericol. n consecin se poate afirma c n bazinul Motrului gradul de periculozitate al viiturilor este redus.

Valorile caracteristice ale scurgerii maxime, alese n analiza regimului hidrologic din bazinul hidrografic Motru corespund coeficienilor modului maximi lunari:

QL. max (m3/s), QL. max /Q0, adic debitul mediu lunar cel mai mare din perioada multianual (1969-2010) i raportul dintre acesta i debitul mediu multianual (Savin, 2003). Din analiza repartiiei scurgerii medii lunare cea mai mare, perioada 1969-2010, se individualizeaz lunile aprilie, mai i octombrie, principala cauz constituind-o i de aceast dat factorul climatic.

Debitele maxime generate de ploi czute n perioada cald a anului (lunile V-XI) intr n categoria debitelor maxime de provenien pluvial, iar debitele maxime produse n lunile XII-IV, din cauza topirii trectoare sau finale a zpezi, n categoria debitelor de provenien nival.

Studiul viiturilor din vara anului 1999 (luna iulie), prin nivelul apelor de suprafa n bazinul hidrografic Motru i dup valorile caracteristice de durat a viiturilor i dup forma general a hidrografului pune n eviden un vrf principal. Acest vrf este detaat net ca valoare i ramuri singulare de cretere i descretere a viiturilor.

Interpretarea datelor ce stau la baza hidrografelor viiturilor produse de-a lungul rului Motru n perioada 11-24 iulie 1999 (Fig. 14) evideniaz forma general a hidrografului este extrem de apropiat la staii hidrometrice succesive, dar respectnd diferenele de mrime (declanarea viiturii s-a realizat n ziua de 12 iulie la staiile Cloani, Trmigani i Broteni, iar la staia hidrometric la 13 iulie).

Timpii (de cretere, de descretere i totali) reflect acelai raport de mrime i se individualizeaz prin timpul de cretere (tc) cu valoarea cea mai mic de ( zile), timpul de descretere (td) cel mai mare (11 zile) i timpul total de producere a viiturii (T - 12 zile) la aceeai staie hidrometric, i anume Faa Motrului.

Majoritatea viiturilor sunt monoundice, detaate de la o staie hidrometric la alta, prin mrimea debitului de vrf (Qmax m3/s 1488 m3/s, la Faa Motrului).

Unele imperfeciuni de form se datoreaz influenei afluenilor i atunci cnd precipitaiile sunt distribuite neuniform n bazin att cantitativ, ct i ca durat i intensitate.

n acest caz, se amintete staia hidrometric Cloani ale cror niveluri i debite sunt influenate de activitatea lacului de acumulare Valea Mare i a sistemului de derivaii Cerna-Motru-Tismana (apariia a dou vrfuri secundare, n zilele de 12 iulie i 17 iulie) i staa hidrometric Broteni, ai crei parametrii hidrologici sunt influenai de aportul semnificativ al afluenilor Motrului, precum Crainici, Peteana, Lupa, Coutea i Jirov (apariia a dou vrfuri secundare, mult mai mici, n zilele de 13 i 15 iulie).

33

0

10

20

30

40

50

60

11 11 11 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 13 13 13 13 13 13 14 14 14 14 15 15 15 16 16 16 17 17 17 17 17 17 19 19 19 20 20 20 21 21 21 22 22 22

Timp (zile)

Q (m

c/s)

0

50

100

150

200

250

300

350

11 12 12 12 12 12 12 12 12 13 13 13 13 13 13 13 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16 17 17 17 17 18 18 18 19 19 19 20 20 20 21 21 21 22 22

Timp (zile)

Q (m

c/s)

0

100

200

300

400

500

600

11 11 11 11 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 15 15 15 15 15 15 15 15

Timp (zile)

Q (m

c/s)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

12 12 12 12 13 13 13 13 13 13 13 13 14 14 14 14 14 14 14 15 15 15 15 15 16 16 16 17 17 17 18 18 18 18 18 19 19 19 20 20 20 21 21 21 22 22 23 24 24

Timp (zile)

Q (m

c/s)

Fig. 14 Hidrografele viiturilor produse la staiile hidrometrice de pe rul Motru n iulie 1999: a. Cloani, b. Trmigani, c. Broteni, d. Faa Motrului

