Cursul 1 [PDF]

Zitiervorschau

CURSUL 1 Fiind parte a lumii reale, formațiunea, în general, este un concept de studiu şi analiză care încorporează elemente ale acesteia într-o limită definită în funcţie de focalizarea analistului asupra necunoscutelor pe care intenționează să le cuantifice (Forrester, 1979). Formațiunea torențială, în ciuda marii diversităţi de opinii manifestate în jurul noţiunii însăşi, este unul din instrumentele fundamentale ale corectării torenților. Cea mai simplă şi sugestivă definiţie este cea conform căreia „o formațiune torențială este un aranjament (ordonat) de lucruri, formând un întreg” (Watson & al, 1999, Bruce, 2003). Penescu (1975) defineşte formațiunea „ca fiind colecţia mai mare sau mai mică de obiecte naturale sau artificiale, organizate funcţional, caracterizate prin limbaje cu baze raționale”. Același autor afirmă că formațiunile se află la baza formelor naturale organizate, la care nu se constată nici o organizare ci, pur şi simplu, o mărime implică altă mărime.

Figura nr. 1 - Morfologia unei formaţiuni torenţiale

Unei formațiuni nu i se pot acorda una sau mai multe dimensiuni pentru a o caracteriza dimensional. Natura însăşi reprezintă o colecție de obiecte şi de legături funcţionale între ele, ultimele fiind noţiuni abstracte menite să evidenţieze influenţarea reciprocă, adică mărimi, variabile în timp, rezultate ale unor fenomene

dintr-un obiect, implică fenomene dintr-un alt obiect, care la rândul lor, determină noi mărimi, de asemenea variabile în timp. După Chorley & Kennedy (1971 – cit. Ichim & al, 1989): „o formațiune este o mulțime structurată de râuri și atributele lor. Aceste obiecte şi atribute constau în componente sau variabile (fenomene care sunt libere să-şi asume mărimea) care etalonează inter-relații cu altele şi operează împreună ca un întreg, în acord cu structura sa”. Complexitatea mediului rezultă atât din marele număr de obiecte ce îl formează cât şi – mai ales – din interdependența dintre ele. Nici un obiect fizic nu este izolat de restul mediului. Fenomenele ce se petrec în cadrul oricărui obiect sunt determinate de fenomene ce se petrec în altele şi la rândul lor influenţează fenomene din alte obiecte. Deoarece o formațiune reprezintă o colecție de râuri naturale şi legături funcţionale în număr oricât de mare – dar nu infinit, întrucât se admite că formațiunea se caracterizează printr-o limită, fie ea şi deschisă – în procesul de cunoaştere capătă o deosebită semnificație caracterizarea prin limbaje şi consecințele ei. Pentru a identifica o formațiune este necesar un limbaj adecvat prin care aceasta să poată fi caracterizată. Mai mult, cunoaşterea fiind un proces lung, cumulativ şi continuu, descrierea întregului ansamblu de râuri naturale – infinit prin concepție şi necesitate – este imposibilă şi impune o discretizare a mediului şi o concentrare a observaţiilor asupra unei ramuri izolate într-un mod oarecare de rest şi simplificat într-o oarecare măsură. Torentul - curs natural de apă cu scurgere intermitentă (mai rar cu scurgere în tot timpul anului) și cu bazin hidrografic relativ redus (de ordinul sutelor de hectare sau cel mult al câtorva mii de hectare), cu pante repezi și neregulate și a cărui caracteristică hidrologică principală constă în faptul că, în urma ploilor mari sau a topirii rapide a zăpezilor, prezintă creșteri bruște, violente și de scurtă durată ale debitului lichid și solid, creșteri însoțite, în general de intense fenomene de eroziune, de transport de aluviuni și de sedimentare. Prin urmare în graficul de mai jos este determinată o corelație între ploaie și scurgerea apei într-un bazin hidrografic torențial astfel: în numai câteva zeci de minute, în urma unei ploi mari debitul apelor unui torent poate să crească de la valoarea zero la valori de zeci sau sute de metri cubi pe secundă.

Fenomenul hidrologic de creștere subită, violentă și de scurtă durată, a debitului lichid și solid în rețeaua hidrografică, poartă numele de proces torențial sau viitură torențială. Procesul torențial (viitură torențială) se referă la creșterea bruscă violentă și de scurtă durată, a debitului lichid. De multe ori însă, acest proces include și eroziunea torențială.

