FENOMENE DE ÎNGHEŢ ŞI DEZGHEŢ ALE RÂURILOR

1

CUPRINS

ARGUMENT

CAPITOLUL I – SCURGEREA RÂURILOR

I.1. Factorii climatici ai scurgerii

I.1.1. Evaporaţia din cuprinsul bazinelor hidrografice

I.1.2. Precipitaţiile

I.2. Influenţa factorilor neclimatici asupra scurgerii

CAPITOLUL II – TERMICA ŞI REGIMUL DE ÎNGHEŢ AL RÂURILOR

II.1. Termica râurilor

II.1.1. Noţiuni generale despre termica râurilor

II.1.2. Distribuţia temperaturilor apei în secţiunea transversală a râurilor

II.1.3. Variaţia temperaturii apei

II.1.4. Efectuarea observaţiilor asupra temperaturii apei râurilor

II.2. Regimul de îngheţ al râurilor

II.2.1. Procesul formării gheţii în râuri

II.2.2. Îngheţul complet al râurilor

II.2.3. Dezgheţul râurilor

CAPITOLUL III – METODE ŞI INSTRUMENTE DE DETERMINARE A FENOMENELOR DE

ÎNGHEŢ PE RÂURI

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

2

CAPITOLUL I – SCURGEREA RÂURILOR

I.1. Factorii climatici ai scurgerii

Scurgrea râurilor, care constituie un process hidrologic complex, este condiţionată de evoluţia regimului climatic (precipitaţii,temperatură, evaporaţie, vânt) şi de influenţa celorlalţi factori fizici (relief,soluri,structură geologică,vegetaţie). De asemenea, un rol de seamă în procesul scurgerii îl are şi omul prin diversele sale activităţi pe care le desfăşoară în agricultură, silvicultură, hidrotehnică, ş.a.

Clima, prin elementele care o caracterizează (precipitaţii, temperatură, regim eolian), constituie factorul primordial care influenţează în mod deosebit procesul de scurgere al apelor.

Precipitaţiile reprezintă un parametru climatic de bază care participă la formarea scurgerii şi constituie, în acelaşi timp, elementul esenţial în structura bilanţului hidrologic. Se ştie faptul că din cantitatea totală a precipitaţiilor care cad pe suprafaţa bazinelor hidrografice o parte participă la formarea scurgerii superficiale, iar alta prin infiltrare, alcătuind apa subterană.

Gradul de umiditate care influenţează scurgerea apelor diferă de la o regiune climatică la alta. Pentru caracterizarea umiditaţii dintr-un anumit bazin hidrografic se foloseşte, de regulă, indicele de ariditate (Ka). Acesta reprezintă un raport între cantitatea de apă evaporată (E) şi cantitatea medie anuală a precipitaţiilor (X). Prima hartă a indicelui de ariditate din ţară a fost întocmită de C. Ioan (1929), iar Emm de Maratonne este primul geograf care caracterizează gradul de umiditate la nivelul globului terestru în raport de acest indice.

I. Ujvari, pe baza întocmirii unei hărţi cu izoliniile indicelui de ariditate din România, distinge trei zone de umiditate:

-zona cu umiditate bogată: unde indicele de ariditate are o valoare mai mică de 0,8 (Ka<0,8);

-zona cu umiditate variabilă: în care indicele de ariditate este cuprins între 0,8 şi 1,2 (Ka-0,8 şi 1,2);

3

-zona cu umiditate dificitară: unde indicele de ariditate este mai mare de 1,2 (Ka<1,2).

De exemplu, regiunile cu altitudini mai mari de 400m din vest şi mai mari de 800m din estul ţării aparţin zonei cu umiditate excedentară (Ka<0,8); Podişul Transilvaniei, nordul Moldovei şi piemonturile intră în zona cu umiditate variabilă, iar Câmpia Română, Câmpia de Vest şi Dobrogea aparţin zonei cu umiditate deficitară.

După cum vedem, dintre factorii climatici, rolul predominant în procesul de scurgere al apelor îl au evaporaţia şi precipitaţiile, fapt pentru care, în cele ce urmează,vom face o sumară caracterizare asupra acestor două elemente.

I.1.1. Evaporaţia din cuprinsul bazinelor hidrografice

Evaporaţia este un proces fizic natural, condiţionat de evoluţia temperaturilor şi de gradul de saturare a atmosferei cu vapori de apă.

Vaporii de apă se caracterizează printr-o anumită clasticitate, care creşte în raport direct proporţional cu temperatura acestora. Pe măsură ce creşte cantitatea de vapori in aer, în aceeaşi măsură se reduce gradul de evaporaţie. Evaporaţia de pe suprafaţa unui bazin hidrografic reprezintă cantitatea de apă care se evaporă de pe suprafaţa solului, vegetaţiei şi a unităţilor acvatice.

