Craciun Ionut RO despre GIS

7/25/2019 Craciun Ionut RO despre GIS

1/37

Universitatea Babe-Bolyai, Cluj-Napoca

Facultatea de Geografie

Catedra de Geografie Fizici Tehnic

TEZDE DOCTORAT

- rezumat -

Estimarea indirect, cu ajutorul GIS, a umezelii

solului n scopul modelrii viiturilor pluviale.

Aplicaii n Munii Apuseni

Coordonator tiinific: Doctorand:

Prof. Univ. Dr. HAIDU Ionel CRCIUN Augustin Ionu

Cluj-Napoca

2011


2/37

CUPRINS

LISTA FIGURILOR I TABELELOR................................................................ .................................................... 1

1. INTRODUCERE............................................................................ ............................................................... .......... 7

2. MOTIVAIA, OBIECTIVELE CERCETRII I LOCALIZAREA GEOGRAFICA BAZINELOR DE

STUDIU............. ................................................................ ................................................................... .................. 11

2.1MOTIVAIA ALEGERII TEMEI DE CERCETARE .............................................................. ....................................... 11

2.2OBIECTIVELE CERCETARII .......................................................... ................................................................ ....... 13

2.3ELEMENTE DE LOCALIZARE GEOGRAFICA BAZINELOR DE STUDIU........................................................... ....... 14

3. STADIUL CUNOATERII TEMEI DE CERCETARE LA NIVEL NAIONAL I INTERNAIONAL. 19

3.1.STUDIUL UMEZELII SOLULUI LA NIVEL NAIONAL I INTERNAIONAL ....................................................... ....... 19

3.2.STUDIUL MODELRII VIITURILOR LA NIVEL NAIONAL I INTERNAIONAL....................................................... 28

4. CONSTITUIREA BAZEI DE DATE................................................................... ............................................... 33

4.1BAZA DE DATE CARTOGRAFIC ............................................................. ............................................................ 33

4.2BAZA DE DATE NUMERIC(VALORIC)........................................................... .................................................. 34

4.3REALIZAREA BAZEI DE DATE GISPRIMAR...................................................... ................................................. 37

4.4REALIZAREA BAZEI DE DATE GISDERIVATE .............................................................. ....................................... 52

5. METODOLOGIE CLASICDE ESTIMARE INDIRECTA UMEZELII SOLULUI.............................. 61

5.1.CONTEXT METODOLOGIC GENERAL ...................................................... ............................................................ 61

5.2.INDICI DE CARACTERIZARE A STRII DE UMEZEALA SOLULUI ....................................................... ................. 63

5.3.METODA SCSPENTRU ESTIMAREA INDIRECTA INFILTRAIEI CUMULATIVE................................................... 70

5.4.METODA BILANULUI PENTRU ESTIMAREA INDIRECTA UMEZELII SOLULUI................................................... 77

6. METODOLOGIE GIS PENTRU ESTIMAREA INDIRECTA UMEZELII SOLULUI ........................... 87

6.1.FUNCII GISUTILIZABILE PENTRU STUDIUL UMEZELII SOLULUI ...................................................... ................. 87

6.2.ALGORITM GISDE ESTIMARE A INFILTRAIEI CUMULATIVE UTILIZND METODA SCS .................................... 92

6.2.1 Consideraii generale ..................................................................... ........................................................... 92

6.2.2 Modulul GIS dezvoltat ..................................................................... ........................................................ 95

6.2.3 Reprezentarea spaiala parametrilor algoritmului ................................................................. ................. 97

6.2.4 Aplicaii i rezultate................. ..................................................................... .......................................... 111

6.3.ALGORITM GISDE ESTIMARE A UMEZELII SOLULUI UTILIZND METODA BILANULUI ................................... 120

6.3.1 Consideraii generale .................................................................... ......................................................... 120

6.3.2 Modulul GIS dezvoltat ...................................................................... ..................................................... 122

6.3.3 Reprezentarea spaiala parametrilor algoritmului ................................................................. ............... 124

6.3.4 Aplicaii i rezultate................. ..................................................................... .......................................... 141


3/37

7. STUDIU HIDROPEDOLOGIC LA NIVELUL UNUI BAZIN EXPERIMENTAL......... ............................ 146

7.1PREZENTARE GENERALA BAZINULUI EXPERIMENTAL ......................................................... .......................... 147

7.2COLECTAREA DATELOR PEDOLOGICE N TEREN .......................................................... ..................................... 149

7.2.1 Realizarea profilelor de sol... ............................................................................ ...................................... 149

7.2.2 Descrierea profilului de sol i recoltarea probelor ............................................................................ ...... 151

7.3CARACTERISTICI PEDOGEOGRAFICE CU ROL N DETERMINAREA REZERVEI DE APDIN SOL............................ 155

7.4SPECIFICUL BAZEI DE DATE GISPENTRU ELEMENTELE PEDOLOGICE COLECTATE DIN TEREN .......................... 163

7.5DETERMINAREA INDICILOR HIDROFIZICI AI SOLULUI ............................................................. .......................... 166

8. MODELAREA VIITURILOR PLUVIALE INND CONT DE CONDIIILE DE UMEZEALA

SOLULUI............................................................................................................................................................. 170

8.1CONTEXT METODOLOGIC GENERAL PRIVIND MODELAREA VIITURILOR...................................................... ..... 172

8.2ALGORITM GISDE MODELARE A VIITURILOR CUNOSCND CONINUTUL DE APDIN SOL............................... 178

8.2.1 Estimarea precipitaiei nete i a coeficientului de scurgere ............................................................ ........ 181

8.2.1.1 Ecuaii de calcul.............................................................. ............................................................... ..... 181

8.2.1.2 Metodologie GIS.............................................................. ................................................................ .... 184

8.2.1.3 Aplicaii i rezultate........................................................ ................................................................ ..... 187

8.2.2 Integrarea scurgerii pe versani prin metoda izocronelor digitale........................................................... 197

8.2.2.1. Metodologie GIS pentru estimarea timpilor de parcurgere/concentrare ........................................... 199

8.2.2.2 Calculul debitelor maxime n seciuni frmsuratori ......................................................... .............. 205

8.2.2.3. Aplicaii i rezultate........................................................ ............................................................... ..... 206

9. VALIDAREA MODELULUI GIS DE ESTIMARE A VIITURILOR PLUVIALE BAZAT PESTUDIEREA CONDIIILOR DE UMEZEALA SOLULUI...................................................................... 222

9.1.PROCEDURI DE VALIDARE.ASPECTE GENERALE........................................................ ..................................... 222

9.2STUDIU DE CAZ:VIITURA DIN IULIE 2005DE PE RURILE SOMEUL CALD I BELI......................................... 224

9.2.1. Context genetic ............................................................. ..................................................................... .... 224

9.2.2. Analiza hidrografelor de viiturobinute din msurtori la staiile hidrometrice.................................. 225

9.2.3. Implementarea modelului GIS.............................. .................................................................... ............. 228

9.2.4. Hidrograf de viiturmodelat vs. hidrograf de viiturmsurat ........................................................ ...... 230

9.3.CONCLUZII ........................................................... ................................................................ .......................... 23410. CONCLUZII ..................................................................................................................................................... 236

11. BIBLIOGRAFIE............................................................................................................................................... 241

12. GLOSAR DE TERMENI .......................................................... .................................................................. ..... 258

ANEXE .................................................................................................................................................................... 264

Cuvinte cheie: estimare,

umezeala solului, GIS, modelare, viituri, Munii Apuseni.


4/37

1. INTRODUCERE

De-a lungul timpului Romnia s-a confruntat cu o serie de probleme legate de manifestarea

viiturilor. Dacmultvreme arealele deluroase, cu un procentaj mai redus n privina gradului de

mpdurire, cu un substrat favorabil producerii i transferului de aluviuni, prezentau un nivel

ridicat al vulnerabilitii la declanarea de viituri, n ultimul deceniu se asisttot mai mult la o

cretere a situaiilor caracterizate de acest eveniment hidric extrem i n zona montan. O

explicaie ar putea-o constitui reducerea semnificativ a suprafeelor mpdurite cu influen

asupra vitezei de scurgere, timpului de concentrare, a coeficienilor de scurgere etc. Setul de

factori este completat, totodat, de frecvena crescuta ploilor cu intensitate mare (n special n

sezonul estival).

n estimarea cantitii de ap disponibile pentru scurgere n urma unei ploi, un rolimportant l deine umezeala solului. Momentul generrii scurgerii de suprafa depinde de

gradul de saturare n ap al solului, condiionat la rndul su, att de caracteristicile

pluviometrice anterioare, ct i de caracteristicile fizice ale solului (textura, structura, grosimea

profilului de sol, porozitatea, permeabilitatea, capacitatea de retenie, capacitatea de infiltrare

etc.).

Prin intermediul acestei lucrri ne propunem dezvoltarea unei metodologii GIS de estimare

indirecta umezelii solului care sajute la anticiparea n timp real a cantitii de apdisponibilpentru scurgere i mai apoi la integrarea scurgerii pe versani. Se urmrete, aadar, ca, n

condiiile prognozrii unei anumite cantiti de precipitaii pentru ziua i, cunoscndu-se

condiiile anterioare de umezeal i calculndu-se stratul de ap infiltrat, s se poat estima

cantitatea de apdisponibilpentru generarea viiturii.

Lucrarea este structurat pe opt capitole principale, n urma unei sinteze putndu-se

desprinde urmtoarea succesiune de etape care stau la baza elaborrii temei de cercetare: fixarea

obiectivelor studiul nivelului de cunoatere al domeniului selectarea metodelor de studiu constituirea bazei de date necesare dezvoltarea i automatizarea algoritmilor GIS de estimare a

infiltraiei i umezelii solului dezvoltarea i automatizarea algoritmului de modelare a viiturilor

pluviale innd cont de condiiile de umezeala solului validarea algoritmului GIS de modelare

a viiturilor pluviale bazat pe condiiile de umezeala solului.

3


5/37

2. MOTIVAIA, OBIECTIVELE CERCETRII I LOCALIZAREAGEOGRAFICA BAZINELOR DE STUDIU

2.2 Obiectivele cercetarii

ncdin formularea titlului se pot deduce douobiective principale ale temei de cercetare:a). dezvoltarea unui algoritm GIS care s permit estimare indirect a umezelii solului i a

infiltraiei din ploi la scarzilnic; b). dezvoltarea unui algoritm GIS de modelare a scurgerii de

suprafa i implicit a eventualelor viituri pluviale innd cont de condiiile hidrologice ale

solului.

