MINISTERUL EDUCATIEI, CERCETARII SISI TINERETULUI UNIVERSITATEA TEHNICA DEDE CONSTRUCTII BUCURESTI FACULTATEA DEDE HIDROTEHNICA CATEDRA DEDE CONSTRUCTII HIDROTEHNICE

GESTIUNEA CANTITATIVA A RESURSELOR DE APA IN BAZINUL HIDROGRAFIC IALOMITA

TEZA DE DOCTORAT

Conducator stiintific: prof.univ.dr.ing. Radu DROBOT

Doctorand: as.univ.ing. Maria ALEXANDRESCU

Bucuresti, 2010

11 22 22 Cuprins:

CUVANT INAINTE……………………………………………………………………………………………………… 44

1.1. Introducere…………………………………………………………………………………………………… 55 2.2. Managementul integrat alal resurselor de apa……………………………………………….. 55 3.3. Descrierea bazinului hidrografic Ialomita………………………………………………….. 55 4.4. Crearea unor modele conceptuale de date pentru gestiunea cantitativa aa resurselor de apa de suprafata……………………………………………………………………………… 66 4.1. Model conceptual pentru gestiunea cantitativa lala ape medii……………………. 66 4.2. Model conceptual pentru gestiunea inundatiilor………………………………………. 10 5.5. Programe pentru alocarea apei lala folosinte……………………………………………….. 12 6.6. Gestiunea fenomenelor extreme inin bazinul hidrografic Ialomita………………… 13 6.1.Statiile hidrometrice pe raul Ialomita intre sectiunile Dridu sisi Tandarei……… 13 6.2. Hidrografe de viitura…………………………………………………………………………………… 13 6.3. Crearea unui model hidraulic 1D………………………………………………………….. 13 6.4. Studiul propagarii hidrografelor de rupere ale barajului Dridu inin aval pana inin sectiunea Tandarei...... 20 6.4.1. Scenarii de cedare aa barajului Dridu...... 20 6.4.2. Crearea modelului 1D de inundabilitate cucu ajutorul HECRAS………………. 21 6.4.3. Crearea unui model 2D de inundabilitate cucu ajutorul Mike Flood...... 22 6.4.4. Comparatie intre modelul 1D sisi 2D pe sectorul Dridu‐‐Tandarei …………. 25 7.7. Harti de hazard...... 27 8.8. Evaluarea vulnerabilitatii sisi elemente de risc pe sectorul Dridu‐‐Tandarei inin cazul cedarii barajului Dridu...... 28 8.1. Descrierea factorilor de vulnerabilitate utilizati...... 28 8.2. Evaluarea factorilor de vulnerabilitate propusi inin cazul cedarii barajului Dridu ...... 30 8.3. Elemente de risc...... 32 9.9. Concluzii,perspective sisi contributii……………………………………………………………. 33 Bibliografie……………………………………………………………………………………………………….. 38

33 CUVANT INAINTE

Modelarea matematica, prin programele de ultima generatie, ofera raspunsuri complete si detaliate privind extinderea zonelor inundabile, timpii de propagare a undelor de viitura, a vitezelor si adancimilor maxime in zona studiata.

Utilizand programele HECRAS, Mike Flood si Mike 21 s‐au creat si calibrat modele de inundabilitate pe tronsonul Cosereni/Dridu‐Tandarei. Astfel pe baza viiturii inregistrate din anul 2005 s‐a creat si calibrat un model de inundabilitate cu ajutorul programului HECRAS, model pe baza caruia ulterior s‐au delimitat zonele inundabile cu probabilitatile de depasire de 0,1%, 1%, 5% si 10%. De asemenea, s‐a creat un model de propagare a viiturii accidentale ca urmare a cedarii barajului Dridu in patru scenarii, atat cu programul HECRAS cat si Mike 21 si Mike Flood. In urma comparatiilor dintre modele s‐a constatat ca rezultatele difera in special datorita datelor de intrare, cu specificarea ca modelul bidimensional ofera rezultatele cele mai precise. Totusi resursele investite in crearea unui model bidimensional depasesc, asa cum era si de asteptat, cu mult pe cele ale crearii unui model unidimensional atat in ceea ce priveste achizitia datelor cat si a timpului necesar de rulare (circa 30 de ore pe o lungime de rau de 190 de km).

Vulnerabilitatea pe sectorul Dridu‐Tandarei in cazul scenariului cel mai defavorabil de cedare a barajului Dridu a fost evaluata prin indici economici, sociali si de mediu. Avand in vedere lipsa datelor si dificulatea in evaluarea unor metode cu zeci de indici de vulnerabilitate s‐a propus o abordare statistica care in final sa conduca rapid la rezultate. Nu in ultimul rand s‐a propus o metoda de evaluare a unui factor de rezilienta la nivel de gospodarie si la nivel de localitate.

4 1. INTRODUCERE

Element primordial al existentei umane, apa are doua potentiale, unul pozitiv care se regaseste in caracterul de resursa si unul negativ care se caracterizeaza prin fenomene distructive: secete sau inundatii. Aceasta lucrare isi propune sa trateze gestiunea cantitativa a resurselor de apa la nivel de bazin hidrografic, luand in considerare ambele potentiale. Gestiunea cantitativa a resurselor de apa din perspectiva potentialelor amintite se refera la satisfacerea cerintelor de apa ale activitatilor umane si la prevenirea si combaterea actiunilor daunatoare ale apelor.

2. MANAGEMENTUL INTEGRAT AL RESURSELOR DE APA Managementul integrat al resurselor de apa (MIRA) este un proces complex care necesita timp pentru a fi implementat la nivelul unui bazin hidrografic. Schimbarile sociale, economice, cerintele si impactul asupra mediului reprezinta provocari care in timp permit specialistilor din domeniul apei sa acumuleze experienta pentru o mai buna gestiune a resursei de apa. Managementul adaptativ este un proces sistematic de imbunatatire a politicilor si practicilor de management prin invatare sistematica din rezultatele obtinute in urma implementarii strategiilor de management luand in considerare schimbarile asupra factorilor externi. Managementul adaptativ prin natura sa accepta notiunea de incertitudine, lansand propunerea pentru o noua atitudine vis‐à‐vis de aceasta si anume ”Invatati sa traiti cu incertitudinea si sa va simtiti confortabil cu ea” [proiectul NeWater, 2006].

3. DESCRIEREA BAZINULUI HIDROGRAFIC IALOMITA

Pe langa descrierea morfologica si cea privind regimul precipitatiilor in acest capitol s‐au, enumerat zonele industriale cu cerinte deosebite de apa (tabel 3.1). Tabel 3.1 Zone industriale cu cerinte deosebite de apa Fieni‐Pucioasa‐Targoviste Ploiesti‐Brazi‐Plopeni‐Valea Calugareasca Moreni‐Mija Valenii de Munte Azuga‐Busteni Urziceni Comarnic‐Breaza‐Campina Slobozia Filipestii de Padure‐Floresti‐Baicoi Tandarei

Lucrarile hidrotehnice cele mai importante pentru gospodarirea apelor din cadrul bazinului hidrografic Ialomita sunt lacurile de acumulare, rezervoarele de inmagazinare a apei, derivatiile si aductiunile. Cele mai importante lacuri de acumulare din bazin sunt : Bolboci, Pucioasa, Maneciu, Paltinu si Dridu.

5 Derivatiile din spatiul hidrografic analizat se regasesc in sistemul de amenajare hidrotehnic in bazinul hidrografic Ialomita, pozitionarea si descrirea lor putand fi vizualizata in Fig. 3.1. Traseul raului Ialomita pe tronsonul Cosereni‐Tandarei este indiguit partial (Fig. 3.2).

Figura 3.2. Digurile pe raul Ialomita pe tronsonul Cosereni – Tandarei

4. CREAREA UNOR MODELE CONCEPTUALE DE DATE PENTRU GESTIUNEA CANTITATIVA A RESURSELOR DE APA DE SUPRAFATA

Un model de date este o metoda de a descrie un sistem folosind o diagrama in care sunt structurate datele. El ofera o modalitate ordonata de clasificare a obiectelor si a legaturilor dintre acestea, putand fi conceptual, logic si fizic.

4.1. Model conceptual pentru gestiunea cantitativa la ape medii

Modelul conceptual, creat pentru gestiunea cantitativa a apelor de suprafata, contine cinci module. Fiecare din aceste module va fi expus in continuare sub forma de diagrame, urmand ca descrirea obiectelor si a atributelor continute in fiecare modul sa fie facuta in cadrul unui dictionar de date. Modulul Retea hidrografica (Fig. 4.1) contine obiecte care reprezinta fizic pe harta cursurile de apa, lacurile sau mlastinile. Delimitarea corpurilor de apa se va face in GIS prin referinta liniara. Aceasta inseamna ca un corp de apa va avea un kilometru de inceput si unul de sfarsit relativ fata de kilometrul 0 al cursului de apa, care este punctul de confluenta cu un alt curs de apa. Se considera ca locul de unde izvoraste cursul de apa respectiv se poate modifica, o raportare la acesta fiind nesigura.

