Ecoterra - Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 31. 122 ECOTERRA Journal of Environmental Research and Protection Studiu de caz privind analiza riscului hidrologic în comuna Dămuc Ioana Vodă, Kinga O. Reti, Cristian Maloş, Dorin Manciula Universitatea Babeş-Bolyai, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Mediului, Cluj-Napoca, România. Autor corespondent: I. Vodă, str. Fântânele, nr. 30, 400294 Cluj-Napoca, România. Abstract: Case study concerning the hydrological risk analysis in Dămuc village. Floods risk constitutes a problem for Dămuc village (Neamţ county) starting with 2010 due to massive deforestations from the upper part of hydrographical basin and to local area morphology as well (the presence of steep slopes. The GIS technic has been used on the analysis of the Dămuc village exposure to the hydrological risk. This technic also allows to simulate a outrageous flood and making hydrological risk maps as well. These maps are very useful in fighting actions against the floods and at the interventions in emergency situations as well. Key Words: flood, risk, Dămuc, hydrology. Arealul studiat. Comuna Dămuc din punct de vedere geografic este situată în partea central-estică a ţării, în bazinul hidrografic al râului Dămuc, la est de Masivul Hăşmaş (Carpaţii Orientali). Din punct de vedere geologic, zona studiată intră în arealul cristalino- mezozoic, care ocupă zona centrală a acestei grupe carpatice. Fundamentul lor este alcătuit din roci cristaline (roci eruptive vechi şi roci sedimentare) mai mult sau mai puţin metamorfozate sub influenţa temperaturii şi presiunii, care au schimbat profund caracacterul rocilor primare, cristalizându-le. Teritoriul comunei aparţine bazinului hidrografic al râului Dămuc, care este format din râul principal Dămuc, dar şi de un important număr de afluenţi. Cei din partea dreaptă a bazinului către Munţii Tarcăului, prezintă o lungime mai mare decât afluenţii de stânga, care aduc ape dinspre Munţii Hăşmaş. Cei mai importanţi afluenţi de dreapta ai râului Dămuc sunt: Ivaneşul, Băţul, Glodul, Asăul, Huisurezul, Şugăul, Alunişul şi Pârâul Sec. Aceşti afluenţi asigură şi cea mai mare parte din debitul lichid al râului Dămuc. Afluenţii de stânga au o lungime mai redusă şi un aport mai scăzut la debitul râului. Dintre afluenţii de dreapta cei mai importanţi sunt: Pârâul Strugii, Pârâul Frunţii şi Arşiţa. Debitul mediu al râului Dămuc este de 0,773 mc/s. Fiind un bazin mic de munte viiturile care se produc sunt fie provocate de ploile torenţiale din sezonul cald, fie de topirea zăpezilor primăvara. Caracteristica orografică menţionată alături de densitatea ridicată a reţelei hidrografice au favorizat antropizarea accentuată a acestui spaţiu montan, urmată de o creştere a concentraţiei populaţiei (80-90 loc/km 2 ). O densitate ridicată se poate observa mai cu seamă în depresiunile intramontane, cuprinzând şi zonele mai înalte, precum şi o dezvoltare industrială accentuată şi un turism relativ în creştere. Riscul hidric. Conceptul de risc include mai multe componente esenţiale: evenimentul care poate avea loc, contextul său ambiental, dezastrul pe care acesta îl poate produce şi incertitudinea relativă a evenimentului în sine. Riscul exprimă numărul aşteptat de pierderi de vieţi omeneşti, de răniţi, de daune ale proprietăţilor, de întrerupere a activităţilor economice şi de distrugere a resurselor naturale datorat unui eveniment extrem care se poate manifesta la un moment dat (Hăşmăşan 2008; Sorocovschi 2004).
Transcript
Ecoterra - Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 31.
122
ECOTERRA Journal of Environmental Research and Protection
Studiu de caz privind analiza riscului hidrologic în comuna Dămuc Ioana Vodă, Kinga O. Reti, Cristian Maloş, Dorin Manciula
Universitatea Babeş-Bolyai, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Mediului, Cluj-Napoca, România. Autor corespondent: I. Vodă, str. Fântânele, nr. 30, 400294 Cluj-Napoca,
România.
Abstract: Case study concerning the hydrological risk analysis in Dămuc village. Floods risk constitutes a problem for Dămuc village (Neamţ county) starting with 2010 due to massive deforestations from the upper part of hydrographical basin and to local area morphology as well (the presence of steep slopes. The GIS technic has been used on the analysis of the Dămuc village exposure to the hydrological risk. This technic also allows to simulate a outrageous flood and making hydrological risk maps as well. These maps are very useful in fighting actions against the floods and at the interventions in emergency situations as well. Key Words: flood, risk, Dămuc, hydrology.
