MANAGEMENTUL RISCULUI GENERAT DE VIITURILE...

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREȘTI

FACULTATEA DE HIDROTEHNICĂ

TEZĂ DE DOCTORAT

- REZUMAT -

MANAGEMENTUL RISCULUI GENERAT DE

VIITURILE RAPIDE

Flash Flood Risk Management

Conducător științific:

Prof. Univ. Dr. Ing. Radu DROBOT

Doctorand:

Ing. Veronica-Aurelia IVĂNESCU

BUCUREȘTI

2016

5

CUPRINS

Capitolul 1. INTRODUCERE ......................................................................................................... 6

1.1. Aspecte generale ............................................................................................................... 6

1.2. Scopul și obiectivele tezei ................................................................................................ 6

Capitolul 2. MECANISMUL FORMĂRII VIITURILOR RAPIDE .............................................. 6

2.1. Definirea viiturilor rapide ................................................................................................. 6

2.2. Factori ce influențează formarea viiturilor rapide ............................................................ 7

2.3. Formarea viiturilor rapide ................................................................................................. 7

Capitolul 3. STRATEGII PENTRU MAGEMENTUL RISCULUI VIITURILOR RAPIDE........ 7

3.1. Măsuri structurale ............................................................................................................. 8

3.1.1. Intervenții pe întreg bazinul hidrografic .................................................................... 8

3.1.2. Lucrările în albie ....................................................................................................... 8

3.2. Măsuri non-structurale ...................................................................................................... 8

3.2.1. Acceptarea riscului .................................................................................................... 9

3.2.2. Reducerea riscului ..................................................................................................... 9

3.2.3. Conștientizarea populației ......................................................................................... 9

3.3. Managementul viiturilor rapide în cadru legal și instituțional ......................................... 9

Capitolul 4. MODELAREA HIDROLOGICĂ A VIITURILOR RAPIDE .................................... 9

4.1. Modele folosite în hidrologie ........................................................................................... 9

4.2. MIKE SHE, model hidrologic ........................................................................................ 10

4.2.1. Evapotranspiraţia ..................................................................................................... 10

4.2.2. Scurgerea de suprafață ............................................................................................ 10

4.2.3. Scurgerea nesaturată ................................................................................................ 10

4.2.4. Scurgerea saturată ................................................................................................... 11

4.2.5. Curgerea în albia râului ........................................................................................... 11

Capitolul 5. MODELAREA HIDROLOGICĂ INTEGRATĂ A BAZINUL HIDROGRAFIC

UNGURENI .................................................................................................................................. 11

5.1. Descrierea bazinului hidrografic Ungureni .................................................................... 11

5.2. Date de intrare folosite în model .................................................................................... 11

5.3. Testarea și validarea modelului ...................................................................................... 11

Capitolul 6. EVALUAREA RISCULUI VIITURILOR RAPIDE ................................................ 13

6.1. Principii generale ............................................................................................................ 13

6.2. Evaluarea hazardului ...................................................................................................... 14

6.3. Evaluarea vulnerabilității ................................................................................................ 14

6.4. Evaluarea riscului ........................................................................................................... 14

Capitolul 7. SIMULAREA UNOR SCENARII PENTRU REDUCEREA RISCULUI ............... 15

7.1. Recalibrarea albiei pe o lungime de 2 km ...................................................................... 15

7.2. Scenarii de schimbare a folosinței terenurilor ................................................................ 17

7.3. Scenarii de schimbare a direcției arăturii ....................................................................... 20

7.4. Importanța menținerii secțiunii de curgere a albiei ........................................................ 22

7.5. Determinarea precipitațiilor prag .................................................................................... 24

Capitolul 8. CONSIDERAȚII FINALE, CONTRIBUȚII ȘI PERSPECTIVE ............................. 25

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ .................................................................................................... 29

6

Capitolul 1. INTRODUCERE

1.1. Aspecte generale

Viiturile constituie fenomene naturale şi sunt o componentă a ciclului hidrologic natural.

Viiturile rapide se numără printre dezastrele naturale cu cea mai mare mortalitate, cu peste 5000

de decese pe an, ce duc la un impact social, economic și de mediu semnificativ. Conform

Organizației Mondiale de Meteorologie, acestea reprezintă aproximativ 85% din totalul viiturilor

și au cea mai mare rată de mortalitate definită ca număr de decese raportat la numărul de persoane

afectate.

În România, majoritatea viiturilor rapide au avut loc în bazine hidrografice mici generate

de precipitații torențiale și au dus la pagube importante și pierderi de vieți omenești. Conform

Guidance on Flash Flood Management – Recent Experiences from Central and Eastern Europe,

inundațiile din 2005 au afectat în jur de 1734 de localități cu pagube de aproximativ 1,4 miliarde

de EURO și s-au înregistrat 76 victime omenești.

1.2. Scopul și obiectivele tezei

Scopul tezei este de a găsi metode și mijloace eficiente de determinare și reducere a riscului

generat de viiturile rapide prin diverse strategii de management al riscului. Riscul este definit ca o

funcție de hazard și vulnerabilitate și este obținut în urma unei păreri subiective. Hărțile de risc

trebuie actualizate la un anumit interval de timp pentru că vulnerabilitatea este în continuă creștere

din cauza urbanizărilor și infrastructurii complexe. În acest studiu, am folosit modelul MIKE SHE

pentru modelarea unor scenarii ce conțin măsuri de gestionare a hazardului.

Obiectivele prezentei teze de doctorat au fost:

Evaluarea aplicabilității softului MIKE SHE de a simula hidrologia bazinului hidrografic pe

evenimente;

Evaluarea impactului diferitelor măsuri asupra hidrologiei bazinelor hidrografice mici și asupra

debitului maxim de viitură;

Evaluarea riscului prin realizarea hărților de risc pentru fiecare scenariu propus în cadrul

bazinului hidrografic.

Capitolul 2. MECANISMUL FORMĂRII VIITURILOR RAPIDE

2.1. Definirea viiturilor rapide

Viiturile rapide sunt cauzate de cele mai multe ori de precipitaţii abundente, căzute într-o

perioadă scurtă de timp (sub 6 ore) şi pe o suprafaţă relativ redusă. Ca urmare a vitezei de

producere a viiturilor rapide, timpul pentru a emite avertismente este foarte scurt şi, de aceea, sunt

considerate evenimente foarte periculoase, cu consecinţe catastrofale.

Majoritatea viiturilor rapide au loc în bazine hidrografice mici, cu o suprafaţă de maxim

câteva sute de km2 a bazinului hidrografic (Gaume, și alții, 2007). Astfel de bazine hidrografice

au un răspuns rapid la precipitaţii intense datorită pantelor abrupte şi suprafeţelor impermeabile,

solurilor saturate, sau datorită intervenţiei umane şi a modificării sistemului natural de scurgere al

apelor.

7

2.2. Factori ce influențează formarea viiturilor rapide

Principalii factori favorizanţi ce conduc la un răspuns hidrologic rapid sunt caracteristicile

bazinului hidrografic (pante mari, soluri puţin permeabile, grad ridicat de fragmentare a reliefului

etc), precum și fenomenele meteorologice extreme.

2.3. Formarea viiturilor rapide

În literatura de specialitate sunt descrise procesele de răspuns al bazinului hidrografic cu

diferite grade de detaliere. Procesele hidrologice sunt complexe, iar fiecare hidrolog are propria

lui opinie despre procesele implicate. Totuşi, unele fenomene sunt comune modelelor conceptuale

pe lângă cele specifice unui anumit climat, relief, vegetaţie sau altor caracteristici Figura 2.1).

În cazul unei furtuni, primul răspuns la precipitaţiile căzute este dat de apa ce ajunge direct

în cursul de apă. Deşi suprafaţa cursului poate fi relativ mică comparativ cu suprafaţa bazinului

hidrografic, cantitatea de apă căzută direct în râu poate influenţa hidrograful final. Precipitaţiile

care nu ajung direct în cursul de apă sunt influenţate de vegetaţie şi sol în diferite moduri.

O parte din precipitaţii cad direct pe

sol, unde se infiltrează, iar o altă parte cade

pe vegetaţie, producându-se fenomenul de

intercepţie. Intercepţia reprezintă cantitatea

de apă din precipitaţiile atmosferice reţinută

de partea aeriană a vegetaţiei ce acoperă

terenul şi se exprimă în unităţi de înălţime.

Acest fenomen este foarte complex,

depinzând de o mulţime de factori variabili

în timp, ca de exemplu: mărimea şi durata

precipitaţiilor, structura învelişului vegetal,

puterea evaporantă a atmosferei, vântul etc.