(prelucrare date dup ABA Jiu)

34

FACTORII GEOECOLOGICI CARE GENEREAZ I INFLUENEAZ SCURGEREA APELOR N BAZINUL

HIDROGRAFIC MOTRU

3.1. Morfologia i morfometria reliefului

3.1.1. Unitile de relief n bazinul hidrografic Motru

n bazinul su hidrografic, rul Motru i afluenii si dreneaz uniti de relief caracterizate prin diverse proprieti geomorfologice, fapt ce impune urmtoarea mpire a sectoarelor de curs ale colectorului:

Sectorul montan - situat n zona cursului superior (zona montan) - sunt drenate apele de pe versanii vestici ai Munilor Vlcan i cei estici ai Podiului Mehedini, precum i versanii estici ai Podiului Mehedinti; Sectorul subcarpatic - ncepe o dat cu ieirea rului din culoarul depresionar Apa Neagr-Glogova, corespunde cursului mijlociu, strbate extremitatea vestic a Subcarpailor Getici (Dealul Bujorescu) i dealurile nalte ale Piemontului Getic, pn la confluena cu rul Coutea; Sectorul piemontan - situat aval de confluena cu rul Coutea, se suprapune cursului inferior al rului Motru i strbate extremitatea vestic a Piemontului Getic, cunoscut sub denumirea de Piemontul Motrului. Rul Motru i afluenii si dreneaz uniti de relief, precum: Munii Godeanu,

Munii Vlcan, Munii Mehedini, Depresiunea Trgu-Jiu, Podiul Mehedini i Piemontul Getic (Fig. 15), uniti care i las amprenta asupra regimului de scurgere.

Munii Godeanu reprezint principalul nod orografic din care se desprind mai multe culmi, cu direcii dominante sud-vest, nord-est i vest-est, extinzndu-se astfel numele la ntreaga grup. Vrfurile de peste 2000 m (Vf. Gugu 2291 m i Vf. Godeanu 2230 m) reprezint un rest din suprafaa post-laramic (Urdea, 1988).

Munii Vlcan sunt situai n partea de sud-vest a grupei. Culmea principal care formeaz axa grupei este orientat vest-est i este format din numeroase nlimi sub form de vrfuri separate de ei i curmturi; cele mai nalte vrfuri sunt Straja (1868 m) i Oslea (1946 m). Cercetrile recente ntreprinse de Urdea i Reuther (2009) au identificat cteva circuri i nie glaciare, blocuri eratice i morene n Masivul Oslea, datorate pantelor care au permis instalarea unor mari cumulri de zpad, n timpul glaciaiunii Pleistocene, i cu siguran datorate orientrii generale SV-NE.

Munii Mehedini sunt situai n sud-vestul grupei, ntre Valea Cernei n nord i vest, Valea Motrului n est, iar n sud, limita este sinuoas cu denivelri mai slabe fa de Podiul Mehedini. Depresiunea Trgu-Jiu, cea mai ntins din Subcarpaii Getici, prelungindu-se n nord sub forma unor culoare n lungul Jiului, uiei, Jaleului i Bistriei se prezint ca o cmpie aluvial n care partea mai nalt este format de terasele Jiului (Geografia Romniei, 1992).

CAPITOLCAPITOLCAPITOLCAPITOL IIIIIIIIIIII

35

Fig. 15 Hipsometria bazinului hidrografic Motru i principalele uniti de relief (dup modelul de elevaie SRTM la 90 m)

Podiul Mehedini este situat n partea de sud-vest a rii i se nscrie ca o treapt de relief intermediar ntre Munii Mehedini i Piemontul Getic, mai precis Piemontul Motrului. Limita dinspre muni, care l domin cu 400-500 m, este bine marcat printr-un povrni destul de abrupt, sculptat n calcare n mare parte. Limita de est, fa de Piemontul Motrului, este marcat tot de un abrupt de 150-200 m, care coboar ntr-un uluc depresionar, pe aliniamentul: est Gura Vii-Jidotia-Ilov-Bala-Valea Motrului (Geografia Romniei, 1987).

