Batimetrie

1. Definitie Batimetrie: Ramura hidrometriei Ramura hidrometriei care se ocupă cu măsurarea adâncimii apei in lacuri, râuri, lacuri, râuri, mări si oceane si oceane se numeste batimetrie. Batimetria poate fi

considerată echivalentul acvatic al altimetriei. al  altimetriei. Cu  Cu ajutorul batimetriei se pot realiza: • monitorizarea colmatării lacurilor si râurilor; • explorarea agregatelor  explorarea agregatelor minerale de râu; • monitorizarea excavatiilor din balastiere; din balastiere; • alcătuirea hărț ilor ilor de risc la inunda la inundaț  ț ii; ii; • secț iuni iuni și hărti batimetrice; 2.

Hărţile batimetrice:

Hărţile batimetrice redau relieful fundului apelor prin curbe batimetrice (liniide pe o hartă care unesc punctele de egală adâncime ale

reliefului funduluiapelor) sau curbe sau curbe hipsometrice . În metodologia clasică de cartografiere batimetrică, adâncimile măsurate se raportează în cazul fiecărui perimetru la un nivel de referință local, corespunzător cotei ”zero” a mirei hidrometrice cea mai apropiată de zona de lucru. de lucru.

O hartă batimetrică este o hartă care măsoară adâncimea apei de peste o zonă subacvatică. Deşi mulţi oameni cred că hărţile batimetrice hărţile  batimetrice măsoară adâncimi ale oceanului, acest tip de cartografiere se poate aplica, deasemenea, pentru mări şi lacuri. O hartă batimetrică seamănă mult cu o hartătopografică, cu excepţia faptului că caracteristicile caracteristicile conţinute

în aceasta sunt sub apă. Se pot folosi reprezentări diferite, inclusiv liniile de culoare şi contur, pentru a reprezenta adâncimea oceanului sau a mării într-o anumită zonă. Unele hărţi batimetrice folosesc ceea ce se numeşte un model digital alterenului (DTM) pentru a arăta modul în care nivelurile subacvatice de adâncime diferă de la o regiune la alta.

(Ridicare batimetrica 2Mai – Vama Veche)

Când cartografii au început să facă hărţi batimetrice, adâncimea se măsurade multe ori prin coborârea unui tip de sondă fizică într-o zonă de apă. Această metodă ar putea fi consumatoare de timp şi inexactă. În timpurile moderne, această metodă a fost înlocuită cu sonar pentru a le da celor care se ocupă de hărţi o imagine mult mai bună a ceea ce este pe fundul oceanului. O hartă batimetrică poate servi mai multor funcţii diferite. Multe dintre aceste tipuri de hărţi de navigaţie le dau navigatorilor o mai bună înţelegere a caracteristicilor subacvatice, care ar putea ameninta siguranţa unei anumite căi pentru o barca sau navă.

(Harta batimetrica international a Marii Mediterane)

O hartă batimetrică poate fi, de asemenea, de ajutor în misiuni de scufundare, în cazul în care cei care caută doresc să identifice ceva situat pe fundul unui ocean sau al mării de la o navă de marfăla un cargo aruncat. Multe misiuni interesante subacvatice, care au dezgropat comori de mult scufundate sau nave celebre pierdute au profitat de cartografierea batimetrică pentru a ajunge mai usor la o locaţie submarină.

(Vedere în perspectivă a litosferei Oceanului Atlantic și a Mării Caraibelor (Antilele Mici în stânga jos, și Florida în dreapta sus). Marea tranșee din centru esteGroapa Porto Rico, zona cea mai adâncă a Oceanului Atlantic și a Mării Caraibelor.)

Cartografierea batimetrică este de asemenea folosită pentru

paleobatimetrie, studiul vechilor modificări ale topografiei subacvatice. Deşi multe naţiuni au institutii proprii pentru compilarea datelor hărţii batimetrice, există o resursă internaţională numită Graficul/Harta Batimetrică Generală a Oceanelor (GEBCO). Această colecţie de hărţi batimetrice poate oferi o mare cantitate de informaţii cu privire la etajelor oceanelor oriunde în lume. Proiectul este condus de către Comisia Interguvernamentală Oceanografică (IOC), care face parte din Organizaţia Naţiunilor Unite pentru Educaţie, Ştiinţă şi Cultură (UNESCO). Colecţia GEBCO ajută oamenii de ştiinţă de peste tot în lume pentru a oferi cercetare pe domenii în care mulţi oameni stiu inca destul de puţin: ceea ce se află sub masa mare de apă.