Evaporaţia de pe suprafaţa solului şi a vegetaţiei prezintă mari deosebiri faţă de cea care are loc pe suprafaţa apei şi a zăpezii. Evaporaţia de pe suprafaţa solului este în funcţie de evoluţia temperaturilor aerului şi a regimului eolian. S-a constatat că solurile care prezintă o umiditate

4

bogată favorizează o intensă şi continuă evaporaţie. Solurile cu umiditate scăzută se caracterizează printr-o evaporaţie foarte redusă. Evaporaţia se măsoară cu evaporimetrul de sol.

La noi în ţară cel mai utilizat este evaporimetrul Popov. Evaporaţia de pe suprafeţele acoperite cu vegetaţie diferă ca intensitate, cantitate şi prezintă variaţii cu caracter diurnal, lunar şi anotimpual. Evaporaţia de pe suprafaţa apei se produce sub influenţa aceloraşi factori (temperatură,umiditatea aerului,regim eolian) şi prezintă o importanţă deosebită pentru evoluţia bilanţului hidrologic din diversele unităţi acvatice (lacuri,mlaştini,râuri). Determinarea ei se realizează cu ajutorul unor platforme evaporimetrice dotate cu evaporimetru cu suprafaţa 3000cm. În reţeaua noastră hidrografică este utilizat evaporimetrul tip I.M.C. 3000.

I.1.2. Precipitaţiile

Precipitaţiile atmosferice care cad pe suprafaţa bazinelor sub diferite forme prezintă un interes deosebit pentru cunoaşterea regimului de scurgere a apelor, precum şi pentru evoluţia bilanţului hidrologic dintr-

5

o anumită varietate acvatică. Evaluarea lor cantitativă se face cu ajutorul unor dispozitive numite pluviometre.

Un astfel de pluviometru este format dintr-un cilindru cu suprafaţa de 500cm prevăzut în interior cu o pâlnie şi un vas receptor. Întregul dispozitiv se montează pe un stâlp de 1,5m faţă de sol. Pentru înregistrarea precipitaţiilor căzute sub formă de zăpadă se foloseşte tipul de pluviometru Tretakov. De asemenea, în reţeaua de staţii meteorologice se folosesc, pe o scară din ce in ce mai largă, pluviografele, care nu sunt altceva decât nişte pluviometre autoînregistratoare cu durată variată de funcţionare (o zi,o săptămână,o lună,un an).

Rezervele de zăpadă se determină prin măsurarea grosimii şi densităţii zăpezii. Grosimea zăpezii se stabileşte cu ajutorul unor mire permanente sau portabile. Densitatea zăpezii se obţine cu ajutorul densimetrului de zăpadă. Precipitaţiile care cad pe suprafaţa unui bazin hidrografic au o repartiţie neuniformă; de aceea, cantitatea lor se exprimă foarte frecvent prin valori medii sau prin valori maxime şi minime. Cantitatea medie a precipitaţiilor de pe arealul unui bazin se determină prin mai multe metode: metoda mediei aritmetice, metoda pătratelor şi metoda izohietelor.

Metoda mediei aritmetice se utilizează mai mult pentru bazinele hidrografice situate în câmpie care au un număr suficient de staţii meteorologice. Valoarea medie a precipitaţiilor se obţine pe baza mediei aritmetice a datelor zilnice, lunare sau anotimpuale înregistrate la posturile meteorologice.

Metoda pătratelor constă în trasarea unei reţele de pătrate egale pe harta bazinului. În fiecare pătrat se înscriu valorile medii ale precipitaţiilor pentru fiecare post meteorologic în parte. Pentru pătratele fără staţii precipitaţiile medii se stabilesc prin sistemul interpolării datelor de la staţiile apropiate.

6

Metoda izohietelor este asemănătoare întrucâtva cu metoda pătratelor. Pentru trasarea liniilor ce unesc puncte cu o cantitate egală de precipitaţii (lunare,anuale,etc.) căzută pe un anumit teritoriu, trebuie să dispunem de date pluviometrice înregistrate într-un număr important de puncte de pe suprafaţa unui bazin hidrografic.

I.2. Influenţa factorilor neclimatici asupra scurgerii

Dintre factorii neclimatici care influenţează procesul scurgerii menţionăm: relieful, constituţia geologică, solurile şi vegetaţia. Relieful prin gradul lui de fragmentare şi prin înclinarea pantelor influenţează direct scurgerea apelor.

De exemplu, în regiunile de munte, unde fragmentarea reliefului este mult mai accentuată, gradul de umiditate ceva mai ridicat, iar evaporaţia şi infiltraţia apelor mult mai reduse, apele de suprafaţă se caracterizează printr-o scurgere intensă şi rapidă. În regiunile de câmpie, unde pantele sunt extrem de line şi fragmentarea este extrem de redusă, regimul apelor de suprafaţă prezintă o scurgere lentă favorizând astfel procesele de evaporaţie şi infiltraţie, care devin ceva mai accentuate.

7

Constituţia geologică a unui bazin hidrografic sau a unei anumite regiuni geografice prezintă o mare importanţă pentru procesul scurgerii apelor de suprafaţă, precum şi pentru distribuţia şi scurgerea apelor freatice, şi de adâncime.