Figura 2.1. Circuitul apei (prelucrare după The COMET

Program)

Odată ajunsă pe sol, apa începe să se infiltreze. Fiecare tip de sol are o capacitate de

infiltraţie specifică, iar atunci când cantitatea de apă depăşeşte capacitatea de infiltraţie apare

scurgerea de suprafaţă. Capacitatea de infiltraţie a apei în sol variază funcţie de tipul solului, de

umiditatea acestuia, de gradul de acoperire cu vegetaţie şi altele. Apa subterană contribuie la

alimentarea cursurilor de apă şi trebuie avută în vedere atunci când se modelează viituri.

Urbanizarea duce de regulă la o creştere a vârfului de viitură şi a sensibilităţii de răspuns a

bazinului la precipitaţii pe termen scurt. În concluzie, sunt mai mulţi factori de care depinde

apariţia viiturilor rapide, unii fiind influenţaţi de intervenţia umană, alţii fiind independenţi.

Capitolul 3. STRATEGII PENTRU MAGEMENTUL RISCULUI

VIITURILOR RAPIDE

Pentru limitarea efectelor viiturilor rapide, există două tipuri de măsuri care pot fi utilizate:

structurale şi non-structurale. Aceste măsuri se pot completa reciproc, deci ar trebui luate în

considerare ambele la evaluarea strategiilor de management privind viiturile rapide. Deși măsurile

structurale tipice, cum ar fi construirea de acumulări sau diguri, nu pot fi întotdeauna adoptate,

măsurile structurale locale completate de măsuri non-structurale pot juca un rol esențial în

8

diminuarea și întârzierea vârfului de viitură, putând fi reținut local sau redirecționat de la zonele

vulnerabile spre zone mai puțin vulnerabile.

3.1. Măsuri structurale

Măsurile structurale includ diferite tipuri de lucrări şi intervenţii menite fie pentru controlul

inundaţiilor, fie pentru reducerea vârfului de viitură. Primele categorii de măsuri includ apărări

împotriva inundaţiilor construite la nivel local de-a lungul cursurilor de apă, astfel încât să reţină

surplusul de apă, în timp ce ultimele includ intervenţii pe întreg bazinul hidrografic pentru a reduce

sau întârzia scurgerea de suprafaţă.

Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale, în sensul hidrologic al noţiunii, constă în

aplicarea, pe suprafaţa bazinelor, a unui ansamblu de măsuri organizatorice, de lucrări biologice,

agrotehnice, silvice şi hidrotehnice în scopul principal al controlului apei şi solului. Caracterul

amenajării bazinelor hidrografice trebuie să fie integral asigurat prin aplicarea pe întreaga

suprafaţă a bazinului a ansamblului de măsuri şi lucrări pentru controlul rațional al apei şi solului

de la cumpăna apelor până la confluenţa cu emisarul și complex- asigurat prin integrarea reciprocă

a măsurilor şi lucrărilor prevăzute, atât din punct de vedere tehnic (al funcţionalităţii) cât şi spaţial

(pe toată suprafaţa bazinului), astfel încât să fie constituit un ansamblu unitar.

3.1.1. Intervenții pe întreg bazinul hidrografic

Intervenții pe terenuri arabile. Pe pante mai mari de 5%, cu risc de eroziune în suprafaţă,

este necesar să se practice o agricultură specifică. O primă cerinţă şi, cea mai importantă, prin care

se concretizează diferenţierea agriculturii pe terenurile în pantă de aceea aplicată pe terenurile

plane este necesitatea execuţiei tuturor lucrărilor agricole pe direcţia curbelor de nivel.

Intervenții pe pajiști. Exploatarea acestora are influență majoră în reducerea debitului

scurgerii de suprafață și a pierderilor de sol. De asemenea, interesează sporirea cantității de masă

verde și asigurarea condițiilor de exploatare mecanizată. Măsurile fitoameliorative ce pot fi luate

pe aceste folosințe sunt supraînsămânțarea și reînsămânțarea.

Lucrările silvice pe terenurile distruse de eroziune și plantațiile silvice constituie, nu

numai un mijloc de stăvilire a eroziunii de lungă durată, un mijloc de ameliorare al terenurilor, dar

și singura formă de folosință economică, pe suprafețe de teren dezgolite.

Regularizarea scurgerii pe versanți este alcătuită din lucrări care modifică mărimea

debitului maxim și/sau traseul de propagare și evacuare a surplusului de apă de pe versanți.

3.1.2. Lucrările în albie

Sunt folosite pe scară largă pentru prevenirea și diminuarea efectelor viiturilor. Principalul

lor scop este controlul și optimizarea regimului scurgerii în cursurile de apă și limitarea energiei

apei, astfel controlând evoluția morfologică a râului. Un alt scop este reducerea transportului solid

și al eroziunii talvegului și malurilor.

3.2. Măsuri non-structurale

Atunci când discutăm despre zone puternic antropizate, în special zone urbane, necesitatea

unor măsuri non-structurale devine extrem de ridicată. Măsurile non-structurale permit controlul

componentei vulnerabilitate a riscului de inundații. În efortul de a atenua pagubele produse de

inundații și pentru a reduce creșterea cheltuielilor pentru lucrările de protecție structurale, dar și

din cauza îngrijorărilor legate de costurile de mediu, politica națională, regională și locală ar trebui

să favorizeze alternative non-structurale ca măsuri de protecție.

9

3.2.1. Acceptarea riscului

Riscul acceptabil este definit ca „gradul de pierderi umane și materiale, care este perceput

de comunitate sau de autoritățile competente ca tolerabil în acțiuni pentru a minimiza riscul de

dezastre” (UNISDR Glosar, 1992). Sunt descrise trei tipuri de strategii de acceptare a riscului:

toleranță, intervenția în cazul situațiilor de urgență și asigurările.

3.2.2. Reducerea riscului

Reducerea riscului este unul din principalele obiective în gestionarea viiturilor rapide.

Aceasta poate fi tratată în două moduri: strategii de prevenire și strategii de diminuare a efectelor

viiturilor.

3.2.3. Conștientizarea populației

Politicile de sensibilizare publică sunt, de asemenea, strategii de diminuare a riscului,

orientate către publicul larg, dar pot fi și specifice care se adresează anumitor grupuri. Aceste

politici necesită în general acțiuni pe termen scurt, mediu și lung. Comunicarea riscului este o parte

crucială în managementul viiturilor rapide.

3.3. Managementul viiturilor rapide în cadru legal și instituțional

Directiva 2000/60/CE a Parlamentului European și Consiliului din 23 octombrie 2000 de

stabilire a unui cadru de politică comunitară în domeniul apei impune crearea unor planuri de

gestionare a bazinului hidrografic pentru fiecare district hidrografic, pentru a ajunge la o stare

ecologică și chimic bună, contribuind în același timp și la atenuarea efectelor inundațiilor.

Directiva 2007/60/CE a Parlamentului European și Consiliului din 23 octombrie 2007, numită și

Directiva Cadru a Inundaţiilor (EFD) are scopul de a reduce şi a realiza management-ul pericolelor

pe care inundaţiile le reprezintǎ asupra sǎnǎtǎţii populaţiei, mediului, moştenirilor culturale şi

activitǎţilor economice. Elaborarea Planului de Management al Riscului la Inundații răspunde

obligațiilor pe care statul român și le-a asumat cu privire la implementarea Directivei Inundații,

iar prin realizarea măsurilor stabilite pentru cele mai vulnerabile zone se obține reducerea

pagubelor produse de inundații, creșterea siguranței în zonele locuite, protejarea calității mediului.

OM 976/2008 privind Metodologia de determinare a bazinelor hidrografice torențiale

în care se află așezări umane expuse pericolului viiturilor rapide descrie metode pentru

identificarea bazinelor mici, susceptibile să genereze viituri rapide și anume: trierea preliminară și

diagnoza.

Capitolul 4. MODELAREA HIDROLOGICĂ A VIITURILOR

RAPIDE

4.1. Modele folosite în hidrologie

Modelarea hidrologică este un instrument esențial în managementul bazinelor hidrografice

având două roluri fundamentale: primul rol este de a îmbunătăți înțelegerea proceselor fizice,

chimice și biologice ce au loc în bazinul hidrografic și interacțiunea dintre ele, iar al doilea este

folosirea informațiilor în gestionarea și protejarea resurselor de apă.

10

4.2. MIKE SHE, model hidrologic

MIKE SHE este un model cu parametri distribuiți, bazat pe legi fizice, capabil să simuleze

evenimente singulare sau continue. Modelul poate simula procesele hidrologice la diferite scări

ale bazinelor hidrografice și poate fi cuplat cu MIKE 11 pentru a simula relațiile dintre bazinul

hidrografic și râu. MIKE SHE este un soft de modelare a proceselor majore care intervin în

componența terestră a ciclului hidrologic (Figura 4.1).

