Hidrologia apelor curgătoare

      Pentru cunoaşterea exactă a unei viituri sunt necesare o serie de valori cantitative asupra debitelor şi volumelor de apă scurse pe albie. Apariţia unei creşteri rapide şi mari a debitelor, în raport cu situaţia normală dintr-un râu, este rezultanta interacţiunilor dintre condiţiile de alimentare şi cele de curgere. După forma hidrografului şi condiţiile de formare, se pot deosebi două tipuri de viituri: simple şi compuse.

      -Viiturile simple au hidrograful reprezentat printr-un singur vârf. Sunt clar evidenţiate perioadele de creştere şi de descreştere. Au o frecvenţă mare în climatele cu precipitaţii preponderent sub formă de ploaie. În acest caz se disting (Guilcher, 1965):

      Viituri mediteraneene specifice Munţilor Cevennes, sudului Franţei, sudului Italiei, insulelor Sicilia şi Sardinia etc. Sunt caracteristice regiunilor unde intensitatea precipitaţiilor poate ajunge până la 1000 mm/24h. În America de Nord sunt specifice râului Sacramento.

      Viiturile oceanice se ivesc, cu precădere, în timpul iernii pentru râurile din Franţa (bazinul Senei), din Marea Britanie, dar şi pentru unele râuri din centrul şi estul S.U.A.

      Viiturile de vară sunt specifice zonei temperate, mai ales Europei Centrale (inclusiv România), S.U.A. (statele Texas, Kansas, Oklahoma).

      Viiturile tropicale apar în regiunile bântuite de cicloni sau tornade.

      O cauză determinantă în formarea viiturilor o reprezintă topirea zăpezilor care, în România, se produce primăvara (primele manifestări apar în lunile februarie-martie). Dacă pe râuri, mai ales în dreptul meandrelor, există zăpoare, viitura poate fi mult mai intensă. Se mai pot produce şi ca urmare a cedării unor baraje naturale sau antropice.

      Viiturile din primăvara anului 1970, de pe teritoriul României, au cuprins, în general, nordul Transilvaniei şi Maramureşul, cu localizare deosebită  în bazinele Mureşului şi Someşului. Geneza acestor viituri este legată de căderea unor mari cantităţi de precipitaţii în zilele de 11,12,13 mai, pe un sol deja saturat cu apă. Curba de creştere sau de concentrare a apelor pe râurile mici, s-a produs în câteva ore. Pe Someş şi Mureş curba a evoluat în două-trei zile.

      -Viiturile compuse sunt provocate de ploi succesive, de topirea zăpezilor sau de suprapunerea acestora. Hodrograful prezintă mai multe vârfuri deoarece a doua sau a treia viitură apare înainte de a se termina prima, în timp ce nivelurile acesteia erau în scădere.

      Sunt specifice râruilor mari şi ramificate, cu mai mulţi afluenţi principali, sau care trec prin mai multe unităţi de relief ori prin regiuni climatice diferite. Hidrograful se prezintă sub forma unor dinţi de fierăstrău cu două sau mai multe creşteri (Zăvoianu, 1988). În România sunt frecvente în perioada apelor mari şi a viiturilor de primăvară. Sunt caracteristice râurilor cu bazine afectate de averse repetate la intervale scurte, sau pe râul principal când viiturile afluenţilor nu ajung la colectorul central în acelaşi timp.

      Prevenirea viiturilor este o acţiune complexă şi de mare importanţă. Trebuie să aibă în vedere un ansamblu de măsuri care încep de la versant (locul de formare a scurgerii superficiale) până  la albie (în profil longitudinal).

      Sursele de alimentare ale râurilor

      Alimentarea râurilor este influenţată, în primul rând, de condiţiile climatice existente în cadrul bazinului hidrografic. La scară  planetară sunt foarte importante zonele climatice prin care trece fluviul, iar la scară locală sunt luate în calcul treptele altitudinale prin care se desfăşoară cursul de apă. În funcţie de aceste caracteristici alimentarea poate fi nivală, pluvio-nivală, pluvială, subterană sau combinaţii ale acestora.

      Alimentarea râurilor din ploi

      Acest tip de alimentare este specific zonelor calde, mai ales climatelor ecuatoriale şi subecuatoriale, unde râurile au o alimentare bogată, asigurată  din scurgerea superficială provenită din ploile abundente şi cu caracter regulat: Amazon, Zair, Ogooué etc. Sursele pluviale predomină şi în cadrul regiunilor tropicale, numai că de data aceasta ele participă cu o cantitate de apă foarte mică. Cea mai mare cantitate de apă cade în perioada de manifestare a alizeelor şi numai în preajma ţărmurilor. Pentru zonele temperate, ploile sunt specifice anotimpului cald, în restul timpului alimentarea se face prin topirea zăpezilor: modul de alimentare al râurilor este pluvio-nival (Sena, Tamisa, Loire etc.) sau nivo-pluvial (Volga, Nipru, Dvina de Vest, Don etc.).