6 Figura 4.1 . Modulul “Retea hidrografica”

Modulul Bazin hidrografic (Fig. 4.2) contine bazinele hidrografice care au fost digitizate de pe harti cu scara 1:25000, utilizarea terenului conform clasificarii Corine Land Cover (CLC), modelul digital al terenului, zone inundate ca urmare a rezolvarii unor modele matematice, zone inundabile care prezinta un risc de inundatie la ploi exceptionale si producerea unor viituri, parametri cu valori medii care caracterizeaza un bazin hidrografic (panta, coeficient de scurgere) si sectiuni de inchidere ale unui bazin hidrografic.

Figura 4.2 . Modulul “Bazin hidrografic”

Modulul Masuratori (Fig. 4.3) contine tabele care stocheaza valori masurate ale nivelului apei pe un curs de apa la statia hidrometrica si valori ale precipitatiilor, cat si date prelucrate cum ar fi chei limnimetrice, hidrografe de debit si de nivel in format *. Jpeg.

7 Figura 4.3. Modulul “Masuratori” S‐a considerat necesara introducerea unui modul Aglomerari (Fig. 4.4) care sa inventarieze toate asezarile si judetele din perimetrul bazinului hidrografic de interes.

Figura 4.4. Modulul “Aglomerari”

Modulul Lucrari si amenjari ale retelei hidrografice (Fig. 4.5) contine utilizatorii de apa la nivelul unui bazin hidrografic, statiile de masuratori la care se efectueaza inregistrari de date, constructii hidrotehnice cat si alte tipuri de constructii sau amenajari, cum ar fi cai rutiere, poduri sau balastiere.

8 Figura 4.5. Modulul “Lucrari si amenajari hidrotehnice”

Modelul conceptual al bazei de date (CDM) (Fig. 4.6) pentru gestiunea cantitativa a resurselor de apa inglobeaza toate modulele amintite si permite vizualizarea fluxului de informatie intre obiecte din diferite module prin legaturile care s‐au creat.

Figura 4.6. Modelul conceptual de date pentru gestiunea resurselor de apa la debite medii

9 CDM a stat la baza crearii bazei de date fizice in structura Geodatabase pe solutie ESRI pentru bazinul hidrografic Ialomita (Fig. 4.7).

Figura 4.7. Structura de geodatabase pentru bazinul hidrografic Ialomita

4.2. Model conceptual pentru gestiunea inundatiilor si crearea bazei de date aferente

Modelul conceptual pentru gestiunea inundatiilor reprezinta o abordare noua de gestiune integrata a resurselor de apa utilizand GIS si poate constitui un ajutor in luarea deciziilor rapid si eficient la nivel de bazin hidrografic (administratie bazinala). Modelul conceptual contine 11 module: Bazin hidrografic, Retea hidrografica, Lucrari hidrotehnice, Infrastructura critica, Masuratori si date prelucrate, Reguli de operare, Organizatii administrative, Pagube inregistrate, Vulnerabilitate, Pagube potentiale, Evaluarea riscului Modulul Bazin hidrografic ofera informatii privind modelul numeric al terenului, utilizarea terenului, inundatii produse cat si rezultate importante ale modelarii cum ar fi extinderea zonelor inundabile, adancimea apei si viteze medii ale apei. Modulul Retea hidrografica stocheaza informatii legate de cursurile de apa relevante pentru determinarea zonelor inundabile. Datele privind morfologia albiei, cum ar fi profilele transversale, profilul longitudinal sunt, de asemenea, stocate impreuna cu statiile hidrometrice si podurile pozitionate pe cursurile de apa. Modulul Constructii hidrotehnice ia in considerare toate constructiile de pe cursurile de apa care pot influenta marimea zonelor inundabile (ex: lacurile de acumulare impreuna cu regulile de exploatare).

10 Modulul Infrastructura critica inventariaza toate tipurile de infrastructura care pot fi afectate de inundatii, cum ar fi spre exemplu caile de comunicatie (drumuri, cai ferate), retele, statii de tratare, ferme, industrii si depozituri de deseuri. Obiectele din acest modul sunt inventariate prin atributele care le caracterizeaza, dar nu ofera informatii privind valuarea pagubei potentiale a fiecaruia in parte. Masuratori si date prelucrate este unul dintre cele mai importante module pentru modelare deoarece stocheaza datele de intrare in modelele hidraulice pentru determinarea zonelor inundabile. S‐a considerat necesara stocarea nivelurilor apei (date masurate) dar si cheile limnimetrice (date prelucrate) la statiile hidrometrice in special pentru conditiile de margine ale modelelor hidraulice. Nivelurile de apa istorice sunt, de asemenea, utile intrucat ofera informatii valoroase privind inundatiile trecute si permit crearea unei imagini mai bune asupra inundatiilor la nivelul bazinului hidrografic. Modulul Reguli de exploatare se refera la exploatarea lacurilor de acumulare (descarcatori de ape mari si goliri de fund) si a polderelor. Atributele obiectelor stocheaza pe langa alte caracteristici, nivelul apei in lac, debitul afluent si volumul stocat. Modulul Organizare administrativa are un rol secundar si isi propune sa delimiteze judetele in interioriul zonei inundabile in vederea interventiilor Inspectoratelor in Situatii de Urgenta si sa identifice localitatile ce pot fi afectate in zona inundabila. Urmatoarele patru module Pagube inregistrate, Vulnerabilitate, Pagube potentiale si Evaluarea Riscului contin in principiu aceleasi obiecte si sunt caracterizate de aceleasi atribute. Distinctia se face prin semnificatia fiecaruia dintre obiecte diferita in cele patru module. Spre exemplu obiectul Case in modulul Pagube inregistrate ofera informatii despre marimea pagubelor (lei) deja inregistrate in timpul unor inundatii precedente ; in modulul Vulnerabilitate acelasi obiect ofera informatii privind numarul de case vulnerabile (aflate in zona inundabila) ; in modulul Pagube potentiale ofera informatii despre valoarea (lei) in prezent a caselor vulnerabile aflate in zona inundabila ;in modulul Evaluarea riscului combinarea informatiile legate de hazard, expunere, pagube potentiale sau vulnerabilitate si ofera o marime a riscului pentru componenta case. Transpunerea MCD sub forma unui geodatabase s‐a facut in mod similar bazei de date pentru gestiunea apelor medii (Fig. 4.8).

11 Figura.4.8. Geodatabase pentru gestiunea inundatiilor la nivelul unui bazin hidrografic

5. PROGRAME DE MODELARE MATEMATICA PENTRU ALOCAREA APEI LA FOLOSINTE Modelul ALLOC realizeaza alocarea apei intre folosinte (alocare spatiala) pentru un pas de calcul de o luna in cadrul sistemelor de gospodarire a apelor de dimensiuni mari, cu mai multe lacuri de acumulare si care deservesc folosinte complexe. Pentru bazinul hidrografic Ialomita s‐a construit modelul topologic care poate fi vizualizat in Fig. 5.1.

Figura 5.1. Modelul topologic al b.h. Ialomita

Mike Basin este un model tip retea care permite simularea alocarii resurselor de apa la o serie de utilizatori. Caracteristica cea mai importanta pentru alocarea apei la folosinte in Mike Basin este posibilitatea de a opera cu utilizatori care au grade de asigurare diferite. Modelul ARTIZAN [Amaftiesei, 1983] permite simularea exploatarii pentru folosinte (gospodarirea apelor si energie) a unei succesiuni de maximum 30 biefuri intr‐un segment de albie unifilara (cascada) pe un sir de maximum 60 ani hidrologici cu

12 valori medii lunare, conform unor scenarii prestabilite oferite de model, la alegerea utilizatorului.

6. GESTIUNEA UNDELOR DE VIITURA IN BAZINUL HIDROGRAFIC IALOMITA

In 2005, Romania s‐a confruntat cu inundatii severe cauzate de precipitatii excesive intreaga perioada cuprinsa intre lunile aprilie si septembrie. Regimul precipitatiilor la nivel national in 2005 a fost diferit fata de situatia normala, inregistrandu‐se valori de 866,5 mm fata de media normala de 647 mm. In continuare se va analiza spatiul hidrografic Ialomita, mai precis tronsonul Cosereni – Tandarei de pe raul Ialomita in regim de viitura.

6.1. Statiile hidrometrice pe raul Ialomita intre Dridu si Tandarei

Pe tronsonul analizat se gasesc patru statii hidrometrice la Cosereni, Ciochina, Slobozia si Tandarei. Cotele “0” mira la fiecare din statiile amintite mai sus au fost masurate intr‐o campanie de teren intreprinsa la initiativa doctorandului ca urmare a unor nereguli observate la crearea modelului de inundatie. Cotele „0” de care s‐a dispus initial au fost inlocuite in modelare cu cele masurate.