Figura 4.1 Reprezentarea schematică tri-dimensională a modelului MIKE SHE (sursa: DHI, 2008)

4.2.1. Evapotranspiraţia

Modelul este bazat pe ecuaţii empirice, stabilite pe baza cercetărilor efectuate de Kristensen

și Jensen (1975) la Royal Veterinary and Agricultural University (KVL) în Danemarca. În acest

model, evapotranspiraţia reală şi umiditatea solului în zona rădăcinilor sunt calculate folosind

evapotranspiraţia potenţială împreună cu adâncimea maximă a rădăcinilor şi indicele de acoperire

foliară. Ecuaţiile empirice din model sunt bazate pe măsurători reale. Modelul presupune

temperaturile peste 0°C şi, prin urmare, precipitaţiile nu vor fi sub formă de zăpadă.

4.2.2. Scurgerea de suprafață

Atunci când ploaia netă depăşeşte capacitatea de infiltraţie a solului, apa se va scurge în

pânză subţire pe suprafeţe plane, vălurite sau neregulate spre cursul unui râu şi poartă numele de

scurgere de suprafaţă. Ruta exactă şi cantitatea de apă scursă este determinată de topografie şi de

rugozitatea terenului, precum şi de pierderile datorate evaporaţiei şi infiltraţiei.

Scurgerea pe suprafaţa versantului este calculată de modelul MIKE SHE folosind unda de

difuzie a ecuaţiei Saint Venant sau folosind o abordare semi-distribuită bazată pe ecuaţia lui

Manning.

4.2.3. Scurgerea nesaturată

Scurgerea nesaturată este unul dintre procesele centrale ale modelului MIKE SHE.

Scurgerea nesaturată este de regulă eterogenă şi este caracterizată de fluctuaţii ciclice în umiditatea

solului, ce este alimentată în timpul ploii şi îndepărtată din sol prin evapotranspiraţie şi prin

11

reîncărcarea pânzei freatice. Scurgerea nesaturată este în primul rând verticală, deoarece gravitaţia

joacă un rol important în timpul infiltrării.

4.2.4. Scurgerea saturată

Zona saturată (SZ) este componenta MIKE SHE pentru calculul scurgerii de subsuprafaţă

saturată dintr-un bazin hidrografic. MIKE SHE permite modelarea unui flux complet tri-

dimensional într-un acvifer eterogen cu impunerea condiţiilor la limită. Variaţiile spaţiale şi

temporale ale variabilei dependente sunt descrise matematic de relaţia Darcy tri-dimensională şi

rezolvată numeric de un proces iterativ implicit folosind diferenţele finite.

4.2.5. Curgerea în albia râului

Componentele hidrologice ale MIKE SHE sunt cuplate direct cu programul de modelare

hidraulică al râului (MIKE 11).

Capitolul 5. MODELAREA HIDROLOGICĂ INTEGRATĂ A

BAZINUL HIDROGRAFIC UNGURENI

5.1. Descrierea bazinului hidrografic Ungureni

Bazinul hidrografic Ungureni este un

afluent al Teleormanului cu o suprafață de 21

km2 (Figura 5.1).

În bazinul superior al Teleormanului,

râul are un debit semipermanent, cu

alimentare pluvionivală și subterană.

Afluenții Teleormanului, inclusiv râul

Ungureni au debit doar la precipitații

importante.

Zonele locuite din cadrul bazinului

hidrografic sunt reprezentate de două sate,

Vulpești și Tomșanca, ce aparțin

administrativ de comuna Buzoești. Conform

Institutului Național de Statistică, la

recensământul din 2011, populația stabilă era

de 903 locuitori în Vulpești și de 411

locuitori în Tomșanca.

Figura 5.1 Bazinul hidrografic Ungureni

5.2. Date de intrare folosite în model

MIKE SHE este un model ce se bazează pe legile fizice din natură și folosește date

reprezentative din zona ce urmează a fi modelată din punct de vedere hidrologic.

5.3. Testarea și validarea modelului

Interfața softului MIKE SHE permite utilizatorului selectarea componentelor ce vor fi

incluse în simulare. Pentru calibrarea și validarea modelului, rezultatele obținute au fost comparate

12

cu un debit de referință obținut din modelarea cu MIKE 11 UHM, calibrat și validat în secțiunea

aval a râului Teleorman (Tătărăștii de Sus). Pentru calibrarea modelului am folosit viitura

corespunzătoare probabilității de depășire 0,1%, iar pentru validare viiturile corespunzătoare

probabilităților de depășire 0,2%, 0,5% și 1% (Figura 5.2).

Figura 5.2 Comparația hidrografului simulat pentru Scenariul 0 cu cel de referință pentru viiturile cu debitul maxim

având probabilitatea de depășire de 0,1%, 0,2%, 0,5% și 1%

După simularea Scenariului 0, am folosit modulul de calcul a bilanțului apei pentru a

cataloga fiecare mecanism de transport al apei din timpul simulării (Tabelul 5.1).

Tabelul 5.1 Bilanțul apei pentru calibrarea și validarea modelului (valori exprimate în mm)

Prob. de

depășire

Precip. Inter-

cepția

Evapo-

trans-

pirația

Stocare

suprafață

Suprafață

>Râu

Stocare

subsupra-

față

Freatic

>Râu

Râu

>Freatic

Eroare

0,1% -190.6 5.45E-08 2.11181 32.541 128.505 25.6777 6.42E-02 -1.80E-03 -1.6909

0,2% -181.4 5.45E-08 2.15053 32.4682 120.549 24.7736 0.0628039 -0.0017756 -1.4144

0,5% -159.0 5.45E-08 2.15004 32.4011 99.075 24.1755 0.0634842 -0.0016243 -1.1908

1% -141.5 5.45E-08 2.14111 32.3451 82.1613 23.6744 0.0636777 -0.0014949 -1.1039

Pentru evaluarea comportării și performanței modelului hidrologic am folosit trei

coeficienți de eficiență. Analiza coeficienților de corelație între debitul de referință și cel simulat

pentru Scenariul 0 a arătat o corelație satisfăcătoare între debitele de referință și cele simulate,

reprezentată de valorile coeficienților ce variază între 0,89 și 0,97 pentru calibrare și între 0,54 și

0,96 pentru validare.

13

Capitolul 6. EVALUAREA RISCULUI VIITURILOR RAPIDE

6.1. Principii generale

Evaluarea riscului reprezintă nucleul central al procesului de management al riscului

(Shrestha, 2008). În același timp, evaluarea riscului ajută la identificarea potenţialelor măsuri de

reducere a riscului. Pagubele provocate de viiturile rapide pot fi reduse prin stabilirea unei structuri

adecvate sau a unui organ competent pentru controlul viiturilor şi reducerea efectelor negative.

Pentru înţelegerea legăturii dintre hazard şi risc se poate considera modelul conceptual

Sursă – Cale – Receptor – Consecinţă. Acest model conceptual reprezintă sisteme şi procese ce

duc la o consecinţă anume. Pentru apariţia riscului trebuie să existe hazardul, care constă într-o

sursă sau eveniment declanşator (precipitaţii intense), un receptor (caracteristicile terenului) şi o

cale între sursă şi receptor (alunecări de teren, torenţi, ravene).

Pentru evaluarea riscului trebuie luate în considerare mai multe componente:

- Natura şi probabilitatea de apariţie a hazardului (p);

- Gradul de expunere al receptorilor la hazard, respectiv numărul oamenilor şi al proprietăţilor,

(e);

- Sensibilitatea receptorilor la hazard (s);

- Valoarea receptorilor (v),

ce pot fi combinate cu ajutorul relației:

Primele două componente ale riscului se referă la hazard, iar ultimele două la vulnerabilitate.

În practică, expunerea şi vulnerabilitatea sunt deseori integrate în evaluarea consecinţelor;

astfel riscul poate fi exprimat ca:

unde probabilitatea reprezintă probabilitatea de expunere.

Probabilitatea poate fi definită ca şansa de apariţie a unui eveniment. Este o mărime

adimensională care se referă totuşi la unitatea de timp, de exemplu, probabilitatea anuală de

depăşire (Gouldby, și alții, 2005).

Consecinţa reprezintă un impact, cum

ar fi daunele economice, sociale sau de mediu

sau de îmbunătăţire, şi poate fi exprimată

cantitativ (de exemplu, valoarea monetară),

în funcţie de categorie (de exemplu, ridicată,

medie, scăzută) sau descriptiv (Gouldby, și

alții, 2005).

Reducerea riscului de viituri poate fi

obţinută prin managementul hazardului, al

expunerii sau al vulnerabilităţii (Figura 6.1).

Figura 6.1 Rolul măsurilor de diminuare a riscului

(sursa: Shrestha, 2008)

Risc p,e,s, vf (6.1)

Risc = Probabilitate × Consecință (6.2)

14

6.2. Evaluarea hazardului

Evaluarea hazardului presupune determinarea scării nivelului de hazard, prin combinarea

intensităţii hazardului stabilit pe baza unui scenariu cu nivelul de probabilitate a apariţiei

hazardului. Analiza hazardului presupune definirea intensităţii pericolului de viituri rapide şi

descrierea scenariilor alternative în bazinul hidrografic; este de preferat ca prezentarea scenariilor

de pericol să se facă sub forma hărţilor de hazard.

