1ANALIZA INUNDABILITII PE UN SECTOR EANTION ALBRAULUI SF. GHEORGHE DIN DELTA DUNRII

Daniela E. NISTORAN (1), Iuliana ARMA (2), Stefan CONSTANTINESCU(2), ConstantinBORCEA (3), Sorin Mihi TEODOR (3), Cristina Sorana IONESCU (1)

(1)Fac. de Energetic, Catedra de Hidraulic, Maini hidraulice i Ingineria mediului, Univ.Politehnica Bucureti

(2)Fac. De Geografie, Univ. Bucureti(3) Institutul Naional de Hidrologie i Gospodrirea Apelor, Bucureti

n lucrare se analizeaz inundabilitatea localitii Sf. Gheorghe, situat la gura de vrsare abraului cu acelai nume din Delta Dunrii prin modelare hidraulica 2D la debite cu asigurri ntre0,5% i 5% ce au avut loc n perioada 2005-2006. Datele hidrologice msurate au fost prelucratepentru a fi extinse n zona sectorului de studiu. Modelul Numeric (Digital) al Terenului MNT (MDT)s-a obinut din ridicri topografice, batimetrii, hri topo-hidrografice 1:25000 i ortofotograme.Modelul hidraulic a fost realizat prin cuplarea MNT cu datele hidrologice n diferite scenarii iutilizarea programului gratuit CCHE2D (University of Mississipi, SUA). Au fost fcute comparaii deordin calitativ ntre masca de ap rezultat din calcule i imaginile satelitare ale viiturii dinprimvara 2006.

The analysis of the flooding behaviour of St. George village, situated at the mouth of St.George distributary in Danube Delta was performed by 2D hydraulic modeling for discharge valuesbetween the 200 years and 20 years floods. Hydrologic data was extended in the study reach. TheDigital Terrain Model (DTM) of the study reach was obtained from topographic and bathymetricsurveys, digitised available topo-hydrographic maps 1:25.000 and ortophotoplans by using the finitedifference CCHE2D code (University of Mississipi, USA). The hydraulic model was obtained bycoupling the DTM with hydrologic data under different scenarios. Qualitative comparisons wereperformed between the computed flood maps and the satellite images of the 2006 spring flood.

Cuvinte cheie: model hidraulic, metoda diferenelor finite, analiza inundabilitii, corelaiidebite

1. IntroducereDelta Dunrii reprezint un spaiu geografic particular, care din punct de vedere al analizei

inundabilitii prin modelare hidraulic pune probleme deosebite att la achiziia datelorhidrologice i mai ales topo-batimetrice pentru construcia geometriei (reelei, meei) modelului,ct i n ceea ce privete calibrarea acestuia. La aceste aspecte se adaug dificultile privindformularea condiiilor la limit n zona gurii de vrsare a fiecrui bra: influena oscilaiilor denivel ale Mrii Negre, influena valurilor marine produse de vnt, influena diferenelor desalinitate ale apei fluviale i marine. Toate acestea fac i mai dificil de formulat i integrat unmodel numeric hidraulic.

Pentru analiza inundabilitii rurilor, n ultimele decenii s-au folosit programe de modelarenumeric a curgerii cu suprafa liber a apei. Aceste modele permit obinerea hrilor de risc lainundaii cu condiia s fie calibrate i validate corespunztor. Spre deosebire de modelele 1D,clasice, modelele 2D sunt de preferat pentru sectoare relativ scurte de ru (de ordinulkilometrilor) deoarece acestea din urm sunt capabile s reproduc mai realist fenomene

2distribuite spaial (cum sunt de exemplu micrile secundare n meandre, zone deconfluene/bifurcaii, zone de recirculaie, etc) i s ofere o precizie spaial mai mare aparametrilor hidraulici (Horrit & Bates 2002, Wu 2004). Modelele hidraulice 2D necesit ns untimp mai mare de calcul decat cele 1D, iar datele necesare pentru construcia geometriei trebuies aib o distribuie spaial mult mai mare, fiind totodat i mai dificil de calibrat. n prezent,unele dintre cele mai folosite modele hidraulice 2D (unele avnd i modul de calcul al debituluisolid i transformrilor morfologice ale patului albiei) sunt: MOBED2, TELEMAC 2D,CCHE2D, RMA2, River2D (Jacobson and Galat, 2006), Delft 2D/3D, etc.

