elemente de hidrologie inginereascĂ i
TRANSCRIPT
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
1/22
Capitolul 2
ELEMENTE DE HIDROLOGIEINGINEREASC
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
2/22
2.1. GeneralitiHidrologia: tiina care se ocup cu studiul hidrosferei.Funcie de obiectul de studiu:
-hidrologia continental:
- studiul rurilor (potamologia)
- studiul lacurilor (limnologia),- studiul mlatinilor (telmatologia),
- studiul apelor subterane (hidrogeologia) i
- studiul ghearilor i al zpezilor (glaciologia);
- hidrologia mrilor i oceanelor(oceanografia) Hidrologia cuprinde trei ramuri principale:
Hidrografia Hidrometria
Prelucrarea datelor hidrologice
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
3/22
2.2. Factorii naturali ai scurgerii
apelor
Condensare
SublimareZpad
Advecie
Ploaie
PloaieEvaporaie
Evapotranspiraie
Vegetaie
Lac RuOcean
Scurgere dinru
Infiltraie Scurgere desuprafa
Percolaie
Ap subteran
Ap subteran
Sol umed
Scurgerea apeisubterane
Scurgereaapelor topite
CondensareCondensare
Advecie
Hidrologic, scurgerea apelor la suprafaa pmntului este determinat de ciclulhidrologic
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
4/22
Scurgerea apelor la suprafaa pmntului
este influenat i de o serie de factorinaturali:
factori climatici: precipitaiile, temperatura,presiunea atmosferic, vntul, evaporaia,
transpiraia vegetaiei, etc.
factori geomorfologici: caracteristicile
reelei hidrografice, ale bazinuluihidrografic, i ale albiei rului;
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
5/22
Cursurile de ap de suprafa se clasific
dup mrimea debitului de ap scurs idup gradul de permanen a curgerii n:
cursuri de ap mici, cu scurgerea intermitenta apei (uvoaie, toreni, praie);
cursuri de ap mijlocii i mari, cu curgere
continu a apei (ruri i fluvii).
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
6/22
Izvorul rului: punctul, originea, din care rulncepe s curg ( un lac, o mlatin, o apsubteran, etc.) Dei n apropierea izvorului, rulpoate avea dimensiuni i debite foarte mici, nlungul curgerii, pe msur ce din ce n ce maimult ap se adun n acesta, dimensiunile idebitul su cresc.
Cursurile rurilorau fost divizate n treisectoare, innd cont de diferitele caracteristicihidrologice, topografice, fizico-geografice,geologice, etc., n cursul superior (alpin), cursul
mijlociu i cursul inferior. Vrsarea ruluieste locul n care acesta sevars de regul n alt ru mai mare.
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
7/22
2.2.1. Reeaua hidrografic
Reea hidrografic a unui curs de ap: sistemul devi afluente, direct sau indirect, permanent sautemporar, n cursul de ap considerat principal.
Caracteristicile unei reele hidrografice sunt:
lungimea rurilor din reea;
densitatea reelei hidrografice.
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
8/22
Lungimea cursului de ap: distana desfurat ntrepunctul de origine i punctul de vrsare.
Punctul de
confluen
Km 0Km 1Km 2Km 3Km 4
3+160 1+200
2+400
izvor
Figura 2.1. Schema hidrografic a unui curs de ap
.h.r
t.h.r
S
LD !
Densitatea reelei hidrografice: se exprim prinlungimea tuturor ramificaiilor unui curs de ap cuprinsn unitatea de suprafa (km/km )
unde Lt = lungimea total a tuturor rurilor din reea,Sr.h. = aria teritoriului pe care se desfoar reeaua
2
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
9/22
2.2.2. Vile cursurilor de ap
Vile rurilor: forme negative de reliefdeterminate n principal de apa provenit dinprecipitaii i care curge sub aciunea gravitaiei.