Din aceste douobiective principale se desprinde o altserie de obiective complementare

care se referla: 1) realizarea unui modul ArcGIS pentru implementarea automata algoritmului

de estimare a indirect a umezelii solului pe bazde bilan; 2) realizarea unui modul ArcGISpentru implementarea automata algoritmului de estimare a indirecta infiltraiei cumulative pe

baza metodei SCS; 3) integrarea infiltraiei i umezelii solului n algoritmul de estimare a

scurgerii de suprafa; 4) realizarea de hri digitale referitoare la infiltraie i umezeala solului la

nivelul unor bazine hidrografice mici din Munii Apuseni; 5) realizarea de hri digitale

privitoare la scurgerea de suprafa(precipitaie net, coeficient de scurgere, volum scurs), prin

evidenierea unor areale aflate n pericolul de a fi afectate de viituri, la nivelul unor bazine

hidrografice mici din Munii Apuseni; 6) determinarea debitelor maxime prin generarea

hidrografului scurgerii n diferite seciuni ale unor bazine hidrografice mici din Munii Apuseni;

2.3 Elemente de localizare geografica bazinelor de studiuPentru realizarea aplicaiilor de estimare indirect a umezelii solului i mai apoi a

scurgerii de suprafageneratoare de eventuale viituri au fost selectate patru bazine hidrografice

mici situate n Munii Apuseni. n selectarea acestor bazine s-a inut cont de complexitatea

factorilor fizico-geografici, de surprinderea mai multor trepte de altitudine, de existena unor

aezri umane i nu n ultimul rnd date meteorologice disponibile.Aceste patru bazine hidrografice sunt:Bazinul Albac; Bazinul Beliamonte de lacul Beli-

Fntnele; Bazinul Poaga; Bazinul Clata amonte de localitatea Clata.

n etapa de validare a modelului GIS de estimare a viiturilor pluviale bazat pe condiiile de

umezeala solului, studiul de caz a fost efectuat asupra a doubazine hidrografice din Munii

Apuseni: bazinul Beliului amonte de Poiana Horea i bazinul Someului Caldamonte de Smida;

doar pentru aceste bazine s-a dispus de un set de date hidrometrice necesare validrii.

n cadrul temei de cercetare, cu ocazia diferitelor publicaii/manifestri tiinifice, au maifost elaborate studii i asupra altor bazine hidrografice: Scuieu, Iada, Drgan, Cpu, PrulMare, Nad, Stolna, Rca, Neagra, Valea Mare, Ampoi.

4


6/37

Fig. 2.1. Elemente de localizare geografica BazinuluiHidrografic Albac

Fig. 2.2. Elemente de localizare geografica BazinuluiHidrografic al Beliului

Fig. 2.3. Elemente de localizare geografica BazinuluiHidrografic Poaga

Fig. 2.4. Elemente de localizare geografica BazinuluiHidrografic Clata amonte de localitatea Clata

3. STADIUL CUNOATERII TEMEI DE CERCETARELA NIVEL NAIONAL I INTERNAIONAL

3.1. Studiul umezelii solului la nivel naional i internaional

n Romniaexist destul de puine studii asupra umezelii solului n scopul includerii n

modele de evaluare a viiturilor. Cele mai multe analize au vizat, fie caracterizarea strii de

umezeal a unui teritoriu la o scar temporal destul de mare (nivel sezonier, anual sau

multianual), fie studierea caracteristicilor hidrofizice ale solurilor n scopuri agricole. Ujvari I.

(1972), n lucrarea

Geografia apelor Romniei, ia n calcul, pentru determinarea scurgerii pe

baz de bilan, umezirea medie total a solului (Wo). Autorul menioneaz faptul cvaloarea

5


7/37

umezirii totale a solului depinde n cea mai mare msur de umiditatea climei, studiindu-se,

totodat, relaia dintre umezirea totala solului medie pe bazin i altitudinea medie a bazinelor

(Fig. 3.1). Relaia Wo este pus pe seama zonalitii altitudinale regionale a componentelor

evapotranspiraie (care scade cu altitudinea), respectiv scurgere subteran (care crete cu

altitudinea).Haidu I. et colab. (2003) analizeaza starea de umezeala solului n raport cu riscul

de producere a evenimentului extrem (exces de umiditate sau seceta hidrologic). Pentru

exprimarea sezonalitii parametrilor bilanului hidric i dinamica relaiei precipitaii-scurgere la

scar lunar Vandewiele i colab. (1993), citat de Haidu I. et colab. (2003), au elaborat aa

numitele modele V.U.B (Vrije Universiteit Brussels). Acestea sunt modele deterministe cu

parametrii concentrai care simuleaz componentele bilanului hidric la scara bazinului

hidrografic. Simota M. i Mic Rodica (1993) citat de Mic Rodica, Corbu C. (1999) au

elaborat o relaie de calcul bazatpe bilan, n care se ine cont de suma precipitaiilor anterioare,

precipitaiile medii zilnice, evapotraspiraia, numrul de zile fr precipitaii, coeficientul de

scurgere (dependent de o serie de caracteristici fizico-geografice: panta terenului, textura solului,

modul de utilizare a terenurilor etc.).

La nivel internaional, studiile asupra caracteristicilor hidrice ale solului au cunoscut o

evoluie destul de accentuat, metodele tradiionale fiind completate de o serie de metode

indirecte bazate pe modele numeirice, aparaturspecializatsau pe tehnici de teledetecie.Hillel

D. (1988) trateaz foarte amnunit n lucrarea sa toate procesele hidrice care au loc n sol.

Lucrarea debuteaz cu o analiz a proprietilor fizice ale solului (textura, granulometria,

structura etc.) i a apei (structura molecular, densitatea, presiunea vaporilor, capilaritatea,

presiunea osmotic, vscozitatea etc.), dupcare se trece la o analiza proceselor care compun

ciclul apei la nivel pedogeografic (infiltraia, redistribuia apei din sol dup infiltraie, drenajul

subteran, evapotranspiraia, utilizarea apei de ctre plante etc.). Pentru modelarea procesului de

infiltraie,Musy A., (1998)prezintdoutipuri de modele: modele bazate pe relaii empirice cu

2, 3, 4 parametriii modele fizice. USDA a propus, prin intermediulSCS National Handbook

(1972), pentru estimarea infiltraiei cumulative (mm), o relaie dependent de cantitatea de

precipitaii recepionat de bazin, pierderile iniiale, potenialul maxim de retenie (Musy A.,

1998). Estimarea gradului de umezire al solului prin intermediul teledetecieireprezitobiectul

multora dintre cercetrile internaionale (Pard M., (2003), Gao H. et colab., (2004); M. Susan

Moran et. colab., (2004); Baghdadi N. et colab. (2005); Maria Jose Escorihuela (2006);

Tischler M. et colab., (2007) .a.

6


8/37

3.2. Studiul modelrii viiturilor la nivel naional i internaional

Au fost elaborate, aadar, o serie de modele care ssimuleze comportamentului bazinului

hidrografic pentru diferite condiii pluviometrice. Exist, la nivel internaional, numeroi

cercettori care au tratat n lucrrilor lor, probleme privitoare la scurgerea n cadrul bazinelorversant dintre care amintim:Roche M., (1963),Ven te Chow Ph. D. (1964),Dubreuil P. (1974),

Kleme V. (1975), Ritzema H. P., (1994), Ambroise B. (1998), Musy A., Higy C. (1998),Bois

P.H. (2000), Laborde J. P., (2000), Beven J. K., (2001),Belfort B. (2006), Okonski, B. et al.

(2007), Lenar-Matyas A. et al. (2009),Ghanshyam Das (2009) .a.

Musy A., (1998) descrie principale tipuri de modele separnd: modele fizice, modele

matematice, modele deterministe, modele stochastice. Ven te Chow Ph. D. (1964), prezint

pentru sublinierea relaiei ploaie-scurgere dou metode: corelarea scurgerii cu indicele deprecipitaii antecedente (API) i formula raional. Sherman (1932)propune pentru determinarea

hidrografului de viituro metodbazatdoar pe hietograma ploii nete metoda hidrografului

unitar (HU) analizat i utilizat pe scar larg (Roche M., 1963; Ven te Chow Ph. D. 1964;

Dubreuil P. ,1974; erban P. Et colab., 1989; Musy A., 1998; Haidu I. 2006).

Ogden L. F. et. colab. (2001), realizeazo analiza unor module S.I.G dezvoltate pentru

aplicarea unor modele hidrologice precum: ARC/INFO Hydrologic Routines, GRASS,

GIS/HEC-1, HEC-Geo HMS, WMS (Watershed Modeling Systems), MMS/PRMS (ModularModeling System, Precipitation Runoff Modeling System) .a. Alte modele hidrologice

implementate n GIS:HEC-HMS- (Hydrologic Modeling System); SHE (Systme Hydrologique

Europen);TOPMODEL; SCS-CN (Soil Conservation Services Curve Number); LTHIA-GIS

(Long-Term Hydrologic Impact Assessments); AGWA (Automated Geospatial Watershed

Assessment); KINEROS (Kinematic Runoff and Erosion Model); SWAT (Soil Water

Assessment Tool);HydroTools;ArcHydro.a.

4. CONSTITUIREA BAZEI DE DATE

4.1 Baza de date cartograficn ceea ce privete baza de date cartografic, pentru studiul umezelii solului i al viiturilor

este nevoie de utilizarea urmtoarelor tipuri de hri:

a). hri topografice 1:50.000; 1:25.000de pe care au fost digitizate urmtoarele elemente:

-curbele de nivel;-reeaua hidrografic;-

localitile;

7


9/37

b). hri pedologice 1:200.000

Au reprezentat suportul pentru constituirea unei baze de date digitale referitoare la tipul de

sol, textura, structura solului utiliznd folile de hartachiziionate de la ICPA Bucuresti.

c). baza de date CorineLand Cover 2000pentru analiza modului de utilizare a terenurilor,

realizatla scara 1:100.000.

d). hri geologice 1:200.000

Datele geologice prezint importan n evidenierea rolului rocii n geneza solurilor. Ca

urmare, au fost vectorizate de pe hrile geologice 1:200.000 tipurile de roci din cadrul celor

patru bazine de studiu.

4.2 Baza de date numeric(valoric)Baza de date numericnecesarelaborrii lucrrii are urmtoarea structur:

a). date meteorologice nregistrate la staiile meteorologice i posturile pluviometrice din

perimetrul i/sau din vecintatea bazinelor de studiu. Principalele tipuri de date meteorologice

necesare pentru estimarea umezelii solului i a viiturilor se referla:

-precipitaii medii zilnice;-temperaturi medii zilnice;-temperaturi maxime i minime zilnice;-presiunea atmosferica medie lunar;

b). date hidrologice(debite maxime) nregistrate la staiile hidrometrice. Aceste tipuri de

date suntnecesare pentru validarea modelelor de estimare a scurgerii maxime.

4.3 Realizarea bazei de date GIS primar

a). Pentru unele aplicaii, informaiile legate de altitudine, ca suport n analiza spaiala

configuraiei reliefului din cadrul unui bazin hidrografic, au avut la baz hri topografice

1:50:000 i hari topografice 1:25.000. Foile de hartau fost georefereniate utiliznd sistemul de

proiecie Stereo 1970, dupcare s-a realizeazdigitizarea (vectorizarea) curbelor de nivel (Fig.

4.3).b). Reeaua hidrografica fost digitizatde pe hri topografice 1:25.000, baza de date

atribut coninnd informaii referitoare la denumirea cursurilor hidrografice, lungimea cursurilor

hidrografice, tipologia cursurilor hidrografice (permanent, temporar) (Fig. 4.4). Pentru

evidenierea stadiului de evoluie a reelei de drenaj a fost determinat, utiliznd extensia

StreamOrder, ordinul reelei hidrografice.

Folosind hri topografice 1:25.000 a fost constituit, totodati o bazde date vector tip

poligon asupra localitiloraferente celor patru bazine.