Figura nr. 2 – Corelația ploaie - scurgere într-un bazin hidrografic

Orice curs de apă poate înregistra creșteri mari ale debitului lichid, în funcție de afluxul de apă provenit din precipitații sau din topirea zăpezilor de intensitatea afluxului și de influențele pe care le exercită bazinul hidrografic asupra scurgerii superficiale sub raportul retenției, infiltrației și vitezei de deplasare a apelor pe versanții bazinului și pe albiile rețelei hidrografice. Evident, când aceste creșteri sunt importante ele poartă numele generic de viituri. Dar, de aici nu trebuie să se tragă concluzia că noțiunea de torent ar putea fi extinsă asupra oricărui curs de apă care prezintă viituri. Între viiturile produse de torenți și viiturile întâlnite la cursurile mari de apă există deosebiri importante, care fac ca torenții să fie considerați o categorie distinctă în ansamblul formațiilor hidrologice fluviatile. Astfel, pentru torenți este caracteristic, în primul rând, faptul că creșterile de debit sunt aproape subite; așa

cum s-a subliniat mai sus, debitele de viitură ating valori maxime în câteva zeci de minute sau cel mult câteva ore. La cursurile mari de apă, creșterile sunt mult mai lente, de ordinul a cel puțin câtorva ore, al zilelor sau chiar al săptămânilor. În al doilea rând, raportul dintre debitul maxim de viitură (debitul de vârf) și debitul mediu multianual sau debitul constata între două viituri consecutive atinge, în general, valori atât de ridicate încât acestea nu sunt comparabile cu cele întâlnite la cursurile mari de apă decât î cazuri cu totul excepționale și care de obicei nu depind de regimul natural hidrologic al cursului respectiv, ci de apariția anumitor accidente pe albie, cum ar fi, de exemplu, cedarea unui baraj de retenție al unei acumulări sau ruperea unui zăpor. Apele de viitură, în cazul torenților se pot încărca cu cantități considerabile de aluviuni de toate mărimile – de la fracțiuni de argilă și nisipuri, până la blocuri de piatră cu volume de zeci de metri cubi – smulse din versanții bazinului de recepție, din patul și din malurile albiilor rețelei hidrografice. Puterea de eroziune și de transport a apelor în timpul viiturilor torențiale, este atât de mare încât deseori turbiditatea crește până la transformarea scurgerilor în adevărați curenți de lavă noroioasă cu o greutate volumetrică a amestecului de apă și aluviuni de 1,5 … 1,8 ori mai mare decât cea apei limpezi. Masele de aluviuni transportate de apele de viitură sunt depuse în părțile inferioare ale torentului, acolo unde viteza curentului scade sub anumite limite, dând naștere la cumulări cu aspect haotic și cu structuri și forme caracteristice denumite conuri de dejecție sau agestre, distrugând tot ce întâlnesc în cale: așezări omenești, poduri și terasamente, artere de comunicație, instalații industriale, terenuri de culturi agricole, etc. Nici un alt curs de apă nu formează în partea inferioară, depozite de tipuri conurilor de dejecție, decât torenții. Ansamblul de fenomene diferite ca forme de manifestare, și mecanism de producere și ca efecte, cum ar fi: scurgerea, eroziunea, transportul de aluviuni și sedimentarea sunt indisolubil legate între ele prin condiționări reciproce în cuprinsul unui bazin hidrografic și sunt întâlnite în toate cursurile de apă. Dar, în cazul torenților ele capătă caractere specifice, particulare, atât di punct de vedere hidraulic și hidrologic, cât și sub aspectul efectelor de modelare a reliefului. De aceea, în cazul torenților se vorbește despre scurgere torențială (sinonimă cu viitura torențială), despre eroziune torențială, despre transport torențial și despre sedimentarea torențială. Toate acestea reprezintă, împreună, așa numitele fenomene sau formațiuni torențiale și constituie principalele fațete ale unui proces unic dar deosebit de complex cunoscut sub denumirea de proces torențial.

