O abordare hidromorfologică

Gabriela IOANA-TOROIMAC

© Martina Peneva

Dunărea Inferioară sub impactul antropic

Râurile și presiunile antropice

În timp istoric, râurile au fost amenajate în diverse scopuri: la ape mari, pentru protecția contra inundațiilor, prin îndiguire; la ape medii, pentru a ajunge la condiții stabile, spre exemplu, prin rectificarea cursului și prin amenajarea malurilor contra eroziunii; la ape mici, pentru a facilita navigația, spre exemplu, prin dragare. Toate aceste presiuni antropice au dus la modificarea semnificativă a cursurilor de apă. Modificările de natură hidromorfologică (scurgerea apei cu aluviuni, albia ca formă, dimensiunile și tipul substratului), precum și cele referitoare la calitatea apei (temperatură, turbiditate, azot, fosfor) au impact asupra nevertebratelor. Nevertebratele reprezintă hrana peștilor și a păsărilor, ce formează la rândul lor hrana mamiferelor. Întregul lanț trofic modificat influențează societatea prin reducerea beneficiilor pe care râurile le pot aduce ca resursă sau servicii de recreere. Modificările condițiilor fizice (hidromorfologice) se comportă ca un efect de domino, de aceea este important să fie cunoscute.
Fluviu Dunărea este modificat de către om. În drumul său de peste 2.800 km dintre Munții Pădurea Neagră și Marea Neagră, Dunărea își adună afluenții dintr-un bazin hidrografic de 817.000 km2. Este un fluviu de dimensiuni mijlocii, cu un debit la intrarea în Delta Dunării de aproximativ 6.500 m3/s. Este considerat cel mai internațional bazin hidrografic din lume și unul dintre cele mai transformate de către om. Bazinul hidrografic al Dunării se suprapune pe teritoriul a 19 state ale Europei Centrale din punct de vedere geografic (80,5 milioane de locuitori în total). Cea mai mare parte ca suprafață a bazinului hidrografic (30%) și număr de locuitori (22%) aparține României. Dunărea propriu-zisă traversează 10 state și patru capitale (Viena, Bratislava, Budapesta și Belgrad), dintre care trei cu peste 1 milion de locuitori. Amenajările sunt mai importante în cazul Dunării Superioare (Germania, Austria, Slovacia) și Mijlocii (Ungaria, Croația, Serbia) decât în cazul Dunării Inferioare (România, Ucraina, Serbia, Bulgaria).

În cazul Dunării românești, principalele amenajări sunt redate în Figura 1. Pe teritoriul României, lunca Dunării a fost îndiguită. Îndiguirea a început în prima parte a secolul al XX-lea în scopul valorificării economice și scăderii riscurilor hidrice (Antipa, 1910). În anii 1930, o suprafață de 7% din lunca Dunării românești era îndiguită. În anii 1970 suprafața îndiguită crescuse la 75%, pădurile naturale de salcie fuseseră local înlocuite cu păduri de plop și alte amenajări implementate cu scopul de a proteja malurile de eroziune (citările din Ioana-Toroimac, 2014). Două baraje au fost construite pe Dunărea Inferioară la Porțile de Fier I (1964-1972) și II (1977-1986).

Paragrafele de mai jos prezintă câteva aspecte referitoare la transformările hidromorfologice suferite de fluviul Dunărea sub impactul antropic din ultimele secole. Albia minoră a Dunării și scurgerea fluviului au înregistrat efectele presiunii omului. În contextul în care la nivel global se pune din ce în ce mai mult accent pe mediul natural și valoarea lui, ultimul paragraf interoghează perspectiva restaurării Dunării Inferioare spre condiții mai apropiate de cele istorice.