Cartografierea batimetrică progresivă ajută la descoperirea

secretelor uneiadintre ultimele graniţe ale unui pământ care devine din ce în ce mai familiar.  Anatomia unei hărţi batimetrice:

O regulă general valabilă: cu cât se fac mai multe măsurători de adâncime, cu atât harta va fi mai precisă. Pe o hartă sunt prezente izobatele, linii care unesc puncte înregistrate de aceeaşi adâncime a apei, în acest caz., faţă de o suprafaţă de referinţă. Izobatele trasate foarte aproape unele de altele semnifică schimbări rapide în ceea ce priveşte adâncimea, iar izobatele depărtate indică faptul că adâncimea apei se schimbă gradual.

(Reprezentarea izobatelor pe harta)

3. Nivelul apei si mirele hidrometrice: Nivelul apei unui râu, canal, lac sau mare este un element

foarteimportant, deoarece după variaţia lui în timp se poate caracteriza regimul de scurgere. Prin nivelul apei se înţelege înălţimea oglinzii apei faţăde un plan orizontal de referinţă, ales arbitrar, numit planul,,zero miră”. Linia suprafeţei libere a apei trebuie săfie orizontală, în caz contrar se consider ăo valoare medie pe lăţimea cursului. Nivelul apei poate săfie mai ridicat sau mai coborât ca urmare a creşterii sauscă derii volumului de apăcare se scurge, dar şi a influenţei vântului care poate fi orientat în sensul curgerii, în sens invers sau de la un mal la altul.

Fig.1.Partea inferioară a unei plăci de miră. Construcţii pentru mă surarea nivelurilor: Măsurarea nivelurilor se face cu ajutorul mirei

hidrometrice pecare se citeşte nivelul suprafeţei apei unui râu, lac, canal etc. Pentru instalarea unei mire hidrometrice este recomandabil ca sectorul de râuales săfie rectiliniu pe cel puţin 100 m, să nu fie afectat de rupturi de pantă, malurile săfie consolidate, iar albia sănu-şi schimbe traseul întimpul viiturilor Mira hidrometrică este formatădin mai multe plăci de aluminiu,cu lungime de 0,5m sau un metru fiecare, divizate din 2 în 2 cm, în aşafel încât fiecare decimetru să formeze în alternanţă litera E (fig. 1). Amplasarea acestor plăci se poate face în poziţie verticală, pe unul sau mai mulţ i pilot i, în funcţie de configuraţia albiei. Fixarea pilotilor se va face în aşa fel, încât aceştia să fie cât mai feriţi pentru avea stabilitate maximă, ca să nu fie dislocaţi în timpul viiturilor şi să permită citirea nivelurilor pe întregul ecart de variaţ ie. Partea inferioară a mirei se fixează cu punctul ,,O miră” în partea cea mai joasă afundului albiei în aşa fel, încât să se poată citi şi cele mai coborâte niveluri. În funcţie de configuraţia albiei, o miră fixă poate fi instalată pe un singur pilot, sau pe mai mulţi piloţi, în cazul în care malul are o pantă mică. După modul de aşezare a mirelor în raport cu înclinarea terenului, mirele pot fi: - verticale cu piloţii şi plăcile în poziţie vertical; - înclinate acestea din urma putand fi înclinate la 35,45 sau 60 de

grade, functie de panta malului. Mirele înclinate se folosesc pentru intervale mari de variaţie, cum sunt lacurile de acumulare şi uneori chiar la cele naturale. Sunt, de regulă, instalate pe locurile stâncoase, dar şi în cazul unor canale cu maluri betonate ori înclinate, sau maluri de râua amenajate şi protejate de pereuri stabile. După modul de instalare mirele verticale, pot fi : - mire hidrometrice instalate pe o construcţie hidrotehnică deja existentă, cum ar fi pila sau culeea unui pod, cu plăcile montate în acelaşi loc pentru întregul ecart de variaţie a nivelurilor.In cazul în care este necesar, astfel de mire se pot

completa cu unu sau doi piloţ i de miră la partea inferioară a albiei minore sau în albie(fig. 2A); - mire hidrometrice pe piloţi izolaţi (fig. 2B); - mire pe zidărie folosite în cazul în care malul râului este protejat de un zid de piatră sau de beton; - mire pe piloţi în scară alcătuite din 1 sau mai multi piloţi metalici sau de lemn, plantaţ i în scară pe malul inclinat, cu mire montate la nivelment pentru a putea realiza o continuitate citirilor(fig. 2C)