Scenariului de pericol ar trebui să i se atribuie niveluri de probabilitate. În cazul viiturilor

provocate de precipitaţii intense, perioada de revenire sau frecvenţa evenimentelor cu precipitaţii

intense pot fi folosite pentru a atribui niveluri de probabilitate. Probabilității de apariţie a

hazardului i-am atribuit patru niveluri, iar nivelului de intensitate a hazardului trei grade (ridicat,

moderat și scăzut), rezultând 12 celule ca niveluri de hazard. Combinând probabilitatea de apariție

și nivelul de intensitate se pun în evidență patru niveluri diferite de hazard (ridicat, moderat, scăzut

și foarte scăzut).

6.3. Evaluarea vulnerabilității

Susceptibilitatea este posibilitatea ca un anume receptor să aibă de suferit. Susceptibilitatea

poate fi exprimată în termenii unui indice de vulnerabilitate, care poate fi cuantificat în unităţi

monetare sau non-monetare. Indicelui de vulnerabilitate i se vor acorda categorii calitative.

Reziliența reprezintă capacitatea de adaptare a comunității dintr-o zonă vulnerabilă . Această

capacitate de adaptare este o funcţie a proceselor sociale şi economice (APFM, 2012).

Vulnerabilitatea fizică şi socio-economică trebuie combinate pentru a obţine vulnerabilitatea

totală, ce poate fi cuantificată în categorii calitative (ridicată, moderată, moderat-scăzută, scăzută

etc.).

6.4. Evaluarea riscului

Scara nivelurilor de risc este o scară subiectivă ce rezultă din combinarea nivelurilor de

hazard şi a vulnerabilităţii totale. O scară a nivelurilor de risc ce poate fi folosită pentru estimarea

riscului la viituri rapide este prezentată în Tabelul 6.1.

Tabelul 6.1 Clasificarea nivelurilor de risc (prelucrare după: NEDIES Project)

Niveluri de vulnerabilitate

Nivelul riscului

Ridicat Moderat Scăzut

Foarte ridicat

Niv

eluri

de

haz

ard Ridicat

Ridicat

Mediu

Moderat

Scăzut

Scăzut

Foarte

scăzut

Foarte scăzut

15

Figura 6.2 Harta nivelurilor de hazard pentru cei 2 km

modelați ai râului Ungureni

Figura 6.3 Harta nivelurilor de risc pentru râul Ungureni

Capitolul 7. SIMULAREA UNOR SCENARII PENTRU

REDUCEREA RISCULUI

În vederea reducerii riscului generat de viiturile rapide se pot lua o serie de măsuri

structurale sau nonstructurale. În ceea ce urmează vor fi prezentate câteva scenarii pentru

reducerea riscului: scenariul recalibrării albiei, scenarii de schimbare a folosinței terenurilor,

scenarii de schimbare a direcției arăturii, scenarii care demonstrează importanța menținerii

secțiunii de curgere a albiei și determinarea precipitațiilor prag.

7.1. Recalibrarea albiei pe o lungime de 2 km

Propunerea acestui scenariu a fost inspirată din Planul pentru Prevenirea, Protecția și

Diminuarea Efectelor Inundațiilor în Bazinul Hidrograful Argeș-Vedea realizat de S.C.

Aquaproiect S.A. În acest plan, pentru râul Ungureni este propusă recalibrarea albiei, apărări de

mal, praguri de fund și îndiguirea unui sector de râu de 1,6 km.

Chiar înainte de efectuarea simulărilor se poate anticipa că recalibrarea albiei, prin mărirea

secțiunii de curgere și micșorarea coeficientului de rugozitate va conduce la propagarea mai rapidă

a viiturii și la creșterea debitelor maxime în aval. Ca urmare, această măsură nu poate fi aplicată

decât acolo unde riscul la inundații în aval de sectorul pe care se realizează calibrarea albiei este

redus.

Pentru simularea acestui scenariu, în modelul hidrodinamic MIKE 11 au fost rectificate

secțiunile transversale și coeficientul de rugozitate al albiei minore a fost micșorat de la 0,04 la

0,02, iar în MIKE SHE au fost păstrați neschimbați parametrii.

Analizând hidrografele din Figura 7.1 se poate observa că debitul maxim simulat pentru

scenariul recalibrării albiei crește față de debitul maxim simulat pentru Scenariul 0. Pentru

probabilitatea de depășire de 0,1%, debitul crește cu 20 m3/s (33,3%), pentru 0,2%, debitul crește

cu 21,6 m3/s (37,5%), pentru 0,5% cu 22 m3/s (46%), iar pentru 1% cu 15,4 m3/s (40%).

Cu toate că debitul maxim de viitură este mai mare la confluența cu râul Teleorman, în

cazul acestui scenariu se poate observa că nivelul apei în albie scade. Pentru probabilitatea de

depășire de 0,1%, nivelul apei în albie scade în medie cu 0,28 m, pentru 0,2% cu 0,31 m, pentru

0,5% cu 0,36 m și pentru 1% cu 0,47 m.

16

Figura 7.1 Analiza comparativă a hidrografelor pentru recalibrarea albiei la diferite probabilități de depășire

Figura 7.2 Limite de inundabilitate pentru Scenariul 1, recalibrarea albiei

Figura 7.3 Harta nivelurilor de hazard în Scenariul 1 Figura 7.4 Harta nivelurilor de risc în Scenariul 1

17

Limitele de inundabilitate în varianta recalibrării albiei care scad fața de situația inițială

astfel: pentru probabilitatea de depășire de 0,1% cu 2 ha (15%), pentru 0,2% cu 2,6 ha (20%),

pentru 0,5% cu 5,4 ha (42%) și pentru 1% cu 7,5 ha (62%).

Din harta nivelurilor de hazard și din harta nivelurilor de risc (Figura 7.3 și Figura 7.4.)

rezultă că acestea scad considerabil față de varianta din regim natural. Suprafețele afectate de

hazard scad astfel: pentru hazard ridicat suprafața scade cu 3,17 ha (98,7%), pentru hazard mediu

cu 7,14 ha (58%), pentru hazard scăzut cu 2,2 ha (17%), iar pentru hazard foarte scăzut cu 2 ha

(15%). Suprafețele afectate de risc scad de asemenea: pentru risc foarte ridicat cu 1 ha (96%),

pentru risc ridicat cu 3 ha (88%), pentru risc moderat cu 7 ha (56%), pentru risc scăzut cu 2,2 ha

(17%), iar pentru risc foarte scăzut cu 2 ha (15%).

Întrebarea care rămâne este ce efect va avea această creștere a debitului maxim de viitură

pentru zonele din aval de confluența cu Teleormanul. Dacă s-ar recalibra albia mai multor afluenți

și debitul de viitură crește cu aproximativ 60% (20 m3/s) pentru fiecare afluent, atunci debitul

maxim de viitură pe Teleorman ar crește considerabil și ar fi necesare alte măsuri pentru

diminuarea riscului aval de confluențe ce implică costuri și mai mari.

7.2. Scenarii de schimbare a folosinței terenurilor

Ținând cont de utilizarea actuală a terenurilor și posibile schimbări de gestionare a

folosințelor, au fost testate trei scenarii pentru cuantificarea impactului hidrologic al fiecăruia:

- Scenariul 2: Împădurirea unei suprafețe de 347 ha (16%) (Figura 7.5 a);

- Scenariul 3: Împădurirea unei suprafețe de 390 ha (18%) și schimbarea folosinței în pășune a

unei suprafețe de 83 ha (6%) (Figura 7.5 b);

- Scenariul 4: Împădurire pe tot bazinul (scenariu extrem, testat totuși).

Figura 7.5 Schimbarea folosinței terenului pentru: a) Scenariul 2; b) Scenariul 3

Din compararea hidrografelor (Figura 7.6) se poate observa că tendința generală este de

scădere a debitului maxim de viitură. Pentru probabilitatea de depășire 0,1% debitul maxim de

viitură pentru Scenariul 2 scade cu 6,4 m3/s (16%), pentru Scenariul 3 scade cu 11,3 m3/s (27,7%),

iar pentru Scenariul 4 scade cu 17 m3/s (43%). Pentru probabilitatea de depășire 0,2%, debitul

maxim de viitură scade cu 5 m3/s (14%) în Scenariul 2, cu 10 m3/s (27%) în Scenariul 3 și cu 15

m3/s (42%) în Scenariul 4. Pentru probabilitatea de depășire 0,5%, debitul maxim de viitură scade

cu 2 m3/s (8%) în Scenariul 2, cu 5,5 m3/s (21%) în Scenariul 3 și cu 10 m3/s (37,6%) în Scenariul

4, iar pentru probabilitatea de depășire 1%, debitul maxim de viitură scade cu 4 m3/s (17%) în

Scenariul 2, cu 7 m3/s (30%) în Scenariul 3 și cu 10 m3/s (45%) în Scenariul 4.