Obiectivul prezentei lucrrii este analiza inundabilitii unei zone situate la gura de vrsare abraului Sf. Gheorghe (i al localitii cu acelai nume) pentru viituri cu asigurri ntre 0,5% i5% ce au avut loc n perioada 2005-2006. Pentru aceasta, s-a construit un model numeric cuajutorul programului de calcul CCHE2D (University of Mississipi, SUA) care integreaz ndiferene finite ecuaiile Saint-Venant mediate pe adncime, 2D (ecuaiile apelor de micadncime). Evaluarea factorilor de risc la inundaii a fost fcut n diferite scenarii de calculinnd cont de viiturile venite pe bra i creterea nivelului mrii datorit valurilor marine cauzatede furtuni (vnt). Hrile de risc la inundaii au fost comparate cu imagini satelitare (Horritt,2000) din realitate.

2. Zona de studiu i date topo-batimetriceDebitul mediu multianual al Dunrii la apexul deltei (la staia hidrografic Isaccea) calculat

pentru perioada 1960 2006, este de 6638 m3/s, cu un maxim istoric de 16500 m3/s (nregistratn Aprilie 2006) i o valoare minim de 1970 m3/s (nregistrat n Septembrie 2003). Repartiiadebitelor pe cele 3 brae ale Dunrii din delt este n prezent cea din Fig. 1a.

a) b)

Fig. 1 a) Repartiia debitului Dunrii pe cele trei brae (cf. Raport WL Delft Hydraulics, 2006);b) Harta Deltei Dunrii cu figurarea apexului (vrfului) deltei i a sectorului de studiu;

Braul Sf. Gheorghe pornete de la bifurcaia Ceatal Sf. Gheorghe (km 108,8 msurati de lagura de vrsare n mare), aflat pe braul Tulcea. Este un canal puternic meandrat (coeficientlocal de meandrare de 2,35), ce transport aproximativ 28% din debitul total al Dunrii (Raport

Dunrea100%

Chilia52%

Tulcea48%

Sulina20%

Sf. Gheorghe28%

Apexul Deltei:Ceatal Izmail

Zona de studiu

3Delft, 2006). n perioada 1984-1988 au avut loc lucrri de reconstrucie a canalului prin tierea aase meandre aflate pe sectorul mijlociu (Mahmudia, Dunav, Perivolovca, Dranov, Km 41 iIvancea) i scurtare a lungimii acestuia cu aproximativ 31km. Ca urmare a acestor lucrri pantasuprafeei libere a apei, debitul lichid i solid, precum i viteza medie au crescut dup 1988,ajungndu-se n prezent la un echilibru privind repartiia de debite ntre acest bra i celelaltedou (Chilia i Sulina) ale Dunrii. Canalul Sf. Gheorghe este navigabil numai de ctre navefluviale (cu un pescaj mai mic de 3m).

Sectorul analizat se gsete pe ultimii 5km de la gura de vrsare n Marea Neagr a brauluiSf. Gheorghe din Delta Dunrii. (Fig. 1b). Terenul plat i stuful fac aproape imposibile nmajoritatea zonelor ridicrile topografice cu staia total ct i procesarea datelor achiziionateprin tehnici de sondare la distan (LIDAR, French, 2003).

Pe malul drept, aproape de vrsare, exist o prelungire a braului Sf. Gheorghe mrginit deo bar sedimentar, avnd o lungime de aproximativ 3 km i o lime variind ntre 3,5 i 10,5m.Mergnd spre amonte, tot pe malul drept, aproximativ la km 5, se bifurc braul Olinca, avnd olime de aproximativ 80m i o adncime medie la talveg de aproximativ 2,5m (Fig. 2).

