zaharia-ioan-daescu_inhga 2011

12
Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011 133 Aspecte privind realizarea hărţilor de inundabilitate în cadrul proiectelor “PPPDEI” Aspects on the elaboration of flood maps within the „PPPDEI” projects VALENTIN ZAHARIA, VLAD IOAN, ANDREEA DĂESCU S.C. AQUAPROIECT S.A. [email protected] Rezumat: Realizarea hărţilor de inundabilitate pe suprafeţe mari, aşa cum sunt bazinele hidrografice în ansamblul lor, reprezintă un proces complex care necesită o automatizare cât mai mare dar şi o atenţie deosebită asupra reproducerii exacte a fenomenelor fizice care apar în lungul unui curs de apă. O prima alegere pe care trebuie să o facă cel care elaborează harta de inundabilitate este referitoare la tipul de model hidraulic ce urmează a fi adoptat în calcul. Util izarea numai a unui model hidraulic bidimensional nu se justifică în cazul tratării unor suprafeţe de ordinul sutelor de km 2 , din pricina costurilor exagerate şi a timpului de calcul foarte mare la care conduce. Folosirea unui astfel de model se dovedeşte strict necesară însă, în anumite zone precum oraşele sau confluenţele în cazul în care în zonele respective există obiective potenţial inundabile. Concluzia este că pentru realizarea hărţilor de inundabilitate la debite cu diverse probabilităţi de depăşire la nivelul unui bazin hidrografic se pretează cuplarea modelelor unidimensionale cu cele bidimensionale şi numai acolo unde situaţia o impune. Datorită volumului enorm de lucru, toată lungimea cadastrată a râurilor din bazin, este oportună folosirea regimului permanent de curgere care asigură un timp redus de lucru şi rezultate satisfăcătoare în condiţiile existenţei unor date de bază corespunzătoare şi a unor informaţii suficiente pentru calibrarea modelului. Pornind de la datele de bază constând din: date topografice şi topobatimetrice, date hidrologice, date privind schema de amenajare, date privind utilizarea terenurilor se realizează un model hidraulic (1D sau 2D). La realizarea unui model unidimensional pot apărea diverse situaţii care necesită atenţie din partea celui care face modelarea, cum ar fi: analizarea participării sau nu la curgere a unor arii dintr-un profil transversal în funcţie de situaţia din teren, extinderea şi/sau diminuarea profilelor transversale după caz, urmărirea traseului rambleului cu aliniamentul profilului transversal, asigurarea, pe cât posibil, a unui aliniament perpendicular pe direcţia de curgere a cursului de apă. La modelul bidimensional, situaţiile prezentate anterior sunt excluse. Acest tip de model hidraulic este limi tat doar de extinderea modelului numeric al terenului de care dispunem şi de timpul de calcul. Calibrarea şi validarea modelului se realizează utilizând cheile limnimetrice din secţiunile posturilor hidrometrice şi pe baza urmelor lăsate de viituri. Rezultatele constau în: cota suprafeţei libere a apei, viteze, adâncimi etc. Dacă se înregistrează rezultate contradictorii cu fenomenele naturale, se intervine asupra morfologiei albiei râului în sensul introducerii de blocări/deblocări ale unor zone din profilele transversale. Cu aceste modificări se reface calculul. Trasarea limitei de inundabilitate în cazul utilizării unui model unidimensional se face intersectând planul suprafeţei libere a apei cu modelul numeric al terenului. Aria rezultată reprezintă zona inundabilă. Situaţiile deosebite, care necesită o analiză atentă a fenomenului se regăsesc în: zona rambleurilor podurilor, zonele depresionare din spatele grindurilor sau a digurilor, etc. Cuvinte-cheie: hărți de inundabilitate, model numeric al terenului, unidimensional, bidimensional Abstract: Making flooding maps for large areas, such as river basins, is a complex process requiring greater automation as well as attention to accurate reproduction of the physical phenomena occurring along a watercourse. The first decision that concerns the engineer refers to the type of the hydraulic model he will use. Using only a two-dimensional hydraulic model is not justified for the treatment of hundreds of square kilometers because of excessive cost and very long computing time.