Scurgerea de suprafaţă este influenţată, într-o mare măsură, de constituţia petrografică, de înclinarea şi direcţia straturilor, de gradul de fisurare, dezagregare şi solubilitate a rocilor. Scurgerea din straturile subterane este în funcţie de cantitatea de apă infiltrată, precum şi de cantitatea de precipitaţii căzute.

Solurile, prin caracteristicile lor, prezintă un rol foarte important în procesul formării scurgerii de suprafaţă şi în procesul de alimentare a straturilor acvifere. Solul joacă un rol intermediar între factorii meteorologici ( precipitaţii) şi scurgerea subterană. Procesele scurgerii sunt influenţate nu numai de caracterul solurilor, ci şi de starea lor fizică : saturaţia cu apă, gradul de tasare, gradul de îngheţare, etc.

Dacă luăm ca exemplu un sol nisipos sau unul afectat de uscăciune, vom constata că scurgerea superficială va fi foarte redusă, ca şi evaporaţia de altfel. În schimb, procesul de infiltraţie şi de scurgere subterană vor fi foarte intense. Exact invers se comportă solurile argiloase şi cele saturate cu apă, care odată cu îmbibarea lor cu apă devin impermeabile şi ca urmare infiltraţia se reduce accentuat şi odată cu ea şi scurgerea subterană. În schimb, scurgerea superficială creşte accentuat. Vegetaţia joacă de asemenea un rol important, deoarece ea contribuie la formarea unor tipuri de sol cu proprietăţi structurale şi hidrofizice specifice.

8

CAPITOLUL II – TERMICA ŞI REGIMUL DE ÎNGHEŢ AL RÂURILOR

II.1. Termica râurilor

Regimul termic al apelor curgătoare se desfăşoară sub influenţa factorilor meteorologici, care determină

schimbul de căldură dintre aer şi apă. În decursul timpului s-a observat că în aceleaşi condiţii climatice

procesele termice se pot desfăşura în mod diferit, ele fiind influenţate şi de alţi factori, ca: viteza de

curgere a apei, debitul, sursa de alimentare, etc.

Regimul termic al apelor curgătoare prezintă caracteristici deosebite faţă de cele ale apelor continentale

„stătătoare” (lacuri,mlaştini), datorită proceselor dinamice (vârtejuri,mişcări turbulente), cât şi datorită

adâncimilor relativ mici ale cursurilor de apă. În special, curgerea turbulentă determină omogenizarea

temperaturilor prin amestecul masei de apă, în aşa fel încât nu se observă diferenţe sensibile de

temperatură nici chiar într-o secţiune transversală de dimensiuni apreciabile.

Se ştie că temperatura apelor curgătoare este influenţată de temperatura aerului, variind odată cu

aceasta, dar mai lent, datorită capacităţii calorice ridicate a apei. Variaţiile temperaturilor apelor

curgătoare sunt mai puţin evidente decât cele ale aerului, datorită proceselor dinamice din masa apelor

curgătoare, care contribuie continuu la omogenizarea temperaturilor.

9

Încălzirea şi răcirea apelor sunt condiţionate de schimbul de căldură ce se produce între apă şi mediul

înconjurător, prin contactul direct dintre apă-albie, apă-aer, cât şi radiaţie. De asemenea, sursele de

alimentare ale râurilor (ape subterane, lacuri, mlaştini, zăpezi periodice, zăpezi permanente, gheţari, ş.a.) pot

să imprime o notă caracteristică regimului termic al apelor curgătoare. Spre exemplu, râurile alimentate

din ape subterane de profunzime vor avea o temperatură diferită de cea a aerului. La fel, râurile

alimentate din zăpezi permanente sau gheţari vor avea un regim termic deosebit faţă de cele care se

alimentează din lacuri, bălţi sau mlaştini, ale căror temperaturi vor fi substanţial mai ridicate.

II.1.1. Noţiuni generale despre termica râurilor

10

În general, în perioadele cu temperaturi pozitive din timpul anului, încălzirea aerului şi a apei depinde în

cea mai mare măsură de radiaţia solară. Datorită acestei radiaţii, temperaturile aerului şi ale apei au o

variaţie asemănătoare. În schimb, în perioadele reci ale anului şi mai ales atunci când temperaturile

aerului sunt în continuă scădere, apa din râuri cedează treptat căldura înmagazinată, producându-se astfel

o răcire din ce în ce mai accentuată în masa ei.