Fig. 2 Sectorul de studiu. Fotografie aerian a braului Sf. Gheorghe i localitatii cu acelai nume (seobserv digurile de protecie la inundaii ce nconjoar localitatea)

Lungimea sectorului de studiu este de aproximativ 4,5 km, canalul Sfntu Gheorghe avnd -n aceast zon de vrsare - o lime medie de 400m (cu o lime minim de aproximativ 200mn dreptul portului Sf. Gheorghe i una maxim de aproximativ 600m, aproape de vrsare),precum i o adncime maxim de 15 m (aproximativ n dreptul portului Sf. Gheorghe),corespunztoare unui valori a debitului la staia Sf. Gheorghe km 8 de circa 2000 m3/s. Digul deprotecie la inundaie care mrginete localitatea Sf. Gheorghe are o nlime medie aproximativde 2 m.

Nivelul mediu lunar multianual al Mrii Negre urmrete tendina debitului corespunztor alDunrii, cu amplitudini de aproximativ 15 cm ntre nivelul ridicat din primvar i cel sczut dintoamn (Fig. 3a, Malciu & Diaconu, 2007). Variaia medie anual a nivelului mrii datoratvalurilor provocate de furtunile marine (produse cu predilecie de vntul din direciile N i NE, E

Km 4.3Mir port

Km 5.6Limitaamonte

Km 1.1Limitaaval

CanalulOlinca

CanalulTatar Dig de protecie lainundaii

localitatea Sf.Gheorghe

4i SE, Bondar et. al., 1973) este de 70-80 cm (Fig. 3.b). Amplitudinea mareei este de doar 711cm (Malciu and Diaconu, 2007).

Fig. 3 a) Evoluia anual a nivelului Mrii Negre la Constana i a debitului Dunrii (valori medii lunaremultianuale); b) Dependena nivelului Mrii Negre la Constana de debitul Dunrii i intensitatea vntului (preluare

dup Malciu V. i Diaconu V. 2007)

n aceste condiii, inundaiile n zona de vrsare a braului Sf. Gheorghe apar atunci cnddebitul la apexul deltei depete 10.000 m3/s (Bondar and Panin, 2000) i/sau atunci cnd suntvaluri mari pe mare. Unul dintre cele mai recente evenimente hidrologice istorice (cu o asigurarede aproximativ 0,5%) a avut loc n primvara anului 2006.

n Iulie 2005 i Iulie 2006 au fost efectuate campanii batimetrice i ridicri topografice alesectorului eantion de studiu n scopul surprinderii i cartrii modificrilor morfologice(eroziuni, depuneri) i crerii unei baze de date pentru studii ulterioare. Acestea au permisconstrucia unui Model Numeric al Terenului care a fost folosit n modelarea hidraulic pentrustudiul inundabilitii localitii Sf. Gheorghe (Fig. 4).

a) b)Fig. 4 Partea topo (a) i batimetria ce au stat la baza construciei MNT a sectorului de studiu (cu dimensiunile

celului de 20x20m); la baz este ortofotoplanul corespunztor zonei

3. Date hidrologice msurate i calculateStaiile hidrometrice de la captul aval al canalului Sf. Gheorghe sunt: Sf. Gheorghe port (la

4,3 km fa de gura de vrsare, amplasat n port; coordonate geografice: latitudine 445343N,longitudine i 293535E), Sf. Gheorghe km 8 (44540N, 29330E), Sf. Gheorghe Ivancea

5i Sf. Gheorghe Dunav (coordonate 4510N, 29160E). La prima dintre aceste staii se facdoar nregistrri de nivel, iar la cea de-a doua msurtori de debit, care se raporteaz la miraDunav.n perioada de studiu dintre 1 ian. 2005 i 31 dec. 2006 debitele msurate la staia Sf.