18

Figura 7.6 Analiza comparativă a hidrografelor pentru scenariile schimbării folosințelor la diferite probabilități de

depășire

Nivelul apei în albie scade în medie cu 0,1 m pentru Scenariul 2, schimbarea folosinței din

arabil în pădure a unei suprafețe de 347 ha, pentru Scenariul 3, schimbarea folosinței din arabil în

pădure a unei suprafețe de 390 ha și din arabil în pășune a unei suprafețe de 83 ha, nivelul apei în

albie scade în medie cu 0,17 m, iar pentru Scenariul 4, împădurirea întregului bazin hidrografic,

nivelul apei în albie scade în medie cu 0,34 m.

Tabelul 7.1 Comparația efectelor scenariilor de schimbare a folosinței asupra limitelor de inundabilitate

Nr

crt

Limita de

inundabilitate

Scenariul 2 Scenariul 3 Scenariul 4

ha % ha % ha %

1 0,1% -0,22 -1,7 -1,06 -8,1 -1,39 -10,5

2 0,5% -0,19 -1,5 -0,54 -4,1 -1,88 -14,5

3 0,2% -0,36 -2,8 -0,93 -7,4 -5,62 -44,3

4 1% -0,94 -7,7 -3,17 -25,9 -7,53 -61,6

Tabelul 7.2 Comparația efectelor scenariilor de schimbare a folosinței asupra nivelurilor de hazard

Nr

crt Nivelul de hazard


ha % ha % ha %

1 Ridicat -1,36 -42,2 -1,89 -58,8 -3,09 -96,1

2 Mediu -0,80 -6,5 -2,83 -22,9 -6,94 -56,1

3 Scăzut -0,19 -1,5 -0,54 -4,1 -1,88 -14,5

4 Foarte scăzut -0,22 -1,7 -1,06 -8,1 -1,39 -10,5

19

Tabelul 7.3 Comparația efectelor scenariilor de schimbare a folosinței asupra nivelurilor de risc

Nr

crt Nivelul de risc


ha % ha % ha %

1 Foarte ridicat -0,17 -17,2 -0,42 -43,3 -0,84 -87,1

2 Ridicat -1,24 -37,1 -1,56 -46,7 -2,54 -76,0

3 Mediu -0,80 -6,5 -2,83 -22,9 -6,94 -56,1

4 Scăzut -0,19 -1,5 -0,54 -4,1 -1,88 -14,5

5 Foarte scăzut -0,22 -1,7 -1,06 -8,1 -1,39 -10,5

Din analiza bilanțului apei se observă că se înregistrează o creștere a evaportanspirației de

aproximativ 8% pentru Scenariul 2, 20% pentru Scenariul 3 și 57% pentru Scenariul 4 și de

asemenea, crește înmagazinarea apei la suprafață și subsuprafață cu aproximativ 12% pentru

Scenariul 2, 25% pentru Scenariul 3 și 30% pentru Scenariul 4.

În Tabelul 7.1 sunt prezentate suprafețele (ha) și procentele cu care scad limitele de

inundabilitate în scenariile schimbării folosințelor. Suprafețele și procentele cu care scad nivelurile

de hazard și de risc sunt prezentate în Tabelul 7.2Tabelul 7.6, respectiv Tabelul 7.3.

În Figura 7.7 sunt prezentate limitele de inundabilitate în scenariul împăduririi întregului

bazin hidrografic, iar hărțile nivelurilor de hazard și risc pentru același scenariu sunt prezentate în

Figura 7.8 și Figura 7.9.

Figura 7.7 Limite de inundabilitate pentru Scenariul 4, împădurirea întregului bazin hidrografic


20

7.3. Scenarii de schimbare a direcției arăturii

Analizând utilizarea terenurilor și direcția arăturii se poate observa ca arătura se face în

lungul liniei de cea mai mare pantă, ceea ce conduce la un timp de concentrare scurt și permite

antrenarea particulelor de sol. În următoarele scenarii am propus schimbarea direcției arăturii și

efectul arăturii paralel cu curbele de nivel prin creșterea retenției apei în micile depresiuni și

creșterea rugozității în diferite procente astfel:

- Scenariul 5: Creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 10%;

- Scenariul 6: Creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 20%;

- Scenariul 7: Creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 30%.

Tabelul 7.4 Valorile Numărului Manning și retenției apei în micile depresiuni pentru folosința arabil

Nr crt Varianta M (m(1/3)/s) DS (mm)

1 Scenariul 0 4 8

2 Scenariul 5 3,6 8,8



Figura 7.10 Analiza comparativă a hidrografelor pentru efectul arăturilor paralel cu curbele de nivel la diferite

probabilități de depășire

Din Figura 7.10 se poate observa că debitele maxime de viitură scad pe măsură ce

rugozitatea și înmagazinarea apei pe versant cresc. Astfel, pentru probabilitatea de depășire 0,1%,

debitul maxim de viitură pentru Scenariul 5 scade cu 4,17 m3/s (10,3%), pentru Scenariul 6 scade

cu 6,8 m3/s (16,7%), iar pentru Scenariul 7 scade cu 11,4 m3/s (28%). Pentru probabilitatea de

21

depășire 0,2%, debitul maxim de viitură scade cu 1,5 m3/s (4,3%) în Scenariul 5, cu 5,5 m3/s

(15,3%) în Scenariul 6 și cu 10,5 m3/s (29,4%) în Scenariul 7. Pentru probabilitatea de depășire

0,5%, debitul maxim de viitură scade cu 0,8 m3/s (3%) în Scenariul 5, cu 1,9 m3/s (7,4%) în

Scenariul 6 și cu 5 m3/s (19%) în Scenariul 7, iar pentru probabilitatea de depășire 1%, debitul

maxim de viitură scade cu 1,5 m3/s (7%) în Scenariul 5, cu 3,2 m3/s (14,3%) în Scenariul 6 și cu

5,6 m3/s (25%) în Scenariul 7.

Pentru Scenariul 5, creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni cu

10%, nivelul apei în albie scade în medie cu 0,04 m, pentru Scenariul 6, creșterea capacității de

înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 20%, nivelul apei în albie scade în medie cu 0,09 m,

iar pentru Scenariul 7, creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 30%,

nivelul apei în albie scade în medie cu 0,16 m.

Tabelul 7.5 Comparația efectelor scenariilor de creștere a capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni

asupra limitelor de inundabilitate

Nr

crt

Limita de

inundabilitate


ha % ha % ha %

1 0,1% -0,05 -0,4 -0,18 -1,4 -0,36 -2,7

2 0,5% -0,10 -0,8 -0,21 -1,6 -0,42 -3,2

3 0,2% -0,14 -1,1 -0,29 -2,2 -0,82 -6,5

4 1% -0,42 -3,4 -0,92 -7,5 -1,76 -14,4


asupra nivelurilor de hazard

Nr

crt Nivelul de hazard


ha % ha % ha %

1 Ridicat -0,60 -18,6 -1,28 -39,8 -1,56 -48,6

2 Mediu -0,34 -2,7 -0,71 -5,7 -1,54 -12,5

3 Scăzut -0,09 -0,7 -0,21 -1,6 -0,42 -3,2

4 Foarte scăzut -0,05 -0,4 -0,18 -1,4 -0,36 -2,7


asupra nivelurilor de risc

Nr

crt Nivelul de risc


ha % ha % ha %

1 Foarte ridicat -0,09 -9,7 -0,18 -18,5 -0,27 -28,1

2 Ridicat -0,69 -20,6 -1,13 -33,8 -1,36 -40,8

3 Mediu -0,34 -2,7 -0,71 -5,7 -1,54 -12,5

4 Scăzut -0,09 -0,7 -0,21 -1,6 -0,42 -3,2

5 Foarte scăzut -0,05 -0,4 -0,18 -1,4 -0,36 -2,7

În Tabelul 7.5 sunt prezentate suprafețele (ha) și procentele cu care scad limitele de

inundabilitate în scenariile creșterii capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni.

Suprafețele și procentele cu care scad nivelurile de hazard și de risc sunt prezentate în Tabelul 7.6,

respectiv Tabelul 7.7.

În Figura 7.11 sunt prezentate limitele de inundabilitate în scenariul creșterii capacității de

înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 30%, iar hărțile nivelurilor de hazard și risc pentru

același scenariu sunt prezentate în Figura 7.12 și Figura 7.13.