II.1.2. Distribuţia temperaturilor apei în secţiunea transversală a râurilor

Curgerea turbulentă a apelor râurilor provoacă amestecarea continuă şi, odată cu aceasta, egalizarea

temperaturilor în secţiunea activă. Cu toate că se produce omogenizare generală a temperaturilor, într-o

secţiune activă se pot pune în evidenţă variaţii insensibile între diferite puncte. Cu ajutorul unor

termometre de precizie, s-a stabilit că diferenţele de temperatură într-o secţiune cu dimensiuni

apreciabile nu depăşesc 1,5-2˚C, deoarece amestecul masei de apă la râurile mari se face cu mult mai

11

încet. În decursul unui an, într-o secţiune transversală, variaţia temperaturilor are următorul aspect:

-vara, temperatura apei este mai ridicată la maluri şi scade treptat spre mijlocul curentului

râului; acest aspect este explicat prin încălzirea mai rapidă a uscatului, datorită amestecului tot mai

evident al masei de apă spre mijlocul curentului;

-toamna, fenomenul se petrece invers, astfel încât temperatura la maluri va fi mai coborâtă decât în

centrul curentului râului.

II.1.3. Variaţia temperaturii apei

Temperatura apei râurilor în funcţie de intensitatea fluxului termic este supusă unor variaţii diurne şi anuale.

Variaţia diurnă a temperaturilor apei este mai evidentă în timpul verii fiind influenţată direct de volumul

de apă ce intră în râu, de situaţia geografică a bazinului de recepţie, cât şi de condiţiile

12

atmosferice. Referindu-ne la amplitudinea temperaturilor, condiţionată de volumul de apă intrat în

râu, trebuie să menţionăm că există o proporţionalitate: amplitudinea termică a apei este inversă cu

volumul aferent.

Condiţiile atmosferice imprimă, de asemenea, anumite caracteristici variaţiilor termice diurne ale apei

râurilor. Spre exemplu, pe timp senin, variaţiile sunt mari, iar când cerul este acoperit acestea sunt mai mici.

Pe teritoriul ţării noastre variaţia temperaturilor zilnice ale apei în perioada caldă a anului atinge în

munţi 3-6˚C,în regiunile deluroase 6-8˚C şi în cele de câmpie 10-14˚C. Aceste valori sunt strâns dependente

de debitul apei râurilor. Astfel, de exemplu, deşi Mureşul la Arad curge în regiune de câmpie, amplitudinea

variaţiei diurne a temperaturii apei atinge 3,6˚C, în funcţie de valoarea debitului său.

Variaţia anuală a temperaturilor apei prezintă o serie de particularităţi caracteristice. În lunile reci ale

Anului (decembrie, ianuarie, februarie), temperatura este puţin diferită faţă de 0˚C; practic, insă, este

considerată egală cu zero. În aceste condiţii râul este parţial sau total acoperit cu gheaţă.

Primăvara, odată cu creşterea temperaturii aerului, râurile se eliberează de gheaţă, iar apa se încălzeşte

treptat, până în lunile cele mai călduroase de vară (iulie, august), când atinge valori maxime.

Toamna, o dată

13

cu scăderea treptată a temperaturii aerului (septembrie-noiembrie), se produce şi răcirea apei, care până la

apariţia fenomenelor de îngheţ, este de obicei, inferioară temperaturii aerului, iar după aceea raportul este invers.

În cazul râurilor cu o lungime apreciabilă, temperatura apei variază cu condiţiile climatice ale regiunilor

pe care le străbate, ca şi în funcţie de natura sursei de alimentare. Astfel, se pot cita râurile ce se

alimentează din gheţari, care, după ce străbat regiuni cu condiţii climatice diferite, îşi modifică regimul

termic cu cât se îndepărtează de regiunea de izvoare. Variaţia temperaturii apei la râurile ce curg în

direcţia meridianelor depinde de anotimpuri, de sursele de alimentare, de orientarea afluenţilor, de

prezenţa sau lipsa unor lacuri de acumulare sau mlaştini, de configuraţie a reliefului, ca şi de latitudinile

la care curg. Exemple sunt râurile ce se varsă în mările nordice, unde temperatura scade treptat spre

cursul mijlociu şi inferior, uneori putând prezenta diferenţe apreciabile între regiunile de izvoare şi

vărsare (Obi, Lena, Enisei, etc.). Cele mai mari diferenţe de temperatura ale apei râurilor între regiunile de

izvoare şi de vărsare au fost observate în intervalul iulie-noiembrie. Ca exemplu putem cita Niprul, la care

în decursul anului amplitudinea maximă a temperaturii apei între izvoare şi vărsare este de 9-10˚C.

La râurile care curg în direcţie latitudinală, temperatura apei prezintă amplitudini mici între regiunile de

izvoare şi gură de vărsare, fiind influenţate de altitudinea izvoarelor, ca şi de natura surselor de

alimentare.

Râurile ce se formează din lacuri sau traversează bazine suferă influenţa regimului termic al masei de

14

apă a acestora, ce se diminuează pe măsură ce râul se îndepărtează de bazinul respectiv.

S-a observat că, în perioadele de răcire a aerului, temperatura apei suferă o egalizare de-a lungul

râurilor, dinspre izvoare spre vărsare.

II.1.4. Efectuarea observaţiilor asupra temperaturii apei râurilor

Temperatura apei râurilor se determină în mod obişnuit la toate posturile hidrometrice, într-un punct

unde curentul este mai stabil şi unde adâncimea în timpul verii nu este prea mică.