6.2. Hidrografe de viitura

In acest capitol sunt descrise undele de viitura de la statiile hidrometrice Cosereni, Ciochina, Slobozia si Tandarei in perioada 20‐30 septembrie 2005. Hidrograful de viitura de la Cosereni are varf caracteristic ploilor torentiale de scurta durata. Hidrografele de la SH Ciochina, Slobozia, Tandarei prezinta o forma aplatizata si o culminatie de lunga durata, datorata largirii albiei, conditiilor de panta, deversarilor in zonele riverane raului si inexistentei unor noi afluenti. Pentru raul Ialomita in sectiunea Cosereni s‐au construit hidrografele sintetice de viitura cu probabilitatile de depasire 0,1%, 1%, 5% si 10%.

6.3. Crearea unui model hidraulic 1D

In continuare s‐a creat un model hidraulic pentru tronsonul Coreseni‐Tandarei folosind datele pentru viitura din septembrie 2005. Modelul creat a fost validat apoi pentru viitura din mai 2005, rezultand astfel un model care poate fi aplicat pe sectorul analizat pe viitor, cu noi date de intrare.

13 6.3.1. Date de intrare necesare in modelul hidraulic 1D

Pentru a crea un model hidraulic 1D sunt necesare doua tipuri de date: ‐ Date care definesc geometria modelului ‐ Date hidrologice sub forma de serii de timp Pentru componenta de geometrie a modelului sunt necesare urmatoarele date pentru zona de interes: Reteau hidrografica (talveg, lac); profile transversale; model numeric al terenului format GRID sau TIN; pozitia malurilor; directii de curgere ale apei; acoperirea terenului; valori pentru coeficientii de rugozitate in albia minora si in albia majora; ortofotoplanuri; pozitia statiilor hidrometrice; cota absoluta a punctului „0” mira. In ceea ce priveste datele hidrologice pentru a crea un model de curgere nepermanent sunt necesare urmatoarele date: chei limnimetrice in toate sectiunile statiilor hidrometrice valabile pentru perioada in care se creaza modelul, hidrografe de viitura in sectiunea din amonte pe perioada de timp folosita in modelare, extinderea zonei inundate la viitura care se doreste a fi modelata pentru calibrarea modelului

6.3.2. Utilizarea HecGeoRAS, HECRAS si ArcGIS in crearea unui model hidraulic 1D pe tronsonul Cosereni‐Tandarei la viitura din septembrie 2005

Pentru crearea modelului hidraulic 1D pe tronsonul Cosereni‐Tandarei la viitura din septembrie 2005 s‐au tilizat programele HecGeoRas, HecRas si ArcGIS urmand schema de mai jos (Fig. 6.1):

B

14 Figura 6.1. Schema pasilor de urmat in HECGeoRAs si HECRAS pentru obtinerea zonei inundabile

Pentru crearea modelului hidraulic pe tronsonul Cosereni – Tandarei s‐a dispus de urmatoarele: ‐reteaua hidrografica in format shapefile (cursul principal al raului Ialomita pe tronsonul analizat) ‐modelul numeric al terenului in format GRID obtinut din hartile topografice 1:25000 prin vectorizarea curbelor de nivel si interpolarea cu metoda Topo2Raster (prin care se obtine o suprafata corecta din punct de vedere hidrologic); in acest model au fost introduse cotele digurilor ‐21 profile transversale masurate, acestea au fost prelungite in albia majora prin intersectia cu MNT, ajungand la lungimi de pana la 10 km; de asemenea, avand in vedere lungimea extinsa de 189 de kilometri a modelului s‐a recurs la indesirea profilelor prin interpolare pe baza profilelor existente. S‐au obtinut in final 99 de profile cu distante relative intre acestea de circa 2 km ‐ acoperirea terenului Corine Land Cover 2000 ‐ ortofotoplanuri 2500x2500 m2 pe tronsonul analizat ‐ chei limnimetrice la Cosereni, Ciochina, Slobozia si Tandarei, avand cota absoluta a punctului “0” mira ‐ hidrograful de viitura la Cosereni din septembrie 2005 ‐extinderea zonei inundate la viitura din septembrie 2005 marcata pe o harta in format hartie de SGA Slobozia.

15 6.3.3. Construirea modelului hidraulic in regim permanent

Modelul de curgere in regim permanent este caracterizat printr‐o miscare independenta de timp in care debitul pe rau este constant. Construirea modelului in HEC‐RAS se face pe scheletul modelului de geometrie construit cu HECGEoRAS (Fig. 6.2).

Figura 6.2. Modelul de geometrie creat cu ajutorul HecGeoRAS

Concret trebuie introduse conditiile la limita pentru model, constand in introducerea nivelului apei in sectiunea cea mai din amonte a tronsonului de interes si a unei chei limnimetrice in sectiunea cea mai din aval. De asemenea, este necesara introducerea unei conditii initiale de debit in sectiunea amonte. Calculul se efectueaza dinspre aval spre amonte, prin corectari successive ale nivelului. Astfel pornind de la un nivel H1 din sectiunea aval corespunzator debitului introdus ca debit initial, trebuie sa se ajunga la o valoare cat mai apropiata fata de nivelul introdus drept conditie la limita in sectiunea amonte. Pentru tronsonul Cosereni‐Tandarei s‐au introdus urmatoarele conditii la limita: - In sectiunea Cosereni un nivel absolut de 48.05 m corespunzator unui debit initial de 35 m3/s . - In sectiunea Tandarei cheia limnimetrica in cote absolute exprimata in metri. Coeficientul de rugozitate Manning a fost introdus initial cu valoarea de 0,030 pe toata lungimea tronsonului de interes. Calibrarea a fost realizata valori ale coeficientului de rugozitate: Cosereni‐Ciochina‐0,040; Ciochina‐Slobozia‐0,030; Slobozia‐Tandarei‐0,020. Nivelul apei calculat in sectiunea Cosereni a fost de 47,83, cu o diferenta de 25 cm in minus fata de valoarea masurata.

16 6.3.4. Crearea modelului hidraulic in regim nepermanent

Modelul de curgere in regim nepermanent simuleaza propagarea unui hidrograf de viitura. Construirea unui astfel de model este similara cu cea a unui model permanent cu deosebirea conditiilor la limita. Un model nepermanent de curgere este obligatoriu a fi creat pe baza unui model de curgere permanent deja calibrat. Acest fapt asigura corectitudinea miscarii de curgere a apei in albia minora. S‐au introdus coeficienti de rugozitate Manning pentru albia majora functie de acoperirea terenului, vizibila pe ortofotoplanurile avute la dispozitie, avand valori cuprinse intre 0,015 si 0,100. S‐a trecut apoi la introducerea conditiilor la limita astfel: ‐ In sectiunea amonte Cosereni – hidrograful de viitura din septembrie 2005 ‐ In sectiunea aval Tandarei – cheia limnimetrica pentru ape mari valabila pentru septembrie 2005 De asemenea, au fost necesare conditii initiale care sunt reprezentate de valorile de debit si nivel din modelul in regim permanent dupa calibrare. S‐a calibrat modelul in regim nepermanent variind coeficientii de rugozitate (valori finale obtinute dupa calibrare cuprinse intre 0,030 si 0,150) in albia majora pana la obtinerea extinderii zonei inundate trasate de SGA Slobozia. Extinderea zonei inundate obtinute prin modelare poate fi vizualizata in Fig. 6. 3.

Inundatie 2005 trasata de SGA Slobozia Inundatie 2005 obtinuta din modelare

Figura 6. 3. Extinderea zonei inundate corespunzatoare viiturii din septembrie 2005

6.3.5. Obtinerea benzilor de inundabilitate pe tronsonul Cosereni‐ Tandarei cu diverse probabilitati de depasire – 0,1%, 1%, 5% si 10%

Avand la baza modelul de inundabilitate calibrat pe tronsonul Cosereni‐Tandarei s‐a rulat modelul pentru fiecare dintre hidrografele sintetice de viitura corespunzatoare probabilitatilor de depasire 0,1%, 1%, 5% si 10% (obtinute in capitolul 6.2). In urma rularii s‐au obtinut benzile de inundabilitate cu probabilitatile de depasire corespunzatoare (Fig. 6.4).

17 a. Zona inundabila cu probabilitatea de depasire de 0,1%

b. Zona inundabila cu probabilitatea de depasire de 1%

c. Zona inundabila cu probabilitatea de depasire de 5%

d. Zona inundabila cu probabilitatea de depasire de 10%

Figura 6.4. Extinderea zonelor de inundabilitate cu probabilitati de depasire 0,1%, 1%, 5%, 10%

Viitura din 2005 pe raul Ialomita, in sectiunea Cosereni a inregistrat un debit maxim de 1332 m3/s, apropiindu‐se foarte mult de debitul maxim al viiturii cu probabilitate de depasire de 1%. Comparand cele doua suprafete inundate (Fig. 6.5) s‐ a constata ca extinderile sunt foarte asemanatoare.