Upload: georgiana-ursachi

Post on 22-Dec-2015

40 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

Hidrologie

TRANSCRIPT

Page 1: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

133

Aspecte privind realizarea hărţilor de inundabilitate în cadrul proiectelor “PPPDEI”

Aspects on the elaboration of flood maps within the „PPPDEI” projects

VALENTIN ZAHARIA, VLAD IOAN, ANDREEA DĂESCU

S.C. AQUAPROIECT S.A.

[email protected]

Rezumat: Realizarea hărţilor de inundabilitate pe suprafeţe mari, aşa cum sunt bazinele hidrografice în ansamblul lor, reprezintă un proces complex care necesită o automatizare cât mai mare dar şi o atenţie deosebită asupra reproducerii exacte a fenomenelor fizice care apar în lungul unui curs de apă. O prima alegere pe care trebuie să o facă cel care elaborează harta de inundabilitate este referitoare la tipul de model hidraulic ce urmează a fi adoptat în calcul. Utilizarea numai a unui model hidraulic bidimensional nu se justifică în cazul tratării unor suprafeţe de ordinul sutelor de km

2, din pricina costurilor exagerate şi a timpului de calcul foarte mare la care

conduce. Folosirea unui astfel de model se dovedeşte strict necesară însă, în anumite zone precum oraşele sau confluenţele în cazul în care în zonele respective există obiective potenţial inundabile. Concluzia este că pentru realizarea hărţilor de inundabilitate la debite cu diverse probabilităţi de depăşire la nivelul unui bazin hidrografic se pretează cuplarea modelelor unidimensionale cu cele bidimensionale şi numai acolo unde situaţia o impune. Datorită volumului enorm de lucru, toată lungimea cadastrată a râurilor din bazin, este oportună folosirea regimului permanent de curgere care asigură un timp redus de lucru şi rezultate satisfăcătoare în condiţiile existenţei unor date de bază corespunzătoare şi a unor informaţii suficiente pentru calibrarea modelului. Pornind de la datele de bază constând din: date topografice şi topobatimetrice, date hidrologice, date privind schema de amenajare, date privind utilizarea terenurilor se realizează un model hidraulic (1D sau 2D). La realizarea unui model unidimensional pot apărea diverse situaţii care necesită atenţie din partea celui care face modelarea, cum ar fi: analizarea participării sau nu la curgere a unor arii dintr-un profil transversal în funcţie de situaţia din teren, extinderea şi/sau diminuarea profilelor transversale după caz, urmărirea traseului rambleului cu aliniamentul profilului transversal, asigurarea, pe cât posibil, a unui aliniament perpendicular pe direcţia de curgere a cursului de apă. La modelul bidimensional, situaţiile prezentate anterior sunt excluse. Acest tip de model hidraulic este limitat doar de extinderea modelului numeric al terenului de care dispunem şi de timpul de calcul. Calibrarea şi validarea modelului se realizează utilizând cheile limnimetrice din secţiunile posturilor hidrometrice şi pe baza urmelor lăsate de viituri. Rezultatele constau în: cota suprafeţei libere a apei, viteze, adâncimi etc. Dacă se înregistrează rezultate contradictorii cu fenomenele naturale, se intervine asupra morfologiei albiei râului în sensul introducerii de blocări/deblocări ale unor zone din profilele transversale. Cu aceste modificări se reface calculul. Trasarea limitei de inundabilitate în cazul utilizării unui model unidimensional se face intersectând planul suprafeţei libere a apei cu modelul numeric al terenului. Aria rezultată reprezintă zona inundabilă. Situaţiile deosebite, care necesită o analiză atentă a fenomenului se regăsesc în: zona rambleurilor podurilor, zonele depresionare din spatele grindurilor sau a digurilor, etc.