Pentru orice miră instalată, se fixează o serie de planuri caracteristice care au cote bine precizate. La partea inferioară a mirei deosebim: planul ,,0” al mirei, care trece prin cota ,,0” a mirei şi pentru care se determină poziţia altimetrică precisă; planul ,,0” al graficului este un plan imaginar, care se fixează cu până la 1 m mai jos faţă de ,,cota 0” al mirei şi la care se raportează toate citirile de niveluri care e efectuează la miră. Este o măsură de prevedere, absolut necesară, deoarece mira se poate rupe şi reinstalarea la aceiaşi cotă este foarte greoaie, albia se poate adânci iar nivelul ,,O” miră să rămână suspendat. În astfel de situaţii, la instalarea mirei, se determină, numai diferenţa ΔH între ,,O” miră nou şi ,,O” grafic, iar corectarea nivelurilor se va face cu noua valoare, f ără a fi afectate valorile pe termen lung. În felul acesta, se asigură continuitatea şirurilor de observaţii, valorile putând fi

comparate şi prelucrate, f ără dificultăţi. La partea superioară a mirei, se marchează cu vopsea, printr-o linie orizontală: cota de atenţie (CA), de regulă cu linie albastră, care semnifică reavertizarea unei viituri mari, cu pericol de a se produce inundaţii; cota de inundaţ ie (CI), marcată cu linie roşie, mai sus cu 0,5m marcată cota la care practic începe procesul de inundare a albiei majore, aunui teren sau a unui obiectiv protejat; cota de pericol (CP), cu linie galbenă, de regulă cu 0,5m mai sus ca cea anterioară, avertizează asupra acţiunilor de evacuare a unităţilor industriale, case sau grajduri de vite, pentru a se evita pierderile de vieţi omeneşti sau de bunuri materiale (Savin,1996). Citirea nivelurilor este o operaţie important absolut necesară pentru obţinerea datelor necesare caracterizării regimului de scurgere. După instalarea mirei hidrometrice, citirile de nivel se efectuează zilnic, la orele7 dimineaţa şi 17. În cazul în care sunt creşteri au scăderi bruşte ale suprafeţei apei, citirile se pot face şi la intervale mai mici de t imp. Dacă este în timpul unei viituri, citirile se fac din 10 în 10 cm şi se notează încarnet, atât la creşterea, cât şi la scăderea nivelurilor. 4. Pozitionarea planimetrica si batimetrica: Poziţionarea planimetrică este cel mai utilizat tip de poziţionare,

marea majoritate a lucrărilor geodezice necesitând o reprezentare pe un plan a situaţiei din teren. Reprezentarea unei părţi a suprafeţei terestre sau chiar a întregii suprafeţe se realizează prin intermediul hărţilor, adică prin intermediul unui număr finit de puncte reprezentative pentru suprafaţa de reprezentat. Pentru o reprezentare planimetrică a suprafeţei terestre trebuie să se cunoască poziţia orizontală a acestor puncte care alcătuiesc aşa numitele reţele orizontale sau planimetrice. Poziţia planimetrică poate fi dată de coordonatele geodezice (latitudinea şi longitudinea) pe elipsoidul considerat că aproximează suprafaţa Pământului la momentul respectiv (elipsoidul de referinţă), sau într-un sistem bidimensional de coordonate, condiţia fiind cunoaşterea relaţiilor de legătură între cele două sisteme. Funcţie de natura elementelor măsurate, reţelele geodezice planimetrice pot fi: - Reţele de triangulaţie, în care sunt efectuate numai măsurători de direcţii unghiulare orizontale; - Reţele de trilateraţie, în care se efectuează numai măsurători de distanţe; - Reţele de triangulaţie-trilateraţie, în care se efectuează atât