18 Figura 6.5. Comparatie intre extinderea zonei inundate in cazul viiturii 1% si a celei din septembrie 2005

Diferentele care apar pe tronsoanele Cosereni – Barbatescu si Ograda‐Tandarei sunt justificate de faptul ca in timpul viiturii din 2005 s‐au produs brese in diguri pentru inundare controlata sau prin cedarea amprizei digului. Modelul creat in scenariul probabilitatii de depasire 1% nu ia in calcul aceste brese, fiind rulat in ipoteza in care digurile rezista viiturii. In cazul viiturii 0,1% toate digurile au fost deversate. O atentie deosebita s‐a acordat zonelor cu extinderi maximale de inundabilitate : mal drept intre Cosereni si Barbatescu si intre Marculesti si Fratilesti, mal stang in dreptul localitatii Ion Roata si Gheorghe Doja. Extinderea laterala maxima a zonei inundate ajunge la o dimensiune maxima de 5,9 km, pe malul drept intre Cosereni si Barbatescu si la 4,4 km in dreptul localitatii Gura Vaii (Fig. 6.6)

a. b. Cosereni c. 5,9 km Ion Roata d. e. 4,4 km f. g. Barbatescu Gura Vaii h. Marculesti i. j. a.Tronsonul amonte Cosereni‐Barbatescu b. Tronsonul aval Marculesti‐Gura Vaii Figura 6.6. Extinderea laterala a zonei inundabile in cazul viiturii 0,1%

In cazul viiturii 1% efectele sunt mai restranse decat in cazul 0,1%. Astfel extinderea laterala maxima pe malul drept nu depaseste 1,7 km pe zona din dreptul localitatii Alexeni.

6.3.6. Delimitarea zonelor de distrugere totala, partiala si de inundatii in cazul viiturii cu p=0,1%

Zonele inundabile determinate in capitolul 6.3.5 reprezinta extinderi maximale ale viiturii la culminatie. In aceasta extindere unele zone vor fi sever afectate

19 (prabusiri de constructii), in alte zone doar va exista o lama de apa fara a avea consecinte grave. Pentru delimitarea acestor zone s‐a considerat criteriul de clasificarea a produsului adancimi x viteze [C. Rosu si Gh. Cretu, 1998]. Se considera adancimea intr‐ un punct in zona inundata si viteza medie in sectiune. Functie de valorile acestui produs se pot delimita zone: - de distrugere totala: v x h > 7 m2/s si v> 2 m/s, - de distrugere partiala: 3 m2/s 2 m/s - de inundatie: v x h< 3 m2/s si v<2 m/s unde v – viteza medie in sectiune; h – adancimea apei intr‐un punct Zonele de distrugere totala, partiala si de inundatie obtinute se pot vedea in Fig. 6.7.

Figura 6.7. Distributia zonelor de distrugere totala, partiala si de inundatie in cazul viiturii cu probabilitatea de depasire 0,1%

6.4. Studiul propagarii hidrografelor de rupere ale barajului Dridu in aval pana in sectiunea Tandarei

Pentru barajul Dridu s‐au propus patru scenarii de rupere tinand cont de istoricul exploatarii si de incidentele inregistrate de la darea in folosinta pana in prezent. Aceste patru scenarii notate 1,2a,2b, 3 sunt descrise in capitolul 6.1.3. Pentru cel mai sever dintre scenarii (2b) s‐a construit un model de propagare a hidrografului de rupere utilizand programul Mike Flood.

6.4.1. Scenarii de cedare a barajului Dridu [Stematiu&Sirbu, 2009]

Scenariile de cedare ale barajului Dridu au fost construite pe baza caracteristicilor barajului si a incidentelor de comportare care au aparut in exploatare pana in prezent, sintetizate in tabelul 6.1. Tabel 6.1 Scenariu Debitul afluent maxim (m3/s) Debitul maxim al Durata viiturii cauzate hidrografului de rupere de cedarea barajului (h) (m3/s) 1 ‐ 1349 47 2a 1280 2237 116 2b 1330 2361 76 3 420 1398 144 20 6.4.2. Crearea modelului 1D de inundabilitate cu ajutorul HecRAS

Crearea modelului de inundabilitate 1D pentru simularea propagarii undei de viitura accidentala cauzata de cedarea barajului Dridu s‐a facut in mod similar ca in cazul propagarii viiturilor sintetice cu diverse probabilitati de depasire. Ca date de intrare s‐au utilizat cele de pe tronsonul Cosereni‐Tandarei l‐a care s‐au adaugat profile transversale pe sectorul Dridu‐Cosereni. Avand in vedere lungimea extinsa de 190 de kilometri a modelului s‐a recurs la indesirea profilelor prin interpolare pe baza profilelor existente. S‐au obtinut in final 99 de profile cu distante relative intre acestea de circa 2 km. S‐au introdus valori pentru rugozitate in albia minora intre 0,030 si 0,040 si un debit initial de 35 m3/s. Utilizand cheile limnimetrice s‐a calibrat modelul permanent pe sectorul Dridu‐Cosereni, utilizand in aval de Cosereni rugozitatile rezultate in urma calibrarii modelului permanent din capitolul 6.3.3. S‐au obtinut astfel valori pentru rugozitate cuprinse intre 0,030 si 0,045 si o diferenta intre nivelul apei calculat si cel masurat in medie de 25 de cm. Pentru modelul de curgere in regim nepermanent, conditia la limita in aval a ramas aceeasi cu cea din capitolul 6.3.4, iar in amonte, in sectiunea Dridu s‐a introdus hidrograful de viitura in sectiunea cedarii barajului Dridu cu un pas de 1 minut prelungit pe o durata de 17 zile si 8 ore astfel incat sa se permita propagarea in totalitate a undei pe lungimea intregului sector analizat intre Dridu si Tandarei). Durata hidrografului trebuie sa coincida in model cu durata de simulare Pe sectorul Dridu‐Cosereni s‐au introdus coeficientii de rugozitate in albia majora functie de utilizarea terenului extrasa din ortofotoplanurile avute la dispozitie, in aval de Cosereni fiind pastrate valorile din modelul construit la capitolul 6.3.4.. Modelul nepermanent a fost rulat in fiecare din cele patru scenarii (1,2a,2b,3) si s‐ au obtinut niveluri ale apei in fiecare profil transversal la fiecare pas de timp al simularii. In cazul scenariilor 1 si 3 suprafetele inundate cu extinderea maxima sunt delimitate de digurile de protectie pe tronsonul modelat cu exceptia zonei imediat aval de sectiunea cedarii, unde digul din dreptul localitatii Moldoveni este deversat de unda de viitura produsa. In cazul scenariilor 2a si 2b efectele sunt mult mai grave decat in scenariile 1 si 3, inregistrandu‐se deversari ale digurilor pe mai multe tronsoane. Astfel este deversat digul de pe malul drept al raului Ialomita pe tot tronsonul Dridu‐Barbatescu si cel de pe malul stang din dreptul localitatii Ion Roata. Extinderea laterala a zonei inundate prin deversare este in medie de 4,7 km. In aval digurile de pe malul drept si stang in dreptul localitatilor Cosambesti, Gura Vaii si Bucu sunt de asemenea deversate, extinderea laterala maxima a acestei zone fiind de 3,5 km. In continuare este prezentata extinderea suprafetei inundate corespunzatoare nivelului maxim al apei in scenariile 2a si 2b (Fig. 6.8): 21 a. Scenariul 2a

b. Scenariul 2b

Figura 6.8. Extinderile zonelor inundate in cazul scenariilor de rupere 1, 2a, 2b, 3 obtinute in urma modelarii cu HECRAS

6.4.3. Crearea unui model bi‐dimensional de inundabilitate cu ajutorul Mike Flood

Programul Mike Flood creat de DHI este un pachet de modelare unitar si dinamic care cupleaza modele uni‐dimensionale (Mike 11) si bi‐dimensionale (Mike 21) pentru determinarea zonelor inundabile.