22

Figura 7.11 Limite de inundabilitate pentru Scenariul 7, creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile

depresiuni cu 30%


7.4. Importanța menținerii secțiunii de curgere a albiei

Producerea inundațiilor este condiționată nu numai de debitul maxim generat, ci și de

capacitatea de tranzit a albiei. Evacuarea debitelor de viitură este mult îngreunată în condițiile în

care în zona podurilor, podețelor sau altor lucrări capacitatea de transport a albiei este diminuată

din cauza blocării curgerii cu material târât sau plutitori. Astfel, în cazul bazinelor mici în care

există așezări umane, menținerea capacității de tranzit a albiei este foarte importantă în prevenirea

inundațiilor. Pentru a modela efectele exploatării iraționale a terenurilor și consecințele din albie,

am simulat obturarea secțiunii podețului și podului în diferite procente (25%, 50%, 75% și 100%).

Scenarii de micșorare a secțiunii podețului și podului în diferite procente (25%, 50%, 75%

și 100%).

În condițiile în care, în zona podului și/sau podețului capacitatea de transport a albiei este

diminuată din cauza blocării secțiunii de curgere cu material târât sau plutitori proveniți din

materiale lemnoase depozitate în vecinătatea malurilor râului, evacuarea debitelor de viitură va fi

îngreunată. Pentru a observa efectele diminuării capacității de transport a curgerii am propus patru

scenarii de obturare a secțiunii podețului și podului: 25%, 50%, 75% și 100%.

Podețul are diametrul de 1,85 m și o suprafață de curgere de 2,68 m2. În scenariul obturării

secțiunii de curgere cu 25%, suprafața de curgere va avea 2 m2, în cazul obturării secțiunii de

23

curgere cu 50%, suprafața de curgere va avea 1,34 m2, iar în cazul obturării secțiunii de curgere

cu 75%, suprafața de curgere va fi de 0,67 m2.

În cazul podului, acesta are patru deschideri cu o suprafață totală de curgere de 9,5 m2.

Pentru scenariul obturării secțiunii de curgere în proporție de 25%, suprafața de curgere va fi de

7,12 m2, pentru scenariul obturării secțiunii de curgere în proporție de 50%, suprafața de curgere

va fi de 4,75 m2, iar în cazul scenariului obturării secțiunii de curgere în proporție de 75%,

suprafața de curgere va fi de 2,4 m2.

Se observă că nivelul maxim al apei în albie în secțiunile amonte podeț, aval podeț și

amonte pod nu crește semnificativ față de varianta inițială, în schimb, acesta rămâne crescut pe

toată durata simulării. În consecință, nivelul apei în secțiunea aval pod scade ca urmare a reținerii

apei între secțiunea podețului și cea a podului.

Scenariul 8: Menținerea secțiunii de curgere prin tăierea vegetației

În situația inițială, pentru modelarea hidrodinamică am folosit un coeficient de rugozitate

de 0,04 pentru albia minoră și 0,08 pentru albia majoră. Aceste valori se justifică prin aspectul

albiei cu vegetație în exces. Pentru acest scenariu am propus modificarea coeficientului de

rugozitate la 0,03 pentru albia minoră și 0,06 pentru albia majoră, scădere datorată tăierii vegetației

și întreținerii albiei.

Din analiza hidrografelor, se poate observa că debitul maxim simulat pentru scenariul

scăderii rugozității albiei pentru probabilitatea de depășire de 0,1% crește cu 2 m3/s (4,7%). Pentru

probabilitatea de depășire de 0,2%, debitul crește cu 1,8 m3/s (4,9%), pentru 0,5% cu 4 m3/s (14%),

iar pentru 1% cu 1,76 m3/s (7,3%). Ca urmare a modificării cheii limnimetrice datorită micșorării

rugozității, nivelul apei în albie scade în medie cu 0,1 m.

În Figura 7.14 sunt prezentate limitele de inundabilitate pentru scenariul scăderii

rugozității, care scad față de situația inițială astfel: pentru probabilitatea de depășire de 0,1% cu

0,2 ha (1,8%), pentru 0,2% cu 0,3 ha (2,2%), pentru 0,5% cu 0,36 ha (2,9%) și pentru 1% cu 2,18

ha (17,8%).

Figura 7.14 Limite de inundabilitate pentru Scenariul 8, menținerea secțiunii de curgere prin tăierea vegetației

Din harta nivelurilor de hazard și din harta nivelurilor de risc (Figura 7.15 și Figura 7.16)

acestea scad față de varianta inițială. Suprafețele afectate de hazard scad astfel: pentru hazard

ridicat suprafața scade cu 0,6 ha (184%), pentru hazard mediu cu 2,1 ha (17%), pentru hazard

24

scăzut cu 0,3 ha (2,2%), iar pentru hazard foarte scăzut cu 0,24 ha (1,8%). Suprafețele afectate de

risc scad de asemenea: pentru risc foarte ridicat cu 0,1 ha (11,2%), pentru risc ridicat cu 0,6 ha

(18,2%), pentru risc moderat cu 2 ha (17%), pentru risc scăzut cu 0,3 ha (2,2%), iar pentru risc

foarte scăzut cu 0,24 ha (1,8%).


7.5. Determinarea precipitațiilor prag

Monitorizarea fenomenelor hidrometeorologice extreme este un pas important în a înțelege

ce se poate întâmpla și ce alternativă poate fi adoptată în vederea diminuării riscului. De regulă,

rețeaua de monitorizare meteorologică nu este suficient de densă pentru a reflecta variabilitatea

spațială a precipitațiilor. În aceste cazuri, rețeaua de monitorizare radar și satelitară sunt o

importantă sursă de informații.

În Metodologia de determinare a bazinelor hidrografice torențiale în care se află așezări

umane expuse pericolului viiturilor rapide elaborată de Drobot R., 2007, pentru diagnoza bazinelor

susceptibile de a genera viituri rapide este prezentată metoda estimării precipitațiilor prag. Valorile

precipitațiilor prag determinate vor fi folosite pentru alarmarea populației și autorităților în caz de

precipitații torențiale.

În cadrul tezei a fost determinată mărimea precipitațiilor prag care conduc la inundarea

albiei majore pentru zona studiată, considerând pentru ploaia orară valori succesive de 80 mm; 90

mm; 100 mm. Cea mai scăzută valoare a precipitațiilor orare pentru care se produce inundarea

albiei majore este de 90 mm, rezultând o zonă inundabilă de 2 ha (Figura 7.17).

Figura 7.17 Limita de inundabilitate pentru ploaia orară de 90 mm

25

În Figura 7.18 sunt prezentate valorile precipitațiilor prag determinate pentru un interval

de o oră, ca și pentru alte durate, care odată depășite conduc la inundarea albiei majore, iar în

Figura 7.19 este prezentată intensitatea medie a precipitațiilor prag considerând ploaia constantă.

Figura 7.18 Determinarea precipitațiilor prag

Figura 7.19 Intensitatea medie a precipitațiilor prag

Tabelul 7.8 Coeficienți determinați de transformare a ploii orare la alte durate pentru inundarea albie majore

Durata ploii (ore) 1 2 3 6

Coeficienți de transformare 1 1,044 1,067 1,089

În Tabelul 7.8 sunt prezentate valorile determinate ale coeficienților de transformare a ploii

orare la alte durate pentru precipitații uniforme care să conducă la inundarea albiei majore.

Coeficienții de transformare astfel determinați au fost folosiți pentru determinarea hietogramelor

ploii de calcul. Hietogramele obținute pentru diverse durate ale ploii de calcul au fost utilizate ca

intrări în modelul MIKE SHE pentru determinarea nivelurilor maxime ale apei în albie. Din

compararea nivelurilor maxime ale apei în albie se observă că diferențele sunt în medie de 3 cm și

nu schimbă suprafața inundată, ceea ce arată că precipitațiile de diverse durate care conduc la

producerea de inundații în albia majoră au fost corect evaluate.

Capitolul 8. CONSIDERAȚII FINALE, CONTRIBUȚII ȘI

PERSPECTIVE

Pentru realizarea unui plan de management al riscului, este necesar ca mai întâi să se facă

o evaluare corectă a riscului. Evaluarea riscului este un proces complex ce trebuie realizat de

echipe interdisciplinare și implică identificarea, analiza și estimarea riscului. Cum riscul este o

funcție de hazard și vulnerabilitate, aceste componente trebuie bine definite. Definirea scării de

hazard se face pe baza unei interpretări subiective combinând probabilitatea de apariție și

intensitatea hazardului.

Caracteristicile cheie ce trebuie luate în considerare în dezvoltarea unui plan de

management al riscului la viituri rapide sunt: aprecierea cât mai exactă a zonei posibil afectată la

scara locală a evenimentului, magnitudinea fenomenului hidrologic și timpul foarte scurt de

răspuns. Astfel, soluțiile adoptate în cazul inundațiilor provocate de viiturile regionale nu sunt

potrivite în cazul viiturilor rapide.

În scopul identificării posibilității apariţiei viiturilor rapide, estimării riscului şi

implementării unor măsuri eficiente de diminuare a efectelor acestora, este necesară prognozarea

cu timp de anticipare ridicat a viiturilor rapide. Punctul de plecare al aceste abordări se referă la

26

prognozarea precipitaţiilor în timp util. Următorul pas îl constituie reprezentarea proceselor

hidrologice şi hidraulice ce determină felul în care precipitaţiile se propagă în bazinul hidrografic.