Cuvinte-cheie: hărți de inundabilitate, model numeric al terenului, unidimensional,

bidimensional

Abstract: Making flooding maps for large areas, such as river basins, is a complex process requiring greater automation as well as attention to accurate reproduction of the physical phenomena occurring along a watercourse. The first decision that concerns the engineer refers to the type of the hydraulic model he will use. Using only a two-dimensional hydraulic model is not justified for the treatment of hundreds of square kilometers because of excessive cost and very long computing time.

Page 2: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

134

Using such a model proves necessary in certain areas such as cities or confluences where potential targets can be flooded. The conclusion is that making flooding maps in such large areas as hydrographical basins is suitable for coupling the one-dimensional model with two-dimensional model only where the situation requires. Due to the enormous amount of work, the entire registered length, it is appropriate to use steady state flow that provides a shorter computing time and good results. In order to do this adequate basic data and sufficient information to calibrate the model are necessary. The creation of a hydraulic model, 1D or 2D, requires the following basic data: topographic and batimetric data, hydrological data, hydrotechnical design data, data concerning land use. In one dimensional model different situations could appear requiring special attention: analyzing according to ground data if some areas from the cross section are participating or not in the flow, expanding and/or decreasing cross sections, following the path of the embankment with the alignment of the cross section, ensuring, where it is possible, an alignment perpendicular to the directions of flow of the water course. In two dimensional models, the situations described above are excluded. This type of model is limited only by the extent of the digital terrain model and by the computing time. Model calibration and validation is performed using rating curves at the gages and paths from floods. The results consist of: water level, velocities, water depths, etc. If it happens to have different results from the natural phenomena, you need to change flow area in some cross sections. With this amendments restore the calculation. In case of one dimensional model drawing flooding limit is made automatically by intersecting the water surface with the digital terrain model. The resulted surface represents flooded area. Special situations that require a careful analysis of the phenomenon are found in: the bridge embankments, sand banks or depression areas behind the levees, etc

Key words: flooding maps, digital terrain model, one-dimensional, two-dimensional

INTRODUCERE

Lucrarea prezintă câteva dintre aspectele întâlnite la realizarea modelelor hidraulice și a hărților de inundabilitate în cadrul proiectelor “Planuri privind Protecția, Prevenirea și Diminuarea Efectelor Inundațiilor”. Ținând cont de anvergura studiilor ce trebuie efectuate dar în același timp și de importanța acestora se vor prezenta câteva dintre modurile de abordare a diferitelor situații în funcție de natura locală a problemelor și a cerințelor care se impun. Trebuie menționat încă de la început că toate soluțiile propuse sunt alese pentru a satisface standardele în vigoare dar și pentru a permite automatizarea lor astfel încât la nivelul unui bazin hidrografic să fie aplicate pe scară largă. Pentru optimizarea timpului de calcul dar și a calității rezultatelor obținute s-au folosit programe specializate de calcul și de prelucrare a datelor. Dintre acestea, pentru realizarea modelelor hidraulice amintim: Hydrologic Engineering Centers River Analysis System (HEC – RAS), utilizat pentru realizarea modelelor hidraulice unidimensionale atât în regim permanent cât și în regim nepermanent, Surface Water Modeling System (SMS) pentru realizarea geometriei în modelele bidimensionale și aplicația HYDRO-AS 2D pentru realizarea calculului modelelor hidraulice bidimensionale. Pentru pregătirea și prelucrarea datelor dar și pentru determinarea zonelor inundabile pe baza calculelor și simulărilor efectuate cu modelele hidraulice s-au utilizat programe ca: ArcGIS, Global Mapper și RAS Mapper.