În mod curent, temperatura apei râurilor se măsoară cu termometre speciale, zilnic la orele 07 şi 17, odată

cu celelalte observaţii ce se efectuează la posturile hidrometrice (niveluri, temperatura aerului, etc.).

Punctele de măsurare a temperaturii apei în adâncime se aleg în aşa fel încât să poată da o imagine reală

a reprezentării sale în secţiunea transversală sau de-a lungul râului.

15

II.2. Regimul de îngheţ al râurilor

Trecerea temperaturii aerului sub 0°C este urmată de răcirea stratului superficial al apei şi, datorită

caracterului turbulent al râurilor, răcirea se propagă în întreg volumul apei, generând fenomene de

îngheţ, moment în care râurile trec în faza regimului de iarnă.

Convenţional, se admite că a început al perioadei de iarnă apariţia temperaturilor negative ale

aerului, care sunt însoţite de apariţia pe râuri a primelor formaţiuni de gheaţă. Ca sfârşit al perioadei de

iarnă se consideră momentul eliberării râului de gheaţă sau, alteori, momentul în care se produce creşterea

nivelului apei de primăvară.

La regimul de iarnă al râurilor se pot observa trei faze caracteristice: procesul formării gheţii, îngheţul

complet şi dezgheţul.

16

II.2.1. Procesul formării gheţii în râuri

Procesul de îngheţ al râurilor începe odată cu apariţia temperaturilor constante ale aerului sub 0°C şi are

ca rezultat generarea unor formaţiuni de gheaţă. Aspectele diferite pe care le iau aceste fenomene sunt în

funcţie de felul în care se face schimbul de căldură cu aerul, viteza cursului apei, raportul afluenţilor, etc.

Primele formaţiuni de gheaţă ce apar după răcirea stratului superficial al apei sunt acele de gheaţă, care

au aspectul unei pojghiţe subţiri, asemănătoare uneori unui lichid uleios.

În locurile unde viteza râurilor este mai scăzută, simultan cu apariţia acelor de gheaţă poate să formeze la

maluri o pojghiţă temporară, de forma unei fâşii înguste, aşa-numită gheaţă la mal.

Gheaţa la maluri poate apărea sub trei aspecte:

-formaţiuni temporare sau gingii, de aspectul unor bucăţi de gheaţă subţiri şi transparente. Aceste

formaţiuni iau naştere, de obicei, noaptea, când temperatura aerului este scăzută iar în timpul zilei se

topesc sau pot fi desprinse de la maluri şi plutesc la suprafaţa apei;

-formaţiuni permanente, alcătuite din fâşii de gheaţă, prinse în lungul malurilor. Pe râurile cu viteze

mari, gheaţa la mal poate atinge dimensiuni apreciabile atât în lăţime, cât şi în grosime, păstrându-se tot

timpul iernii, uneori chiar suspendată deasupra apei;

-punţi de gheaţă, bucăţi de gheaţă împinse, datorită valurilor, spre maluri.

Gheaţa la maluri, indiferent de aspect, se poate dezvolta pe unul sau p ambele maluri.

Suprarăcirea continuă a apei creează condiţii prielnice dezvoltării unor cristale de gheaţă în jurul

particulelor de aluviuni în suspensie sau chiar depuse. Prin unirea mai multor astfel de cristale se formează

gheaţa interioară, care poate apărea sub formă de năboi (zai, gheaţă spongioasă), sau gheaţă de

fund. Năboiul se prezintă sub forma unei mase de gheaţă buretoasă, afânată, opacă, care pluteşte pe toată

lăţimea râului, fie sub formă de aglomerări de gheaţă deprinse de la fund, fie sub formă de cristale de

17

gheaţă, zăpadă sau gheaţă deprinsă de la maluri.

Gheaţa la fund este constituită din cristale de gheaţă formate pe fundul albiei, în special pe râurile de

munte, pe diferite corpuri fixe (bolovani, crengi, rădăcini, etc.). Aceasta formaţiune, apare de obicei, la

începutul iernii sau primăverii, când temperatura scade brusc.

În urma observaţiilor pe cursuri hidrografice naturale, s-a stabilit că, înainte de începerea curgerii

sloiurilor de toamnă, se formează în albie îngrămădiri de gheaţă afânată, cu o structură spongioasă, care

pot ieşi la suprafaţă, iar sub influenţa aerului rece dau naştere unui strat de gheaţă.

Procesul de formare a gheţii de fund începe cu individualizarea unor cristale la suprafaţă, care sunt duse

apoi în adâncime datorită amestecului masei de apă. Cu cât viteza curentului va fi mai mare, cu atât se va

asigura o suprarăcire mai rapidă a apei, aceasta având loc şi prin îndepărtarea căldurii ce se degaja cu

ocazia îngheţului.