Terasamaluluistng
Terasamalului drept
Versantuldrept
Versantulstng
Lunca maluluistng
Lunca maluluidrept
Grind
Malulstng Malul
dreptTalveg
Albia minor
Albia major
Figura 2.2. Seciune transversal printr-un curs de ap
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
10/22
Seciune transversal: intersecia ruluila nivel maxim cu un plan vertical,perpendicular pe direcia de curgere aapei, n punctul dat.
Traseul n plan: o form sinuoas,
constituit dintr-o succesiune de curbe icontracurbe, cu, sau fr poriuni rectiliniiintermediare
Traversad
Talveg
Malconvex
Malconcav
Figura 2.3. Traseul n plan al albiei unui ru: a) dispoziie sinuoas normal; b) meandr
a) b)
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
11/22
Profilul n lung: este determinat de limitatalvegului i are o form apropiat de oparabol. Se modific permanent subaciunea mai multor factori, cei maiimportani fiind: panta i structura
geologic.
I II III
L (km)
H (m)
Figura 2.4. Modificrile caracteristice ale profilului n lung al albiei
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
12/22
Panta unui ru se definete ca fiind pantatalvegului i este dat de relaia:
(m/km, )
Rurile de munte au pante de 20 300m/km, iar cele de es de 0,3 0,1 m/km.
L
HI
(
(
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
13/22
2.2.3. Bazinul hidrograficBazin hidrografic, bazin de recepie saubazin colector al cursului de ap: suprafaaterenului de pe care o reea hidrografic i
colecteaz apele. Pot fi: bazine hidrografice de suprafa
bazinele hidrografice subterane,
Cumpna apelor: locul geometric al punctelorde la care apa din precipitaii atmosferice sescurge prin gravitaie spre cursul de apconsiderat.
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
14/22
Caracteristicile bazinelor hidrografice I. Caracteristicile geometrice ale bazinelor hidrografice
a) Suprafaa i forma bazinului hidrografic.Suprafaa: determinat prin planimetrarea teritoriului determinat de
cumpna apelor, se noteaz cu F sau Sb.h. [km2]
Forma: influeneaz n mod hotrtor regimul hidrologic al cursului
de ap. Mrimi caracteristice:- lungimea bazinului hidrografic, L (km): distana de la captul
amonte, din zona izvoarelor, pn la vrsare, msurat pe liniamedian a bazinului hidrografic;
- limea medie a bazinului hidrografic, B (km): determinat ca raport
ntre SBH i L:- coeficientul de form a bazinului hidrografic- coeficientul de asimetrie a bazinului;- graficul de dezvoltare a bazinului.
L
S
B.h.b
!
2
.h.b
.h.b
P
S4 ! TN
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
15/22
b) Altitudinea medie a bazinului hidrografic, definitca o medie ponderat n raport cu suprafaa bazinuluihidrografic:
unde variabila independent s reprezint suprafaa nsensul dezvoltrii bazinului hidrografic, iar H estealtitudinea seciunii de nchidere a subbazinului de
suprafa s.
H = H(s): curba hipsometric a bazinului hidrografic
Dup altitudinea medie, BH se clasific n:
BH de munte: Hmed > 600mdM
BH de deal: 200mdM < Hmed < 600mdM
BH de cmpie: Hmed < 200mdM
!.h.b
0
.h.b
med dssHS
1
H
!
!
1n
0i
i1i
1ii
.h.b
med ss2
HH
S
1H
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
16/22
il
is
0H
1H
2H
iH
nH
1nH
H
0H
iH
medH
nH
is0 .h.bSS
]mdM[
Figura 2.7. Curba hipsometric a unui bazin hidrografic
a) b)
c) Panta medie a bazinului hidrografic(m/km, )
!