Piemontul Getic, n raport de particularitile geomorfologice i diversitatea lor local i regional se evideniaz subdiviziunile:

Piemontul Motrului (numit uneori i al Strehaiei) - situat n partea nord-vestic a Piemontului Getic ntre Podiul Mehedini n vest, Valea Jiului, Valea Huniei n sud. Relieful este fragmentat de afluenii Motrului i Jiului. Vile prezint un aspect de evoluie naintat datorit lrgimii i acumulrii laterale, iar n sectoarele de confluen (confluenele

36

Coutei i Huniei cu Motru; Motrului i Jilului cu Jiul) se extind mult, formnd adevrate cmpuri pe care s-au extins aezri omeneti i culturi agricole (Tomescu, 2004). Valea Motrului strbate piemontul pe direcia NV-SE, mprindu-l n dou pri distincte:

Dealurile Coutei (Gruiurile Coutei sau Piemontul Strehaiei) situate la vest de Motru, constituie spaii ce nu depesc 600 m i prezint habitate specifice de distribuie a estoasei lui Herman (Testudo hermanni), specie recent analizat de Rozylowicz (2008).

Dealurile Jilului la est de Motru, mai nalte (peste 300 m), cu aspect de dealuri prelungi fragmentate de o reea de vi aproape paralele.

Piemontul Blciei, slab fragmentat de o reea radiar de ape, cu nota dominant a podurilor ntinse (ceea ce l-a determinat pe Al. Rou n 1959, s-l considere o cmpie piemontan), este situat n sud-vestul Piemontului Getic ntre Dunre i Jiu, la sud de Hunia. Relieful este mai puin fragmentat, avnd aspect tabular, altitudinea depete cu puin 300 m.

3.1.2. Sistemele de terase ale rului Motru

Pe Valea Motrului, de la Cmuieti n aval, pn la Strehaia, au fost identificate 5 terase cu altitudini (valori relative) cuprinse ntre 3 5 m, 10 15 m, 30 40 m, 50 60 m i 70 80 m (chiopoiu, 1982). Reprezentarea grafic a urmelor de teras din sectorul Cmuieti-Strehaia, s-a realizat, avnd ca suport modelul numeric al terenului, tocmai pentru a face o corelaie ntre valorile relative ale celor cinci terase date de Schiopoiu i valorile absolute ale reliefului.

Terasa I-a, de 3 5 m, este bine dezvoltat pe partea dreapt de la Imoasa, iar de la confluena cu Coutea, se continu pn la Mru Rou, Croica i Comanda, localiti aezate parial e aceast teras. Fragmentar, ea se mai ntlnete la Stejaru, Corcova i Broteni i la nord de Cmpu Mare. n stnga Motrului, se dezvolt mai ales n dreptul localitilor Motru i Valea Perilor. ntre Ctunele Valea Mnstirii Steic, ea a fost acoperit de halda de steril a carierei Lupoaia.

Terasa a II-a, de 10 15 m, este n general mult mai fragmentat, fiind mai bine dezvoltat pe stnga Motrului, pe o linie pe care sunt amplasate localitile: Glogova, Olteanu i Ctunele, iar pe partea dreapt, la Meriu i Strehaia unde are grosimea de 3 4 m. Cea mai mare parte din oraul Strehaia este amplasat pe podul acestei terase.

Terasa a III-a, de 30 40 m, este bine dezvoltat ntre Zegujani n amonte i Meriu n aval. n aval de Meriu, terasa mai este prezent la Broteni, Imoasa, Mru Rou i Comanda. Pe aceast teras de pe versantul stng, sunt amplasate localitile nsurei, Samarineti i Vgiuleti.

Terasa a IV-a, de 50 60 m, se pstreaz fragmentar i adesea ca umeri, fiind vizibil la Cmpu Mare i Stroieti. Pe stnga Motrului, la Cmuieti, Glogova, Olteanu i Ctunele sunt puse n eviden resturi ale acestei terase.

Terasa a V-a, de 70 80 m, este fragmentar ntlnit frecvent pe versantul stng, la Cmuieti, ntre Glogova i Valea Perilor, la Lupoaia, la Menii din Fa i Motruleni. Pe dreapta, ea este prezent la Jirov, Mru Rou i Comanda.