Problema modului de formare a gheţii de fund are o deosebită importanţă specifică, ca şi

practică, deoarece masele de gheaţă interioară ce se formează au o influenţă deosebită asupra funcţionării

construcţiilor hidrotehnice; pot provoca înfundarea instalaţiilor, prizelor de apă, fapt care determină

micşorarea presiunii în camera turbinelor şi scăderea randamentului hidrocentralelor.

În afară de formaţiunile amintite, pe suprafaţa apei, în timpul ninsorii, dacă apa din râu are o temperatură

cu câteva zecimi sub 0˚C, se formează năboiul de zăpadă, ce poate da naştere unei mase amorfe care

pluteşte pe suprafaţa apei, denumita inie.

Formaţiunile de gheaţă plutitoare, în contact continuu cu aerul rece, se transformă în mase dense

cristaline ce îşi măresc dimensiunile, acoperind o bună parte din suprafaţa râului, moment ce marchează

perioada scurgerii de la începutul iernii.

Repartiţia fenomenelor de îngheţ pe râurile din ţara noastră este în strânsă legătură cu condiţiile

climatice şi aspectul reliefului.

În ceea ce priveşte dată apariţiei fenomenelor de îngheţ, se observă că în estul şi sudul ţării aceste

fenomene apar mai târziu şi dispar mai devreme cu 5-20 zile faţă de restul ţării. Dată medie a apariţiei

18

fenomenelor de îngheţ în Moldova şi Transilvania este prima sau a doua decadă a lunii decembrie, în

timp ce în Câmpia de Vest şi Câmpia Română aceste fenomene apar-în medie-în decada a treia a lunii

decembrie şi prima decadă a lunii ianuarie.

II.2.2. Îngheţul complet al râurilor

Creşterea numărului şi dimensiunilor sloiurilor de gheaţă contribuie la reducerea vitezei de curgere a

apei în râuri, iar în cazul persistenţei temperaturilor scăzute, în sectoarele de îngustare a albiei, în regiunile

cu adâncimi reduse sau în prezenţa unor obstacole, sloiurile de gheaţă oprite formează un strat

neîntrerupt, podul de gheaţă, producându-se uneori chiar îngheţul complet al râului.

După îngheţarea completă a râurilor, datorită vitezelor mari ale curentului, la repezişuri se observă

porţiuni neîngheţate denumite ochiuri de apă. Acestea creează condiţii favorabile gheţii interioare, care

acumulată sub stratul de gheaţă formează năboiul de la baza gheţii.

După caracterul regimului de îngheţ, teritoriul ţării noastre constituie o zonă de tranziţie de la zona

Europei estice, cu fenomene de îngheţ stabile pe râuri, la zonele Europei vestice, unde fenomenele de

îngheţ se manifestă mai slab.

În funcţie de condiţiile fizico-geografice, pe râurile din ţara noastră au fost deosebite patru tipuri de

fenomene de îngheţ:

-fenomene de îngheţ stabile, cu pod de gheaţă în fiecare an, care se observă pe râurile din regiunea

deluroasă a Moldovei, ca şi pe versantul vestic al Carpaţilor Orientali;

-fenomene de îngheţ relativ stabile, cu pod de gheaţă care se formează numai în anumiţi ani; aceste

caracteristici corespund râurilor din Muntenia, Transilvania; de pe versantul vestic al Munţilor Apuseni şi

din Banat;

-fenomene de îngheţ puţin stabile sau inexistente în unii ani, cu pod de gheaţă foarte nestabil; acest tip de

19

fenomene apare pe râurile de pe versantele vestice ale Munţilor Apuseni, ca şi pe cele din Câmpia de Vest;

-în tipul al patrulea se încadrează râurile din regiunile muntoase, care nu îngheaţă la suprafaţă, însă au

gheaţă interioara; în această categorie intră râurile situate între 1000 şi 1500m altitudine.

Sunt ani când, datorită iernilor calde, pe râurile din ţara noastră nu se formează decât foarte rar pod de

gheaţă. Ca exemplu, putem cita iernile anilor 1947-1948, 1952-1953 etc. Există însă şi ani reci, în care

podul de gheaţă se formează pe toate râurile(1946-1947, 1963-1964 etc.).

Durata medie a fenomenelor de îngheţ creşte de la vest la est.

Durata maximă a podului de gheaţă pe râuri variază de la 60-70 de zile în vestul ţării, la 70-106 zile în

estul Carpaţilor Orientali.

Pe râurile din ţara noastră, grosimea medie a stratului de gheaţă cristalină atinge 30-45 cm, iar în cazul

când gheaţa de fund creşte în grosime şi se ridică până la partea inferioară a podului de gheaţă, grosimea

totală nu depăşeşte 70-90 cm.

Creşterea grosimii straturilor de gheaţă se produce datorită temperaturilor scăzute ale aerului, lipsei

stratului de zăpadă deasupra gheţii, vitezei scăzute a curentului râului etc.

Factorul principal ce influenţează creşterea grosimii gheţii este temperatura aerului. Astfel, cu cât

temperatura aerului este mai scăzută şi cu cât această perioadă este mai îndelungată, cu atât grosimea

stratului de gheaţă va fi mai mare.