8


10/37

c). n ceea ce privete substratul geologic, a fost constituit, pentru cele patru bazine, o

bazde date GIS vector tip poligon, coninnd drept atribute tipul rocilor. Vectorizarea a avut ca

suport hri geologice la aceai scarca i cele pedologice, 1:200.000.

c). Cu privire la nveliul pedosferica fost realizato bazde date GIS format vector de tip

poligon (Fig. 4.6, 4.7, 4.8, 4.9): avnd drept suport hri pedologice 1:200.000, precum i diverse

studii de specialitate. Baza de date atribut conine, aadar, informaii referitoare la: tipologia

solurilor, simboluri conform SRTS 2003, textur, structur, grup hidrologic de sol (HSG).

d). Pentru caracterizarea modului de utilizare a terenurilor a fost utilizat baza de date

Corine Land Cover 2000. Stratul vector tip poligon referitor la utilizarea terenurilor prezinto

detaliere spaialcomparabilcu o hart1:100.000.

4.4. Realizarea bazei de date GIS derivate

Acest subcapitolul are drept scop prezentarea modalitilor de generare a unei baze de date

raster, cu accent asupra caracteristicilor morfometrice ale suprafeei de drenaj (Model Digital de

Elevaie, panta, lungimea pantei, expoziia versanilor, umbrirea, curbura n plan, curbura

verticaletc.). Aceastbazde date a fost generatpentru toate bazinele analizate nsne vom

rezuma la a prezenta doar dou elemente (modelul digital de elevaie i panta terenului) cu

importana mai mare n modelare i doar pentru bazinul Albac.

Modelul digital de elevaie(DEM), cunoscut frecvent i sub numele de model numeric al

terenului (MNT) sau model digital al terenului (DTM), are rolul de a reda configuraia terenului

n mod continuu din punct de vedere spaial (Moore I.D. et colab., 1991; Hengl T. et colab.,

2003). Reprezentarea cartografica altitudinilor i implicit a configuraiei reliefului mai poart

denumirea de harthipsometric. n prezentm hrile hipsometrice realizate pentru cele patru

bazine de studiu i histogramele aferente. Pentru realizarea aplicaiilor n cadrul prezentului

studiu s-a preferat utilizarea unui DEM obinut din baza de date ASTER (Advanced Spaceborne

Thermal Emission and Reflection Radiometer) la o rezolutie spatiala de 21.5 m. Acest Model

Digital de Elevaie se caracterizeaz printr-o precizie apropiat de cea redat de hrile

topografice 1:25.000. n fig. 4.17ne rezumm la a prezenta doar harta hipsometrica bazinului

Albac.

Panta terenului constituie elementul morfometric cu importan major n cadrul

sistemului hidrologic, influennd un complex de parametrii precum: viteza de infiltraie,

ascensiunea capilar, capacitatea de retenie a apei n sol, scurgerea hipodermic, viteza i

direcia de scurgere a apei pe versani, volumul de ap ce alimenteaz cursul hidrografic ca

9


11/37

urmare a scurgerilor pe versani, timpul de ntrziere i cel de concentrare. n fig. 4.21 ne

rezumm la a prezenta distribuia pantelor pentru bazinul Albac, redate pe structurraster cu o

rezoluie spaialde 21,5 m.

5. METODOLOGIE CLASICDE ESTIMARE INDIRECTA UMEZELII SOLULUI

5.1. Context metodologic generala). Metodele directebazate pe prelevarea probelor de sol i studierea lor n laborator. Se

pot aplica fie prin extragerea apei din proba prelevat(metoda uscrii le temperaturi ridicate

metoda gravimetric, metoda arderii cu alcool, metoda reaciilor chimice cu acid sulfuric saunitrat de amoniu), fie prin procedee care utilizeazdiferena dintre densitatea apei i cea a solului

sau procedee bazate pe absorbia diferitelor radiaii.

b).Metodele indirectese pot aplica fie in situ, prin utilizarea unei aparaturi, fie de la

distan, prin intermediul tehnicilor de teledetecie sau a unor modele numerice bazate pe studiul

parametrilor fizici ce determin desfurarea procesului de umezire a solului. n aceast

categorie intrmetode precum: metoda tensiometric; metoda electroconductometric; metoda

reflectometric (TDR Time Domain Reflectometry sau FDR Frequency Domain

Reflectometry);metoda neutronic; tehnici specifice teledeteciei; indici pentru caracterizarea

strii de umezeala solului; modele numerice; tehnici bazate pe analize GIS.

5.2. Indici de caracterizare a strii de umezeala soluluiUtilizai pentru evidenierea extremelor hidrice seceta i excesul de umiditate;

majoritatea se bazeaz pe informaii meteorologice asupra arealului de studiu la scara lunar,

anual sau multianual; astfel de indici amintim: indici hidrofizici ai solului (coeficientul de

higroscopicitate, coeficientul de ofilire etc.), indicele De Martonne, indicele global de umiditate

Thornthwaite, indicele de umiditate Seleaninov-Budco, indicele Koncek, indicele Lang, indicele

Palmer pentru evaluarea severitii secetei (PDSI), indicele standardizat de precipitaii (SPI),

indicele de infiltraie al ploilor .a.

5.3. Metoda SCS pentru estimarea indirecta infiltraiei cumulative

SCS (Soil Conservation Service) a propus, pentru estimarea infiltraiei infiltraie

cumulativ (Musy A., Higy C., 1998), o relaie dependent de cantitatea de precipitaii

recepionatde bazin, pierderile iniiale, potenialul maxim de retenie:

10


12/37

SIP

IPSF

a

a

)( (5.20)

- unde:

F infiltraia cumulativ(mm)

P cantitatea de precipitaii (mm);

Ia pierderile iniiale (evapotranspiraie, reineri la nivelul coronamentului);

S potenialul maxim al pierderilor (reinerilor);

n urma a numeroase experimente, SCS a propus pentru estimarea pierderilor iniiale (Ia) o

relaie empiricde forma (USDA, 1997; Mishra, S. K., Singh, V. P., 2003,Baltas E. A. et colab.,

2007):

(5.22)SIa 2,0

Calculul parametrilor de retenie a apei se efectueazaplicnd urmtoarele relaii:

101000

CN

S (cnd cantitatea de apeste exprimatn inches); (5.23)

254400.25

CN

S (cnd cantitatea de apeste exprimatn mm); (5.24)

- unde: CN = f (sol, vegetaie, modul de valorificare a solului, de utilizarea terenurilor, condiiile anterioare de

umiditate)

ntr-o prim etap, se iau n calcul indicii CNII pentru condiii normale de umezeal,

urmnd ca, n funcie de caz, saibloc o ajustare a acestora n raport cu condiiile anterioare de

umezeal(AMC I, II sau III).

5.4. Metoda bilanului pentru estimarea indirecta umezelii solului

O metod de caracterizare a strii de umectare a nveliului pedosferic este propus de

Simota M. i Mic Rodica (1993), i utilizat, ulterior, ntr-un studiu de estimare a debitelor

maxime n cazul viiturilor rapide (Mic Rodica, CorbuC., 1999). Aceastmetodse bazeazpeo ecuaie de bilan ce ine cont de urmtorii parametrii: coeficientul de scurgere,

evapotranspiraia, suma precipitaiilor medii zilnice pentru zece zile anterioare zilei de calcul,

numrul de zile frprecipitaii:

t

i

ENPiU

)()1(10

1

(5.27)

- unde:

Pi - suma precipitaiilor medii zilniceN - numrul de zile frprecipitaii- coeficientul de scurgereEt - evapotranspiraia

11


13/37

6. METODOLOGIE GIS PENTRU ESTIMAREA INDIRECTA UMEZELII SOLULUI

6.1. Funcii GIS utilizabile pentru studiul umezelii solului

n acest subcapitol se analizeaz aspecte privind aportul tehnologiei GIS n elaborareast:diului: a. crearea unei baze de date GIS privitoare la parametrii care influen eazumezeala

solului; b. generarea unor noi seturi de date pornind de la date stocate iniial (ex. generarea DEM

funcie de curbele de nivel digitizate de pe hri topografice sau funcie de cote altitudinale

stocate cu ajutorul tehnicii GPS); c. integrarea ecuaiilor de calcul a umezeli solului n mediul

GIS; d. oferirea posibilitii de construire a unor module pentru calculul automat al infiltraiei,

umezelii solului, scurgerii; e. reprezentarea cartografica rezultatelor), dupcare se realizeazo

sintez tabelar asupra principalelor funcii GIS ce se pot utiliza n studiul umezelii solului

(Tabelul 6.1).

6.2. Algoritm GIS de estimare a infiltraiei cumulative utiliznd metoda SCS

6.2.1 Consideraii generale

Studiind modelul SCS au fost observate unele neajunsuri care au impus cateva

mbuntiri, credem noi, ale metodei prezentate in subcapitolul 5.3. Problema cea mai

important o reprezint neluarea n calcul a pantei i, implicit, a capacitii de scurgere ce

caracterizeaz fiecare suprafa. Incluznd acest parametru relaia matematic de calcul ainfiltraiei cumulative va avea urmtoarea form:

)100/1()(

IbSIP

IPSF

a

a

- unde:Ib panta (grade) (6.1)

Fig. 6.1.Algoritm GIS de estimare a infiltraiei cumulative folosind metoda SCS

12


14/37

Algorimul GIS dezvoltat n scopul determinrii indirecte a infiltraiei din ploi se bazeaz

pe integrarea n mediul GIS a tuturor parametrilor ce definesc metoda SCS. Succesiunea de

operaii ce trebuie efectuate pentru calculul infiltraiei cumulative este prezentatn fig. 6.1.

6.2.2 Modulul GIS dezvoltat

n scopul sintetizrii etapelor de aplicare a algoritmului dar i reducerii volumului i a

timpului de lucru am construit un modul ArcGIS capabil s realizeze calculul infiltraiei

cumulative n mod automat. n fig. 6.2se prezintinterfaa grafica modului dezvoltat. Datorit

diferenierilor sezoniere n ceea ce privete, pe de o parte, influena precipitaiilor anterioare

asupra stabilirii condiiilor anterioare de umezeal (AMC), iar pe de alt parte, influena

vegetaiei asupra coeficientului , modulul a fost

mprit n dousubmodule:

un submodul de calcul a infiltraiei cumulative

pentru perioada de vegetaie (martie-

septembrie); un submodul de calcul a infiltraiei

cumulative pentru perioada hibernal

(octombrie-februarie).

Dup introducerea datelor amintite mai sus i

rularea modulului se obin, pe lng rezultatul

final infiltraia cumulativ, o serie de rezultate

intermediare tip layer: indicele Curve Number,

coeficient , capacitatea maxim de retenie,

pierderile iniiale, panta de terenului. Timpul de

lucru al modulului pnla obinerea rezultatelor

este de ordinul minutelor, n funcie de performanele computer-ului, de suprafaa bazinului sau a

arealului de studiu, precum i de rezoluia spaialla care se lucreaz.

Fig. 6.2. Interfaa grafica modulului de calcul ainfiltra iei cumulative

6.2.3 Reprezentarea spaiala parametrilor algoritmului

n acest etap se urmrete ca pentru fiecare parametru ce compune metoda SCS s se

realizeze un layer format raster, iar mai apoi, utilizarea unor operaii de algebrcartografics

conducla obinerea de hri ale infiltraiei cumulative pentru diferite evenimente pluviometrice.

Fig. 6.3 prezint setul de layere primare i derivate necesare analizei spaiale a infiltraiei

cumulative.

13


15/37

Spaializarea sumei zilnice de precipitaii

Pentru reprezentarea spaiala sumelor zilnice de precipitaii n zona Munilor Apuseni am

utilizat un algoritm bazat pe metoda Kriging lund n calcul i relieful, ca factor esenial n

distribuia spaial a valorilor de precipitaii. Acest model poate fi ncadrat n categoria unui

Kriging rezidual, un aa numit model de tendin.