Acest proces cu toate cele 4 aspecte ale sale, fiecare mai intens sau mai puțin intens, caracterizează torențialitatea unui curs de apă natural deoarece el reflectă sub o formă sintetică atât particularitățile scurgerii (în cuprinsul bazinului hidrografic la afluxuri de apă de diferite intensități și durate), cât și capacitatea de eroziune, de transport și de sedimentare a cursului de apă respectiv în timpul viiturilor. Apa este un agent atmosferic care, în anumite condiții, poate să producă erodarea solului sau a rocii. Procesul de roadere a solului sau a rocii de către apă este denumit în mod curent proces de eroziune produs de apă sau proces de hidroeroziune. Procesele de hidro-eroziune, la rândul lor pot fi terestre, când se produc pe suprafața pământului sau marine, când acestea se produc la interferența dintre scoarța terestră și mări oceane sau lacuri. În decursul existenței sale suprafața pământului a suferit și continuă să sufere modificări însemnate datorită acțiunii și interacțiunii dintre factorii endogeni și exogeni. Ridicările și lăsările scoarței terestre, produse de factorii endogeni duc la activarea unor factori exogeni cum ar fi spre exemplu procesele de eroziune. Hidro-eroziunea terestră poate fi: - Pluvială, când eroziunea este produsă de apa din precipitații, respectiv de picăturile de ploaie sau de apa în curgere pe versanți, provenită din ploi sau din topirea zăpezilor; - Nivală, când eroziunea este produsă de curgerea zăpezii, în cazul avalanșelor de zăpadă; - Glacială, când eroziunea este produsă de curgerea lentă a maselor de gheață, cu deosebire în cazul ghețarilor; - Abrazivă, când eroziunea este produsă de vânt și constă din roaderea continuă a malurilor înalte ale mărilor, oceanelor sau lacurilor de către valurile de vânt. Se mai numește și hidroeroziunea marină. - Fluvială, când eroziunea constă din roaderea malurilor, în lungul cursurilor de apă. Se mai numește și eroziunea fluvială. În România, cea mai răspândită formă de eroziune în bazinele hidrografice torențiale este eroziunea pluvială. Acesteia i se adaugă eroziunea nivală care se manifestă în unele bazine hidrografice torențiale montane, în care se produc avalanșe de zăpadă. Prin eroziune se înțeleg fenomene de desprindere și antrenare, de pe o porțiune de teren dată, a particulelor de sol și rocă, sub acțiunea apei. După sensul larg al noțiunii, procesul de eroziune pluvială constă așadar din trei faze:

Desprinderea particulelor materiale din masa solului sau a rocii de către picăturile de ploaie, când acestea lovesc solul (în cazul în care solul nu este acoperit de vegetație, litieră, etc.), sau de către apa care se scurge pe pante; - Antrenarea și transportul particulelor de sol sau rocă de către apă; - Depunerea (sedimentarea) materialelor erodate și transportate de ape. Din punct de vedere al modului în care este îndepărtat solul (substratul pedografic) se disting: - Eroziunea de suprafață (plană sau difuză), care se manifestă pe porțiuni oarecum plane ale versanților, drept consecință a scurgerii disperse (difuze); - Eroziunea de adâncime (liniară sau torențială), care se produce pe direcțiile de concentrare în șiroaie a apelor de scurgere superficială. Eroziunea torențială (în adâncime) conduce la forme de teren caracteristice, denumite cu un termen generic formații torențiale, diferențierea acestora făcându-se după criterii dimensionale, în: - rigole de șiroire (cu adâncime de sub 0,2 m); - șanțuri de șiroire (cu adâncime maximă de 0,5 m); - ogașe (cu adâncimea de 0,5 – 2 m); - ravene (cu adâncimea de peste 2 m). Acestea pot fi izolate sau pot fi părți componente ale celei mai complexe formațiuni torențiale, care este torentul propriu zis. Formațiunile torențiale reprezintă stadiile delimitate convențional în cadrul procesului neîntrerupt de modelare a reliefului terestru prin eroziune, de la forma cea mai elementară până la excavațiile enorme ce conturează bazinele hidrografice ale cursurilor de apă. Între formațiile torențiale și cursurile de apă permanente există atât asemănări cât și deosebiri: - în forma sa elementară un curs de apă permanent are întotdeauna un izvor, în timp ce o formațiune torențială tipică nu are izvor; - conul de dejecție la un râu este practic inexistent sau foarte puțin dezvoltat în timp ce la o formațiune torențială este deosebit de dezvoltat și constituie o parte morfologică caracteristică; - un curs de apă permanent face parte dintr-o rețea fluvială bine definită, spre a cărei vale principală converg toate apele sale pe când o formațiune torențială poate apărea complet izolată pe un bot de deal, la mijlocul unei coaste convexe sau într-o mică depresiune; - torentul se dezvoltă și evoluează spre forma finală din cadrul morfosculpturii minore cea mai organizată – pârâul torențial; Acesta -