DATE UTILIZATE

Pentru obținerea datelor necesare realizării unui studiu la nivelul unui bazin hidrografic, pe întreaga lungime cadastrată a cursurilor de apă care poate fi de câteva mii de km. este necesară o colaborare continuă și eficientă între toate organismele implicate în realizarea și implementarea proiectului: proiectant, topometri, administrații bazinale de apă, Administrația Națională “Apele Române”, Institutul Național de Hidrologie și Gospodărire a Apelor, Inspectoratul pentru Situații de Urgență, primării și consilii județene etc. Se impune utilizarea tuturor datelor înregistrate la stațiile hidrometrice, a regulamentelor de exploatare aflate în vigoare la momentul realizării studiilor, a urmelor lăsate de viiturilor istorice, etc. Sunt necesare de asemenea noi informații privind forma și traseul albiilor, utilizarea terenului, construcțiile realizate în spațiul albiei majore, digurile,drumurile, etc. Calitatea acestor date trebuie să fie una

Page 3: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

135

foarte bună, de aceea se impune verificarea lor prealabilă, pentru a introduce în modelul realizat doar date corecte. În cele ce urmează vom prezenta o structurare a datelor de bază folosite în realizarea modelelor hidraulice.

Date topografice şi topobatimetrice

Datele utilizate constau din: profile transversale în lungul cursului de apă și în secțiunile posturilor hidrometrice, relevee la structurile inginereşti și la praguri, profile longitudinale în lungul râului și a structurilor inginereşti, planuri de situaţie, model numeric și digital al terenului; în Figura 1 este prezentat modelul digital al terenului pe o zonă a râului Timiș. Se disting foarte clar digurile de pe ambele maluri, rambleul drumului și zona albiei minore. În mod intenționat au fost păstrate punctele ce descriu podul. Este normal ca aceste puncte care conțin cotele tablierului să fie eliminate la realizarea modelului digital întrucât nu reflectă realitatea iar albia minor[ este obstrucționată nejustificat. Dacă pe un astfel de model s-ar trasa limita inundabilă zona dintre diguri în dreptul podului nu ar fi inundată ceea ce este incorect.

Figura 1. Model digital al terenului – Reprezentare 3D

Date hidrologice

Datele utilizate sunt furnizate de către Institutul Național de Hidrologie și Gospodărire a Apelor și constau din: debite maxime cu diferite probabilităţi de depăşire în secțiunile interesate și hidrografele corespunzătoare, chei limnimetrice la posturile hidrometrice, valori maxime de debite şi/sau niveluri înregistrate în timpul viiturilor la posturile hidrometrice și în lungul albiei pe diferite obiective precum: poduri, clădiri etc.

Page 4: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

136

Date privind schema de amenajare

Datele utilizate constau din: informaţii despre tipul și amplasamentul lucrărilor hidrotehnice, clasele de importanță normate conform standardelor aflate în vigoare în anul punerii lor în funcțiune sau a unor reabilitări ulterioare precum și regulamentele de exploatare ale acestora.

Date privind utilizarea terenului

Datele utilizate constau din ortofotoplanuri din care se evidențiază modul de utilizare a terenului și traseul albiei în plan. Sunt folosite pentru a stabili coeficientul de rugozitate dar și pentru a observa poziționarea exactă a construcțiilor din albia majoră și diverse urme lăsate de viiturile istorice. În Figura 2 este prezentat un ortofotoplan din zona confluenței râului Șieu cu râul Someșul Mare.

Figura 2. Ortofotoplan – confluent râului Șieu cu râul Someșul Mare

METODE FOLOSITE

Pentru realizarea modelelor hidraulice se analizează mai multe variante din care se alege cea optimă din punct de vedere al raportului dintre calitatea rezultatelor obținute, timpul de calcul necesar și situația existentă în teren. În funcție de zona analizată și de particularitățile pe care aceasta le prezintă se stabilesc condițiile pe care modelul ce urmează să fie creat trebuie să le îndeplinească.

