Capitolul 9 - Regimuri hidrologice
9.1 Introducere în regimurile hidrologice
Înregistrările debitului unui râu de-a lungul unei serii lungi de ani arată variații sezoniere sistematice (poziția apei mari și joase) în funcție de principalii factori care influențează debitul: regimul de precipitații, natura bazinului hidrografic, amplasarea sa geografică, infiltrarea etc. Regimul hidrologic al unui curs de apă rezumă toate caracteristicile sale hidrologice și modul său de variație. Acesta este definit de variațiile fluxului său reprezentat de obicei de graficul fluxului mediu lunar (calculat pe mai mulți ani și numit și flux „interlunar” sau modul lunar). Figura 9.1 prezintă valorile modulelor lunare medii ale anumitor râuri din lume.
Smochin. 9.1 - Viteza medie (în m 3/s) a unor râuri din lume.
De asemenea, folosim coeficientul lunar al debitului, care se definește ca raportul dintre fluxul mediu lunar și modulul interanual (media interanuală calculată pe mai mulți ani). Aceasta permite să reprezinte distribuția, în procente, a fluxurilor lunare în cursul anului.
| (9.1) |
Coeficientul de scurgere anual este, de asemenea, definit de următorul raport:
| (9.2) |
Curba coeficienților lunari de deversări din anul mediu face posibilă evidențierea caracterului sistematic al variațiilor sezoniere și compararea râurilor între ele. Cunoașterea acestui coeficient este, de asemenea, de mare interes pentru a putea estima volumele vândute în timpul unui sezon pentru a dimensiona un rezervor.
La fel, curbele frecvențelor relative ale descărcărilor pe o serie lungă de ani definesc variația sezonieră a cuantilelor de descărcare (Fig. 9.2). Curbele notate 10, 25. 90% indică valorile fluxurilor lunare care au respectiv 10, 25. 90 șanse din 100 să nu fie atinse sau depășite.
Smochin. 9.2 - Exemplu de curbe de frecvență (care nu depășesc frecvența) fluxurilor lunare.
9.2 Clasificarea regimurilor hidrologice
În consecință, este posibil să se caracterizeze un bazin hidrografic și debitul acestuia prin adoptarea unei clasificări a regimului cursurilor de apă bazată pe o parte pe forma fluctuației sezoniere sistematice a debitelor pe care o prezintă și, pe de altă parte, pe modul său de aprovizionarea, adică natura și originea apei înalte (ploaie, zăpadă sau glaciar). Distribuția lunară a debitului este apoi utilizată pentru a clasifica regimul de debit al unui flux numit regim hidrologic.
Una dintre cele mai simple clasificări a regimurilor hidrologice ale râurilor este cea a lui Pardé (1933), care distinge trei tipuri de regimuri:
Dieta simplă: caracterizat printr-o singură alternanță anuală de apă ridicată și joasă (o lună maximă și minimă în timpul anului hidrologic) și, în general, printr-un singur mod de alimentare
Dieta mixta: 2 maxime și 2 minime, pe an, corespunzând mai multor moduri de hrănire.
Dieta complexă: mai multe extreme și moduri de hrănire.
Această clasificare poate fi corectată în funcție de cauzele hidrologice care determină ape mari; acesta este cazul fenomenelor de blocaj și prăbușire a gheții. Blocajul desemnează o acumulare, datorită unui obstacol (prezența unui pod, a unui baraj, a unei îngustări, a unui cot etc.), de gheață sau lemn într-un curs de apă care creează o blocadă. Când acest baraj cedează din diferite motive, este prăbușirea. Când vine vorba de dezmembrarea stratului de gheață pe cursurile de apă, aceasta reflectă efectul decongelării. Despărțirea produce apoi o încărcătură de cuburi de gheață de dimensiuni diferite, care la rândul lor pot provoca, atunci când sunt oprite de un alt accident hidrografic sau de alt tip, diguri temporare (blocaj de gheață) care deseori provoacă inundații.
Pe de altă parte, geologia poate modifica semnificativ debitele și dincolo de regimul de alimentare al râurilor. Acest lucru este valabil mai ales în regiunile carstice (de exemplu, în Jura).
9.2.1 Dieta simplă
Se caracterizează printr-un singur maxim și un singur minim anual al coeficientului lunar al debitelor și reflectă predominanța unui singur mod de aprovizionare (gheață, zăpadă sau regim pluvial). Acest personaj poate, totuși, să ascundă combinația mai multor influențe și să ofere regimurilor râurilor în cauză o simplitate aparentă.
9.2.1.1 Regimul de gheață
Regimul de gheață se găsește de obicei atunci când 15-20% din bazin este ocupat de ghețari. În climatul nostru, regimul de gheață este caracterizat, printre altele, de:
Flux destul de important (pentru regimurile întâlnite în Elveția câteva zeci l/s/km 2).
Debite foarte mari vara, datorită topirii gheții; în Elveția, maximul anual unic și foarte accentuat este stabilit în iulie-august.
Debite foarte mici la sfârșitul toamnei, iernii, primăvara devreme (câțiva l/s/km 2).
Amplitudine foarte mare a variațiilor lunare ale debitelor (raportul dintre coeficienții lunari extremi), datorită raportului foarte mare de inundații/apă.
Oscilațiile fluxului între zi și noapte în sezonul cald (de 2 până la 3 ori mai mare în timpul zilei decât noaptea)
O mare regularitate de la un an la următorul regim, deoarece temperatura este dintre toți parametrii meteorologici cea mai puțin neregulată.
În funcție de altitudinea medie a bazinelor hidrografice, aceste caracteristici vor fi mai mult sau mai puțin pronunțate. De exemplu, amplitudinea variațiilor lunare ale debitului este mai mare de 25 pentru bazinele hidrografice de mare altitudine (altitudine medie mai mare de 2.500 metri) și variază de la 12 la 35 pentru bazine de la 2300 la 2600 metri altitudine medie. Rinul de deasupra lacului Geneva este caracterizată printr-un regim de tip glaciar (Fig. 9.1 și Fig. 9.3).
Fig. 9.3 - Coeficientul de flux lunar pentru regimul de gheață (Rhфne а Gletsch).
9.2.1.2 Regim nival
Regimul de zăpadă pură prezintă într-o formă atenuată unele dintre caracteristicile regimului de gheață. Cu toate acestea, maximul apare mai devreme (iunie). Este împărțit în nivel de munte și nivel de câmpie.