Gheorghe km 8 au avut valori cuprinse ntre 940 i 3740 m3/s iar cele de la staia Sf. Gheorghekm 4,3 au fost estimate n dou moduri:

pe baza unei relaii de corelaie, care ine cont de nivelurile msurate la Sf. Gheorghe- mira Dunav, Sf. Gheorghe Port - km 4,3 (Fig. 5) i de debitele msurate la staiaSf. Gheorghe km 8 (Fig. 6):

DunavatgheSfgheSf

Sf.ghe. HHQQ 4.8..4

. (1) pe baza unei relaii de aproximaie la nivel multianual care ine cont de debitele

maxime anuale din anii 1970, 1975 i 1977-2006 (Fig. 7)4703,0 84 Sf.ghe.Sf.ghe. QQ . (2)

H Sf. Gh. Km 4 i H Dunav

40

90

140

190

240

290

13-Dec 01-Feb 23-Mar 12-May 01-Jul 20-Aug 09-Oct 28-Nov 17-Jan 08-Martimp (2006)

H cm

H Sf. Gh. Dunavat 06H Sf. Gh. Dunavat 05H Sf. Gh. km 4 06H Sf. Gh. km 4 05

Fig. 5 Valorile nivelurilor medii zilnice pe braul Sf. Gheorghe msurate la staiile de la km 4 i Dunav n perioada2005-2006

6Q sf. Gh. km 8 si Q sf. Gh. 4in anii 2005-2006

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

13-Dec 01-Feb 23-Mar 12-May 01-Jul 20-Aug 09-Oct 28-Nov 17-Jantimp (zile)

Q (m

3/s)

km 8 06

km 8 05km 4 06 rel.corelatiekm 4 05 rel.corelatiekm 4 06 formulamultianualakm 4 05 formulamultianuala

Fig. 6 Valorile debitelor medii zilnice pe braul Sf. Gheorghe msurate la staia de la km 8 i estimate la cea de lakm 4 n perioada 2005-2006

Variabilitatea comparata a debitelor maxime anuale masurate Q sf. ghe. 8si a debitelor calculate Q Sf. gheorghe 4

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010timp

Q (m3

/s)

km 8km 4 relatie corelatie nivelurikm 4 formula multianuala

Fig. 7 Variabilitatea comparat a debitelor maxime anuale msurate la km 8 i estimate prin calcul la km 4

4703,0 8..4.. gheSfgheSf QQ

7Cheie limnim. Km 4

2005: y = 33.855Ln(x) - 157.09

2006: y = 60.063Ln(x) - 346.1540

50

60

70

80

90

100

110

700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600

Q calculat (m3/s)

H masura

t (cm)

Cheie km 4 06Cheie km 4 05Log. (Cheie km 4 05)Log. (Cheie km 4 06)

Fig. 8 Cheile limnimetrice aproximative la staia Sf. Gheorghe port - km 4 n perioada de timp analizat (2005-2006). Debitele sunt obinute prin legturi corelative

Viitura din 2006 a avut un vrf de debit QSf. Gh. km 8 = 3740 m3/s aproximativ corespunztorasigurrii de 0,5% (cu probabilitatea de 1 la 200 de ani). Se observ c debitele calculate cuformula (1) sunt ceva mai mici dect cele calculate cu formula (2). n Fig. 8 se prezint cheialimnimetric aproximativ la mira din portul Sf. Gheorghe (km 4) trasat pe perioada de timpanalizat cu ajutorul formulei (1).Mrimile hidraulice caracteristice ale braului Sf. Gheorghe sunt:

vitezele medii pe verticala elementului finit de calcul, pentru debite cuprinse ntredebitul minim i cel mediu multianual n plaja (0,350,1) m/s (Bondar .a., 1973), cuo medie de 0,5 m/s.

rugozitatea Manning pentru calcule 1D n plaja (0,0380,023) s/m1/3. n cazulcalculelor 2D, se tie c rugozitatea Manning nu mai ine cont de efecteletransportului de sedimente i al turbulenei (acestea fiind caracterizate prin termeniseparai n ecuaiile curgerii) i n consecin coeficientul de rugozitate este mai mic,el fiind aproximativ din valoarea corespunztoare modelelor 1D.