3.1.3. Interdependena dintre particularitile reliefului i caracteristicile reelei hidrografice

Hrile densitii fragmentrii i adncimii fragmentrii reliefului au fost ntocmite pe baza hrtilor topografice la scara 1:25 000, prin metoda cartogramelor, cu ajutorul programului ArcGIS 9.2. (extensiile Xtools_Pro i HSDensity V1.0), digitizandu-se ntreaga reea hidrografic ncepnd cu ordinul I n sistemul Horton-Strahler. Repartiia suprafeelor i ponderea claselor de valori au fost reprezentate grafic, iar pentru o analiz comparativ s-au calculat i reprezentat clasele densitii fragmentrii i adncimii fragmentrii reliefului i n intervale cu valori intregi (Ptru, 1999).

37

3.1.3.1. Densitatea fragmentrii Densitatea fragmentrii reliefului reprezint raportul dintre lungimea total a

reelei hidrografice permanent i temporar (calculat n km liniari) i unitatea de suprafa (1 km2). Densitatea fragmentrii reliefului n bazinul hidrografic Motru prezint valori cuprinse ntre 0 km/kmp i 6,41 km/kmp (Fig. 16). Densitatea cu proporia cea mai mare, reprezentnd peste jumtate din teritoriu (54,11%) o deine densitatea de pn la 2,50 km/kmp, repartizat n mare parte n Piemontul Getic cu interfluviile nalte.

Urmeaz, cu o pondere de 19,35 % densitatea de 2,5 6,41 km/kmp, de unde rezult c densiti mai mari (3,50-6,41 km/kmp) sunt excepii de la regul (6,47 %) situate fie n unitile montane Piatra Cloanilor, fie n Podiul Mehedini, fie pe interfluviile puternic fragmentate de vi i ogae din Piemontul Getic.

Fig. 16 Dinamica spaial a valorilor densitii fragmentrii orizontale a reliefului n bazinul hidrografic Motru (prelucrare dup harta topografic 1:25 000)

38

3.1.3.1. Energia de relief Energia reliefului exprim intensitatea sau profunzimea pn unde a ptruns

eroziunea liniar (vertical), generat n mod predominant de apele curgtoare. Variaia spaial a energiei reliefului n bazinul hidrografic Motru prezint valori cuprinse ntre 0 m i 688 m (Fig. 17).

Distribuia claselor de valori pe uniti de relief evideniaz o total discrepan a repartiiei suprafeelor i ponderii claselor de energie a reliefului. Astfel, dac cea mai numeroas populaie de valori a energiei reliefului se suprapune zonei piemontane, zonei montane i corespund n exclusivitate clasele de valori de 270-369 m i 370-688 m. Din analiza fragmentrii reliefului bazinului hidrografic Motru rezult c acesta se afl n diferite stadii de evoluie. Complexitatea fragmentrii este n strns corelaie cu gradul de maturitate al vilor i complexele morfogenetice impuse de evoluia paleogeografic.

Fig. 17 Variaia spaial a valorilor energiei reliefului n bazinul hidrografic Motru (prelucrare dup SRTM la 90 m)

39

3.2. Structura geologic i suportul litologic

3.2.1. Structura geologic vrst i compoziie

De la izvoare pn la vrsarea n Jiu, rul Motru traverseaz structuri geologice de compoziie i vrste foarte diferite. n cursul superior, rul Motru i afluenii si traverseaz de asemenea roci cristaline, magmatice i sedimentare antepaleozoice, paleozoice i mezozoice, aparinnd Autohtonului Danubian, Pnzei Getice i Pnzei de Severin din Munii Mehedini i Platoul Mehedini (Fig. 18). n cursul mijlociu, Motrul curge n Depresiunea Getic peste depozite argilo-nisipoase neozoice, iar n cursul inferior peste aceleai depozite neozoice, aparinnd Platformei Valahe (Geografia Romniei, 1987).

Fig. 18 Geologia bazinului hidrografic Motru (prelucrare dup Harta geologic a RSR, sc. 1:200 000, 1963-1968)

Izvoarele Motrului se afl n Munii Mehedini formai din isturi cristaline, corpuri magmatice i roci sedimentare Proterozoice i Paleozoice aparinnd Autohtonului

40

Danubian. Izvoarele Motrului i Motrului Sec se afl n Culmea Cernei cu nlimi de 1000 m i 1100 m, ntre aceste dou cursuri de ap aflndu-se micul masiv calcaros Piatra Cloani (1421 m). Culmea D