Layer-ele raster asupra celorlali parametrii ai modelului (indicii Curve Number,

potenialul maxim de retenie, pierderile iniiale) au fost obinute automat odat cu rularea

modulului de calcul a infiltraiei.

Fig. 6.3. Layere necesare pentru spaializarea infiltraiei cumulative

6.2.4 Aplicaii i rezultate

n aceastparte a lucrrii se prezint rezultatele obinute asupra infiltraiei cumulative n

cazul a ctorva evenimente pluviometrice nregistrate n zona de studiu. Doudintre intervalele

selectate au fost aplicate pentru toate cele patru bazine de studiu: intrevalul 16 19 iulie 2002,

respectiv 07 10 august 2006. Cu ocazia altor studii (articole, referate de doctorat) au mai fost

realizate aplicaii ale metodologiei prezentate pentru estimarea infiltraiei cumulative i pentru

alte intervale cu ploi succesive. O astfel de aplicaie a fost realizatla nivelul Bazinului Belii a

vizat intervalul 18 30 octombrie 1992. O alt aplicaie a fost realizat la nivelul Bazinului

Poaga i a vizat luna iunie a anului 1997. n continuare se prezinta spre exemplificare doar

rezultatele obinute pentru intervalul 16 19 iulie 2002 la nivelul bazinelor Albac i Beli.

Bazinul Albac. n ziua de 16 iulie 2002, dei cantitile de precipitaii au depit pe alocuri

20 mm/m2, infiltraia a fost estimatpe suprafee extinse la sub 6 mm, n puine cazuri fiind > 6

8 mm (Fig. 6.19). Suprafeele cu infiltraie > 2 mm se suprapun n general arealelor nempduritedin perimetrul localitilor: Mtieti, Dirleti, Petreasa, Giurgiu, Buteti, Horea, Manceti,

14


16/37

Albac. n ziua de 17 iulie, pe fondul unor precipitaii preponderent > 30 mm/m2, suprafaa

caracterizatprin infiltraie > 6 - 8 mm se extinde mult, valori de sub 2 mm rmnnd doar n

aria ocupatde pdurile de conifere caracterizate printr-o mai mare capacitate de intercepie.

Bazinul Beli. n ziua de 16 iulie 2002 stratul de ap supus procesului de infiltraie a

depit pe suprafee restrnse valoarea de 6 mm. Cea mai mare parte a bazinului s-a caracterizat

prin valori ale infiltraiei de sub 2 mm, chiar i 0 mm (Fig. 6.20).

Fig. 6.1. Bazinul Albac. Distribuia spaiala infiltraieicumulative n perioada 16 - 19 iulie 2002

Fig. 6.20. Bazinul Beliului. Distribuia spaialainfiltraiei cumulative n perioada 16 - 19 iulie 2002

Slaba manifestare a procesului de infiltraie se poate pune n primul rnd pe seama unor

cantiti nu foarte ridicate ale precipitaiilor la nivelul acestui bazin (2 6 mm/m2 n sectorul

inferior i mijlociul al bazinului, respectiv 6 12 mm/m2n sectorul superior). Desigur n afara

factorului genetic, infiltraia sczut, sau chiar absent pe suprafee extinse, este explicat de

condiiile fizico-geografice ale bazinului (coeficient de mpdurire 0,8 precum i prezena unor

soluri cu textur preponderent lutonisipoas i lutoargiloas, avnd capacitate medie, chiar

sczutde infiltraie).

n ziua de 17 iulie 2002 se pune n evideno extindere a ariei de manifestare a procesului

de infiltraie. Valorile infiltraiei cumulative se ncadreazpe suprafee destul de mari ntre 6-10

mm, depind uneori chiar i valoarea de 20 mm. Caracteristicile fizico-geografice ale terenului

fiind neschimbate, aceast cretere a infiltraiei este explicat de manifestarea unor ploi

abundente ce au depit 20 -30 mm/m2. Cele mai ridicate valori se suprapun arealelor

nempdurite aflate n primetrul localitii Poiana Horea (Fig. 6.20). n zilele urmtoare scdereacantitilor de precipitaii conduce la reducerea aportului de apspre mediul pedosferic.

15


17/37

6.3. Algoritm GIS de estimare a umezelii solului utiliznd metoda bilanului

6.3.1 Consideraii generale

Scopul capitolului l constituie dezvoltarea unui algoritm GIS ce are drept suport utilizarea

metodei bilanului descrise n Capitolul 5.4pentru caracterizarea umezelii solului.

Similar algoritmului de calcul a infiltraiei cumulative, a fost avute n vedere tot cinci

componente pentru conceperea algoritmului GIS de estimare a umezelii solului. nlnuirea de

operaii ce trebuie efectuate este prezentat sub form grafic n cadrul schemei generale a

metodologiei GIS de estimare a umezelii solului folosind metoda bilanului (Fig. 6.31).

Fig. 6.31.Schematizarea algoritmului GIS de estimare a umezelii solului folosind metoda bilanului

6.3.2 Modulul GIS dezvoltat

Ca i n cazul metodei de determinare a infiltraiei cumulative, a fost construit un modul,

un toolbox n ArcGIS n msurscalculeze n mod automat umezeala solului la scarzilnic

folosind metoda bilanului descrismai sus. Modulul sau toolbox-ul a fost realizat n ArcGIS

Model Builder i este alctuit din trei pri componente (Fig. 6.32):

1. un submodul pentru determinarea evapotranspiraiei zilnice (Daily Evapotranspiraion);

2. un submodul pentru determinarea coeficienilor teoretici de scurgere (Frevert Runoff Coefficient);

3. un submodul pentru determinarea umezelii solului (Soil Moisture);

n fig. 6.33se prezintinterfaa submodulului Soil Moisture, celelalte submodule, deoarece

se adreseaz a doi dintre parametrii modelului (coeficientul de scurgere, respectiv

16


18/37

evapotranspiraia), urmnd a fi descrise n subcapitolul urmtor Reprezentarea spaial a

parametrilor algoritmului).

Fig. 6.32. Structura toolbox-ului dezvoltat n ArcGIS pentruestimare a umezelii solului folosind metoda bilanului

6.3.3. Reprezentarea spaiala parametrilor

algoritmului

Capitolul se concentreaz, ca i n cazul

modelului SCS, pe prezentarea metodologiei GIS

de analiz spaiala tuturor variabilelor necesare

aplicrii metodei bilanului; este vorba de

parametrii precum: precipitaia zilnic, numrul

de zile frprecipitaii (pentru 10 zile anterioare),

temperatura medie, maxim i minim zilnic, presiunea atmosferic medie lunar,

evapotranspiraia zilnic, potenialul scurgerii de suprafa(coeficientul de scurgere teoretic).

Fig. 6.2. Interfaa grafica modulului GISdezvoltat pentru calculul umezelii solului

folosind metoda bilanului

Reprezentarea spaiala numrului de zile frprecipitaii (N)

Parametrul Nofero imagine asupra reducerii stocului de apconinut de sol ca urmare a

creterii numrului de zile frprecipitaii n care procesul dominant rmne evapotranspiraia.

Generarea layerelor raster privitoare la numrul de zile frprecipitaii a avut loc prin metoda de

interpolare Ordinary Kriging.

Fig. 6.35.Interfaa submodulului GIS de estimareacoeficienilor de scurgere Frevert

Fig. 6.38. Interfaa grafica submodulului GISdezvoltat pentru calculul evapotranspiraiei

17


19/37

Reprezentarea spaiala coeficientului de scurgere teoretic ()

n sprijinul reprezentrii spaiale a acestui coeficient de scurgere teoretic a fost realizat, n

cadrul modulului de calcul a umezelii solului, un submodul (Fig. 6.35) care utilizeazsintezele

Frevert i are la bazo procedurde tip Unique Conditions Overlay.

Reprezentarea spaiala

evapotranspiraiei zilnice

Reprezentarea spaial a

evapotranspiraiei zilnice s-a realizat

prin integrarea n mediul GIS a metodei

Hargreaves-Samani. Prin intermediul

submodulului dezvoltat (Daily

Evapotranspiration) calculele se pot

realiza n mod automat pentru fiecare zi

de calcul. n fig. 6.38 prezentm

interfaa grafica acestui submodul.

Pentru aplicarea sa este necesar ca,

anterior, s se realizeze baza de dateraster referitoare la: temperatura medie,

minim i maxim a aerului, presiunea

atmosferic medie a lunii respective,

presiunea atmosfericmedie la nivelul mrii n luna respectiv, radiaia incidentde la exteriorul

atmosferei. n ceea ce privete repartiia spaiala evapotranspiraiei poteniale la nivelul celor

patru bazine de studiu prezentm spre exemplificare, n fig. 6.47,rezultatele obinute pentru ziua

de 17 iulie 2002.

Fig. 6.47. Distribuia spaiala evapotranspiraieipoteniale zilnice la nivelul celor patru bazine de studiu

(exemplu: 17 iulie 2002)

Exist, totui, zile, mai ales n sezonul estival, n care rezerva de apdin bazin se aflsub

valoarea evapotranspiraiei poteniale. n aceste condiii evapotranspiraia realva fi reprezentat

de valoarea stocului de apexistent n bazin la momentul respectiv. Este vorba, desigur, despre

apa interceptat de vegetaie precum i de rezerva de ap din sol. n scopul determinrii

evapotranspiraiei reale a fost dezvoltat un algoritm ce funcioneazi ca modul ArcGIS pentru

realizarea automat a calculelor. Aplicnd acest algoritm n cazul zilei oferite drept exemplu

pentru distribuia spaiala evapotranspiraiei poteniale (fig. 6.47), s-a constatat faptul cpentruacest caz evapotranspiraia realcorespunde evapotranspiraiei poteniale.

18


20/37

6.3.4. Aplicaii i rezultate

Au fost realizate mai multe aplicaii ale algoritmului de calcul a umezelii la nivelul celor

patru bazine de studiu nsvom prezenta doar rezultatele obinute pentru zilele de 17 i 18 iulie

2002 pentru bazinele Albac i Beli.

Sub raport spaial se evideniazo cretere a umezelii n raport cu altitudinea; de asemenea

o cretere a umezelii de la arealele cu soluri caracterizate prin texturfin(luto-argiloas) la cele

cu texturgrosier(nisipo-lutoas). Totui, trebuie menionat faptul csolurile cu textur fin,

dei sunt cunoscute ca avnd o capacitate de infiltraie sczut, au n schimb capacitate mai mare

de retenie. n timpul unei ploi volumul de ap infiltrat n orizonturile superioare ale solurilor

nempdurite este mai mare datorit intercepiei mult mai sczute, ns expunerea la

evapotranspiraie este mai mare. Aceasta ar fi i explicaia pentru care modelul estimeazvalori

mai sczute, uneori chiar deficit de umezeala la nivelul terenurilor agricole sau ocupate cu puni

sau fnae.

n Bazinul Albacvalorile cele mai mari de umezealestimate se suprapun unor soluri cu

texturlutonisipoascaracterizate printr-o capacitate ridicatde infiltraie. Aceste valori maxime

corespund, totodat, zonelor de convergen a reelei de drenaj, pe fondul reducerii pantei

terenului (Fig. 6.50). Capacitatea sczutde cedare a apei n cazul solurilor cu texturargiloas

din sectorul superior al bazinului, amonte de confluena cursului hidrografic principal cu Valea

Coului, completat desigur i cantitile nsemnate de precipitaii, explic acea cretere de

umezealdin zonn ziua de 18 iulie 2002.

n cazul Bazinului Beli, umezeala destul de nsemnatn ziua de 18 iulie 2002 (Fig. 6.53)

poate fi pus pe seama intercepiei i infiltraiei generate de precipitaiile din ziua anterioar,

precitaii a cror activitate continui n ziua de 18 iulie 2002 pnla valori de 10-12mm.