      Alimentarea râurilor din topirea zăpezilor

      Râurile din această categorie au o alimentare nivală sau nivo-pluvială, dar numai în sezonul cald, când se topesc zăpezile şi cresc debitele: Dunărea, Mackenzie, Ottawa, Lena, Enisei, Obi, Kolîma, Indighirca, Ili etc.

      Alimentarea râurilor din topirea zăpezilor permanente şi a gheţarilor

      Este specifică zonelor climatice temperate şi reci, precum şi sectoarelor montane înalte. Topirea zăpezilor permanente şi gheţarilor are loc sub limita de 5000m în dreptul Ecuatorului, 3000m la latitudini medii şi <1000m în jurul cercurilor polare.

      Alimentarea nivo-glaciară este specifică râurilor alpine (Mindel, Inn, Günz, Würm, Isar etc), din Asia Centrală (Amu Daria, Sîr Daria) şi Munţii Caucaz (Terek, Kuban etc.).

      În România, topirea zăpezilor determină apariţia apelor mari de primăvară, fază deosebit de importantă pentru regimul majorităţii râurilor. Apele mari rezultate din topirea zăpezilor sunt asociate adesea cu viiturile provenite din ploile care cad, de regulă, la sfârşitul primăverii şi începutul verii.

      Alimentarea pluvială este specifică lunilor mai-iunie, când în regiunile joase se produc viiturile de la începutul verii, iar în munţi apar apele mari pluvio-nivale de vară. Apele cele mai mici se produc în perioadele de iarnă şi vară-toamnă, când deficitul este completat, într-o oarecare măsură, de apele subterane.

      În România, sursele de alimentare superficială reprezintă 60-80% din scurgerea totală fluvială. La altitudini mari, în zona alpină, cca.50-75% din precipitaţiile anuale revin zăpezilor. În acest caz, pe teritoriul României, domină, în general, tipul de alimentare superficială pluvio-nivală (alimentarea din zăpezi 40-50% între altitudinea de 300-1600m) şi nivo-pluvială (alimentarea din zăpezi 50-60%) sau nival moderată (alimentare din zăpezi 60-80%). Unde se resimte regimul podolic al precipitaţiilor apare şi tipul pluvial moderat (alimentare din zăpezi 30-40%): Podişul Bârladului, versanţii estici ai Carpaţilor Orientali, zonele premontane sudice şi nordice ale Carpaţilor Meridionali.

      Alimentarea subterană a râurilor

      Apele freatice constituie cele mai importante surse de alimentare cu apă  a râurilor, mai ales în perioadele cu umiditate deficitară. La secetă  prelungită, singura sursă de apă, care alimentează doar talvegul, este reprezentată de apa subterană cu caracter freatic. Apele subterane de adâncime deţin o cantitate ridicată de apă, ceea ce face ca alimentarea râurilor să se facă, cu un debit constant, întregul an. Alimentarea râurilor pe cale subterană se face în limitele valorilor de 30-35%.

      Pe teritoriul României, alimentarea subtarană participă la scurgerea medie anuală cu cca.30%. Este mai redusă în regiunile afectate de secetă (câmpie), unde, deseori, devine săracă  (<15%) şi în Piemontul Getic (în cazul pâraielor autohtone cu caracter intermitent ca urmare a infiltraţiilor puternice).

      Pentru Bărăgan alimentarea subterană este singura sursă de alimentare. În teritoriile semiendoreice scurgerea superficială lipseşte. Peste 35% din scurgerea medie anuală este asigurată în depresiunile intramontane (Făgăraş, Ciuc, Braşov, Petroşani, Dorna etc.) şi zona de efilare a apelor fretice de la periferia piemonturilor. Scurgerea subterană bogată este specifică regiunilor carstice: Munţii Pădurea Craiului, Platoul Padiş, Podişul Mehedinţi, Munţii Vâlcanului, Dobrogea de Sud etc. (regimul acestor surse este variabil deoarece nu poartă amprenta regularizării scurgerii prin mediul poros).