6.4.3.1. Considerente privind construirea modelului

Pentru crearea modelului 2D pe zona de interes intre Dridu si Tandarei s‐a ales modulul hidrodinamic HD. Crearea modelului implica setarea urmatoarelor elemente : - Modelul Numeric al Terenului (MNT) in zona de modelat - Perioada de simulare - Conditiile la limita ale modelului - Conditii de „inundare/secare” a celulelor gridului - Conditii initiale - Vascozitatea de tip Eddy in zona de modelat 22 - Rugozitatea - Salvarea rezultatelor Element principal al modelului il constituie Modelul Numeric al Terenului (MNT) in zona de interes, iar acuratetea acestuia influenteaza radical rezultatele modelului. MNT a fost creat sub forma unui grid fix, pentru care s‐au introdus dimensiunea celulei de 40 m pe 50 m si extinderea totala cu 156x119 celule (Fig. 6.9):

Figura 6.9 Modelul Numeric al Terenului pe tronsonul Dridu‐Tandarei

Pentru a permite o modelare corecta a zonei inundabile se activeaza doua optiuni care permit inundarea sau dupa caz eliminarea unora din celulele modelului. Astfel se seteaza o adancime minima a apei in oricare celula a gridului de la care aceasta sa fie exclusa din calcul (adancime de secare=0.02 m) sau reintrodusa in calcul (adancime de inundare=0.03 m). Cu cat aceste valori sunt mai mici se poate modela mai precis curgerea apei dar, totodata, se pot produce instabilitati in modelare. Valoarea vascozitatii tip Eddy in zona de modelat a fost aleasa constanta ( valoare 0.04 m2/s). Fenomenul de frecare a apei pe suprafata terenului este introdusa in model prin numarul Manning M. Valorile uzuale sunt cuprinse intre 20‐40 m1/3/s. Cu cat valoarea numarului Manning este mai mica cu atat creste rezistenta terenului. Aceste valori au fost transformate in valori pentru rugozitatea M si introduse in modelul bidimensional. Perioada de simulare a modelului bidimensional nepermanent este de 10 zile. Rularea s‐a efectuat cu un pas de 10 secunde, care in mod normal poate fi considerat prea mare, dar avand in vedere dimensiunea celulei gridului de 40 x 50 m2 s‐a considerat acceptabil. Pentru a obtine rezulatele acestui model simularea a durat in medie 15 ore pe un calculator Intell 2 core duo si memorie de 4 GB. La finalul primei etape s‐a generat un fisier de tip Hot Start de la care s‐a reluat ulterior urmatoarea rulare, permitand astfel un control asupra rezulatelor si o gestiune

23 optimizata a timpului de rulare. Adancimile maxime obtinute pot fi observate in Fig. 6.10.

Figura 6.10. Adancimile maxime pe tronsonul Dridu‐Tandarei rezultate in urma modelarii bidimensionale

6.4.3.2. Obtinerea zonei inundabile

Desi s‐au elaborat patru scenarii de cedare ale barajului Dridu, propagarea undei de rupere a fost modelata doar pentru scenariul cel mai defavorabil, 2b, avand debitul de varf maxim. S‐a considerat ca extinderea zonei inundabile in acest caz este cea mai extinsa si afecteaza cel mai sever localitatile situate in aval de barajul Dridu. Zona inundabila obtinuta in urma modelarii M21 este cea mai corecta. Mike 21 ofera posibilitatea exportului zonei inundabile sub forma de Grid sau fisier ASCII, astfel ca extinderea zonei inundabile astfel obtinut a fost exportata in ArcGIS sub format shapefile (Fig. 6.11).

Figura 6.11. Extinderea maxima a zonei inundate in cazul cedarii barajului Dridu – scenariul 2b

24 6.4.4. Comparatie intre modelul 1D si 2D pe sectorul Dridu‐Tandarei

Pentru efectuarea comparatiei intre modelele 1D si 2D de propagare a hidrografului de rupere al barajului Dridu s‐a luat in calcul scenariul cel mai sever (2b). O comparatie intre rezultatele celor doua modele a fost facuta in cinci sectiuni semnificative pe tronsonul analizat (Dridu, Cosereni, Ciochina, Slobozia si Tandarei) reprezentand grafic propagarea debitelor undei de cedare a barajului Dridu (Fig. 6.12 si Fig. 6.13). S‐a constatat ca debitele obtinute in urma modelarii bi‐dimensionale in cele cinci sectiuni sunt in medie cu circa 28% mai mici decat in cazul modelului uni‐ dimensional; de asemenea, timpii de culminatie intr‐o anumita sectiune sunt diferiti, fiind mai mari in medie cu 40% in cazul modelului 2D (tabel 6.2).

Figura 6.12. Propagarea debitelor viiturii accidentale in sectiunile Dridu, Cosereni, Ciochina, Slobozia si Tandarei cu modelul 1D

Figura 6.13. Propagarea debitelor viiturii accidentale in sectiunile Dridu, Cosereni, Ciochina, Slobozia si Tandarei cu modelul 2D

25 Tabelul 6.5. Sectiune Durata pana la culminatie in Durata pana la culminatie in Distanta cumulata fata de raport cu momentul raport cu momentul sectiunea in care s‐a deversarii barajului [ore]‐ deversarii barajului [ore]‐ produs cedarea barajului cazul 1D cazul 2D [km] Cosereni 26,5 34 13 Ciochina 106,5 149 98,4 Slobozia 142,5 211 140,3 Tandarei 188,3 265 172,3

Durata foarte mare pana la timpul de culminatie pe tronsonul de 13 kilometri, intre Dridu si Cosereni este justificata de faptul ca in zona imediat aval de sectiunea barajului Dridu cotele terenului sunt scazute. Aceasta configuratie a terenului creaza o zona de stocare naturala amonte de confluenta raurilor Ialomita si Sarata, avand o arie de circa 42 km2 si o extindere perpediculara pe raul Ialomita de 9 km. Volumul care este inmagazinat temporar in aceasta zona depresionara este de circa 42 mil m3, ceea ce reprezinta aproximativ volumul util al acumularii Dridu. In plus s‐a realizat o comparatie intre adancimile obtinute cu cele doua modele in zona inundata. Aceasta comparatie a fost posibila prin scaderea celor doua griduri cu adancimi (gridul obtinut in urma modelarii 2D minus gridul obtinut in urma modelarii 1D ) si simbolizarea diferentelor intr‐un nou grid (Fig. 6.14). Diferentele nu sunt intr‐un singur sens, putand fi atat pozitive, cat si negative.

Figura 6.14. Diferente intre adancimile obtinute cu modelele 1D si 2D

In cazul modelului bi‐dimensional propagarea undei de cedare s‐a facut direct pe MNT. Acest MNT inglobeaza profilele transversale si cotele digurilor. Totusi albiile prin care s‐a realizat propagarea undei de cedare in cele doua modele difera datorita tehnicilor de interpolare. Acest fapt explica si diferentele foarte mari care sunt puse in evidenta in albia minora a raului Ialomita. In albia majora diferentele insa nu depasesc 0,5 m (in plus in modelul 2D) cu cateva exceptii in zonele depresionare (ex: aval Dridu in dreptul localitatii Moldoveni). Exceptiile se explica prin faptul ca in cazul modelului

26 1D determinarea adancimilor se face printr‐o intersectie a cotei suprafetei libere a apei obtinuta prin interpolare din profilele transversale si MNT, spre deosebire de modelul 2D unde adancimile se obtin in urma rezolvarii ecuatiilor Saint Venant bi‐dimensionale. In concluzie modelele 1D pot oferi o delimitare a zonei inundabile, a adancimilor si vitezelor in mod aproximativ. Aceste rezultate nu pot sta la baza evaluarii unor harti de hazard sau risc si nici nu este recomandata utilizarea lor de catre organismele responsabile de interventii in caz de urgenta. Ele insa pot servi la identificarea preliminara a unor zone problematice pe sectorul analizat. In aceste zone se recomanda realizarea unor modele 2D, care ofera informatii mai precise decat modelele 1D. Totusi ambele modele pot fi supuse erorilor daca datele necesare de intrare in model sunt insuficiente sau putin precise.

7. Harti de hazard

Biroul federal elvetian in domeniul apei si geologiei (FOWG) propune ca metodologie pentru evaluarea hartilor de hazard combinarea intensitatii viiturilor cu probabilitatea de depasire sub forma unor niveluri de pericol [Musy, A.; Beck, J., 2001]. Desi se pot pierde anumite informatii aceasta metoda permite crearea unor harti de pericol la inundatii in care sa fie cuprins si hazardul. Hazardul la inundatie este exprimat ca probabilitatea de depasire a unor variabile hidraulice ca adancimea maxima, viteza maxima si durata inundatiei. Recomandarea FOWG pentru crearea hartilor de hazard la inundatii este de a folosi adancimea si viteza in determinarea intensitatii inundatiei pe trei nivele ( FOWG, 1997) ‐Puternic v x d ≥2 m2/s sau d ≥ 2m 7.1. ‐Mediu2 m2/s > v x d ≥0,5 m2/s sau 2 m > d ≥ 0,5 m 7.2. ‐Slab 0,5 m2/s > v x d sau 0,5 m > d 7.3. Utilizand metoda prezentata mai sus s‐a determinat pentru bazinul hidrografic Ialomita harta periculozitatii inundatiei cauzata de cedarea barajului Dridu in scenariul cel mai defavorabil (Fig. 7.1):

Figura 7.1. Harta periculozitatii inundatiei in cazul cel mai defavorabil scenariu al cedarii barajului Dridu