măsurători de direcţii unghiulare orizontale, cât şi măsurători de distanţe. În ultima perioadă de timp, datorită perfecţionării aparatelor de măsură din domeniul geodeziei şi a condiţiilor atmosferice tot mai improprii pentru efectuarea observaţiilor unghiulare la distanţe mari, ultima categorie de reţele este cea mai utilizată pentru determinarea poziţiei planimetrice a punctelor. Prelucrarea măsurătorilor efectuate în reţelele geodezice, indiferent de tipul acestor reţele, constituie ultima etapă a activităţii geodezice, în urma căreia se obţin rezultatele finale. Prin prelucrarea observaţiilor din reţelele geodezice nu se poate îmbunătăţi precizia realizată în faza de efectuare a măsurătorilor, dar o prelucrare incorectă poate micşora această precizie sau, în cazuri extreme, poate conduce la obţinerea unor rezultate incorecte. Principalul avantaj al compensării reţelelor geodezice prin metoda măsurătorilor indirecte constă în faptul că fiecărei observaţii îi corespunde o ecuaţie de corecţie, ceea ce permite efectuarea unui control riguros asupra alcătuirii modelului funcţional. Datorită corespondenţei dintre numărul măsurătorilor şi cel al ecuaţiilor este posibil ca procesul de compensare să poată fi complet automatizat. O prelucrare a măsurătorilor prin metoda observaţiilor indirecte, cunoscută şi sub denumirea de "metoda variaţiei coordonatelor " sau "compensarea grupului de puncte" se realizează prin parcurgerea mai multor etape, în fiecare etapă obţinându-se rezultate care permit alegerea unor modele mai performante şi a unor valori mai precise pentru următoarele etape de calcul.

5. Masuratori si aparatura folosita in masuratorile batimetrice: Ecosistemul Lacul Bâlea: Lacul Bâlea, considerat cel mai mare lac glaciar din Munţii Făgăraşului, face parte din complexul glaciar BâleaCapra, dominat la est de vârful Vânătoarea lui Buteanu (2507 m) ce include pe versantul nordic două văi paralele care şi-au interferat activitatea în Pleistocen: valea Bâlea şi valea Doamnei. Versantul sudic cuprinde cea mai complexă vale glaciară, cu o lungime de peste 6 km, valea Capra.

(Fig. 1. Lacul Bâlea văzut din Şaua Caprei. În dreapta imaginii „berbecii glaciari” . (foto Cornel Pop, septembrie 2008)

Profilarea batimetrică sa realizat cu ajutorul unui echipament modern, model Ceeducer Pro, prevăzut  cu un sistem GPS incorporat şi instalat la bordul unei bărci gonflabile de 3,3 m lungime propulsată de un motor outboard de 15 CP. Acest echipament operează cu două frecvenţe  (30 şi 200 kHz) ale  semnalelor acustice emise. Deoarece semnalele acustice de frecvenţă mai joasă  au o anumită  penetrare în substrat, devine posibilă, în cele mai multe cazuri, evidenţierea acumulărilor de sedimente fine la medii (fracţia argilă  silt ) depuse pe fundul bazinelor acvatoriale. Ţinând cont de frecvenţa mare de măsurare a adâncimii apei (6 citiri/secundă) realizată în regim automat de sistemele batimetrice dea lungul profilului distanţa dintre două puncte de măsură succesive a fost, pentru o viteză de deplasare a bărcii de cercetare de cca. 35 km/h, ceea ce permite a se considera că înregistrarea batimetrică are caracter continuu. Pentru ridicarea detaliilor planimetrice au fost utilizate două receptoare GPS diferenţiale Trimble R3 a căror precizie de poziţionare ajunge, prin postprocesarea datelor înregistrate, la valori centimetrice, în condiţiile

măsurării concomitentă cu cele două receptoare, unul în regim static în baza de referinţă a lucrării, iar cel deal doilea în regim dinamic (rover).

In cazul lacului Bâlea, acesta a fost acoperit de o reţea e profile batimetrice compusă din aproximativ 21 de profile transversale echidistanţate la cca. 20 m şi 6 profile longitudinale cu o lungimea totală cumulată de aproximativ 6 km. Harta batimetrică rezultată, prezentată în Fig. 3, este raportată la cota „zero” a deversorului prag de preaplin al lacului Bâlea în valea omonimă, cu ajutorul căruia este menţinut constant nivelul apei în lac. În aceste condiţii izoliniile figurate pe hartă batimetrică reprezintă adâncimea reală a apelor lacului Bâlea. Cele mai mari adâncimi (cuprinse între 10,25 şi 10,50 m) ale cuvetei lacului glaciar Bâlea au fost evidenţiate în zona central-estică a acesteia. Aşa după cum se poate observa din examinarea hărţii batimetrice, versanţii care mărginesc aria depresionară prezintă o evidentă asimetrie.