      Clima şi regimul curgerii

      Pentru evidenţierea raportului dintre regimul scurgerii râurilor şi condiţiile climatice dintr-o anumită regiune geografică sau duntr-un anotimp, cel mai semnificativ indicator este reprezentat de indicele de ariditate Martonne. Exemple concludente sunt Nilul şi Volga care, pe parcurs, îşi pierd o parte din afluenţi şi totodată o anumită cantitate din debit. Pe parcursul unui an se pot constata variaţii ale cantităţii de apă şi ale modului de manifestare.

      Pe baza surselor de alimentare şi a distribuţiei volumului de apă  pe parcursul anului s-au identificat 12 tipuri principale de alimentare a râurilor (Lvovici, 1945):

      Tipul amazonian (Amazon) cunoaşte o alimentare exclusivă din ploi, datorită zonei climatice în care se află. Prezintă un volum mare de apă pe tot parcursul anului, dar cu evidenţierea unui maxim în lunile mai-iunie. Deoarece Amazonul primeşte afleunţi aproximativ egali ca număr, pe dreapta şi pe stânga, din cadrul climatelor subecuatoriale, într-un anotimp recepţionează ape bogate din sud, iar în altul, din nord. Fenomenul amintit determină existenţa unui debit relativ regulat tot anul. Se remarcă fluviile: Rio Negro, Nilul Albastru, Zair etc.

      Tipul Nigerian (Niger) cunoaşte o alimentare pluvială, cu ape mari în septembrie şi mici în mai. Se remarcă fluviile: Lualaba, Nil etc.

      Tipul mekongian (Mekong) are alimentare pluvială, cu excepţia sectorului superior din Podişul Tibet. Prezintă ape mari în lunile august-septembrie şi ape mici în aprilie. Se remarcă fluviile: Madeira, Maranon, Paraguay, Parana etc.

      Tipul amurean (Amur) are alimentare pluvială. Prezintă ape mari vara (determinate de musonul cu direcţie ocean-uscat) şi mici iarna. Se remarcă fluviile: Vitim, Iana etc.

      Tipul mediteraneean cunoaşte o alimentare exclusiv pluvială, cu ape mari iarna şi mici vara. Se remarcă fluviile: Agri (Italia), Fulmendosa (Sardinia), Cheliff (Algeria), Alma (Crimeea) etc.

      Tipul oderean (Oder) are alimentare pluvială, cu ape mari primăvara şi mici la sfârşitul verii. Diferenţele dintre niveluri sunt mici. Se remarcă fluviile: Pad (Pô), Tisa, Ebro, Ohio etc.

      Tipul volgean (Volga) cu alimentare predominant nivală, caracteristică climatului temperat-continental. Prezintă ape mari primăvara-vara (aprilie-iunie) şi ape mici vara şi iarna. Se remarcă fluviile: Don, Ural, Tobol, parţial Mississippi etc.

      Tipul yukonian (Yukon) are alimentare nivală, cu ape mari vara şi mici iarna. Se remarcă fluviile: Athabaska, Viliui, Indighirca, Kolîma etc.

      Tipul caucazian are alimentare de cca.50% din topirea zăpezilor, cu ape mari vara şi mici iarna. Se remarcă fluviile: Kuban, Terek, Inn, Aar etc.

      Tipul nurean (Nura) încadrează marile sisteme fluviale din partea nordică a continentelor. Prezintă o alimentare nivală, cu ape mari vara. Se remarcă fluviile: Obi, Enisei, Irtîş, Lena, Athabasca, Mackenzie etc.

      Tipul groenlandez are alimentare glaciară (topirea gheţarilor), cu scurgere de scurtă durată în timpul verii.

      Tipul loanic (Loana) prezintă alimentare subterană şi scurgere uniformă pe tot parcursul anului. Se remarcă fluviile: Loana (Chile), Ciu (Rusia), Casimcea etc.

      Sunt foarte rare cazurile când sistemele fluviale mari se încadrează  într-un singur tip de regim. Spre deosebire de râurile cu orientare meridiană (Mississippi, Nil, Enisei, Lena, Obi etc.) cele care se desfăşoară pe direcţia paralelelor au cele mai mari şanse să fie unitare sub aspectul tipului de regim (Amazon , Niger, Amur etc.). 

      E. Dunărea 

      Cu cei 2.857 km lungime, Dunărea este al doilea fluviu al Europei, după  Volga şi al treilea ca importanţă economică, după Rhin şi Volaga. Din lungimea totală 1.075 km se află pe teritoriul României, ceea ce reprezintă 38% din cursul total. Pe teritoriul României curge în exclusivitate pe o lungime de 236 km.