!1n
0ii1i1i,i
.h.b
med ssIS
1I
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
17/22
II. Caracteristicile fizico-geografice ale bazinelor hidrografice
Poziia geografic
Structura geologic a scoarei terestre pe suprafaa bazinului
Climatul
nveliulvegetal
Orientarea bazinului
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
18/22
2.3. Debitele cursurilor de
ap
Debitele de ap reprezint principala mrimecaracteristic a scurgerilor de suprafa (a
rurilor) din punctul de vedere hidrologic.
Sunt importante: debitul lichid al rului i
debitul aluvionar al rului.
2.3.1. Definiii, componente.Debitul lichid, debitul solid
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
19/22
Debitul lichid al rurilorD
ebit lichidal unui ru: cantitatea de ap carese scurge printr-o seciune ntr-o unitate de timp(exprimat n [m3/s] sau [l/s]).
Sunt alimentate n principal din precipitaii, carepot ajunge n cursurile de ap de suprafa prinmai multe ci:
a.scurgerea la suprafa,
b.scurgerea hipodermic,
c.scurgerea subteran,
d.precipitaii directe la suprafaa cursului de ap
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
20/22
a. Scurgerea de suprafa, reprezint scurgerea de pe suprafaa solului,determinat de gravitaie. Este vorba de scurgerea apelor provenite din ploi itopirea zpezilor i care nu s-a infiltrat, evaporat sau acumulat n depresiunile desuprafa. Timp de concentrare al bazinului: timpul necesar unei picturi de apcare cade n cel mai ndeprtat punct al bazinului hidrografic s ajung nseciunea de ieireb. Scurgerea hipodermic, reprezint scurgerea unei pri din precipitaiileinfiltrate, n zone din imediata apropiere a suprafeei terenuluic. Scurgerea subteran, care provine din alimentarea straturilor freatice sau demare adncime prin infiltraie. Este sursa scurgerii n perioadele dintre precipitaiid. Precipitaiile directe la suprafaa apei
Tcr
Ttot
QmaxVrful viiturii
Curba de secare
Q
[m3/s]
t [h]
Figura 2.13. Hidrograful de viitur
Parametri care definesc un hidrografde viitur sunt:debitul maxim, Qmax;volumul viiturii, Wmax;timpul de cretere, Tcr;
timpul total al viiturii, Ttot.
Viitur: creterea brusc i de scurtdurat a nivelelor i implicit a debitelorcursurilor de ap, ca urmare a curgeriisuperficiale rezultate din precipitaii,topirea zpezilor sau ca urmare a unoraccidente (ruperi de baraje naturale
sau artificiale, supraalimentri, etc.).
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
21/22
Cele mai importante debite ale unui curs de ap sunt:
Debitul maxim maximorum (Qmax.max) reprezint debitul cel mai marenregistrat pn n prezent. Poate avea i caracter catastrofal (Qcat).
Debitul extraordinar (Qmax.ex) reprezint debitul cel mai mare nregistrat ntr-o perioad de 30 ani consecutivi.
Debitul maxim anual (Qmax.an) este debitul cel mai mare nregistrat n timp
de un an i are o durat de o zi n cadrul acelui an.
Debitul normal sau debitul modul (Q0) reprezint media aritmetic adebitelor anuale pe un ir ndelungat de ani (30-40)
Debitul mediu (Qmed.anual, Qmed.lunar, Qmed.var; Qmed.decad etc.) este debitulcare se stabilete pentru o anumit perioad de timp (decad , lun,
anotimp). Debitul minim minimorum (Qmin.min) este debitul cu cea mai mic valoare,
produs pn n prezent.
-
8/7/2019 ELEMENTE DE HIDROLOGIE INGINEREASC I
22/22
Debitul aluvionar al rurilor
Debitul aluvionar (debitul solid) reprezintcantitatea de aluviuni (particule solide, dedimensiuni mai mari sau mai mici bolovani,
pietri, nisip, argil- desprinse din scoaraterestr sub aciunea agenilor atmosfericisau de alt natur i antrenate de curenii de
ap de suprafa) transportat de apele unuiru prin seciunea sa activ, n unitatea detimp.