vntul influeneaz n mod decisiv nivelurile apei n zon. Elementele valurilor pebraul Sf. Gheorghe sunt: adncimea medie a apei 5m, perioada medie maxim pecare o pot cpta valurile formate este de aproximativ 2,45 s, viteza minim a vntuluipentru obinerea nlimii medii maxime a valurilor 8,3m/s iar nlimea mediemaxim a valurilor 0,38m, lungimea valurilor 10m, nlimea acestora cu asigurareade 1% - 0,92m iar cu asigurarea de 5% - 0,74m. Cel mai mare efect l au vnturilecare bat din direcia N-E.

Panta suprafeei libere. Pn n 1963, cnd debitele de ap de pe braul Sf.Gheorghe erau mai mici dect n prezent (nainte de construcia barajelor i tiereameandrelor), panta suprafeei libere a apei pentru debite cu asigurarea de 5% era de0,023 la Sf. Gheorghe, de 0,033 la Ivancea, de 0,047 la Dunav, de 0,045 laMahmudia, rezultnd o medie de 0,037 pe braul Sf. Gheorghe. n Fig. 9 se prezint

Degradare/Eroziune

8graficul H = f(L%), pentru Q1%, unde H reprezint nivelurile n lungul celor trei braeprincipale ale Deltei, iar L% este distana procentual de la Ceatal Izmail la seciuneacurent (100% reprezentnd lungimea braului Sulina ntre Ceatal Izmail i Sulina).Din acest grafic (Bondar .a., 1973) se observ c pentru debitul cu asigurarea de 1%panta suprafeei libere pentru ultimii 20km ai braului Sf. Gheorghe a rezultat a fi de0,0255. Extrapolnd, se poate aproxima c pentru c pentru un debit i mai mare, cuasigurarea de 0,5% ar rezulta o pant a suprafeei libere de circa 0,033. Aa cum s-amenionat anterior, dup rectificarea braului, debitele, vitezele i pantele suprafeeilibere au crescut. Prin urmare, cele trei valori aproximative ale pantei suprafeei liberea apei pe sectorul de studiu, corespunztoare celor trei asigurari considerate dreptscenarii de calcul, de 0,5%, 1% i 5% se vor lua n ca fiind: 0,035, 0,028 i0,025%. Aceste valori sunt folosite pentru calculul nivelului de pe frontierele amontei aval ale sectorului eantion, plecnd de la nivelul msurat de la km 4,3 (port). nFig. 10 se prezint panta suprafeei libere a apei pe perioada de studiu, pe sectorul Sf.Gheorghe km 4,3 mira Dunav (km 50), calculat cu formula:

457004kmDunavat HHJ (12)

Se observ din Fig. 10 c pentru viitura din 2006, care a avut un vrf de debit de16500 m3/la apexul deltei, panta suprafeei libere este cea mai mare (aproximativ0,036 ). Totodat, valorile relativ mari ale pantei suprafeei libere, J, de la sfaritulanului 2005 i nceputul anului 2006 explic eroziunea ce a aprut la km 4, deoarece(conform relaiei lui Du Bois n ipoteza micrii uniforme) eforturile tangeniale defrecare pe patul albiei, b (b de la bed n englez, pat) sunt direct proporionale cupanta:

ghJb (3)

9Fig. 9 Pantele suprafeei libere ale apei pe cele trei brae ale Dunrii (de sus n jos, Chilia, Sulina, Sf. Gheorghe)pentru Q1%. Distanele sunt procentuale, 100% reprezentnd lungimea braului Sulina ntre Ceatal Izmail i Sulina(Monografia hidrologic, 1963)

Panta suprafeei libere pe sectorulSf. Gheorghe Dunav - mira port (km 4)

00.0050.01

0.0150.02

0.0250.03

0.0350.04

1-Jan

1-Feb

1-Mar

1-Apr

1-May

1-Jun

1-Jul

1-Aug

1-Sep

1-Oct

1-Nov

1-Dec

Timp

Panta

supra

feei lib

ere (m

/km)