Arealul studiat. Comuna Dămuc din punct de vedere geografic este situată în partea central-estică a ţării, în bazinul hidrografic al râului Dămuc, la est de Masivul Hăşmaş (Carpaţii Orientali). Din punct de vedere geologic, zona studiată intră în arealul cristalino-mezozoic, care ocupă zona centrală a acestei grupe carpatice. Fundamentul lor este alcătuit din roci cristaline (roci eruptive vechi şi roci sedimentare) mai mult sau mai puţin metamorfozate sub influenţa temperaturii şi presiunii, care au schimbat profund caracacterul rocilor primare, cristalizându-le. Teritoriul comunei aparţine bazinului hidrografic al râului Dămuc, care este format din râul principal Dămuc, dar şi de un important număr de afluenţi. Cei din partea dreaptă a bazinului către Munţii Tarcăului, prezintă o lungime mai mare decât afluenţii de stânga, care aduc ape dinspre Munţii Hăşmaş. Cei mai importanţi afluenţi de dreapta ai râului Dămuc sunt: Ivaneşul, Băţul, Glodul, Asăul, Huisurezul, Şugăul, Alunişul şi Pârâul Sec. Aceşti afluenţi asigură şi cea mai mare parte din debitul lichid al râului Dămuc. Afluenţii de stânga au o lungime mai redusă şi un aport mai scăzut la debitul râului. Dintre afluenţii de dreapta cei mai importanţi sunt: Pârâul Strugii, Pârâul Frunţii şi Arşiţa. Debitul mediu al râului Dămuc este de 0,773 mc/s. Fiind un bazin mic de munte viiturile care se produc sunt fie provocate de ploile torenţiale din sezonul cald, fie de topirea zăpezilor primăvara. Caracteristica orografică menţionată alături de densitatea ridicată a reţelei hidrografice au favorizat antropizarea accentuată a acestui spaţiu montan, urmată de o creştere a concentraţiei populaţiei (80-90 loc/km2). O densitate ridicată se poate observa mai cu seamă în depresiunile intramontane, cuprinzând şi zonele mai înalte, precum şi o dezvoltare industrială accentuată şi un turism relativ în creştere. Riscul hidric. Conceptul de risc include mai multe componente esenţiale: evenimentul care poate avea loc, contextul său ambiental, dezastrul pe care acesta îl poate produce şi incertitudinea relativă a evenimentului în sine. Riscul exprimă numărul aşteptat de pierderi de vieţi omeneşti, de răniţi, de daune ale proprietăţilor, de întrerupere a activităţilor economice şi de distrugere a resurselor naturale datorat unui eveniment extrem care se poate manifesta la un moment dat (Hăşmăşan 2008; Sorocovschi 2004).
Ecoterra - Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 31.
123
Riscul este caracterizat prin trei elemente: hazard, vulnerabilitate şi expunere (Figura 1).
Figura 1. Schema “hazard – risc”.
Riscurile hidrice în lucrarea de faţă sunt reprezentate de fenomenele hidrice extreme (inundaţii) care pot să apară cu o anumită periodicitate sau întâmplător. Cea mai mare parte a riscurilor hidrice sunt strâns legate şi determinate de procesele atmosferice şi geomorfologice, motiv pentru care inundaţiile sunt cele mai reprezentative fenomene hidrice de risc. Riscul la inundaţii este ansamblul de ameninţări asupra populaţiei, bunurilor acestora şi mediului datorate proceselor hidrice, procese exprimate calitativ şi cantitativ (Arghiuş 2009). Pentru evidenţierea zonelor expuse la riscul la inundaţii se ultilizează hărţile de risc care reprezintă un instrument de bază în procesul de luare a deciziei de organizare a activităţilor şi a teritoriului, în conformitate cu legile şi principiile dezvoltării durabile. Scopul acestor hărţi este acela de a reduce cât mai mult posibil pagubele materiale şi numărul de victime expuse riscului hidric, elaborarea etapelor de efectuare a lucrărilor de ameliorare, constituirea unei baze de date necesare în elaborarea prognozelor de manifestare a riscului, soluţionarea