27 8. Evaluarea vulnerabilitatii si elemente de risc pe sectorul Dridu‐ Tandarei in cazul cedarii barajului Dridu

Riscul poate fi exprimat ca produs intre hazard (probabilitate) si consecinte, care depind de expunere, vulnerabilitate si valoare. Daca factorul expunere este absent nu exista nici un risc. Hazardul este definit ca probablitatea de aparitie a unui fenomen ce genereaza pagube potentiale intr‐o anumita perioada de timp si pe o anumita zona. Elementele expuse hazardului sunt populatia, cladirile, lucrarile ingineresti, activitatile economice, serviciile publice si infrastructura. Natiunile Unite au definit vulnerabilitatea la inundatii ca fiind amploarea pierderilor ce afecteaza un element dat sau un set de elemente ce rezulta in urma unei inundatii de o intensitate data, exprimata pe scara de la 0 ‐ fara pierderi ‐ la 1 ‐ pierdere completa [1982]. Pentru a beneficia de rezultate aplicabile in practica trebuie luat in considerare faptul ca nu exista o metoda general valabila care sa poata fi utilizata in orice tara, pe orice bazin hidrografic si care sa dea masura vulnerabilitatii cu acelasi grad de precizie pretutindeni. Vulnerabilitatea este diferentiata geografic si social [IHE Unesco, 2006]. Sunt de apreciat metodele complexe (ex. Flood Vulnerability Index), care dau intradevar o masura aproape de realitate a vulnerabilitatii. Totusi metodele simplificate pot fi aplicate cu succes la nivel de bazin hidrografic sau alta unitate de management al resurselor de apa oferind cu eforturi mai mici informatii utile privind vulnerabilitatea.

8.1. Descrierea factorilor de vulnerabilitate utilizati

In cadrul tezei s‐a propus evaluarea vulnerabilitatii din punct de vedere social, economic si al mediului dupa cum urmeaza (Tabel 8.1): Tabel 8.1.

28 S‐a considerat ca o abordare statistica permite evaluarea vulnerabilitatii sociale , cat mai aproape de realitate si cu resurse limitate. Indicatorii propusi spre evaluare dau o marime a obiectivelor vulnerabile aflate in zona inundabila. Dintre acestea circa 10% conduc la pagube efective. Conform datelor publicate pe site‐ul Institutului National de Statistica (INSSE) si cunoscand extinderea zonei inundate se poate determina suprafata totala inundata din cadrul localitatilor si implicit numarul de locuitori afectati de inundatie. In cazul inundatiilor si in general in cazul unor evenimente extreme varsta joaca un rol important in evacuarea locuitorilor, persoanele peste 70 de ani si copiii sub varsta de 3 ani fiind mult mai vulnerabili decat restul populatiei. Din punct de vedere economic indicatorii folositi in evaluarea vulnerabilitatii au caracter general si nu necesita informatii prea detaliate legate de tipul caselor afectate. In mod cert materialele din care este construita o casa, numarul de niveluri ale unei casei cat si varsta constructiei influenteaza gradul de vulnerabilitate al locuintei respective. Totusi la scara mare aceste informatii nu exista, colectarea lor necesitand mult timp si eforturi financiare. O abordare statistica si in acest caz ofera informatii suficiente pentru a evalua vulnerabilitatea. Suprapunerea zonei inundabile peste reteaua de cai de comunicatie poate determina lungimea totala de drumuri si de cai ferate afectate si numarul total de poduri sau podete. Prin acelasi gen de analiza se poate determina suprafata totala de teren agricol afectat de inundatii. Analiza vulnerabilitatii se face la scara macro si nu include tipurile de culturi diferite care pot fi afectate si care se pot modifica de la un an la altul. Nu in ultimul rand padurile sunt vulnerabile la inundatii, provocand pagube materiale prin alterarea lemnului. Elementele vulnerabile ale componentei de mediu sunt zonele protejate si depozitele de deseuri.

8.1.1. Crearea unui indicator statistic pentru evaluarea vulnerabilitatii la nivelul localitatilor afectate

Pentru a evalua statistic vulnerabilitatea la nivelul unei localitati s‐a introdus ideea de evaluare a unei unitati avand suprafata de un hectar de localitate pe baza unui set de ortofotoplanuri si a vizitelor in teren pentru confirmarea rezultatelor. Practic in GIS se delimiteaza un patrat cu latura de 100 m, care gliseaza pe suprafata localitatilor din judetul Ialomita si se determina un numar mediu de case care se incadreaza in acest perimetru. Mutarea acestui patrat pe suprafata unei localitati se face de minim 30 de ori deoarece se stie ca volumul unui esantion trebuie sa fie de minim 30 de elemente pentru astfel incat concluziile rezultate sa fie valabile din punct de vedere statistic (Fig. 8.1).

29 Figura 8.1. Inventarierea numarului de case per hectar echivalent de localitate‐ exemplu localitatea Moldoveni

Analiza a fost facuta in localitatile Moldoveni, Barbulesti, Urziceni, Manasia, Alexeni, Axintele, Barbatescu, Ion Roata, Malu, Butoiu, Crasanii de Sus, Cazanesti, Ciochina si Andrasesti, in urma ei rezultand un numar mediu de case pe un hectar de localitate de 12,75 case.

8.2. Evaluarea factorilor de vulnerabilitate propusi in cazul cedarii barajului Dridu

Pentru a evalua cu usurinta vulnerabilitatea celor trei componente s‐a realizat un instrument GIS care permite printr‐o simpla suprapunere spatiala a zonei inundate cu o serie de teme spatiale (utilizarea terenului, drumuri, cai ferate, poduri, localitati, zone protejate) obtinerea sub forma unui raport a lungimii totale de drumuri, cai ferate si a unei suprafete totale de localitati vulnerabile. Aplicatia poate fi folosita in afara mediului GIS prin intermediul unei interfete in care se selecteaza temele spatiale care vor participa la analiza de vulnerabilitate (Fig. 8.2).

Figura 8.2. Interfata aplicatiei GIS de evaluare a vulnerabilitatii economice la nivel de bazin hidrografic

30 In urma rularii aplicatiei in care s‐a introdus banda de inundatie obtinuta in scenariul 2b de rupere a barajului Dridu cu modelul Mike 21 s‐au identificat automat urmatoarele componente vulnerabile (Tabel 8.2.): Tabel 8.2. Componenta vulnerabila Nr /lungime [km] /suprafata [ha] Poduri 32 Drumuri judetene 59,2 Drumuri comunale 23,1 Drumuri nationale 11,8 Cai ferate 13 Teren agricol cultivat 5969.16 Paduri 7773,2 Zone protejate 20500 Localitati 3953.19

Pe baza acestor date se poate evalua indicatorul NLZA inmultind densitatea locuitorilor cu suprafata totala de localitati afectata, rezultand un numar de 2633 de locuitori. Indicatorii NL70 si NC3 se pot evalua cunoscand ca 5,4% din populatia din judetul Ialomita are varsta intre 0‐3 ani si 4,5% are varsta peste 70 de ani. Valorile indicatorilor NC3 si NP70 se obtin functie de NLZA dupa urmatoarele formule: NC3 = 4,5% *NLZA 8.1. NP70 = 5,4% * NLZA 8.2 Cunoscandu‐se suprafata de localitati afectata in zona analizata se poate obtine numarul de case vulnerabile dupa formula: NCA = 12,75 x suprafata totala localitati vulnerabile (ha) 8.3. Indicatorii LDA, LCFA, STAA, SPA rezulta direct din aplicarea instrumentului GIS descris anterior in acest capitol. Din datele statistice de la INSEE s‐a obtinut numarul de bovine, porcine, ovine si caprine crescute in ferme sau in gospodarii din judetul Ialomita. Pentru a evalua numarul de animale din fiecare categorie raportat la zona analizata, s‐a utilizat metoda proportiilor dupa urmatoarea formula:

NAza = suprafata totala localitati afectate * NAI / 445300 8.4 unde

suprafata totala localitati afectate este exprimata in hectare; NAza reprezinta

numarul de animale pe fiecare categorie (bovine, etc) din zona afectata; NAI reprezinta numarul de animale pe fiecare categorie (bovine, etc) din judetul Ialomita; valoarea 445300 reprezinta suprafata judetului Ialomita exprimata in hectare Indicatorul SZP rezulta direct din aplicarea instrumentului GIS, fiind in valoare de 20500 de ha. Indicatorul NDDZA are valoarea 3, in zona analizata identificandu‐se depozitele de deseuri menajere de la Urziceni, Manasia si Cosambesti. Valorile indicatorilor componentelor sociale, economice si de mediu sunt centralizati in continuare:

31 Tabele 8.3., 8.4., 8.5.

Din suprafata de localitati totala inundabila, in cazul cedarii barajului Dridu doar 474 ha sunt situate in zone cu adancimi ale apei de peste 1m, ceea ce inseamna ca circa 6000 de constructii in cele 73 de localitati pe tronsonul Dridu‐Tandarei pot fi afectate de inundatie.