      Adesea denumită “marea diagonală a Europei”, Dunărea drenează  depresiunile Panonică şi Pontică, ambele înconjurate de masive hercinice, apline, carpatice, dinarice şi balcanice, traversând în drumul său 10 ţări (Germania, Austria, Slovacia, Ungaria, Croaţia, Yugoslavia, România, Bulgaria, Moldova, Ucraina) şi scaldă 4 capitale (Viena, Bratislava, Budapesta, Belgrad).

      Are un bazin hidrografic de 805.300 km² din care 221.670 km² (28%) aparţin teritoriul românesc (“Dunărea între Baziaş şi Ceatalul Ismail”, 1967). Suprafaţa bazinului ocupă 8% din continentul european. Are un bazin aproape simetric, cca.56% din suprafaţă se află situată pe partea stângă şi 44% pe dreapta.

      Izvorăşte din Munţii Pădurea Neagră (Germania), de unde culege doi afluenţi, Brege şi Brigach, care emerg de sub vârful Kandel (1.241m) şi se unesc la Donaueschingen (678m), în curtea castelului Fürstenberg.

      Cumpăna apelor urmăreşte, în partea de sud, crestele Munţilor Alpi, Dinarici şi Balcani, care separă bazinul hidrografic al Dunării de bazinele învecinate ale Mariţei, Strumei, Vardarului şi Drinei, iar pe partea de nord, crestele Munţilor Jura, Boemiei şi Carpaţilor îl separă de bazinele Rhinului, Elbei, Oderului, Vistulei şi Nistrului.

      Artera principală a Dunării s-a finalizat la sfârşitul Pliocenului şi începutul Cuaternarului, ca urmare a drenării succesive, în timp, a unor lacuri imense din bazinele Vienei, Panonic şi Pontic, care fuseseră separate din Marea Sarmatică ca urmare a ridicării sistemului alpin.

      Importanţa Dunării, ca linie de demarcaţie şi însemnată cale de comunicaţie, este recunoscută din antichitate: de la Regensburg până aproape de vărsare, reprezenta limita septentrională a marelui Imperiu Roman, care a creat pe traseul său numeroase oraşe cetăţi.

      Catenele muntoase, alcătuite din roci dure, reprezintă şi limitele convenţionale care împart Dunărea în trei sectoare principale: Dunărea superioară (sectorul alpin), Dunărea mijlocie (sectorul Panonic), Dunărea inferioară (sectorul carpato-pontic).

      Regimul hidrologic al Dunării

      În funcţie de aşezarea bazinului său, la contactul între climatul temperat-oceanic din vest, temperat-continental din est şi influenţele baltice în nord, regimul hidrologic al Dunării se caracterizează prin existenţa unor importante variaţii de nivel şi de debit în cursul anului şi în decursul timpului.

      Apele mari se produc primăvara, ca urmare a topirii zăpezilor şi ploilor abundente însă, în cursul superior şi cel mijlociu, au loc în lunile martie-aprilie, iar în cel inferior, în mai. Creşterea debitului are loc din amonte spre aval: 1.470 m³/s la Passau, 1.920 m³/s la Viena, 2.350 m³/s la Budapesta, 5.300 m³/s în defileul Porţile de Fier, 6.470 m³/s la Ceatalul Ismail (Patlageanca din Delta Dunării). Debitele maxime reflectă regimul continental al fluviului: 15.100 m³/s la Orşova (13 aprilie 1940), 15.900 m³/s (mai 1942), 15.500 m³/s la Ceatalul Ismail (5 iunie 1970). Debitele cele mai mici se produc la apele mici de toamnă, iar în unele cazuri în perioada de iarnă: 1.250 m³/s la Orşova (12 ianuarie 1954), 1.450 m³/s la Olteniţa (ianuarie 1964), 1.350 m³/s la Ceatalul Ismail (octombrie 1921).

      Temperatura apelor Dunării se află sub directa influenţă a temperaturii aerului şi într-o măsură mai mică sub cea a factorilor locali. Încălzirea apei începe din luna martie şi ţine până în luna august, după care urmează procesul de răcire. Îngheţul apelor se produce după menţinerea mai multor zile cu temperaturi negative. Gheaţa poate să apară din prima decadă a lunii decembrie până la începutul lunii martie. Durata podului de gheaţă este, în medie, de 45-50 zile. Fenomenul de dezgheţ se produce primăvara, cel mai frecvent din aval spre amonte, într-o perioadă de câteva zile (4-8 zile).