Fig. 6.3. Bazinul Albac. Distribuia spaiala umezeliisolului estimatprin metoda bilanului Fig. 6.4. Bazinul Beli. Distribuia spaiala umezeliisolului estimatprin metoda bilanului

19


21/37

7. STUDIU HIDROPEDOLOGIC LA NIVELUL UNUI BAZIN EXPERIMENTAL

n afara aplicrii unor modele de calcul numerice, determinarea condiiilor de umezeala

solului se poate realiza att direct, prin prelevarea probelor de sol i studierea lor n laborator, cti indirect prin utilizarea unei aparaturi specifice. La nivelul rii noastre, una dintre cele mai

cunoscute i utilizate proceduri de caracterizare a solului din punct de vedere hidrologic se

bazeazpe prelevarea probelor de sol de pe profil i studierea lor n laborator. Aceastprocedur

are avantajul preciziei ridicate, nsi dezavantajul evidenierii doar a unei situaii de moment n

ceea ce privete condiiile de umezeala solului, fiind practic imposibil de a determina umezeala

naintea fiecrui eveniment pluviometric prognozat.

A fost realizat, ns, un studiu aplicativ de teren mpreuncu o echipde cercettori de laOSPA Cluj n cadrul unei campanii de desfurate n vara anului 2009 la contactul Masivului

Gilu-Muntele Mare cu Depresiunea Transilvniei, fiind vizat n special versantul drept al

Bazinului Hdate. Studiul de teren a constat n realizarea de profile pedologice, ncadrarea

taxonomica solurilor, prelevarea probelor de sol din profilele principale. Ulterior, analizele de

laborator precum i delimitarea unitilor de sol au fost efectuate de ctre personalul OSPA Cluj.

n cadrul zonei de studiu am selectat un bazin mic cu suprafaa de aprox. 8 km2(Bazinul

Hma) la nivelul cruia, pe baza elementelor observate n teren i a analizelor de laborator, s-a

procedat la:

- realizarea unei baze de date digitalprimarreferitoare la unitile de sol delimitate i profilele

pedologice realizate;

- calculul principalilor indicatori hidrofizici ai solului i reprezentarea spaiala acestora;

7.2 Colectarea datelor pedologice n teren

7.2.1 Realizarea profilelor de sol

Pe suprafaa bazinului Hma au fost

realizate n vara anului 2009 un numr de

peste 50 de profile de sol, iar pentru 10 dintre

acestea au fost preluate probe n vederea

efecturii analizelor de laborator. n fig. 7.4se

poate observa distribuia spaial a profilelor

principale i secundare efectuate n cadrul

bazinului experimental i n zona limitrof.

Fig. 7.4. Bazinul Hma. Distribuia spaiala profilelor de sol

20


22/37

7.2.2 Descrierea profilului de sol i recoltarea probelor

n privina elementelor morfologice ale solului se studiazi se noteazn fia profilului de

sol: adncimea orizonturilor sau suborizonturilor;denumirea orizontului; culoarea; frecvena i

mrimea petelor; textura .a. n fig. 7.6 se prezint caracteristicile ctorva profile pedologice

realizate n cadrul bazinului.

7.3 Caracteristici pedogeografice cu rol n determinarea rezervei de apdin sol

Un sol se umecteaz mai uor sau mai greu, cedeaz apa mai repede sau mai ncet n

funcie de cteva caracteristici care se intercondiioneaz reciproc: textur, structur, grosimea

profilului de sol, porozitate, permeabilitate, viteza de infiltrare, ascensiune capilar.a.(Fig. 7.7).

Fig. 7.7. Relaii de intercondiionare a principalelor caracteristici pedogeografice cu roln distribuia rezervei de apdin sol

7.4 Specificul bazei de date GIS pentru elementele pedologice colectate din teren

Datele pedologice colectate din teren i mai apoi cele rezultate n urma analizelor de

laborator au fost utilizate pentru generarea unei baze de date GIS asupra elementelor cu

importann studiul caracteristicilor hidrice ale solului. Este vorba aadar, de elaborarea hrilordigitale, format vector tip poligon, reprezentnd tipurile de sol, precum i de realizarea bazei de

date digitale, format vector tip punct (Fig. 7.15), asupra profilelor de sol din care au fost

colectate probe pentru analize de laborator. Baza de date asupra profilelor de sol are n

componen urmtoarele atribute (Fig. 7.15b): denumirea tipului de sol, coninutul n argil

(mediu pe profil), indicele de higroscopicitate (mediu pe profil), densitatea aparent(medie pe

profil). Aceste elemente au constituit suportul pentru determinarea porozitii totale a solului i

mai apoi a indicilor hidrofizici ai solului (coeficientul de ofilire, capacitatea de cmp, capacitatea

totalpentru ap, echivalentul umiditii.

21


23/37

7.5 Determinarea indicilor hidrofizici ai soluluin aceast etap au fost calculai indicii hidrofizici pentru fiecare dintre orizonturile

solurilor corespunztoare celor 10 profile principale. Ulterior, au fost interpolate spaial valorile

medii ale acestor indici prin metoda Ordinary Kriging (Fig. 7.18). Dintre indicii hidrofizici cea

mai mare nsemntate pentru studiul umezelii solului o are capacitatea totalpentru ap(CT) i

echivalentul umiditii (EU). Cunoscnd capacitatea totalpentru apse poate determina gradul

de saturare n ap al solului, element care ar ajuta foarte mult n anticiparea unei viituri i

punerea n evidenarealelor cu vulnerabilitate ridicat la viituri. Echivalentul umiditii arat

care este capacitatea unui sol de a reine un apa, prezentnd importan n evoluia stratului

infiltrat de la un eveniment pluviometric la altul.

Fig. 7.1. Distribuia spaiala principalilor indici hidrofizici ai solului

8. MODELAREA VIITURILOR PLUVIALE INND CONT DECONDIIILE DE UMEZEALA SOLULUI

n cazul unui eveniment pluviometric potenial declanator al unei viituri, solul joacun rol

tampon ntre mrimea precipitaiei brute i cea a precipitaiei nete. Condiiile de umezeal

anterioare a solului i vor pune amprenta att asupra volumului de ap disponibil pentru

scurgere ct i asupra vitezei de scurgere sau a timpului de concentrare al bazinelor versant. n

fig. 8.1se prezintschematic locul umezelii solului n cadrul suitei de procese ploaie-scurgere.

22


24/37

Fig. 8.1. Localizarea umezelii solului n cadrul procesului ploaie-scurgere

8.1 Context metodologic general privind modelarea viiturilor

n acest subcapitol s-a efectuat o sintezasupra celor mai cunoscute modele de anticipare aviiturilor, realizndu-se descriere att a metodelor clasice privind modelarea viiturlor ct i

modelelor ce funioneazprin intermediul tehnicilor GIS.

8.2 Algoritm GIS de modelare a viiturilor cunoscnd coninutul de apdin sol

Acest capitol are drept obiectiv consolidarea unei metodologii, bazate pe utilizarea

Sistemelor Informatice Geografice, privind modelarea viiturilor. Accentul se va pune pe

urmtoarele aspecte:

a). estimarea cantitii de ap disponibil pentru scurgere (precipitaia net) cunoscnd

condiiile anterioare de umezeala solului i stratul de apinfiltrat;

b). determinarea coeficienilor de scurgere pentru diverse ploi;

c). integrarea scurgerii pe versani i determinarea hidrografului scurgerii n diferite

seciuni ale bazinului;

n fig. 8.3 se prezint succesiunea de etape ce compun algoritmul GIS de modelare a

viiturilor pluviale cnd se cunoate stratul de apinfiltrat..

23


25/37

Fig. 8.2. Schematizarea algoritmului GIS de modelare a viiturilor innd cont de infiltraia apei n sol

8.2.1 Estimarea precipitaiei netei a coeficientului de scurgere

8.2.1.1 Ecuaii de calculUna dintre cele mai cunoscute ecuaii de calcul a stratului scurgerii pe care se bazeaz

modelul SCS nu ine cont n mod direct de cantitatea de ap infiltrat. Aceast ecuaie are

urmtoarea form: (USDA, 1997; Mishra, S. K., Singh, V. P., 2003; Mishra S. K. et al., 2006,

Mihalik N. Elizabeth et al., 2008).

SIP

IPQ

a

a

2)( (8.3)

- unde:Q stratul scurs (mm);P cantitatea de precipitaii (ploi i zpezi) (mm);Ia pierderile iniiale (evapotranspiraie, reineri la nivelul coronamentului, alte retenii);S potenialul maxim al reteniilor;

Pentru studiul de fastratul de apdisponibil pentu scurgere (Q(mm)) a fost estimat prin

intermediul unei ecuaii care ia n calcul n mod direct stratul de apinfiltrat (Musy A., Higy C.,

1998):

FIPQ a (8.5)- unde:

P cantitatea de precipitaii (mm);Ia pierderile iniiale (mm);F infiltraia cumulativ(mm);

8.2.1.2 Metodologie GIS

Aceast parte a studiului are rolul de a prezenta metodologia GIS care a stat la bazaestimrii precipitaiei nete i a coeficientului de scurgere. De menionat c au fost dezvoltai

24


26/37

algoritmi pentru determinarea precipitaiei nete pornind att de la metoda SCS-CN ct i de la

metoda bilanului. n fig. 8.4 se prezint schematic procedura de obinere a hrii stratului

disponibil pentru scurgere folosind metoda SCS-CN.

Fig. 8.3. Schematizarea algoritmului de spaializare a precipitaiei nete folosind metoda SCS-CN

8.2.1.3 Aplicaii i rezultate

n fig. 8.7se prezintrezultatele asupra stratului disponibil pentru scurgere (un exemplu

pentru ziua 17 iulie 2002) obinute n urma aplicrii algoritmului bazat pe metoda SCS-CN. n

general se constat creterea valorilor precipitaiei nete n raport cu nivelul de despdurire,

precum i de la solurile nisipoase sau nisipo-lutoase (clasa hidrologicA), spre cele caracterizate

prin coninut ridicat de argil, ncadrate clasei hidrologice C sau D.

O imagine mai concludent a situaiei hidrologice din ziua de 17 iulie 2002 o ofer

distribuia spaiala coeficienilor de scurgere, obinui n urma raportului din stratul disponibilpentru scurgere i cel precipitat (ecuaia 8. 8). Rezultatele obinute se prezintn fig. 8.8.

Suprafeele cu cele mai ridicare valori ale coeficientului scurgere se pun n eviden n

cazul bazinelor Albac, respectiv Clata, situaia fiind explicat, pe deoparte, de precipitaiile

destul de nsemnate cantitativ n aceastzi, iar pe de altparte de un coeficient de mpdurire

mai mic pentru aceste doubazine. n cazul Bazinului Beli, dei precipitaiile au fost destul de

abundente, dominana pdurilor de conifere, suprapuse n general unor soluri luto-nisipoase cu o

bun capacitate de infiltraie a precipitaiei care reuete s depeasc pragul intercepiei,conduce spre valori extrem de sczute ale coeficientului de scurgere.