Un alt aspect ce trebuie avut în vedere este modul în care urmează să se facă rulările. Rularea modelului hidraulic se poate face: în regim permanent de curgere - asigură un timp redus de lucru şi rezultate satisfăcătoare în condiţiile existenţei unor date de bază corespunzătoare şi a unor informaţii suficiente pentru calibrarea modelului; în regim nepermanent de curgere – necesită un timp mai lung de lucru şi informaţii cantitativ şi calitativ mai bune pentru calibrare (hidrografe de debit/nivel, niveluri maxime înregistrate pe diferite obiective de viituri în special atunci când se utilizează modele bidimensionale.

Page 5: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

137

Datorită volumului mare de lucru, toată lungimea cadastrată a râurilor din bazin la care se adaugă faptul că pe cele mai multe din cursurile de apă cadastrate nu există stații hidrometrice sau alte elemente de calibrare şi mai ales pe cursurile de apă fără obiective majore, pe care propagarea viiturilor poate fi considerată unidimensională este recomandată folosirea rezultatelor obţinute în urma simulării regimului permanent de curgere. Acesta este şi un element de siguranță în privinţa volumului viiturilor, luându-se practic în calcul situația cea mai defavorabilă. Acolo unde situația și datele existente o permit, rularea și calibrarea se pot face în regim permanent iar validarea parametrilor folosiți se face în regim nepermanent

În proiectele PPPDEI este necesară delimitarea zonei inundabile pentru anumite debite impuse, corespunzătoare unor probabilități de depășire. Soluțiile adoptate în aceste cazuri se pretează în cea mai mare măsură cu realizarea unor modele hidraulice unidimensionale iar rulările să fie efectuate în regim permanent de curgere. În cele ce urmează vom prezenta variantele pe care le avem în vedere în stabilirea unui model hidraulic ce se impune într-o anumită zonă.

- Modele Unidimensionale (1D sau Quasi 2D) - rapide din punct de vedere al timpului de calcul şi potrivite pentru tronsoanele de râu cu lungimi mari unde se poate admite că scurgerea este preponderent unifilară.

Este cazul celor mai multe cursuri de apă. Crearea unui model hidraulic în aceste zone presupune folosirea secțiunilor transversale la o distanță cât mai mică pentru a reda în mod corespunzător schimbările de secțiune, de pantă, coturile și traseul digurilor, drumurilor. În Figura 3 este prezentat un model hidraulic unidimensional.

Figura 3. Model hidraulic unidimensional

Folosirea unui model Quasi 2D se impune acolo unde pe lângă direcția de curgere

principală din albia minoră, mai apar albii paralele cu această direcție care se introduc separat în model, cu profile transversale distincte. Albiile paralele se cuplează apoi la albia principală prin puncte de legătură unde se introduc intrări sau ieșiri de debite, condiții de nivel, etc.

O altă situație în care se poate folosi un model hidraulic Quasi 2D este acolo unde în lungul direcției principale de curgere, în spatele malurilor apar zone în care se poate acumula apă (efectul este asemenea unor poldere). Aceste zone trebuie introduse în model doar dacă

Page 6: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

138

se face o rulare în regim nepermanent altfel efectul lor nu ar exista. Introducerea se face prin descrierea curbelor de capacitate ale acestor acumulări laterale. Menționăm că astfel de acumulări pot avea în general un efect important asupra nivelurilor maxime în special la debite cu probabilități de depășire de 1%, 5%, 10%. Nu este exclus ca efectul să fie unul semnificativ și pentru debite de 0,1% dar acest lucru depinde foarte mult de situația existentă în teren (acumularea în lateral să aibă capacitatea de reținere a unui volum deosebit de important).

Modelarea Quasi 2D necesită o analiză exactă a situației existente, urmărirea eventualelor trasee pe care le-au urmărit viiturile istorice, prezența bălților în spatele malurilor sau a deversărilor peste diguri.