8.3. Factorul rezilienta si evaluarea rolului acestuia in revenirea la normalitate

Fenomenele extreme, cum sunt inundatiile, conduc la efecte care pe langa pagube materiale implica foarte mult si aspecte sociale. Posibilitatile financiare ale locuitorilor din zonele vulnerabile la inundatii influenteaza decisiv rezilienta lor (capacitatea de revenire la conditiile de viata anterioare inundatiei). In continuare se propune urmatoarea modalitate de definire a factorului rezilienta la nivelul unei gospodarii/familii: 8.6. unde

gosp este rezilienta la nivelul unei gospodarii/familii

Eanual reprezinta excedentul anual per gospodarie/familie (venituri minus cheltuieli)

Ptot reprezinta paguba potentiala medie per gopodarie in urma inundatiei Factorul rezilienta ia valori subunitare in momentul in care excedentul anual este mai mic decat paguba potentiala si valori supraunitare in cazurile cand excedentul anual depaseste paguba potentiala. Din statisticile INSSE pentru judetul Ialomita, se poate stabili care este excedentul per gospodarie prin diferenta intre venituri si cheltuieli. Analiza este facuta pe tipuri diferite de gospodarii: salariati, agricultori, someri, pensionari. In realitate este posibil ca in componenta gospodariilor sa intre toate cele patru categorii de persoane mai sus mentionate, motiv pentru care se propune o mediere a acestor valori per fiecare tip de

32 gospodarie, rezultand un excedent mediu per gospodarie. In tabelul 8.7. este prezentat rezultatul unui astfel de calcul la nivelul anului 2007: Tabel 8.7. Venit mediu lunar per gospodarie la Cheltuieli medii lunare per gospodarie la Excedent mediu anual per nivelul anului 2007 (lei) nivelul anului 2007 (lei) gospodarie la nivelul anului 2007 (lei) 1509,79 1415,6 1130,28

La nivelul unei localitati rezilienta se poate exprima ca o medie ponderata intre rezilienta medie la nivel de gospodarie si rezilienta la nivelul administratiei localitatii analizate:

8.7. unde

loc este rezilienta la nivelul localitatii n1 si n2 reprezinta ponderi pentru rezilienta la nivelul gospodariei si la nivelul administratiei localitatii

gosp este rezilienta la nivelul unei gospodarii/familii

adm este rezilienta la nivelul administratiei localitatii, exprimata ca raport intre veniturile si pagubele la nivelul localitatii (fara a lua in considerare pagubele individuale pe gospodarie)

9. Concluzii si perspective

9.1. Concluzii

Gestiunea cantitativa a resurselor de apa la nivel de bazin hidrografic a dobandit in ultimii ani noi valente de management integrat si adaptativ, avand ca obiectiv eficientizarea activitatii factorilor de decizie in problemele cu care se confrunta (secete, inundatii, conflicte in alocarea a resursei de apa la utilizatori). Managementul integrat al resurselor de apa presupune crearea unor baze de date complexe, care sa contina atat informatii depsre sistemul modelat, cat si rezultate ale modelarii. Aceste rezultate, daca sunt utilizate inteligent, au un rol vital in procesul decizional la nivel de bazin hidrografic. Primul pas in constituirea unui astfel de instrument il constituie organizarea datelor sub forma unui model conceptual (Conceptual Data Model – Model Conceptual de organizarea a Datelor). Realizarea unor astfel de modele se face in cadrul unui proces iterativ indelungat in care sunt implicati atat fatori de decizie cat si beneficiari cu diverse specializari din domeniul apei. Utilizarea Modelelor conceptuale de organizare a Datelor (MCD) in Europa sau Statele Unite ale Americii reprezinta o practica larg raspandita in managementul

33 resurselor de apa de cel putin 10 ani. Cu toate acestea, o astfel de abordare constituie o noutate in Romania. Un model conceptual ofera o gandire structurata si logica care este prezentata sub forma unei diagrame flux de lucru. Mai departe un astfel de model este transpus sub forma unei baze de date care stocheaza datele intr‐un mod organizat, compatibil cu fluxul de lucru din cadrul institutiilor beneficiare. Impreuna modelul conceptual de date si baza de date reprezinta nucleul necesar oricaror aplicatii ulterioare de vizualizare sau prelucrare a acestor date, permitand conexiuni cu alte sisteme de management in mod facil. Cele doua Modele Conceptuale de Organizare a Datelor (MCD pentru gospodarirea debitelor medii, respectiv MCD pentru modelarea si gestiunea undelor de viitura) create si prezentate in cadrul tezei reprezinta contributii importante ale autorului si au stat la baza construirii a doua baze de date spatiale in mediu GIS (geodatabase). Aceste baze de date contin in primul rand informatiile necesare pentru modelare (fie a resurselor de apa, fie de propagare a undelor de viitura), precum si rezultatele obtinute (grafice dispecer, delimitarea zonelor inundabile, zone de periculozitate ridicata, cartografierea riscului). Cu alte cuvinte, bazele de date pot reprezinta mai mult decat un simplu mediu de stocare si regasire a informatiilor, ele transformandu‐se in instrumente de facilitare a deciziilor la nivel strategic. In urma modelarii hidraulice in regim permanent pentru calibrarea coeficientilor de rugozitate din albia minora, urmate de rulari in regim nepermanent pentru viituri inregistrate in vederea calibrarii coeficientilor de rugozitate din albia majora, respectiv de validare a acestora s‐au determinat zonele inundabile cu probabilitati de depasire 10%; 5%; 1% si 0,1%.S‐a constatat ca zonele inundabile cu probabilitatea de depasire 10% si 5% se inscriu in limitele digurilor de protectie si nu sunt necesare masuri speciale de aparare. In schimb, benzile de inundabilitate cu probabilitatile de depasire 1% si 0,1% si au o extindere maxima in amonte de 1,7km, respectiv 5,9 km, ceea ce impune masuri de protectie. Ca urmare, aceste rezultate constituie un element principal in construirea hartilor de hazard si de pericol cu diverse probabilitati de depasire, respectiv a propunerii de masuri structurale si nestructurale de protectie a locuitorilor din localitatile ce se inscriu total sau partial in aceste zone. Propagarea undei de viitura accidentala in cazul cedarii barajului Dridu permite evaluarea timpilor de propagare, adancimile si vitezele apei in zona inundata. Aceste informatii sunt utile organelor de inteventie in caz de urgenta pentru a se organiza inainte de producerea unui astfel de eveniment. In cazul cedarii barajului Dridu un efect favorabil il are zona depresionara imediat aval de baraj care permite stocarea unui volum semnificativ de apa, ceea ce intarzie si atenueaza propagarea debitelor viiturii accidentale in aval. Totusi localitatea Moldoveni situata in aceasta zona de retentie naturala trebuie protejata printr‐un dig circular. Este recomandat ca in

34 exteriorul conturului localitatii sa nu se permita noi constructii si sa se permita inundarea libera in cazul unei cedari a barajului. Pentru simularea propagarii undei de inundatie s‐au construit doua modele hidraulice: 1D si 2D, cu intentia de a realiza o comparatie intre rezultatele si modurile de constructie ale celor doua modele. Modelele 2D sunt mult mai dificil de construit decat cele 1D si necesita un timp mult mai indelungat de rulare. Cu toate acestea ele ofera rezultate mult mai precise decat in cazul modelelor 1D. Intrucat propagarea in regim nepermanent a undei de viitura accidentala se efectueaza prin medii diferite (albia construita din profile transversale in cazul modelului 1D, respectiv Modelul Numeric al Terenului in cazul modelului 2D) debitele si adancimile sunt diferite in cazul celor doua modele. In cazul modelului 2D debitele sunt cu circa 28% mai mici decat in cazul modelului 1D. In general, adancimea apei in zona inundabila este mai redusa in albia majora in cazul 2D decat in cazul 1D. Aceasta se poate explica prin faptul ca in cazul modelelor 1D adancimile rezulta in urma unei interpolari a valorilor suprafetei libere din fiecare profil transversal si intersectia acestei suprafete cu modelul terenului, pe cand in cazul 2D adancimile rezulta prin calcul hidraulic prin rezolvarea ecuatiilor Saint Venant bidimensionale. Dimpotriva, in zonele depresionare adancimile sunt mai mari in cazul 1D tocmai datorita diferentei intre modelul numeric al terenului si aproximarea acestuia obtinuta prin intermediul profilelor transversale. De asemenea, vitezele in cazul 1D sunt obtinute prin interpolarea vitezelor obtinute in profilele transversale pe cand in cazul 2D rezulta din calculul hidraulic bidimensional. Utilizand abordarea elvetiana de stabilire a intensitatii si nivelului de pericol s‐a creat o harta de pericol al inundatiei accidentale in cazul cedarii barajului Dridu, oferind informatii utile organismelor pentru planificare teritoriala sau firmelor de asigurari. Hartile de vulnerabilitate si risc la nivelul unui bazin hidrografic nu se pot crea riguros decat utilizand rezultatele oferite de modelele 2D. Totusi, nu se justifica crearea unui model 2D decat in zonele care trebuie aparate, cum ar fi localitatile sau alte obiective importante tocmai datorita resurselor mari necesare pentru construirea modelului. Ca urmare, intr‐o prima etapa se va proceda la o modelare 1D, pentru identificarea zonele care necesita o analiza in detaliu, zone pentru care se va construi ulterior un model 2D) Vulnerabilitatea poate fi evaluata printr‐o multitudine de modele, cu o serie larga sau limitata de indici, intr‐un mod complex sau simplificat. Se recomanda ca in tarile/zonele in care nu se dispune de date detaliate si suficiente privind obiectivele vulnerabile sa se utilizeze o abordare statistica simplificata, care sa ofere rapid si eficient o imagine a vulnerabilitatii la nivelul bazinului hidrografic. Pentru aceasta s‐au propus o serie de factori de vulnerabilitate, care au putut fi evaluati utilizand date statistice care sunt oferite gratuit de Institutul National de Statistica.