problemelor existente (Bădăluţă 2008). Analiza riscului la inundaţie în localitatea Dămuc pentru anul 2010. O problemă majoră a zonei comunei Dămuc, care a determinat apariţia inundaţiilor în anul 2010, a fost determinată de defrişările masive de pădure din partea superioară a bazinului hidrografic a râului Dămuc. În ultimele decenii au fost defrişate ilegal aproximativ 2000 hectare de pădure, fapt ce a determinat scurgerea rapidă a unui volum mare de apă de pe versanţi după ploile torenţiale. Atât orografia cât şi morfologia locului au favorizat producerea acestui fenomen, amplificat de existenţa pantelor abrupte şi alternanţei micilor bazinete depresionare cu strâmtori, specifice acestei zone montane. Efectul despăduririlor din ultimii 20 de ani se reflectă în producerea unor viituri din ce în ce mai puternice, care antrenează trunchiuri de copaci, crengi, bolovani şi, în mod evident, toate deşeurile deversate de localnici în albia pârâului, sau pe malul acestuia. Un astfel de fenomen s-a produs în anul 2010, când apa râului Dămuc în lunile iunie şi iulie a înregistrat un debit foarte mare (peste 5 mc/s) ce a dus la revărsarea acestuia, fenomen care a dus la generarea unor pagube materiale semnificative (Figura 2). Pentru evidenţierea volumului mare de apă care a provocat pagubele materiale înrgistrate în comuna Dămuc în anul 2010, vor fi prezentate în Tabelele 1 şi 2 cantităţile de precipitaţii, respectiv debitele medii lunare din intervalul 2001-2002 şi 2009-2010, pentru a putea evidenţia diferenţele mari dintre valorile expuse. Totodată vor fi prezentate şi corelaţiile care există între aceste valori.
Ecoterra - Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 31.
124
Se poate observa din cele două tabele menţionate că valorile medii lunare de precipitaţii pe anii 2001-2002 şi 2009 au fost unele normale, cu o maximă de precipitaţii în lunile iunie, iulie, august, care au fost precedate şi urmate de perioade mai secetoase. În cazul anului 2010 se poate observa că în primele patru luni ale anului cantitatea de precipitaţii a fost redusă, iar cantităţile înregistrate în lunile mai, iunie, iulie au fost duble, sau chiar triple faţă de valorile înregistrate în ceilalţi ani în aceeaşi perioadă.
Figura 2. Pagubele provocate de inundaţiile din anul 2010 în comuna Dămuc.
Tabelul 1
Repartiţia precipitaţiilor medii lunare în bazinul râului Dămuc la postul meteorologic Dămucul de Sus
An/precipit. I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
În urma perioadei “secetoase” din prima parte a anului 2010, cantităţile mari de precipitaţii care au căzut într-un timp relativ scurt, au dus la saturaţia rapidă a solului, iar scurgerea de suprafaţă alături de cantităţile mari de precipitaţii au contribuit la creşterea debitului râului Dămuc în lunile mai, iunie şi iulie. Valoarea maximă de 5,52 mc/s a fost atinsă în luna iulie. În Figura 3 sunt prezentate corelaţiile dintre cantitatea de precipitaţii şi influenţa acestora asupra debitului râului.
Ecoterra - Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 31.
125
Figura 3. Cantităţile medii lunare de precipitaţii (sus)
şi debitul mediu lunar al râului Dămuc (jos) în zona studiată.
Tehnica GIS în realizarea hărţilor de risc hidric. Scopul fundamental al cercetărilor hidrologice moderne îl constituie definirea corectă a relaţiilor şi interconexiunilor care apar între principalele componente ale bazinelor hidrografice şi integrarea acestora în diferite modele numerice cu un grad variat de complexitate. Utilizarea programelor GIS se poate dovedi extrem de utilă prin capacitatea acestora de a diagnostica şi modela date
Ecoterra - Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 31.