Proprietăţile fizice invariabile în timp ale unui bazin (permeabilitatea, relieful, zonele

impermeabile şi tipurile de sol) şi cele variabile în timp (utilizarea terenurilor, umiditatea solului,

deficitul de apă subterană) vor influenţa potenţialul apariţiei viiturilor rapide.

Cum viiturile rapide sunt greu de surprins în timp real deoarece se manifestă pe suprafeţe

restrânse, investigarea acestui tip de viituri se face mai ales în baza evenimentelor trecute şi nu în

baza cercetărilor realizate în teren în timpul producerii evenimentelor.

În acest studiu, modelarea hidrologică a fost realizată folosind modelele MIKE SHE și

MIKE 11. Aceste modele au permis modelarea proceselor hidrologice și hidraulice din bazinul

hidrologic studiat. Datele folosite pentru calibrarea și validarea modelului au fost: date

meteorologice de la stațiile din apropierea bazinului hidrografic și precipitații sintetice pentru

diverse probabilități; modelul digital al terenului; proprietățile solurilor descrise de curba de

retenție cu parametri van Genuchten; folosința terenului din hărțile Corine Land Cover; traseul

râului cu secțiuni transversale și lucrările existente pe cursul râului. Pentru că bazinul nu este

monitorizat hidrometric, debitele de referință folosite sunt cele obținute în cadrul PPPDEI Argeș-

Vedea cu modelul MIKE 11 - UHM, debite calibrate și validate la stația hidrometrică Tătărăștii de

Sus pe râul Teleorman.

Pentru calibrarea modelului am simulat și comparat hidrograful scurgerii în râu pentru

viitura cu probabilitatea de depășire de 0,1%, iar pentru validare, hidrografele viiturile cu

probabilitate de depășire de 0,5%, 0,2% și 1%. Analiza coeficienților de corelație între debitul de

referință și cel simulat a arătat o corelație satisfăcătoare între debitele de referință și cele simulate,

reprezentată de valorile coeficienților ce variază între 0,89 și 0,97 pentru calibrare și și valori ceva

mai reduse, dar acceptabile pentru validare.

Măsurile de protecție împotriva viiturilor rapide sunt împărțite în măsuri structurale și non-

structurale. Acestea trebuie să se completeze unele pe celelalte și de aceea este necesar ca ambele

să fie luate în considerare.

Măsurile structurale reduc direct magnitudinea hazardului sau, în unele cazuri, pot duce la

amplificarea problemei prin redistribuirea sau mutarea hazardului într-o altă zonă. Aceste măsuri

pot fi împărțite în măsuri luate pe întreg bazinul hidrografic și lucrări în abie.

Măsurile non-structurale sunt împărțite în două categorii: de acceptare și de reducere a

riscului. Acceptarea riscului implică faptul că autoritățile competente și comunitatea locală acceptă

un anumit grad de pierderi materiale. În acest sens, există trei direcții și anume: toleranța riscului,

atunci când autoritatea competentă acceptă evaluarea riscului și decide să nu ia măsuri, folosirea

sistemului de situații de urgență, atunci când autoritatea competentă este conștientă că zona este

predispusă viiturilor rapide și asigurarea bunurilor în caz de dezastre. Măsurile non-structurale de

reducere a riscului pot fi împărțite în măsuri de prevenire și măsuri de diminuare a riscului. Printre

măsurile de prevenire a riscului se pot enumera: managementul bazinal (delimitarea zonelor

inundabile și implementarea unor regulamente pentru aceste zone), ajutor financiar pentru

construirea și întreținerea lucrărilor structurale, pentru refacerea în urma viiturilor și subvenții

pentru agricultorii ce folosesc cele mai bune tehnici disponibile. Pentru diminuarea riscului de

viituri rapide se pot lua măsuri de reducere a debitului prin retenția naturală a apelor în zone special

amenajate și menționate în planurile de management bazinal. Sistemele de monitorizare, avertizare

și răspuns fac parte tot din această categorie de măsuri non-structurale, dar nu pot funcționa fără o

educare și implicare a comunității locale care trebuie să fie receptivă și să înțeleagă avertizările

emise.

27

Pentru a evalua riscul în cazul aplicării unor măsuri structurale și de management bazinal,

am propus o serie de scenarii ipotetice: unul în care se va recalibra albia, trei scenarii de schimbare

a folosinței terenului, trei scenarii de schimbare a direcției arăturii, patru scenarii de obturare a

secțiunii podețului și podului în diferite procente (25%, 50%, 75% și 100%) și un scenariu de

scădere a rugozității albiei realizată prin tăierea vegetației.

Analizând scenariul recalibrării albiei se poate observa o creștere a debitului maxim de

viitură în albie cu aproximativ 20 m3/s. Cu toate aceste, pentru că a fost modificată capacitatea de

transport a albiei, pericolul inundării zonelor adiacente scade considerabil. Din harta de risc

realizată se poate observa că riscul scade considerabil față de situația inițială, dar rămâne problema

debitului maxim de viitură care crește cu aproximativ 60% (20 m3/s) pentru care ar trebui luate

alte măsuri pentru a nu muta riscul de inundații în aval.

În scenariile în care am propus schimbarea folosinței terenului se observă din analiza

hidrografelor o scădere a debitului maxim de viitură. Pentru Scenariul 2, în care am propus

împădurirea unei suprafețe de 347 ha debitul maxim de viitură scade cu aproximativ 13% (4 m3/s),

pentru Scenariul 3 unde am propus împădurirea unei suprafețe de 390 ha și transformarea în pășune

a unei suprafețe de 83 ha, debitul maxim de viitură scade cu aproximativ 26% (8 m3/s), iar pentru

Scenariul 4 (împădurirea totală a bazinului hidrografic) debitul maxim de viitură scade cu

aproximativ 40% (13 m3/s). Din analiza hărților de risc se observă că acesta scade cu cât

transformarea folosinței din arabil în folosințe cu capacitate mai mare de intercepție crește.

Din analiza hidrografelor și harților de risc pentru scenariile de creștere a capacității de

înmagazinare a apei în micile depresiuni, debitele și riscul scad direct proporțional cu creșterea

capacității de înmagazinare a apei în sol astfel: pentru creșterea capacității de înmagazinare a apei

cu 10%, debitul maxim de viitură scade cu aproximativ 2 m3/s (6%) și riscul cu 7% (0,3 ha), pentru

creșterea capacității de înmagazinare a apei cu 20%, debitul maxim de viitură scade cu aproximativ

4,5 m3/s (13,5%) și riscul cu 12% (0,5 ha), iar pentru creșterea capacității de înmagazinare a apei

cu 30%, debitul maxim de viitură scade cu aproximativ 8 m3/s (25%) și riscul cu 17,5% (0,8 ha).

În cazul scenariului scăderii rugozității albiei prin tăierea vegetației care conduce la

modificarea cheii limnimetrice, debitele maxime de viitură cresc în medie cu 2,5 m3/s (8%), iar

suprafețele afectate de risc scad cu 10% (0,7 ha). Concluzia trasă din aceste scenarii este că

măsurile structurale trebuie să fie însoțite de măsuri de management bazinal.

În vederea alarmării populației în cazul unor precipitații torențiale ce pot cauza viituri

rapide urmate de inundarea albiei majore am determinat valorile precipitațiilor prag și coeficienții

de transformare a ploii orare în alte durate, care sa conducă la același efect de inundare.

Pentru realizarea unui plan de management al riscului pentru viiturile rapide este necesar

un cadru legal și instituțional specific bine stabilit. Rolul organismelor locale pentru

managementul dezastrelor este foarte important și trebuie să aibă atribuții și responsabilități bine

stabilite atât legal cât și instituțional.

Este foarte necesară o strategie special dedicată viiturilor rapide, atât pentru România cât

şi pentru UE, având în vedere numărul mare de viituri rapide produse în ultimii ani.