Grosimea stratului de gheaţă poate fi calculată cu ajutorul formulei:

H= φ√∑t°

Unde:

H - este grosimea stratului de gheaţă, în cm;

Φ - coeficientul ce reprezintă condiţiile locale naturale;

∑t° - suma temperaturilor negative ale aerului în perioada de formare a stratului de gheaţă de grosime H.

Influenţa stratului de zăpadă asupra creşterii gheţii se resimte datorită conductibilităţii termice scăzute.

Stratul de zăpadă depus pe gheaţă constituie un strat protector, ce nu permite influenţa temperaturilor

20

negative asupra creşterii grosimii gheţii. Cu cât grosimea stratului de zăpadă va fi mai mare, cu atât

îngroşarea stratului de gheaţă va fi mai lentă.

O mare influenţă asupra creşterii grosimii stratului de gheaţă are şi viteza curentului, a cărui creştere

atrage reducerea grosimii stratului de gheaţă.

În afară de factorii amintiţi, viteza creşterii stratului de gheaţă mai depinde de intensitatea şi temperatura

apelor freatice, cât şi de salinitatea şi compoziţia chimică a acestora. Astfel, corelaţia între creşterea

grosimii stratului de gheaţă şi factorii ce o determină are următorul aspect:

H=f(∑t°, h, v, R),

Unde:

H - este grosimea stratului de gheaţă, în cm;

∑t° - este suma temperaturilor negative ale aerului;

h - grosimea stratului de zăpadă pe gheaţă;

v - viteza curentului;

R - particularităţi suplimentare de regim ale locului unde s-a format stratul de gheaţă.

21

II.2.3. Dezgheţul râurilor

Spre sfârşitul iernii, pe măsura creşterii progresive a temperaturii aerului procesul de îngroşare a

stratului de gheaţă stagnează, urmând o perioadă de scădere treptată, lentă a grosimii ei.

Micşorarea grosimii gheţii este un fenomen complex, care se produce sub influenţa unui număr însemnat

de factori, dintre care amintim: factorii termici, în care rolul principal îl au căldura solară, ploile calde

şi vânturile; factorii mecanici, constituiţi din presiunea apei asupra părţii inferioare a gheţii, acţiunea

mecanică a unor sloiuri sau a altor corpuri plutitoare etc.

În general, factorii care determină micşorarea grosimii gheţii, contribuind totodată şi la distrugerea ei,

variază de la un râu la altul, odată cu variaţia factorilor hidrometeorologici.

În cadrul procesului de distrugere a podului de gheaţă se pot observa următoarele etape: schimbarea

22

structurii interne a gheţii şi zăpezii depuse pe gheaţă, topirea zăpezii de pe gheaţă, ridicarea podului de

gheaţă, începutul mişcării gheţii, distrugerea podului de gheaţă şi curgerea sloiurilor de primăvară.

Pe măsură ce temperatura aerului creşte, zăpada de gheaţă începe să se topească, iar podul de gheaţă

primeşte atât căldura din atmosfera, cât şi din apa râului, acestea modificând aspectul cristalelor ce

formează masa gheţii. După topirea zăpezii, gheaţa devine mai fragilă, datorită structurii ei celulare.

Topirea gheţii râurilor se produce în mod diferit, în funcţie de: viteza curentului râului, caracterul apelor

mari de primăvară, caracteristicile morfologice ale albiei, temperatura apei râului etc.

Ridicarea podului de gheaţă se produce imediat după topirea zăpezii, datorită creşterii volumului de apă

din albie. După ce podul de gheaţă este ridicat, el se fracturează în blocuri de diferite dimensiuni, care

treptat se sfărmă, iar în zonele de îngustare a albiilor râurilor sau la poduri se poate produce bararea

albiei şi umflarea apelor râurilor în amonte(zăpoare).

Zăpoarele sunt întâlnite mai frecvent în sectoarele înguste ale albiei minore, în dreptul pragurilor din

albie, în regiunea meandrelor cu raza de curbură mică, în sectoarele în care albia se ramifică în braţe, în

secţiunile podurilor sau în faţa unor obstacole ce se ivesc în albia râului.

În ţara noastră, zăpoarele se produc aproape pe toate râurile; ele au, de obicei, aspectul unor baraje, în

spatele cărora nivelul apei se ridică rapid, cauzând deseori inundaţii. Sub presiunea apei din amonte sau,

eventual, la intervenţia omului, zăporul poate fi distrus, iar nivelurile apei revin repede la normal.

Zăpoarele provoacă deseori distrugerea malurilor, deformarea albiei, inundarea centrelor populate etc.

Pentru prevenirea formării zăpoarelor se iau măsurii de înlăturare a blocărilor prin ruperea şi

îndepărtarea sloiurilor. Uneori, când zăpoarele iau proporţii mari, se procedează la minarea sau

dinamitarea lor de către organele competente.