126
spaţiale producând hărţi de risc, modele matematice complexe ale undei de viitură, identificarea potenţialelor zone inundabile etc. Cu toată complexitatea şi caracterul dinamic ce îi conferă unicitate şi rol de vector în mediul înconjurător, componenta de mediu apă se pretează la modelare şi interpolare spaţială prin intermdediul GIS. Managementul riscului la inundaţii se concretizează prin aplicarea unor mecanisme specifice de tipul politicilor, procedurilor şi practicilor având ca scop identificarea riscurilor, analiza şi evaluarea lor, precum şi reducerea acestora. În cadrul activităţii de management al riscului o etapă importantă este reprezentată de către identificarea ariilor supuse acestuia, etapă în care utilizarea GIS se dovedeşte a fi extreme de utilă (Maloş 2005) Caracteristicile reliefului joacă un rol important în comportamentul hidrologic al bazinului râului Dămuc şi au o influenţă deosebită asupra proceselor hidrologice, geomorfologice şi biologice care se desfăşoară în bazinul respectiv. Modelele digitale de elevaţie stau la baza acestor modele şi la baza analizelor hidrologice din cadrul unui bazin hidrografic. Identificarea zonelor care sunt susceptibile la inundaţie este o preocupare majoră a specialiştilor în domeniu şi nu numai. Precizarea zonelor inundabile depinde în foarte mare măsură de topografia terenului, tipul de sol precum şi de vegetaţie. Lucrarea are ca scop realizarea unui model numeric care să permită vizualizarea modului de propagare a undei de viitură în cadrul bazinului hidrografic al râului Dămuc. Pentru început se va construi o bază de date spaţiale a bazinului hidrografic, documentul primar în realizarea acesteia fiind harta topografică. Pre-procesarea terenului foloseste DEM (Digital Elevation Model) pentru a identifica terenul/modelul suprafeţei de drenaj. Odată pre-procesat, DEM-ul şi derivaţii săi pot fi folosiţi pentru delimitarea eficientă a bazinelor hidrografice şi a reţelelor de curenţi generaţi. În scopul modelării pantei cursurilor de apă şi determinării direcţiei de curgere a apelor se efectuează “recondiţionarea” DEM-lui. După acest pas se vor determina segmentele cu aceleaşi caracteristici din punct de vedere al scurgerii şi acumulării cursurilor de apă. Pentru determinarea debitelor şi a zonelor cu un grad de risc hidric trebuie să se marcheze punctele de confluenţă, respectiv să se ia în calcul suprafeţele cu un grad de înclinare mai mare de 30 de grade (Figura 4). În urma analizei şi suprapunerii acestor hărţi s-a obţinut harta de risc la inundabilitate a comunei Dămuc, adică la determinarea suprafeţei care poate să fie expusă la inundaţie în cazul unor unde de viitură foarte ridicate (Figura 5).
Figura 4. Harta pantelor zonei studiate.
Ecoterra - Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 31.
127
Figura 5. Harta riscului la inundabilitate, comuna Dămuc.
Concluzii. În urma realizării modelului de elevaţie 3D s-a constatat că zona de inundabilitate se va reliefa la un debit maxim de 15 mc/s. În acest caz aproape toată suprafaţa locuibilă a comunei va fi acoperită de ape. Această valoare a debitului, fiind una teoretică, probabilitatea de producere a unei inundaţii de aceste proporţii va fi de 1:100 (o dată la 100 de ani). Topografia locului şi defrişările masive, alături de condiţiile climatice extreme (ploi abundente/topiri bruşte ale zăpezii) pot duce la manifestarea unor inundaţii de proporţii mari, care pot determina pagube materiale şi pierderi de vieţi omeneşti. Pe viitor se impune luarea unor măsuri de combatere a inundaţiilor prin oprirea defrişărilor, împădurirea zonei, construirea unor rigole de scurgere a apei de suprafaţă, construirea de diguri. Bibliografie
[1] Arghiuş V., 2009 Măsuri non-structurale de diminuare a efectelor induse de viituri în
Estul Munţilor Apuseni. Enviroment & Progress 13:21-29. [2] Bădăluţă M. C., 2008 Contribuţii la studiul inundaţiilor produse de avarierea lucrărilor
de apărare. Editura Politehnică, Timişoara. [3] Hăsmăşan T., 2008 Aspecte privind apărarea împotriva inundaţiilor. Ecoterra 17:33-
40.
Ecoterra - Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 31.
[5] Sorocovschi V., 2004 Riscri şi catastrofe. An 3, nr. 1, Editua Casa Cărţii de Ştiinţă, pp. 55-65.
Autori: Ioana Vodă, Universitatea Babeş-Bolyai din Cluj-Napoca, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Mediului, str. Fântânele, nr. 30, 400294 Cluj-Napoca, România Kinga-Olga Reti, Universitatea Babeş-Bolyai din Cluj-Napoca, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Mediului, str. Fântânele, nr. 30, 400294 Cluj-Napoca, România Cristian Maloş, Universitatea Babeş-Bolyai din Cluj-Napoca, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Mediului, str. Fântânele, nr. 30, 400294 Cluj-Napoca, România Dorin Manciula, Universitatea Babeş-Bolyai din Cluj-Napoca, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Mediului, str. Fântânele, nr. 30, 400294 Cluj-Napoca, România Cum se citează acest articol: Vodă I., Reti K. O., Maloş C., Manciula D., 2012 Studiu de caz privind analiza riscului hidrologic în comuna Dămuc. Ecoterra 31:122-128.