Pe baza cercetărilor efectuate în prezenta lucrare, se pot evidenţia următoarele contribuţii

originale:

- Inventarierea și descrierea factorilor și mecanismelor ce influențează formarea viiturilor

rapide;

- Alegerea unui instrument de analiză a proceselor și interacțiunilor la nivelul bazinului

hidrografic (softul MIKE SHE) și descrierea funcționării acestuia în detaliu;

28

- Elaborarea unei sinteze amănunțite privind măsurile structurale și non-structurale ce pot fi

adoptate pentru managementul riscului viiturilor rapide;

- Analiza legislației naționale și Europene privind managementul riscului la inundații și

evidențierea tratării cu lipsă de importanță a viiturilor rapide în strategiile de management

al riscului la inundații;

- Transformarea hărților și datelor de intrare în formatul corespunzător softului MIKE SHE;

- Realizarea unui model hidrologic cu parametri distribuiți pentru simularea proceselor

hidrologice din cadrul bazinul hidrografic Ungureni;

- Cuplarea modelului MIKE SHE cu modelul hidrodinamic de curgere în albie 1D MIKE 11

pentru determinarea hidrografelor în secțiunea de confluență cu Teleormanul;

- Calibrarea și validarea modelului cuplat hidrologic și hidraulic pentru viituri cu diverse

probabilități de depășire;

- Interpretarea rezultatelor obținute folosind indici statistici;

- Realizarea hărților de hazard și risc pentru viiturile rapide în cadrul bazinului hidrografic

Ungureni utilizând ArcGIS 10.1;

- Studiul comparativ a mai multor scenarii propuse în vederea diminuării riscului viiturilor

rapide prin analiza hărților de risc;

- Determinarea valorilor precipitațiilor prag și a coeficienților de transformare a ploii orare

în alte durate care sa conducă la inundarea albiei majore;

- Demonstrarea necesității aplicării măsurilor structurale, precum și a celor non-structurale

prin implicarea populației și a structurilor administrative pentru diminuarea efectelor

viiturilor rapide;

- Propunerea unor recomandări pentru diminuarea riscului generat de viiturile rapide.

Direcții de cercetare în viitor:

- Aplicarea modelului hidrologic MIKE SHE pe bazine hidrografice diferite din punct de

vedere al topografiei, folosinței terenului și altor caracteristici;

- Obținerea mai multor date hidrogeologice și hidrometrice astfel încât datele de intrare

estimate să fie înlocuite cu date observate;

- Necesitatea monitorizării hidrometrice a bazinelor hidrografice mici expuse riscului de

viituri rapide;

- Conștientizarea publicului cu privire la efectele produse de viiturile rapide folosind diferite

mijloace și implicarea acestuia în realizarea măsurilor necesare diminuării efectelor.

29

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

Abbott M.B., Bathurst J.C., Cunge J.A., O'Connell P.E. și Rasmussen J. – An introduction to

the European Hydrological System - Système Hydrologique Européen, "SHE", 1: History

and philosophy of a physically-based, distributed modelling system, Journal of Hydrology,

Vol. 87, Issue 1-2, pg. 45-59, 1986

Associated Programme on Flood Management (APFM) - Management of Flash Floods – A

Tool for Integrated Flood Management, Version 1.0, 2012

Borga M., Anagnostou E.N., Bloschl G., Creutin J.-D. – Flash flood forecasting, warning and

risk management: the HYDRATE project, Environmental Science & Policy, Vol 14, pg. 834-

844, 2011

Colombo A.G., Hervas J. și Vetere Arellano A.L. – NEDIES PROJECT - Guidelines on Flash

Flood Prevention and Mitigation, Ispra, Italy , 2002

De Roo A.P.J., Wesseling C.G. și Van Deursen W.P.A. – Physically based river basin modelling

within a GIS: the LISFLOOD model, Hydrological Processes, Vol. 14, Issue 11-12, pg.

1981-1992, 2000

DHI – MIKE SHE Users Manual, Volume 1: User Guide, 2008

DHI – MIKE SHE Users Manual, Volume 2: Reference Guide, 2008

Diaconu C. și Șerban P. – Sinteze și regionalizări hidrologice, Ed. Tehnică, București, 1994

Drobot R. – Metodologia de determinare a bazinelor hidrografice torențiale în care se află

așezări umane expuse pericolului viiturilor rapide, București, 2007

Estupina-Borrell V., Dartus D. și Ababou R. – Flash flood modeling with the MARINE

hydrological distributed model, Hydrology and Earth System Sciences Discussions, Vol. 3,

pg. 3397-3438, 2006

Gaume E., Bain V., Bernardara P. și Borga M. – First Year HYDRATE Report Project,

WorkPackage 1 on Flash Flood Primary data analysis, HYDRATE document, 2007

Giurma I. - Hidrologie specială, Ed. Politehnium, Iași, 2004

Gouldby B. și Samuels P. – Language of Risk - Project definitions, FLOODsite, 2005

Graham D.N. și Butts M.B. - Flexible, integrated watershed modelling with MIKE SHE,

Watershed Models, Singh V.P. și Frevert D.K., CRC Press, ISBN: 0849336090, 2005

Hapuarachchi H.A.P., Wang Q.J. și Pagano T.C. - A review of advances in flash flood

forecasting, Hydrological Processes, 25, DOI: 10.1002/hyp.8040, pg. 2771-2784, 2011

Heyman B. N., Davis C. și Krumpe P. F. - An Assessment of Worldwide Disaster Vulnerability,

Disaster Management, Vol. 4, Issue 1-23, 1991

Kirkby M. – Hydrograph modelling strategies, University of Leeds, Dept. of Geography, 1975

Ministerul Finanțelor Publice (MFP) - Meodologie de implementare a standardului de control

intern „Managementul riscurilor”, 2007

Nedelcu L. - Curs de combaterea eroziunii solului, Ed. Semne, București, 2001

Oprea I. – Contribuții la studiul mezoscalar al proceselor fizice care determină fenomene extreme

în România, București, 2009

Oogathoo S. - Runoff simulation in the Canagagigue Creek watershed using the MIKE SHE

model, (Master of Science), McGill University, Montreal, 2006

Overton D.E. și Meadows M.E. - Stormwater Modeling, New York: Academic, 1976

Primăria Buzoești - http://www.primariabuzoesti.ro/pagina/cadrul-fizico-geografic, 2015

Schiechtl H.M. și Stern R. - Water Bioengineering Techniques, Blackwell Science, 1997

http://www.primariabuzoesti.ro/pagina/cadrul-fizico-geografic

30

Senzaconi F., Samaras I., Arghiuș V., Petrescu-Mag M., Costan C. și Ozunu A. – Critical

analisis of risk management strategies in the context of flood and flash flood disasters events

in Romania, IDRiM, Vienna, 2010

Shrestha A.B. - Resource Manual on Flash Flood Risk Management, International Centre for

Integrated Mountain Development, Kathmandu, 2008

Shrestha A.B. - Resource Manual on Flash Flood Risk Management. Module 2: Non-structural

Measures, 2008

Singh V.P., Frevert D.K., Rieker J.D., Leverson V., Meyer S. și Meyer S. – Hydrologic

Modeling Inventory: Cooperative Research Effort, Journal of Irrigation and Drainage

Engineering, Vol. 132, Issue 2, pg. 98-103, 2006

Singh V.P. și Woolhiser D.A. - Mathematical modeling of watershed, Journal of Hydrologic

Engineering, Vol. 7, Issue 4, pg. 270-292, 2002

Sirdas S. și Sen Z. - Determination of Flash Floods in Western Arabian Peninsula, Journal of

Hydrologic Engineering, Vol. 12, Issue 6, pg. 676-681, 2007

Stanciu P. - Mișcarea apei pe versanți permeabili. Editor R. Drobot și J.P. Carbonnel. Vol.

Ingineria Resurselor de Apă. București, 2002

Stăncălie G., Oprea C., Irimescu A., Antonescu B., Burcea S., Catana S., Cheval S.,

Dumitrescu A. și Breza T. - Severe flash flood in Romania. Case studies, 8th Annual

Meeting of the EMS /7th ECAC, Vol. 5, EMS2008-A-00253, 2008

Șerban P. - Modele hidrologice deterministe, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1995

Todini E. - New Trends in Modelling Soil Processes from Hillslope to GCM Scales, The Role of

Water and the Hydrological Cycle in Global Change, Ed. Oliver H.R. și Oliver S.A., 1995

United States Department of Agriculture (USDA)

http://www.tucson.ars.ag.gov/unit/publications/PDFfiles/703.pdf, 1990. - 2013.

Watts M.J. și Bohle H.G. - The Space of Vulnerability: The Casual Structure of Hunger and

Famine, Progress in Human Geography 17, pg. 43-67, 1993

*** Directiva Cadru privind Apa 2000/60/CE (cu modificările şi completările ulterioare)

*** Directiva Cadru a Inundaţiilor 2007/60/CE

*** Strategia naţională de management al riscului la inundaţii pe termen scurt, aprobată prin HG

1854/2005

*** Strategia naţională de management al riscului la inundaţii pe termen mediu şi lung, aprobată

prin HG 846/2010

*** SR ISO 31000:2010 – Managementul riscului. Principii și linii directoare

*** Ordinul nr. 192/1422/2012 pentru aprobarea Regulamentului privind gestionarea situaţiilor de

urgenţă generate de inundaţii, fenomene meteorologice periculoase, accidente la construcţii

hidrotehnice, poluări accidentale pe cursurile de apă şi poluări marine în zona costieră

http://www.tucson.ars.ag.gov/unit/publications/PDFfiles/703.pdf

MANAGEMENTUL RISCULUI GENERAT DE VIITURILE...

Documents

Transcript of MANAGEMENTUL RISCULUI GENERAT DE VIITURILE...