In felul acesta, în zona centrală a lacului, la adâncimi ale apei de 45 m sa putut evidenţia existenţa unui strat relativ continuu de sedimente fine a căror grosime depăşeşte 2,5 cm. Cele mai mari grosimi ale sedimentelor fine au fost evidenţiate în aria depresionară în care au fost măsurate cele mai mari adâncimi ale apei, precum şi pe flancul sudestic al lacului. Aici grosimea sedimentelor superficiale fine depăşeşte, conform cartării acustice, 1020 cm, putând să ajungă local şi la valori de 5070 cm, ceea ce face posibilă existenţa a două acumulări locale  de sedimente fine care corespund probabil unor mici depresiuni ale cuvetei colmatate, isolate, situate la adâncimi foarte diferite ale apei: 79 m şi 0,751,0 m.

Ecosistemul Lacul Sfânta Ana: Lacul Sf. Ana este unicul lac vulcanic din ţară situat întrun crater din masivul muntos Ciomad la altitudinea de 950 m .

Structura masivului Ciomad este destul de simplă. Topiturile magmatice din focarele de adâncime au străpuns stratul de fliş terţiar carpatic ajungând la suprafaţă şi dând naştere unor formaţiuni conice, dintre care numai cele centrale au evoluat până la faza de erupţie generând atât un imens volum de material piroclastic cât şi formaţiuni alcătuite din magmă amfibol-biotit-dacitică. Ultimele măsurători efectuate în anul 2005 de către o echipă de scafandri profesionişti împreună cu Organizaţia GeoEcologica ACCENT au stabilit pentru suprafaţa lacului o valoare de 19,3 ha şi un perimetru de 1617 m, în scădere faţă de valorile de 21,3 ha şi respectiv 1749 m raportate în anul 1909 de Geley Josef (Pilbath & Pal, 2007) pentru o suprafaţă de retenţie a bazinului de colectare de circa 2,15 km 2 . Cota oglinzii apei variază între 949 şi 950 m. În cazul lacului Sf. Ana, după procesarea datelor, a fost obţinută harta batimetrică reprodusă în Fig. 4. Comparativ cu hărţile  batimetrice obţinute în trecut (Pilbáth & Pál, 2007), a fost remarcată o fluctuaţie a adâncimii maxime între 8,30 m (obţinută prin măsurarea adâncimii prin copci, de pe podul de gheaţă, în anul 1909) şi 5,50 m (echo-sondă, anul 2000), variaţii parţial explicabile prin însăşi variaţia anuală a nivelului oglinzii apei, fluctuantă conform datelor administraţiei rezervaţiei cu circa

28 cm în perioada 2004 – 2006. Examenul hărţilor batimetrice obţinute în intervalul de 100 de ani (19092008) relevă faptul că, zona adâncimilor maxime pare să fi urmat  o traiectorie sinuoasă în sensul deplasării acesteia din partea central  sudică a lacului (1909, 1971, 1999) spre marginea estică (2000) şi „retur”, cu evidenţierea a două sectoare cu aceeaşi adâncime (2006), în anul 2008 adâncimea maximă  situânduse la SW de cele două  sectoare menţionate mai sus.

Bibiliografie: Hidrologie - Ion Zăvoianu. Ediţ ia a IV-a, Bucureşti, Editura Fundaţ iei România de Mâine,2006. The General Bathymetric Chart of the Oceans - http://www.gebco.net/ Marine Geology and Geophysics Images - http://www.ngdc.noaa.gov/ Wikipedia, enciclopedia liberă - http://ro.wikipedia.org/wiki/Batimetru/

Wisegeek  “clear answers for common questions” - http://www.wisegeek.com/ Bathymetric Maps and What They Tell Us About Lakes - http://lakewatch.edu/ Studiu complex interindisciplinar al ecosistemelor semiinchise http://www.geoecomar.ro/website/publicatii/supliment2009/7.pdf

Compensare 2D - http:/www.topo-online.ro/p_numerice/compensare_2D/descriere.html Batimetrie de mare detaliu: achizi ţ ie, procesare a datelor şi reprezentarea rezultatelor - Radu G. DIMITRIU.