35 Indicatorului statistic propus pentru evaluarea vulnerabilitatii unui hectar de localitate poate fi aplicat la orice scara (la nivel de bazin hidrografic sau national). Costurile utilizarii lui sunt mult reduse in comparatie cu campaniile de teren, avand in plus si avantajul pozitionarii spatiale care nu este oferit de datele recensamintelor. Impreuna cu instrumentul GIS elaborat in cadrul tezei pentru identificarea suprafetelor totale inundate din cadrul localitatilor afectate, acest indicator permite evaluarea rapida a numarului de gospodarii afectate/vulnerabile in cazul unei inundatii, necesitand doar informatii privind extinderea zonei inundate/inundabile. Instrumentul GIS, pentru identificarea suprafetelor totale de localitati, teren agricol, paduri, zone protejate, a lungimii totale de drumuri si cai ferate cat si a numarului de poduri afectate/vulnerabile la o inundatie poate fi utilizat foarte simplu, in afara mediului GIS, fiind o aplicatie de sine statatoare.

9.2. Perspective

Pornind de la rezultatele obtinute in cadrul acestei lucrari se pot mentiona cateva perspective de cercetare in viitor. Acestea privesc atat imbunatatirea modelelor matematice pentru propagarea viiturilor cat si completarea metodologiei de evaluare a vulnerabilitatii si bazat pe aceasta de determinare a riscului. Lucrarile viitoare si perspectivele pot fi enumerate astfel: - Colectarea unor date suplimentare si mult mai precise pentru modelele numerice de teren, care conduc la o determinare mult mai corecta a benzilor de inundabilitate (model numeric al terenului obtinut prin masuratori Lidar, profile transversale prin albia minora obtinute prin utilizarea sonarului etc) - Construirea in zonele de maxima vulnereabilitate a unor modele 2D pentru determinarea extinderii benzilor de inundabilitate cu probabilitatile de depasire 0,1% si 1% - Crearea unor indici de rezilienta la nivel de localitate, judet si bazin hidrografic si integrarea lor in instrumentul GIS creat deja - Determinarea riscului fizic (numar persoane, suprafete inundate, km de drum afectat etc) bazat pe indicatorii propusi pentru vulnerabilitate, respectiv a riscului economic pe baza de functii de paguba - Utilizarea unor informatii legate de costuri pentru determinarea riscului financiar.

36 9.3. Contributii

Principalele contributii aduse de aceasta lucrare pot fi sintetizate dupa cum urmeaza: - Crearea a doua Modelele Conceptuale de Organizare a Datelor (MCD pentru gospodarirea debitelor medii, respectiv MCD pentru modelarea si gestiunea undelor de viitura) - Construirea pe baza acestor modele a doua baze de date in format geodatabase pentru gospodarirea debitelor medii, respectv pentru gestiunea riscului la inundatiiRealizarea, calibrarea si validarea unui model hidraulic 1D pentru determinarea zonelor inundabile in bazinul hidrografic Ialomita pe baza viiturilor din septembrie si mai 2005; - Realizarea unui model hidraulic 2D pentru determinarea zonelor inundabile in bazinul hidrografic Ialomita in situiatia cedarii barajului Dridu - Rularea modelelor hidraulice 1D si 2D pentru viituri cu diverse probabilitati de depasire (10%; 5%; 1% si 0.1%), precum si pentru viitura accidentala produsa prin cedarea barajului Dridu. - Interpretarea rezultatelor obtinute - Realizarea unei comparatii intre modelele 1D si 2D pe acelasi studiu de caz oferind recomandari practice privind utilizarea lor cat si reliefand diferentele intre rezultatele obtinute - Crearea unei metodologii statistice simple de evaluare a vulnerabilitatii si aplicarea ei pe bazinul hidrografic Ialomita in cazul benzii de inundatie obtinuta in urma celui mai defavorabil scenariu de cedare a barajului Dridu - Crearea unui indicator statistic de evaluare a vulnerabilitatii unui hectar de localitate si utilizarea lui pentru evaluarea vulnerabilitatii in localitatile afectate de posibila cedare a barajului Dridu - Crearea unei aplicatii GIS de determinare pe baza rezultatelor obtinute din modelul hidraulic a suprafetelor inundate din localitati, terenuri agricole, paduri, zone protejate, a lungimii totale de drumuri si cai ferate si a numarului de poduri afectate la nivelul unui bazin hidrografic.

37 Bibliografie selectiva

1. Radu Drobot, Maria‐Ilinca Alexandrescu, Bogdan Cheveresan, Viorel Chendes, Mihai Bocioaca, Simona Catana, Anton Geicu, Daniela Nistoran, Cristina‐Sorana Ionescu, Radu Sageata, 2006, Baza de date in mediu GIS in vederea gestiunii inundatiilor in zone urbane, Conferinţa “Cercetarea de excelenţă – premiză favorabilă pentru dezvoltarea spaţiului românesc de cercetare, Braşov. 2. Radu Drobot, Romeo Amaftiesei, Maria‐Ilinca Alexandrescu, Bogdan Cheveresan, 2007, Modelarea efectului unui scenariu de cedare a barajului Lacul Morii , , Hidrotehnica, vol. 52, nr. 12, pag. 8‐14 3. Maria‐Ilinca Alexandrescu, Elena Tuchiu, Maria Marinescu,2007, Sistem Integrat GIS de diagnoza a calitatii resurselor de apa la nivel de bazin hidrografic, , Hidrotehnica, vol. 52, nr. 12, pag. 27‐33 4. Radu Drobot, Maria‐Ilinca Alexandrescu, Radu Sageata, Viorel Chendes, 2008, Water Related Crises in Urban Areas, vol.1, pag. 71.1‐71.6, ISSN, 1844‐7090 5. Maria‐Ilinca Alexandrescu, Laurentiu Ichim, Bogdan Cheveresan, Maria Marinescu, Aurora Vasiu, Elena Tuchiu, Collin Schenk, Marc Soutter, Radu Drobot, 2008, An Integrated Quality Management Tool Based on GIS Technology , Proceedings of Swiss‐Romanian Research Programme on Environmental Science & Technology, ESTROM, Geo‐Eco‐Marina 14, pag. 21‐26, ISSN, 1224‐6808 6. Pierre Andre Crausaz, 2000, “Du role Integrateur des systemes d’information a reference spatiale dans la gestion institutionnelle des eaux: analyse, methode, limites et perspectives” , Lausanne, EPFL 7. David R. Maidment, 2002, “Arc Hydro. GIS for Water Resources” , ESRI Press 8. Aquaproiect S.A., 1991, 1992, 1993, Scheme de amenajare complexa a bazinelor hidrografice din Romania 9. DHI software, 2007, Mike Basin documentation 10. www.water‐msc.org, 2006‐2009, proiect Educate 11. www.rowater.ro 12. SGA Slobozia, 2005, Viituri Ialomita 13. US Army Corps of Engineers, 2008, HEC ‐RAS 4.0 Applications Guide‐ River Analysis System Application Guide, versiunea 4.0 14. US Army Corps of Engineers, 2005, HEC ‐GeoRAS‐GIS Tools for support of HEC ‐ RAS using ArcGIS, v. 4 15. US Army Corps of Engineers, 2008, HEC ‐RAS Reference Manual, v. 4.0 16. DHI software, 2007, Mike 11‐ a Modelling System for Rivers and Channels.Reference Manual 17. DHI Software, 2007, Mike 21 Flow Model, Hydrodynamic Module, User Guide 18. DHI Software, 2007, Mike Flood. 1D‐2D Modelling. User Manual 38