Pentru protejarea construcţiilor hidrotehnice împotriva acţiunilor negative a fenomenelor de îngheţ, se

preconizează ca, în apropierea construcţiilor, gheaţa să fie înlăturată de la începutul formării ei. Pentru

protecţia digurilor, însă e necesar să se planteze perdele de protecţie care diminuează mult acţiunea

distructivă a apei în perioadele scurgerii sloiurilor.

23

În urma observaţiilor efectuate pe teritoriul ţării noastre, s-a constatat că distrugerea stratului de gheaţă

începe din partea de sud-vest, afectând regiunile joase de dealuri şi câmpie în primele 10-15 zile,

extinzându-se apoi în regiunile mai înalte. Procesul de dezgheţ al râurilor în ţara noastră se produce într-

un interval de 20-40 zile, timpuriu, începând cu decada a doua a lunii februarie şi până cel mai târziu în

decada a doua a lunii aprilie.

CAPITOLUL III – METODE ŞI INSTRUMENTE DE DETERMINARE A FENOMENELOR DE

ÎNGHEŢ PE RÂURI

Observaţiile asupra fenomenelor de îngheţ pe râuri sunt necesare pentru: întocmirea unor proiecte de

construcţii hidrotehnice, de instalaţie şi amelioraţii agricole, precum şi pentru buna funcţionare a

construcţiilor existente, pentru reglementarea navigaţiei etc.

Datorită complexităţii aspectelor pe care le prezintă fenomenele de îngheţ şi dezgheţ, se impune

observarea lor permanentă.

În acest scop, la posturile hidrometrice se fac observaţii zilnice pe întregul sector al postului, din

momentul apariţiei primelor fenomene de îngheţ pe râu până la completa lor dispariţie.

Măsurarea grosimii gheţii se face, de obicei, în secţiunea postului sau în apropiere. În acest scop, se fac

spărturi (copci) în gheaţă cu dimensiuni de 40/70 cm, numărul lor şi distanţa de la mal fiind în funcţie de

lăţimea râului.

Dacă stratul de gheaţă are dimensiuni mai mari, se poate perfora cu ajutorul unor burghie pentru gheaţă.

Măsurarea grosimii gheţii se poate face cu ajutorul unei mire. Mirele utilizate în măsurarea grosimii

gheţii pot avea forme şi dimensiuni diferite.

Mira obişnuită de măsurare a grosimii gheţii este prevăzută cu un braţ oblic, a cărui extremitate liberă

24

corespunde diviziunii 0 (zero) şi un braţ alunecător (cursor).

Pentru măsurare se introduce mira în copcă, apoi se roteşte în aşa fel ca extremitatea liberă a braţului

oblic să atingă suprafaţa inferioară a gheţii, se aşează mira în poziţie verticală, iar cursorul se fixează pe

suprafaţa gheţii, efectuându-se citirea la baza lui.

Paralel cu măsurarea grosimii gheţii, se determină şi adâncimea gheţii cufundate în apă, astfel:

a. când apa este în copcă mai jos decât suprafaţa gheţii, diviziunea la care ajunge nivelul apei pe miră indică grosimea gheţii cufundate;

b. când toată gheaţa este în apă, adâncimea gheţii cufundate corespunde cu grosimea gheţii;c. când nivelul apei nu atinge suprafaţa inferioară a gheţii, adâncimea gheţii cufundate este egală cu zero.

Grosimea năboiului, care uneori se adună sub podul de gheaţă în cantităţi mari, trebuie determinată din 5

în 5 zile. În acest scop, se utilizează mira specială pentru năboi tip „Doboîski”.

În timpul măsurătorii, se introduce mira în copcă până când extremitatea inferioară pătrunde sub năboi,

apoi se ridică până când braţul de jos al claiei atinge stratul de năboi.

Gheaţa de fund se prezintă ca o masă buretoasă, sub formă de pastă, care îngheaţă pe bolovani şi alte

corpuri de pe fundul apei.

Observaţii asupra gheţii de fund se efectuează zilnic, din momentul în care temperatura apei atinge 0,5° şi

se continuă până la îngheţarea completă a râului.

Pentru observaţiile asupra formării gheţii de fund se utilizează o plasă specială alcătuită dintr-un schelet

circular, de fier, cu diametrul de 30 cm, înălţimea de 5 cm şi greutatea de cel puţin 1 kg. În acest suport

este o plasă de alamă cu ochiuri de 2 mm², care se sprijină pe o cruce fixată pe scheletul circular. În

mijlocul crucii se fixează o bară cu un inel de suspendare.

Înainte de a o lansa, plasa se udă cu apă fierbinte, pentru a împiedica cristalizarea apei pe ea. Dimineaţa,

plasa se ridică cu grijă pentru a nu se scutura gheaţa. După ridicarea gheţii, se face descrierea formei şi

dimensiunilor cristalelor, se cântăreşte, apoi se aşează plasa într-un vas pentru a se topii gheaţa. Cantitatea

de apă rezultată din topirea gheţii se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat se notează în buletinul

fenomenelor de îngheţ.

25

26