20052006

Fig. 10 Panta suprafeei libere a apei pe sectorul Sf. Gheorghe Dunav (km 50) Sf. Gheorghe Port (km 4,3)

4. Metoda numericPentru analiza inundabilitii zonei s-a folosit programul CCHE2D (Center for Computational

Hydro-science and Engineering) realizat de Unversity of Mississippi, USA. Programul

10

integreaz prin metoda diferenelor finite ecuaiile Navier-Stokes, mediate pe adncime (ecuaiileSaint-Venant n dou dimensiuni sau ecuaiile apelor de mic adncime): ecuaia decontinuitate, 0

yhv

xhu

tZ (1)

i ecuaiile de micare: vfhyhxhhxZgyuvxuutu Corbxxyxx

1 (2)

ufhyhxhhyZgyvvxvutv Corbyyyyx

1

(3)unde u i v sunt componentele vitezei mediate pe adncime pe direciile x (a curgerii), respectiv y(perpendicular pe direcia curgerii);

g este acceleraia gravitaional;Z cota suprefeei libere a apei; densitatea apei;h adncimea local;fCor parametrul Coriolis;xx, xy, yx, yy, eforturi tangeniale Reynolds (datorate turbulenei), mediate pe adncimebx, by, eforturi tangeniale de frecare pe patul albiei

n ecuaiile (2) i (3) tensiunile Reynolds sunt aproximate pe baza ipotezei lui Boussinesqastfel:

xu

txx 2

yv

xv

yu

tyy

tyxxy

2(4)

n relaiile anterioare, vscozitatea datorat turbulenei, t, s-a exprimat n simulrile numericepe baza modelului k-, n funcie de energia cinetic turbulent k, i de viteza de disipare aacesteia, , astfel:

2kct . (5)

n aceast expresie pentru coeficientul c s-a considerat valoarea implicit 0,09, iar k i seexprim n funcie de media pulsaiilor componentelor vitezei:

ji

ji

t

ii

xu

xuuuk

21

(6)

Au fost realizate i testate la stabilitate i acuratee mai multe reele de calcul. Acestea au fostobinute printr-o interpolare triunghiular a datelor topo-batimetrice cu o reea plan,dreptunghiular. n Fig. 11 a) se prezint una din reelele de calcul (cu 25.000 = 250 100noduri) folosit pentru discretizarea domeniului de calcul.

11

n timpul procesului de calibrare au fost testate mai multe valori ale rugozitii neomogeneManning n plaja: 0,0150,02 s/m1/3 pentru braul Sf. Gheorghe, 0,20,025 s/m1/3 pentru zoneleinundabile acoperite de vegetaie i 0,0250,03 s/m1/3 pentru zona cu case construite aparinndsatului (Ramesh .a., 2000).

Drept condiie pe frontiera amonte (Fig. 11b), s-a folosit o valoare constant a debitului pebra, iar pe frontiera aval s-a folosit o valoare constant a nivelului, (corespunztoare debitului)derivat din cea din port (ntruct nivelul mrii depinde de debitul Dunrii). S-au neglijatdebitele de pe braul lateral Olinca (mal drept) i de pe canalul Ttaru (mal stng). Calibrarea ivalidarea modelului (pentru ajustarea valorilor coeficientului de rugozitate) s-a fcut pe valorimsurate ale nivelului apei n port. ntruct s-au obinut diferene maxime absolute de 3-5 cm.ntre nivelul calculat i cel nregistrat, s-a considerat modelul hidraulic calibrat.

a) b)Fig. 11 Exemple de: a) reea de calcul i b) valori ale coeficientului de rugozitate i condiii la limit amonte i aval

folosite n calculeAu fost analizate pe ntreg domeniul de calcul valorile obinute din calcule ale vitezei,

efortului tangenial de frecare cu patul albiei, debitului specific, numrului Froude i viscozitiiturbulente. S-a avut grij ca volumul de ap care iese din domeniul de calcul pe perioadasimulrii s fie egal cu cel care intr n domeniu.