- Modele Bidimensionale (2D) - foarte lente din punct de vedere al timpului de calcul dar cu o precizie foarte ridicată în cazul în care elementele de tarare și MNT sunt corespunzătoare; potrivite pentru analiză în zone precum oraşele sau confluenţele acolo unde curgerea este evident că se face după două direcţii. Din punct de vedere al rezultatelor oferă o paletă mult mai mare: viteze și adâncimi în fiecare element al discretizării, în timp ce în cazul modelelor unidimensionale rezultate constau în adâncimi și viteze medii în secțiunile de calcul. În Figura 4 este prezentată geometria modelului bidimensional cu discretizarea în elemente finite din zona municipiului Dej pe râul Someș. Se observă că pentru albia minoră s-a folosit o discretizare prin elemente ca patrulatere în timp ce pentru albia majoră s-au folosit elemente triunghiulare.

Figura 4. Model hidraulic bidimensional – Discretizarea ariei analizate

- Cuplarea modelului unidimensional cu modelul bidimensional – este soluţia optimă din punct de vedere al raportului timp de calcul şi precizie a rezultatelor. În Figura 5 este prezentată situația în care se pretează utilizarea acestei cuplări a rețelei 1D, utilizată în exemplu pentru descrierea celor două cursuri care ajung în zona de interes reprezentată de gridul 2D și pentru descrierea rețelei 1D care iese din modelul 2D. De asemenea definirea unei structuri situate în interiorul modelului 2D se face prin tratarea acesteia în modelul 1D după care se integrează în modelul 2D. Cuplarea celor două modele se face prin puncte de legătură ca schimburi de debite, niveluri impuse, etc. Acest tip de abordare este extrem de utilă pentru calculul unei zone de interes cum poate fi o zonă de confluență sau o zonă urbană cu importante consecințe socio-economice în cazul producerii unei viituri.

Page 7: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

139

Figura 5. Cuplarea modelului 1D cu modelul 2D și integrarea structurilor în modelul 2D

- O altă soluţie este cuplarea unui model 1D în albia minoră cu un model 2D în albia majoră. Această variantă se pretează în cazul existenței unui model digital al terenului pentru albia majoră nu și pentru albia minoră. În albia minoră informațiile topografice existente sunt formate numai din profile transversale aflate la o anumită distanță. Crearea unui model 2D pe baza acestor date este imposibilă. Se impune atunci utilizarea unui model 1D în zona albiei minore iar conexiunea cu modelul 2D din albia majoră se face prin legături laterale de-a lungul malurilor. La depășirea cotei malului, conexiunea devine activă iar transferul de debite se face către albia majoră. În Figura 6 este prezentată schematizarea unei astfel de situații.

Figura 6. Cuplarea modelului1D în albia minoră cu un model 2D în albia majoră

La realizarea modelelor hidraulice unidimensionale se pot întâlni situații speciale care

necesită o atenție deosebită. Este cazul unor măsurători deficitare sau a unor date insuficiente în anumite cazuri dar și a alegerii corecte a traseului de curgere. Totuși modelul trebuie să satisfacă toate condițiile reale și să redea corect și complet ariile de curgere a apei. Trebuie

Page 8: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

140

menționat că în cazul modelelor bidimensionale aceste situații sunt excluse. În cele ce urmează vom prezenta câteva dintre aspectele întâlnite la realizarea modelelor hidraulice unidimensionale.

- Analizarea participării sau nu la curgere a unor arii dintr-un profil transversal în funcţie de situaţia din teren (vezi Figura 7). Pe latura din stânga aria hașurată cu roșu reprezintă o arie inefectivă de curgere – participă la curgere doar în cazul în care cota ce o definește este depășită; în partea din stângă aria cu negru reprezintă o blocare permanentă – se blochează curgerea apei prin secțiunea respectivă.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000285

290

295

300

305

310

Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

WS 0.1%

WS 1%

WS 5%

WS 10%

WS 80%

Ground

Levee

Ineff

Bank Sta

.07 .045 .07

Figura 7. Analiza participării la curgere a unei suprafețe din profilul transversal