25


27/37

O alt aplicaie la nivelul acelorai patru bazine a fost realizat pentru intervalul 07-10

august 2006. A mai fost, de asemenea, realizat un studiu asupra scurgerii din Bazinul Beli

amonte de staia hidrometricPoiana Horea, n cazul unor evenimente pluviometrice din cea de-

a doua decada lunii octombrie 1992.

Fig. 8.7. Distribuia spaiala stratului disponibil pentruscurgere obinut pe baza metodei SCS-CN


Fig. 8.8. Distribuia spaiala coeficienilor de scurgerepornind de la parametrii determinai prin metoda SCS-CN


8.2.2 Integrarea scurgerii pe versani prin metoda izocronelor digitale

Formarea scurgerii pe versani i integrarea acesteia prin reeaua hidrografic (funcia de

transfer) se caracterizeaz printr-o mare complexitate ca urmare a variaiei temporo-spaiale a

precipitaiilor, infiltraiei i factorilor fizico-geografici bazinali.

n prezentul studiu, integrarea scurgerii pe versani se va analiza prin intermediul unui

model de tip izocron. Etapele de lucru se desfoarn trei mari direcii:

- determinarea izocronelor digitale;

-

calculul debitelorpentru fiecare suprafaparial(Fi) dintre douizocrone;- generarea hidrografului scurgerii de suprafa;

8.2.2.1. Metodologie GIS pentru estimarea timpilor de parcurgere/concentrare

Estimarea timpilor de parcurgere, respectiv a timpului de concentrare pentru bazinele

hidrografice selectate pentru studiu a fost realizat prin intermediul GIS utiliznd ca date de

intrare: Model Digital de Elevaie (DEM), panta terenului, suprafaa de pe care se poate scurge

apa n fiecare pixel (Catchment Area), indicele Curve Number, coeficientul de rugozitateMannings N (Al-Smadi M., 1998; Gebremeskel S. et colab., 2002).

26


28/37

Fig. 8.4. Timpii de parcurgere i areagrama Bazinului Albac (exemplu: 10 august 2006)

Douelemente sunt importante pentru determinarea timpilor de parcurgere i a timpului de

concentrare: viteza de scurgere pe versani i n albie i lungimea scurgerii. Pentru analiza

spaiala vitezei de scurgereexistun algoritm dezvoltat de Olaya V. i Al Smadi M. (2004) n

SAGA GIS, bazat metoda lui Manning i care permite obinerea unui raster asupra vitezei de

scurgere n mod interactiv prin selectarea pixelului amonte de care s fie realizate calculele.

Pentru generarea automat a raster-ului asupra timpilor de parcurgere a fost realizat, un

submodul ArcGIS (Domnia M. et colab., 2010). n fig. 8.16. se prezint spre exemplificare

rezultatele obinute prin rularea submodulului la nivelul Bazinului Albac.

8.2.2.2 Calculul debitelor maxime n seciuni frmsuratori

Odat determinat stratul de ap disponibil pentru scurgere (prin depirea capacitii de

intercepie-infiltraie), coeficienii de scurgere la nivel de pixel i areagrama bazinului pentru

condiiile fizico-geografice existente la momentul manifestrii evenimentului pluviometric,

urmtoarea etap a algoritmului a constat n calculul debitelor la nivelul fiecrei suprafee Fi

dintre dou izocrone consecutive cu echidistana de 1 minut i extragerea ntr-un tabel .dbf a

irului de date debit-timp prin intermediul unei funcii GIS de statisticzonal. Calcul debitelor

s-a efectuat prin intermediul metodei raionale, frecvent utilizat la nivelul rii noastre pentrubazine mici (erban P., Diaconu, 1995; Pcurar V., 2006; Bilaco t., 2008; Magyari Saska Zs.,

2008.a.). n continuare, din cauza posibilitilor limitate de reprezentare a graficelor n ArcGIS,

generarea hidrografului scurgerii se poate realiza prin intermediul unui soft de analiztabelari

grafic(Excel, SPSS, Matlab .a).

27


29/37

8.2.2.3. Aplicaii i rezultate

n aceast parte a lucrrii se prezint rezultatele obinute prin aplicarea algoritmul la

nivelul celor patru bazine de studiu pentru diferite evenimente pluviometrice. Pentru cele patru

bazine au fost selectate cte trei seciuni de calcul localizate n general n zonele cu aezriumane. Ne vom limita la a exemplifica n continuare, doar hidrografele scurgerii din ploi

obinute prin modelare pentru ziua de 17 iulie 2002 pentru Bazinul Albac si Clata.

Fig. 8.5. Bazinul Albac. Hidrograful scurgerii generate de precipitaiile din ziua de 17 iulie 2002

Fig. 8.6. Bazinul Clata. Hidrograful scurgerii generate de precipitaiile din ziua de 17 iulie 2002

28


30/37

9. VALIDAREA MODELULUI GIS DE ESTIMARE A VIITURILOR PLUVIALEBAZAT PE STUDIEREA CONDIIILOR DE UMEZEALA SOLULUI

Obiectiv: eventuala corelare a hidrografului calculat cu cel obinut din msurtori reprezintnu

doar o validare n sine a ntregului model ci i validarea modelului de reprezentare a variaieispaiale a umezelii solului care co-participla mecanismul scurgerii deinnd un rol important n

cadrul ecuaiei de bilan.

n aceast lucrare ncercm s facem o distincie ntre umiditatea solului i umezeala

solului. Umezeala solului nu poate fi confirmatprin msurtori de teren deoarece trebuie avute

n vedere doulucruri distincte n ceea ce privete perceperea fenomenului de umezeal:

- umiditatea solului msuratpe teren i evaluatn laborator, a crei utilitate se ntrevede

n special n cercetrile pedologice sau agropedologice;- umezeala solului care intervine n mecanismul de scurgere real i care se calculeaz

conform ecuaiilor;

9.1. Proceduri de validare. Aspecte generale

n prezentul studiu, pentru validarea modelului GIS de simulare a viiturilor pluviale,

procedura a constat n compararea hidrografelor de viitura obinute prin modelare cu

hidrografele obinute prin msuratori la staiile hidrometrice Poiana Horea i Smida. De

specificat c modelul GIS dezvoltat estimeaz doar scurgerea de suprafa generat de ploi,nelund n calcul i scurgerea de bazdin ru, scurgerea hipodermicsau scurgerea subteran.

El se poate aplica, aadar, doar n cazul bazinelor foarte mici sau pe versani i toreni

unde, evident, scurgerea subteran este foarte mic n comparatie cu ceea rezultat din ploi

torentiale.

9.2 Studiu de caz: viitura din iulie 2005 de pe rurile Someul Cald i Beli

9.2.2. Analiza hidrografelor de viiturobinute din msurtori la staiile hidrometrice

Pentru ambele bazine de studiu, debitele cele mai mari corespund zilei de 12 iulie cnd s-

au nregistrat 30,5 m3/s pe rul Someul Cald la staia hidrometricSmida, respectiv 16 m3/s pe

rul Belila staia hidrometricPoiana Horea.

n privina viiturii de pe rul Beli (Fig. 9.4), se observo cretere brusca debitelor n

seciunea corespunztoare staiei hidrometrice Poiana Horea n ziua de 12 iulie, n 8 ore debitele

crescnd cu peste 11,5 m3/s (de la 4,36 m3/s ora 06:00 la 16 m3/s ora 14:00). Lund n calcul

drept moment de nceput ziua de 11 iulie ora 06:00, timpul de cretere (Tcr) al viiturii pn la

atingerea debitului de vrf a fost 32 de ore, iar timpul de scdere (Tsc) a fost de 100 ore (12 iulie

29


31/37

ora 14:00 16 iulie ora 18:00). Dupziua de 16 iulie se pune n evideno tendingeneralde

scdere a debitelor.

n ceea ce privete viitura de pe rul Someul Cald (Fig. 9.5), se pune n eviden o

cretere oarecum brusca debitelor de la 4,12 m3/s (nceputul zilei de 11 iulie) la peste 25 m3/s

(n dupamiaza zilei de 12 iulie). Dupatingerea vrfului viiturii n seara de 12 iulie debitele

ncep sscadtreptat ajungnd la valori de aprox. 6 m3/s n ziua de 16 iulie, pe fondul reducerii

cantitilor de precipitaii. Ca urmare, timpul de cretere (Tcr) al viiturii a fost de 36 ore, iar

timpul de scdere (Tsc) de 96 ore.

9.2.3. Implementarea modelului GIS

Pentru modelarea celor douviituri, pe lnglayerele asupra sumelor zilnice de precipitaii

au fost pregatite i restul datelor spaiale de intrare: textura solului, modul de utilizare alterenului, condiiile anterioare de umezeal, Model Digital de Elevaie, viteza de scurgere etc.

Pe baza layerelor raster referitoare la infiltraie, precipitaie net, coeficieni de scurgere,

vitez de scurgere i lund n calcul durata, respectiv intensitatea ploilor de la Vldeasa i

Bioara (staiile meteorologice cele mai apropiate de bazinele de studiu) au fost obinut irurile

de debit-timp i mai apoi hidrografele scurgerii.

9.2.4. Hidrograf de viiturmodelat vs. hidrograf de viiturmsurat

Readucem n discuie faptul c debitele obinute prin modelare nu includ i fraciunea

corespunztoare scurgerii hipodermice, scurgerii subterane sau scurgerii anterioare din ru, aa

cum este cazul debitelor obinute din msurtori. n aceste condiii, separarea scurgerii subterane

de scurgerea de suprafaeste o aciune deloc facil, fiind necesargsirea unei funcii care s

redea cea mai potrivitcurbde tiere a hidrografului.

n cazul viiturii de pe rul Someul Cald atenia s-a centrat, de asemenea, asupra vrfului

viiturii (intervalul 11 15 iulie 2005). Neavnd informaii legate de momentul de nceput alploior care au generat aceste creteri de debit, a fost luatn calcul situaia nregistratla staia

meterologicVldeasa (staia aflatla cea mai micdistande acest bazin).

Din fig. 9.11 se observ ns o neconcordan sub aspect temporal ntre hidrograful

msurat i cel calculat, fapt ce ne trimite spre lansarea urmtoarei ipoteze: dac n bazinul

Someului Cald ploaia/ploile au nceput de fapt mai devreme cu cteva ore dect cele de la

Staia Vldeasa?!

30


32/37

Fig. 9.1. Hidrograf modelat vs hidrograf msurat n cazul vrfului viiturii din iulie 2005 la staia hidrometricSmida(11 15 iulie 2005). Datele de debit msurate au rezoluie temporalde min. 2 - max. 5 msurtori/zi, iar debitelemodelate au rezoluie temporalde 1 calcul/min (1440 calcule/zi). n partea superioara graficului sunt reprezentateploile medii pe bazin (este vorba de cantitatea de precipitaii coerespunztoare fiecrei ploi extrasde pe hrile deprecipitaii generate prin interpolarea datelor de la staiile meteorologice: Vldeasa, Bioara, Huedin, Zalu, Dej,Cluj-Napoca, Turda i posturile pluviometrice: Smida i Poiana Horea).