Au fost efectuate rulri la diferii pai de timp, t (1s 40s) i un numr total de 2000 depai, respectnd astfel criteriul lui Courant n 2D:

1

ytv

xtu , adic aproximativ 12

xtu , (7)

unde x i y sunt paii reelei dup direciile j i i. Dac se nlocuiete u cu valoarea medie avitezei, de 0,5 m/s i pasul minim al reelei de 20 m, se gsete o valoare maxim admisibil,tmax = 20s pentru pasul de timp fizic. ntr-adevr, pentru paii mai mari de timp, modelul nu adovedit stabilitate. Aproximativ 10,000-15,000 s au fost necesare pentru depirea perioadei denclzire a modelului dup care instabilitile s-au amortizat.

Mrimile hidrodinamice au fost calculate n dou scenarii de evenimente meteorologice: cumare calm i cu valuri care s duc la creterea cu 30 cm i respectiv 70 cm a nivelului mrii.

Frontieraamonte

Frontieraaval

12

5. Rezultate i concluziiDatorit faptului c valorile cotelor corespunztoare aceluiai debit n dreptul km. 4 (zona

portului Sf. Gheorghe) scad din 2005 pn n 2006, nseamn c n medie, intre cei doi ani a avutloc un proces de eroziune (degradare) a patului albiei. Acest fapt a fost pus n eviden i demsurtorile batimetrice efectuate la nceputul lunilor iulie 2005 i iulie 2006.

n Fig. 12 a) i b) se prezint dou hri de risc la inundaii obinute n urma calculelor nregim permanent pentru valori ale debitelor afluente de 823m3/s (cu asigurarea de 5%) i1517m3/s (cu asigurarea de 0,1%). n primul caz s-a considerat nivelul aval de 61cm iar n celde-al doilea de 96 cm. Intr-un al doilea scenariu de risc, nivelul mrii crete mai nti cu 30cm(c) i apoi cu 70cm (d). Zonele albe din Fig. 12 reprezint zone uscate, neinundate, iar vectorii ilegendele color indic distribuia de viteze i valoarea modulului acestei mrimi. Utilitateamodelului pentru aceast zon aproximativ plat este aceea c se pot identifica pe hart chiarcasele inundate.

a) b)

c) d)Fig. 12 Hrile de risc la inundaii (cu alb sunt reprezentate zonele uscate, neinundate) obinute din calcule n

regim permanent la debitele: a) Q = 823m3/s, b) Q = 1517m3/s; c) Q = 823m3/s i nivel crescut al mrii cu 0,3m i d)acelai debit, dar nivel al mrii de 0.7m

Cu ajutorul modelului, se pot obine i hri ale adncimii apei, care sunt foarte utile pentruevaluarea pagubelor la inundaii. n Fig. 13 au fost utilizate diferite scri pentru a pune neviden adncimea apei n zonele inundate: (a) o scar de la 0 la 1m pentru zona cu case alocalitii i (b) una de la de la 0 la 17m pentru braul principal Sf. Gheorghe. Imaginile au fostobinute n cazul unui debit afluent, Q = 1517m3/s i fr valuri pe mare.

13

a) b)Fig. 13 Harti ale adncimii apei (cu figurarea distribuiei de viteze pe braul Sf. Gheorghe) n domeniul de

calcul (la Q = 1517m3/s) pentru diferite scri: a) 0-1m pentru zona inundat a localitii Sf. Gheorghe; b) 0-17mpentru curgerea de pe bra

Pentru analiza inundabilitii zonei de la gura de vrsare a braului Sf. Gheorghe i alocalitii cu acelai nume s-a construit un model hidraulic 2D. S-a urmrit obinerea hrilor derisc la inundaii, pregtirea informarii populaiei i luarea msurilor de aprare corespunztoare.Pentru aceast analiz s-au considerat scenarii de debite cu asigurri ntre 0,5% i 5% ce s-aunregistrat n perioada 2005-2006.