      Mineralizarea apelor este redusă, mai ridicată în perioadele secetoase ale anului. Datorită debitelor mari se asigură o capacitate ridicată de autoepurare a apelor şi, concomitent, îmbunătăţirea calităţii lor în cursul inferior: 280-500 mg/l în sectoarele româneşti; aparţin tipului bicarbonatat calcic, cu tendinţă uşor alcalină.

      Cursul superior are pante medii de 0,47 m/km, repartizate uniform; variază între 6,7-0,4 m/km (Narvatov, 1944). Cursul superior este tipic de munte, caracterizat prin numeroase sectoare în care predomină eroziunea, alternând cu sectoare în care sunt prezente acumularea şi chiar meandrarea. Viteza de curgere, pe şenal, este de 1,9-2,5 m/s la ape medii şi 4,5-5 m/s la ape mari. Adâncimile, la etiaj, pe talveg, sunt de peste 1,2m în aval de Ulm, iar în Câmpia Vienei ajung la 2m (Antipa, 1921).

      Sectorul superior se desfăşoară de la izvoare până la Poarta Devin şi are o lungime de 1.060 km.

      Cei mai mulţi afluenţi îşi au izvoarele pe flancul nordic al Alpilor: Günz, Mindel, Riss, Iller, Isar, Würm, Inn etc. Cel mai important afluent este Innul, care deţine la vărsare un debit mediu de 810 m³/s, cu mult mai mare decât al Dunării în această secţiune (660 m³/s). Dunărea începe să fie navigabilă în aval de localitatea Ulm, unde adâncimea de etiaj pe talveg depăşeşte 1,2m.

      Regimul hidrologic de la izvoare cunoaşte debite specifice mari şi caracter constant, imprimat de influenţa oceanică. În cadrul Podişului Bavariei afluenţii din Alpi imprimă un caracter preponderent alpin, cu alimentare din topirea zăpezilor.

      Cursul mijlociu se desfăşoară între Poarta Devin şi localitatea Baziaş, pe o lungime de numai 725 km.

      Faţă de cursul superior, caracterele Dunării în cadrul Câmpiei Panonice sunt diferite: panta medie este de 0,1‰, reducându-se local la 0,05‰. Viteza de curgere pe şenal, la ape medii, scade la 0,9-1,4 m/s, iar la ape mari este de 4-5-5 m/s. Adâncimile, la etiaj, pe talveg sunt de cca.1,6m, iar caracteristica de bază este reprezentată de apariţia viiturilor mari şi a meandrelor.

      Dintre afluenţii mici se remarcă: Raba, Vah, Hron, Ipoly, Raab etc.; iar dintre cei mari: Drava (670 m³/s), Sava (1460 m³/s) şi Tisa (814 m³/s).

      Regimul hidrologic din cursul superior cunoaşte o întrepătrundere a zonelor depresionare cu cele muntoase, fiind puternic influenţat de climatul continental, având o mare variabilitate şi afluenţi într-un număr foarte mic. Regimul devine complex doar în sud-estul Câmpiei Panonice datorită râurilor ce vin din zonele montane, afluenţii fiind, în acest caz, cei care schimbă caracterul hidrologic al Dunării.

      Cursul inferior se desfîăşoară pe o distanţă de 1075 km, între localităţile Baziaş şi Sulina, făcând graniţa dintre Yugoslavia, România, Bulgaria, Moldova şi Ucraina.

      Deoarece traversează o multitudine de regiuni naturale, cursul inferior este împărţit în 5 sectoare (Ujvari, 1972): defilele carpatice (144 km); sud-pontic (566 km); pontic oriental cu bălţi (195 km); predobrogean (80 km); deltaic (90 km).

      -Sectorul defileelor carpatice

      Este cel mai spectaculos sector al Dunării şi se desfăşoară între localităţile Baziaş şi Gura Văii, pe o lungime totală  de 144 km. Între localităţile Ieşelniţa şi Plavişeviţa, pe cca.9 km lungime, datorită lăţimii foarte mici, valea se prezintă sub forma unui canion şi poartă denumirea de Cazanele Mari şi Cazanele Mici.

      Dificultăţile de navigaţie de pe acest sector au fost rezolvate prin construirea şi darea în folosinţă a lacului de acumulare de la Porţile de Fier I, în anul 1971. Corpul barajului dintre Gura Văii-Şip are o lăţime de 55,2m, în timp ce lacul de acumulare are o suprafaţă de cca.700 km2, un volum de 12 km³ şi o lungime de peste 230 km. Remuul produs de lac ajunge, la ape mari, până în amonte de Belgrad, iar la ape mici, până în amonte de vărsarea Tisei, unde se produce o ridicare de 2,23m a nivelului (Ujvari, 1972).