Totodat, hidrograful msurat indic o descretere oarecum brusc a debitelor dup

atingerea debitului de vrf (30,5 m3/s) n comparaie cu hidrograful simulat, nstrebuie avut n

vedere faptul cdin 12 iulie ora 18:00 (cnd s-a nregistrat maximul) pnn 13 iulie ora 06:00

nu mai existalte msurtori. n aceste condiii poate fi lansaturmtoarea ipotez: este posibil

ca de fapt n acest interval de 12 ore debitele s se fi meninut ridicate un anumit timp dup

msurarea debitului maxim iar scderea acestora snu fi fost att de abrupt ?!

n lipsa unor msurtori asupra scurgerii subterane, procedura de separare a scurgerii de

suprafade scurgerea subterani de bazutilizat pe scar largde ctre hidrologii din ara

noastr const n trasarea unei drepte ntre prima valoare de debit a ramurii de cretere a

hidrografuluii ultima valoare de debit a ramurii de descretere a hidrografului(Fig. 9.11).

n urma separrii scurgerii subterane conform acestei proceduri se constat o scdere a

debitului maxim msurat cu pn la 5 m3/s; n aceste condiii debitele modelate sunt mai mari

dect cele msurate n special pe ramura de descretere a hidrografelor (Fig. 9.13).

0

20

40

60

80

100120

7/11/2005

13:12

7/12/2 005

13:12

7/13/2 005

13:12

7/14/2 005

13:12

7/15/2005

13:12

mm

Curba precipita iilor cumulate

0

20

40

60

80

100

120

140

160

14:10 14:10 14:10 14:10 14:10

P

(mm

0

10

20

30

40

50

60

Q

(mc/s)

hietograma

hidrograful calculat)

hidrograful msurat

31


33/37

Desigur, fiind incert momentul de nceput, durata, intensitatea precipitaiilor n cadrul

bazinului, diferenele de formi cele cantitative ntre cele douhidrografe se menin. Aceaste

diferene pot fi diminuate, aa cum am mai menionat, n primul rnd prin mrirea rezoluiei

temporo-spaiale a bazei de date pluviometrice.

0

5

10

15

20

25

30

35

7/10/2005 12:00 7/12/2005 12:00 7/14/2005 12:00 7/16/2005 12:00

Timp

Q (mc/s)

scurgerea subteran

i scurgerea de baz

scurgerea

de suprafa

Fig. 9. 2. Procedurde separare a scurgerii de suprafade scurgerea subteranutilizatn Romnia

Fig. 9. 3. Hidrograf msurat vs hidrograf modelat dupsepararea scurgerii de suprafade scurgerea subteran

i de baz. Studiu de caz: viitura din iulie 2005 (BazinulSomeului Cald, staia hidrometricSmida)

Bineneles, nu excludem i eventuale imperfeciuni ale algoritmului de modelare, ns

atta vreme ct datele de intrare, respectiv datele de comparaie ridic unele probleme, suntdificil de cuantificat erorile modelului.

n ciuda rezoluiei slabe a datelor sub aspect temporo-spaial, exemplele analizate confirm

faptul c modelul de estimare a scurgerii pe bazine mici este bun i ofer o alternativ n

anticiparea viiturilor pluviale.

10. CONCLUZII

Pentru elaborarea temei de cercetare au fost avute n vedere dou mari obiective: a).

dezvoltarea unui algoritm GIS care s permit estimare indirect a umezelii solului i a

infiltraiei din ploi la scar zilnic; b). dezvoltarea unui algoritm GIS de modelare a viiturilor

pluviale innd cont de condiiile hidrologice ale solului.

a). n ceea ce privete ndeplinirea primului obiectiv major, ntreaga metodologie GIS a

fost automatizatprin realizarea a doutoolbox-uri sau module ArcGIS:

1. Modul ArcGIS pentru calculul infiltraiei cumulative pe baza metodei SCS

Cumulative Infiltration Tools.

32


34/37

2. Modul ArcGIS pentru calculul umezelii solului pe baza metodei bilanului Soil

Moisture Tools, cu trei submodule: 1. Daily Evapotranspiration , 2. Frevert Runoff

Coefficient, 3. Soil Moisture

b). n ceea ce privete ndeplinirea celui de-al doilea obiectiv (dezvoltarea unui algoritm

GIS de modelare a viiturilor pluviale innd cont de condiiile hidrologice ale solului),

metodologia GIS a fost de asemenea automatizat. Folosind drept date de intrare layere generate

odatcu aplicarea primului algoritm a fost obinut automat urmtorul set de rezultate:

a) hri:harta precipitaiei nete; harta coeficienilor de scurgere; harta volumului de ap

scurs de pe fiecare pixel; harta direciei de scurgere; harta lungimii de scurgere; harta

timpului de parcurgere.

b). rezultate tabelare: tabel n care sunt stocate irurile debit-timp.

c). rezultate grafice: hidrograful scurgerii din ploi;

n etapa de validare a modelului GIS de estimare a viiturilor pluviale bazat pe studiul

condiiilor anterioare de umezeal, diferenele observate ntre hidrografele msurate i cele

calculate pot fi puse, n mare msur, pe seama insuficientei consistene a datelor de intrare (n

special pluviometrice) dar i pe cea a neconcordanei n ceea ce privete densitatea n timp debite

msurate (max. 4-5 msurtori/zi) vs debite calculate (din minut n minut).

n ciuda rezoluiei slabe a datelor sub aspect temporo-spaial, exemplele analizate confirmfaptul c modelul de estimare a scurgerii pe bazine mici este bun i ofer o alternativ n

anticiparea viiturilor pluviale.

11. BIBLIOGRAFIE SELECTIV

1. Allen R.G., Pereira L.S, Raes D., Smith M., (1998), Crop evapotranspiration Guidelines for computing cropwater requirements - FAO Irrigation and drainage paper 56, FAO, Roma.(http://www.fao.org/docrep/X0490E/X0490E00.htm).

2.

Al-Smadi M., (1998), Incorporating spatial and temporal variation of watershed response in a gis-basedhydrologic model, Thesis submitted to the Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University,Blacksburg.

3. Apetroaei t., (1973),Rezervele medii de umiditate a solului sub culturile de porumb, tiina solului, vol. 11, nr.2, pag. 32-43.

4. Apetroaei t., (1977),Evaluareai prognoza bilanului apei din sol, Editura Ceres, Bucureti.

5. Arora K. V., Boer J. G., (2006), The Temporal Variability of Soil Moisture and Surface Hydrological Quantitiesin a Climate Model, Journal of Climate, vol. 19, p. 5875-5888.

6. Baltas E. A., Dervos N. A., Mimikov M. A., (2007),Determination of the SCS initial abstraction ratio in anexperimental watershed in Greece, Hydrology and Earth System Sciences, 11, pag. 18251829.

7. Belfort B., (2006), Modelisation des ecoulements en milieux poreux non satures par la methode des elementsfinis mixtes hybrids, Thse prsente pour obtenir le titre de docteur, Universit Luis Pasteur, Institut deMcanique des Fluides et des Solides, UMR CNRS 7507.

33


35/37

8. Beven J. K., (2001),Rainfall - Runoff Modelling, The Primer,John Wiley & Sons Ltd, USA.

9. Bhner J., Kthe R., Conrad O, Gross J., Ringeler A.

And Selige T., (2007), Soil regionalisation by means ofterrain analysis and process parameterization, European Soil Bureau Research Report no.7, pag. 212-222.

10.Boruvka L., Dontov H., Nmeek K., (2002), Spatial distribution and correlation of soil propertie in a field: acase study, Rostlinn Vroba, 48, pag. 425-432.

11.

Blaga, Ghe., Filipov, F., Udrescu, S., Vasile, D., (2008),Pedologie, Editura AcademicPres, Cluj-Napoca.

12.Canarache, A., (1969)Despre excesul de umiditate in sol si indicatorii lui, tiina solului.

13.ChendeV., (2007), Scurgerea lichidi solid n Subcarpaii de la curbur, Tez de doctorat, Institutul deGeografie, Academia Romn.

14.Chevallier Pierre, (1983), Lindice des precipitations anterieures. Evaluation de l'humectation des sols desbassins versants representatifs, Cah. ORSTOM, vol. XX.

15.Chiri, C., (1962),Indicii de umiditate ai solului, Studii si cercetari de biologie, Seria Biologie Vegetala.

16.Corradini C., (1992), Representation of infiltration in adaptive rainfall-runoff models, Nordic Hydrology, 23,pag. 291-304.

17.

Cosandey D. C., (1983), Recherces sur les bilans de leau dans louest du Massif Armoricain, These pourobtenir le titre de docteur, Universit Sorbonne, Paris.

18.Crciun A. I., (2007),Use G.I.S to establish some parameters useful to measure the time of concentration andrunoff coefficient, Geographia Technica, ISSN 1842-5135, No.2, 2007, pag. 12-19.

19.Crciun A. I., (2008), Monitoring of soil moisture using the balance method and G.I.S, Geographia Technica,ISSN 1842-5135, No. 2, 2008, pag. 8-15.

20.Crciun A. I., Haidu I., (2009), Estimation of soil water infiltration using CN (Curve Number) index and G.I.Stechniques. Application: Scuieu Hydrographic Basin, Studia Universitatis Babes-Bolyai, Geographia, no. 3,2009, pag. 178-185.

21.Crciun A. I., (2009),G.I.S application in order to detect the small hydrographic basins menaced by high floodduring torrential rain events. Case study: Hydrographic Basin of Sacuieu (Apuseni Mountains), Buletinul

Institutului Politehnic din Iasi, Universitatea Tehnic "Gh. Asachi, Iasi, Tomul LV (LIX), Fasc. 4, SectiaHidrotehnic, ISSN: 1224-3892, pag. 27-35.

22.Crciun A. I.,Haidu I., Magyari-Sska Zs., Imbroane Al., (2009), Estimation of runoff coefficient according tosoil moisture using GIS techniques, Geographia Technica, ISSN 1842-5135, No. 2, 2009, pag. 1-10.

23.Crciun A. I., (2010), G.I.S algorithm for spatial representation of areas vulnerable to high flood depending onsoil water reserve. Application: Hydrographic Basin of Posaga, Geografia n contextual dezvoltriicontemporane. Strategii de dezvoltare teritorial, pag. 224-231, Editura Presa Universitar Clujean, ISSN:1843-2158.

24.Crciun A. I., (2010), Utilisation S.I.G pour la representation cartographique dcoulement pluviale a lechelleannuelle, Riscuri i catastrofe.

25.Dassargues A., (1995),Modles mathmatiques en hydrogologie, Edit. Didactici pedagogic, Bucureti.

26.

Davie T., (2008),Fundamentals of hydrology, Second edition, Taylor & Francis e-Library.

27.Diaconu, C., erban P., (1994), Sinteze si regionalizari hidrologice, Editura Tehnica, Bucureti.

28.Dooge J.C.I., (1957), The rational method for estimating Hood peaks. Engineering 184: 311-313, , pag. 374-377.

29.Domnia M., Crciun A. I., Haidu I, (2009), GIS in determination of the discharge hydrograph generated bysurface runoff for small basins, Geographia Technica, ISSN 1842-5135, No. 2, 2009, pag. 11-22.

30.Domnia M., Crciun A. I., Haidu I., Magyari-Saska Zs., (2010), Geographical Information System module forderiving the flash flood hydrograph in mountainous areas, Proceedings of the 4-th European ComputingConference, April 20-22, Bucharest, Romania, WSEAS Publication ISBN: 978-960-474-178-6, pag. 260-265.

31.Domnia M., Crciun A. I., Haidu I., Magyari-Saska Zs., (2010), GIS used for determination of the maximumdischarge in very small basins (under 2 km2), WSEAS Transactions on Environment and Development, ISSN:

1790-5079, vol. 6, pag. 468-477.