- Extinderea şi/sau diminuarea profilelor transversale după caz; În Figura 8 este

prezentată situația în care aliniamentul unui profil transversal este prea scurt. În acest caz este necesară prelungirea profilului respectiv pentru a cuprinde întreaga lățime a albiei majore. În același timp aliniamentul trebuie să respecte regula de perpendicularitate pe direcția principală de curgere (acesta va avea o formă frântă în cazul în care râul este meandrat iar direcția de curgere din albia minoră diferă de direcția de curgere din albia majoră). Sunt situații în care este necesară o diminuare a aliniamentului unui profil deoarece către extremele profilului lama de apă este foarte mică iar rezultatele conțin și informații cu privire la vitezele medii în albia minoră și pe cele două laturi ale albiei majore iar într-un astfel de caz acestea ar fi mult mai mici decât în realitate. Este nevoie în aceste cazuri de o diminuare a profilului pentru a avea rezultate corespunzătoare în ceea ce privește vitezele medii din secțiunea respectivă.

- Corectarea aliniamentelor profilelor transversale (vezi Figura 9). Este necesară deoarece la delimitarea zonelor inundabile pot apărea neconcordanțe la unirea capetelor profilelor, a malurilor sau a liniei talvegului. Dacă acestea nu sunt continue, fără a avea intersecții rezultatele vor fi necorespunzătoare.

Page 9: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

141

Figura 8. Extinderea sau diminuarea profilelor transversale

Figura 9. Corectarea aliniamentelor profilelor transversale

Calibrarea şi validarea modelului unidimensional se realizează utilizând: cheile limnimetrice din secţiunile posturilor hidrometrice; urmele lăsate de viituri. Se au în vedere date cu o gamă cât mai mare a înregistrărilor dar în același timp și cât mai apropiate de momentul realizării modelului. În ceea ce privește nivelurile istorice înregistrate putem accepta că acestea nu se modifică foarte mult chiar dacă datele sunt de câteva zeci de ani (viitura istorică din 1970).

Page 10: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

142

Trebuie precizat că o atenție foarte importantă trebuie acordată în această etapă a realizării modelului cotelor corespunzătoare citirilor de pe mire. “0” miră măsurat în studiile topobatimetrice este de regulă diferit de cel pe care au fost făcute citirile la viiturile anterioare la stațiile hidrometrice. Acest aspect trebuie reglat, nivelurile corespunzătoare anumitor debite înregistrate trebuie aduse în acest sistem de referință actual (corespunzătoare cotelor “0” miră din momentul realizării modelului).

În Figura 10 este prezentată calibrarea modelului utilizând o cheie limnimetrică înregistrată (cu negru) și cheia limnimetrică calculată (cu albastru) cu modelul hidraulic.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800266

267

268

269

270

271

272

273

Sieu Plan: Sieu_bun 10/27/2011 RS = 20 P20

Q Total (m3/s)

W.S

. E

lev (m

)

Legend

W.S. Elev

Obs RC SH SINTEREAG

Figura 10. Calibrarea modelului hidraulic utilizând cheia limnimetrică

În cazul calibrării unui model hidraulic în regim nepermanent se folosesc hidrografe de

debit și hidrografe de nivel înregistrate care sunt comparate cu debitele și nivelurile calculate. Astfel de exemple sunt prezentate în Figura 11 și în Figura 12.

Figura 11. Compararea hidrografelor de debit măsurat și calculat

Page 11: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

143

Figura 12. Compararea hidrografului de nivel măsurat și calculat

REZULTATE LUCRĂRII

Rezultatele obținute în cazul unui model hidraulic unidimensional constau în: cota suprafeţei libere a apei; viteze medii; adâncimi. Toate acestea sunt oferite în secțiunile de calcul. În cazul rulării unui model bidimensional rezultatele sunt aceleași dar cu o distribuție mult mai vastă și anume în fiecare element al discretizării. În Figura 13 se prezintă un profil longitudinal pe care este figurat nivelul corespunzător unui anumit debit, linia talvegului și construcțiile transversale de pe cursul de apă (poduri, podețe).