reprezintă un bazin hidrografic bine conturat și face trecerea de la formațiile torențiale amintite la cursurile permanente de apă – râurile. Pârâul torențial reprezintă forma de trecere de la cursul intermitent al torentului, alimentat exclusiv din precipitații (ploaie sau zăpadă), la cursul permanent de apă adică râul, trecere pe care o realizează cu ajutorul izvoarelor. În limitele unui bazin torențial, între procesul torențial și cel de eroziune există o strânsă interdependență: primul îl determină, în anumite condiții favorabile pe cel de-al doilea, iar acesta, la rândul lui, furnizează material aluvionar cu care se încarcă apa, amplificând efectele distructive ale scurgerilor torențiale și prejudiciile aduse de aceste scurgeri. Această interdependență constituie elementul principal care conduce la aplicarea unei tehnici, principial unitare, de luptă împotriva proceselor respective din cuprinsul unui bazin torențial, dar evident, cu anumite particularități privind alegerea mijloacelor de combatere potrivit particularităților generate în principal fie de procesul torențial fie de procesul de eroziune. Spre deosebire de fenomenul torențial, care caracterizează comportarea față de scurgeri, a unui curs de apă luat în ansamblu adică între limitele bazinului său hidrografic – fenomenul de eroziune caracterizează, în principal comportarea solului sau a rocii față de scurgerea apei. Fenomenul de eroziune constă în dislocarea, antrenarea și transportul de către apă în curgere a particulelor de sol sau de rocă de pe o suprafață de teren, în timp ce fenomenul torențial reprezintă o creștere de debit în rețeaua hidrografică. Particularitățile interdependenței dintre procesele torențiale și procesele de degradare a terenului au condus la două acțiuni practice înrudite între ele, dar cu specific propriu și anume: - corectarea torenților – ca acțiune de combatere a proceselor torențiale și a consecințelor acestora: (se mai numesc și amenajarea torenților, amenajarea bazinelor hidrografice torențiale); - ameliorarea terenurilor degradate, ca acțiune de combatere a proceselor de degradare a terenului (procese de eroziune, de alunecare, ș.a.) de refacere și ridicare a fertilității acestor terenuri. Acțiunea de corectare a torenților are la bază concepția unitară a organizării hidrologice a bazinului, al cărei principiu fundamental constă în determinarea rolului pe care îl are, în formarea viiturilor, fiecare suprafață de teren din bazin care prezintă caracteristici diferite și în stabilirea celor mai corespunzătoare folosințe și lucrări agrotehnice, silvice și hidrotehnice astfel ca prin îmbinarea judicioasă a acestora în cadrul soluțiilor tehnice să se obțină, în primul rând, o diminuare cât mai accentuată a viiturilor torențiale.

Studiile pentru amenajarea hidrologică a unui bazin torențial trebuie să ia în considerare întregul teritoriu cuprins între limitele cumpenei apelor indiferent de starea de eroziune (sau de degradare a terenului) pe diversele porțiuni din bazin, de folosințe și de natura proprietății. Acest lucru se impune deoarece torentul constituie o unitate naturală bine individualizată care, datorită caracteristicilor sale hidrologice, geologice și geomorfologice, impune rezolvarea unor probleme speciale de scurgere și mai ales de concentrare a apei, mult mai complicate decât cele de pe terenurile erodate. Rezultă de aici, necesitatea coordonării măsurilor și lucrărilor de amenajare a torenților și de combatere a eroziunii terenurilor între sectorul forestier și cel agricol, oriunde aceste sectoare interferează acțiunile în cadrul aceluiași bazin hidrografic torențial. Așadar, raportul dintre cele două acțiuni este de completare, respectiv organizare antierozională care se face în limitele indicate de organizarea hidrologică; aceasta înseamnă că, dintre toate folosințele posibile și echivalente din punct de vedere hidrologic trebuie alese cele mai productive. Prin urmare, în cuprinsul bazinelor hidrografice torențiale, sectorul forestier trebuie să desfășoare o singură acțiune complexă și anume de amenajare a torenților care proiectează și execută atât lucrări de împădurire cât și lucrări hidrotehnice. În cadrul acestei acțiuni, și în limitele impuse de amenajarea hidrologică, se rezolvă implicit și problema prevenirii și combaterii eroziunii solului și a celorlalte fenomene de degradare, adică a ameliorării terenurilor degradate din cuprinsul bazinului torențial.

Lucrările hidrotehnice se folosesc atât pentru amenajarea versanților, cât și a albiilor și constituie componente importante în cadrul ansamblului de lucrări de amenajare a torenților. În numeroase cazuri, fără asemenea lucrări nu se poate realiza, în timpul dorit, nici apărarea obiectivelor periclitate de viiturile torențiale și nici instalarea vegetației. Dar, fiind mult mai costisitoare lucrările hidrotehnice trebuie folosite cu mult discernământ și numai acolo unde apar ca strict necesare ținând seama de posibilitățile de instalare a vegetației, de efectul hidrologic al acesteia, de natura și importanța obiectivelor periclitate de viituri, de urgența cu care trebuie să se intervină în cuprinsul bazinului, etc.