34


36/37

32.Drobot, R., (2007), Metodologia de determinare a bazinelor hidrografice toreniale n care se afl aezriumane expuse pericolului viiturilor rapide, UTCB, Departamentul de cercetare i proiectare n construcii,Bucureti.

33.Estupina Borrell Valerie, (2004), Vers une modlisation hydrologique adapte la prvisionoprationnelle descrues clair. Application de petits bassins versants du sud de la France, These presente pour obternir le titrede docteur, LInstitute National Polytechnique, Toulouse.

34.Feifei Pan, (2003),An analytical method for predicting surface soil moisture from rainfall observations, WaterResources Research, vol. 39, no. 11, 1314, doi:10.1029/2003WR002142.

35.Florea N., Munteanu I., (2003), Sistemul romn de taxonomie al solurilor (SRTS), Editura Estfalia, Bucureti.

36.Gebremeskel S., Yong Bo Liu, De Smedt F., Pfister L., (2002), GIS based distributed modeling for floodestimation, Proceedings of the Twenty-Second Annual American Geophysical Union Hydrology.

37.Green J. I., Nelson E. J., 2002, Calculation of time of concentration for hydrologic design and analysis usinggeographic information system vector objects, Journal of Hydroinformatics 04.2, pag. 75-81.

38.Haidu, I., Imbroane, A., M., (1994), The indirect computing of maximum runoff of small rivers, StudiaUniversitii Babe-Bolyai, Seria Geographya, Cluj-Napoca.

39.Haidu I, Haidu C., (1998), S.I.G. Analiza spaiala, Editura HGA, Bucuresti.

40.Haidu, I., Sorocovschi, V., Imecs Z., (2003), Utilizarea SIG pentru estimarea riscului de producere aevenimentelor extreme: excesul de umiditate si seceta din Campia Transilvaniei, vol. Riscuri si catastrofe(pag. 287-303), Edit. Casa Cartii de Stiinta, Cluj-Napoca.

41.Haidu, I., (2006),Elemente de hidrologie, Edit. Academicpres, Cluj-Napoca.

42.Haidu I., Crciun A. I., Bilaco t., (2007), The indirect evaluation of the soil water reserves with the aid ofArcGIS, Analele Stiintifice ale Univ. Al. I. Cuza Iasi, 2007, pag. 101-113.

43.Haidu I., Crciun A. I., Bilaco t., (2007), The SCS-CN model assisted by G.I.S alternative estimation of thehydric runoff in real time, Geographia Technica, ISSN 1842-5135, No.1, 2007, pag. 1-7.

44.Haidu I., Crciun A. I., Domnia M., (2010), Geographical Information System Model for the Evaluation ofSnowmelt Effect on Soil Moisture, ITI, Proceedings of 32ndInternational Conference on Information Technology

Interfaces, pag. 623-628, Cavtat, Croaia.

45.Hillel, D., (1988),Leau et le sol: principes et processus physiques, traduit de langlais Louis M. De Backer, -2 eedition revue Louvain-la-Neuve: Academia.

46.Kleme V., (1975), Applications de lhydrologie la gestion des ressources en eau, OMM (Organisationmtorologique mondiale), nr. 356, ISBN 92 - 63 - 20356 3, Genve, Suisse.

47.Linsley R. K., Kohler M. H., Paulhus J. L. H., (1949),Applied hydrology, McGraw-Hill, New-York, 689 pag.

48. Luca Al., (1973), Unele aspecte ale umezirii solurilor erodate la ploile cu intensitate mic, tiina solului, vol.11, nr. 3.

49. Luijten J. C., Jones J. W., Knapp E. B., (2002), Spatial Water Budget Model and GIS Hydrological Tools,ICASA (International Consortium For Agricultural Systems Applications).

50.

Magyari-Saska Zs., (2008), Dezvoltarea algoritmilor S.I.G pentru calculul riscurilor geografice naturale:aplicaie la Bazinul Superior al Mureului, Tezde doctorat, UBB, Cluj-Napoca.

51.Man T., Alexe M., (2006), Modelare hidrologica in GIS. Implementarea modeluluiSCS-CN pentru evaluareascurgerii, Geographia Technica Nr.1/2006, pag. 121-126, ISSN 1842-5135.

52.Mermoud, A., (1998),Elements de physique du sol, Editura H*G*A, Bucureti.

53. Mic Rodica, CorbuC., (1999), Estimarea debitelor maxime n cazul viiturilor rapide n Bazinul HidrograficCriuri pe baza precipitaiilor i a strii de umiditate a solului, Institutul National de Hidrologie i Gospodrirea apelor, Bucureti;

54.Mishra, S. K., Singh, V. P., (2003), Soil Conservation Service Curve Number (SCS-CN) Methodology, Edit.Springer, ISBN 1402011326, 536 pag.,

http://books.google.fr/books?hl=ro&lr=&id=tRUv6hQUJXEC&oi=fnd&pg=PA1&dq=Mishra,+S.+K.+and+Singh,+V.+P.:+Soil+Conservation+Service+Curve&ots=hdKZs-FDjo&sig=qKUzKqzQd-ebmnIvgvc3lvjN-Fw#PPP1,M1

35
http://books.google.fr/books?hl=ro&lr=&id=tRUv6hQUJXEC&oi=fnd&pg=PA1&dq=Mishra,+S.+K.+and+Singh,+V.+P.:+Soil+Conservation+Service+Curve&ots=hdKZs-FDjo&sig=qKUzKqzQd-ebmnIvgvc3lvjN-Fw#PPP1,M1http://books.google.fr/books?hl=ro&lr=&id=tRUv6hQUJXEC&oi=fnd&pg=PA1&dq=Mishra,+S.+K.+and+Singh,+V.+P.:+Soil+Conservation+Service+Curve&ots=hdKZs-FDjo&sig=qKUzKqzQd-ebmnIvgvc3lvjN-Fw#PPP1,M1http://books.google.fr/books?hl=ro&lr=&id=tRUv6hQUJXEC&oi=fnd&pg=PA1&dq=Mishra,+S.+K.+and+Singh,+V.+P.:+Soil+Conservation+Service+Curve&ots=hdKZs-FDjo&sig=qKUzKqzQd-ebmnIvgvc3lvjN-Fw#PPP1,M1http://books.google.fr/books?hl=ro&lr=&id=tRUv6hQUJXEC&oi=fnd&pg=PA1&dq=Mishra,+S.+K.+and+Singh,+V.+P.:+Soil+Conservation+Service+Curve&ots=hdKZs-FDjo&sig=qKUzKqzQd-ebmnIvgvc3lvjN-Fw#PPP1,M1http://books.google.fr/books?hl=ro&lr=&id=tRUv6hQUJXEC&oi=fnd&pg=PA1&dq=Mishra,+S.+K.+and+Singh,+V.+P.:+Soil+Conservation+Service+Curve&ots=hdKZs-FDjo&sig=qKUzKqzQd-ebmnIvgvc3lvjN-Fw#PPP1,M1http://books.google.fr/books?hl=ro&lr=&id=tRUv6hQUJXEC&oi=fnd&pg=PA1&dq=Mishra,+S.+K.+and+Singh,+V.+P.:+Soil+Conservation+Service+Curve&ots=hdKZs-FDjo&sig=qKUzKqzQd-ebmnIvgvc3lvjN-Fw#PPP1,M1http://books.google.fr/books?hl=ro&lr=&id=tRUv6hQUJXEC&oi=fnd&pg=PA1&dq=Mishra,+S.+K.+and+Singh,+V.+P.:+Soil+Conservation+Service+Curve&ots=hdKZs-FDjo&sig=qKUzKqzQd-ebmnIvgvc3lvjN-Fw#PPP1,M1


37/37

55.Mustea A., (1996), Viituri excepionale pe teritoriul Romniei. Genezi efecte, ISSBN 973-0-03611-x,Bucureti.

56. Musy, A., Higy C., (1998),Hydrologie applique, Editions H*G*A, ISBN: 973-98530-8-0, Bucureti.

57. Ogden L. F., Garbrecht J., (2001), GIS and distributed watershed models: modules, interfaces and models,Journal of hydrologic engineering, pag. 515-523.

58.

Pachepsky Y.A., Rawls W.J., Lin H.S., (2006),Hydropedology and pedotransfer functions, Geoderma, 131, pag.308-316.

59.Patriche C. V., (2009), Metode statistice aplicate n climatologie, Edit. Terra Nostra, Iai.

60.Pcurar, V. D., (2005), Utilizarea Sistemelor de Informaii Geografice n modelarea i simularea proceselorhidrologice, Editura Lux Libris, Braov.

61.Piota I., Zaharia Liliana, Diaconu D., (2005),Hidrologie, Editura UniversitarBucureti.

62.Rochefort M. M., Jean Tricart, (1959),Role de lecoulement subsuperficiel dans lalimentation de certains coursdeau, Lacademie des sciences, Paris.

63. Rodier J., Roche M., (1968), Contribution la methodologie de predetermination des crues de frquences raressur des petits bassins, Societe hydrotechnique de France Jounes de lhydraulique, vol. X, Paris.

64.

Samani Z. (2000), Estimating Solar Radiation and Evapotranspiration Using Minimum Climatological Data,Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 126, No. 4, pag. 265-267.

65. Shari M. Carlaw, (2000), Soil Moisture Accounting in Distributed Hydrologic Modelling, a thesis presented tothe University of Waterloo, Canada.

66.Shaw M. Elizabeth, (1994),Practice in hydrology, Taylor & Francis e-Library, Londra.

67.Silveira, I., Charbonnier, F., Genta, J. L., (2000), The antecedent soil moisture condition of the curve numberprocedure, Hydrological Sciences-Journal des Sciences Hydrologique, 45.

68.erban P., Stnescu V., Roman P., (1989),Hidrologie dinamic, Editura Tehnic, Bucureti.

69. Thompson S. A., (1999),Hydrology for water management, Edit. A.A. Balkema, Rotterdam, Olanda.

70.

Trouche, G., Morlon P., (1999), Comparaison de diffrents mthodes destimation de la rserve deau utile dessols (R.U.) dans le primtre de lO.G.A.F Environnement de la zone de Migennes (Yonne), tude et gestiondes sols, 6, 1, pag. 41-54.

71.Ujvari I., Buz V., igalan P., (1967),Indicele de umiditate de tip Sebanikov-Budco pe teritoriul R. S. Romnia,Studia UBB, nr.1, pag. 85-110.

72.Ujvari I., (1972), Geografia apelor Romniei, Editura tiinific, Bucureti.

73. Ven te Chow, (1964),Handbook of applied hydrology. A compendium of water-resources technology, ISBN 07-010774-2, McGRAW-HILL Book Company (New York, St. Louis, San Francisco, Dusseldorf, Johannesburg,Kuala Lumpur, London, Mexico, Montreal, New Delhi, Panama, Rio de Janeiro, Singapore, Sydney, Toronto).

74.Ward R. C., Robinson M., (1990),Principles of hydrology, McGraw-Hill Companies, Londra.

75.Weisse A., Oudin L., Loumagne C., (2003), Assimilation de donnees d humidite des sols pour prevision decrues: comparaison d un modele pluie-debit conceptuel et d un modele integrant avec une interface sol-vegetation-atmosphere,Revue des sciences de l eau, 16/2, pag. 173-197.

76. Wilson J.P., Gallant J.C., (2000), Terrain Analysis. Principlaes and applications, John Wiley and Sons, INC.

77. Xiaoyong Zhan, Min-Lang Huang, (2004

Craciun Ionut RO despre GIS

Documents

Transcript of Craciun Ionut RO despre GIS