24000 26000 28000 30000

285

290

295

300

Sieu Plan: Sieu_bun 10/27/2011

Main Channel Distance (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

WS 0.1%

Ground

67

68

69

70

71

72

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

91.

192

3*

Sieu Sieu

Figura 13. Profil longitudinal cu reprezentarea nivelului, talvegului și a construcțiilor hidrotehnice

Rezultatele sunt de asemenea oferite și sub format tabelar. În Tabelul 1 sunt prezentate

astfel de seturi de rezultate. Menționăm că programele de calcul pot da o paletă extrem de largă de rezultate. Sunt rezultate directe dar în același timp și derivate ale acestora. În aceste situații cantitățile de date rezultate sunt dificil de manipulat. Trebuie afișate strict datele elocvente pentru situațiile ce sunt analizate iar restul să fie îndepărtate dar păstrate în baza de date în vederea unor viitoare studii pe baza acestora.

Page 12: Zaharia-Ioan-Daescu_INHGA 2011

Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor

Conferinţa ştiinţifică anuală, 1-3 noiembrie 2011

144

Tabelul 1. Rezultatele obținute în urma calculului cu modelul hidraulic unidimensional

Râu Nume Profil

Nivel asigurare

Debit total

Distanță cumulată

Cota talveg

Cota mal

stâng

Cota mal

drept

Cota dig

stâng

Cota dig

drept

Cota suprafeței

libere

(m3/s) (m) (mMN) (mMN) (mMN) (mMN) (mMN) (mMN)

Dipsa P101 0.10% 162 20413 321.13 324.94 324.82 324.77 325.1

Dipsa P100 0.10% 162 20214 320.24 323.71 323.67 324.78 324.15 324.95

Dipsa P99 0.10% 162 20020 319.79 322.66 322.95 324.73 323.85 324.88

Dipsa P98 0.10% 162 19850 319.27 324.39 323.04 323.7 324.72

Dipsa P97 0.10% 162 19716 319.01 322.56 322.55 323.3 324.64

Dipsa P96 0.10% 162 19611 319.15 321.94 322.44 323.08 324.59

Dipsa P95.2 0.10% 162 19560 319.5 323.74 323.7 324.44

Trasarea limitei de inundabilitate se face intersectând planul suprafeţei libere a apei cu

modelul numeric al terenului. Poligonul care reprezintă extinderea zonei inundabile poate fi salvat sub format shapefile sau alte tipuri de formate și poate fi suprapus ulterior peste orice plan existent și dorit. În Figura 14 este prezentată extinderea zonei inundabile pe un plan 1:25000 dintr-o arie în care a fost utilizat un model unidimensional.

Figura 14. Extinderea zonei inundabile suprapusă pe un plan 1:25000

CONCLUZII

Rezultatele prezentate în lucrare constau în modelul hidraulic creat, cu ajutorul căruia se pot simula diverse variante și vedea răspunsul modelului la acestea.

Pe baza acestor rezultate s-au determinat zonele inundabile în diferite scenarii și apoi s-au trasat limitele de inundabilitate.

Un punct extrem de sensibil îl constituie alegerea modelului hidraulic în mod corespunzător cu situația din teren.

Bibliografie

R.Drobot, P.Șerban (1999): Aplicații de hidrologie și gospodărirea apelor R.Drobot (2002): Măsuri nestructurale de gestiune a inundațiilor S.Hâncu, G. Marin (2007): Hidraulică Teoretică și Aplicată E.Trofin (1974): Hidraulică și Hidrologie ***HEC - RAS (2011): Users Manual ***HEC – RAS (2011): Hydraulic Reference ***MIKE FLOOD (2011): Hydrodynamic Editor