Debitul folosit n calcule la km 4, cu asigurarea de 0,5%, n valoare de 1517 m3/s estefoarte apropiat ca valoare de maximul nregistrat pe data de 30 Apr. 2006 (Q = 1481 m3/s).Imaginea satelitar (Fig. 14a) din acea zi confirm inundarea unor suprafee din E i N-Vlocalitii Sf. Gheorghe, observate i pe masca de ap rezultat din calcule (Fig. 12b). Acesterezultatele sunt susinute i de observaiile localnicilor privind influena decisiv a valurilormarine asupra inundabilitii zonei.

Qkm8=3690 m3/sQkm4=1481 m3/s

Flow hydrograph, St. George, km 4

1100

1150

1200

1250

1300

1350

1400

1450

1500

24-Apr 27-Apr 30-Apr 03-May 06-Maytime (days)

Qkm4

(m3/s

)

Fig. 14 a) Imaginea satelitar i b) hidrograful viiturii din Apr. 2006 la km 4 Sf. Gheorghe cu specificareavalorii debitului mediu din ziua respectiv

Simulrile cu programul CCHE2D au fost efectuate n diferite scenarii hidrlogice.Rezultatele au dus la concluzia c nivelul mrii are o influen mai mare asupra inundabilitiizonei dect viiturile venite pe braul Sf. Gheorghe. Prin urmare furtunile marine i implicit

14

valurile provocate de acestea, precum i creterea nivelului Mrii Negre datorit nclziriiglobale (Panin, 2000) au o mare influen asupra inundabilitii localitii Sf. Gheorghe.

B I B L I O G R A F I EBondar C., State I., Roventa V. (1973), Marea Neagr n zona litoralului romnesc. Monografie hidrologic,

Bucuresti, IMH, 516 pp.Bondar, C. Panin, N. (2000), The Danube Delta hydrologic database and modelling, Geo-Eco-Marina, 5-6/2000-

2001, pp. 5-52Malciu V., Diaconu V. (2007), Long-term trend of the sea level at the Romanian littoral, IOC Workshop Report, No

171, Annex III, pag. 21Panin N. (2000), Le Delta du Danube et lelevation du niveau de la mer : risques et rponses, Coloque dArles Le

changement climatique et lespaces ctiers . Lelevation du niveau de la mer. Risques et rponses 15-16 Oct.2000

French. J.R. (2003), Airborne Lidar in Support of Geomorphological and Hydraulic Modelling, Earth SurfaceProcesses and Landforms, 28, 321-335, DOI: 10.1002/esp.484

Horritt M.S. (2000), Calibration Of a Two-Dimensional Finite Element Flood Flow Model Using Satellite RadarImagery, Water Resources Research, 36, no. 11, pag. 3279-3291

Horrit M.S., Bates P.D. (2002), Evaluation Of 1d And 2d Numerical Models For Predicting River Flood Inundation,Journal of Hydrology, 268, 87-99

Jacobson R.B., Galat D.L. (2006), Flow and form in rehabilitation of large-river ecosystems: an example from theLower Missouri River, Geomorphology, 77, 249-269

Nistoran Gogoase D., Arma I., Ionescu C., (2011), Inundation Maps for Extreme Flood Events at the Mouth of theDanube River, International Journal of Geosciences, 2, 68-74

Ramesh, R., Datta B., Bhallamudi M.S., Narayana, A. (2000), Optimal estimation of roughness in open-channelflows, Journal of Hydraulic Engineering, 126(4), 299-303

Wu W. (2004), Depth-averaged 2-D Numerical Modeling of Unsteady Flow and Nonuniform Sediment Transport inOpen Channels, Journal of Hydraulic Engineering, 130, No. 10, 1013-1024

** WL Delft Hydraulics, Deep Water Navigation Canal Danube Black Sea, Report 2006 , UNECE, ENHS,http://live.unece.org/env/eia/implementation/inquiry.html

Flood analysis on a study reach along St. George distributary of Danube Deltatude dinondation pour un secteur-chantillon sur le bras de S. George, Delta duDanube