Schimbări în albia Dunării

În condiții naturale, Dunărea forma din amonte în aval o succesiune de tipuri de albie - cu mai multe sau mai puține brațe, mai mult sau mai puțin sinuoase, în funcție de materialele pe care le traversează (rezistente la eroziune sau nu), de pantă și cantitatea de apă cu aluviuni transportată. Dar albia Dunării s-a schimbat ca urmare a intervențiilor antropice din ultimele secole. Dunărea Superioară la Viena forma o albie cu mai multe brațe, ce s-au pierdut ca urmare a protecției la inundații, navigației, construirii portului și dezvoltării orașului. Astăzi, Dunărea albastră a lui Strauss este canalizată, iar fostele sale brațe sunt „moarte”, fără conexiune cu brațul principal. Dunărea Mijlocie la sud de Budapesta forma o albie meandrată. Aceasta a fost rectificată cu precădere pentru navigație, pierzându-și sinuozitatea din trecut. Dunărea inferioară din sudul României este cea care și-a păstrat cel mai mult caracteristicile apropiate de cele naturale. Dunărea Inferioară se caracterizează prin formarea insulelor de dimensiuni mici între mai multe brațe. La granița marilor imperii, poate în lipsa interesului pentru dezvoltare, Dunărea Inferioară și delta sa nu au fost la fel de puternic modificate de către om.
Insulele Dunării se formează acolo unde sunt condiții favorabile de depunere a aluviunilor transportate de fluviu, adică, unde viteza curentului scade. Ele au, în general, o formă alungită, ceea ce este o caracteristică pentru procesele dominante de eroziune. Sunt, în general, acoperite cu vegetație. Ele migrează spre aval sau lateral și se pot uni între ele. În afară de insule, pe Dunăre se pot forma și bancuri de aluviuni neacoperite cu vegetație și deci dinamice spațial. Acestea contribuie în mod esențial la formarea și evoluția insulelor propriu-zise.
Unul dintre cele mai studiate sectoare ale Dunării este cel dintre Giurgiu (România)/Ruse (Bulgaria) și Călărași (România)/Silistra (Bulgaria), deoarece este cel mai dinamic și a suscitat interes în lumea științifică. Conform studiului efectuat de Grecu et al. (2022), în anul 1856, au fost numărate 51 de insule cu o suprafață totală de 47,7 km2, din care 79% acoperite cu vegetație (pădure, pășune), iar restul de 11% fără vegetație. În anul 2019, au fost cuantificate 49 insule cu o suprafață totală de 53,7 km2 din care 91% cu vegetație forestieră și 9% fără vegetație forestieră. Ipotetic, fiecare insulă avea o suprafață medie ce a crescut de la 0,9 km2 la 1 km2. Conform aceluiași studiu, insulele mari s-au extins și s-au vegetalizat, iar insulele mici au dispărut probabil unindu-se cu cele mari. Malurile Dunării au fost, în general, ușor erodate în această perioadă. Materialele provenite din eroziune contribuie probabil la formarea continuă a insulelor.

Figura 2 se focalizează pe insulele Dunării situate în amonte de Tutrakan (în Bulgaria, în dreptul confluenței Argeșului cu Dunărea). Analiza mai multor hărți și imagini satelit din perioada 1856-2017 arată o evoluție complexă. Din punct de vedere statistic, insulele au devenit mai fragmentate între 1856 și 1900, ceea ce poate fi consecința funcționării intense a hidrosistemului sub impactul viiturilor caracterizate prin volum mare de apă și scurgere rapidă. De altfel, ultimul deceniu al secolului al XIX-lea s-a caracterizat prin inundații majore (Gâștescu și Țuchiu, 2016). După 1976, crește raportul perimetru-arie, ceea ce sugerează alungirea acestor insule sub impactul eroziunii fluviale și probabil pe fondul construcției barajului de la Porțile de Fier I. După 1987, complexitatea formei crește ceea ce sugerează căutarea unui nou echilibru între procesele de eroziune și cele de acumulare. Figura 3 surprinde câteva imagini din lungul acestui sector.

În afară de această dinamică în plan, Dunărea Inferioară s-a caracterizat printr-o degradare ușoară față de Dunărea Superioară și Mijlocie și o coborâre medie a patului albiei cu aproximativ 3 m (WRI et al., 2020). Pe alocuri, patul albiei a coborât cu 9-10 m. Degradarea a fost pusă pe seama extracției de nisipuri din albia minoră a Dunării în scopuri economice. Degradarea are drept efect năruirea malurilor fluviului constituite în general din pietrișuri și nisipuri.
Această dinamică a albiei Dunării poate avea un impact asupra societății. Depunerile de aluviuni pot bloca porturile și împiedica navigația. Eroziunea poate distruge renii folosite drept plaje de către localnici. Migrația insulelor poate pune probleme de frontieră. Spre exemplu, Dorondel et al. (2019) au arătat cum insulele din vecinătatea orașului Zimnicea (astăzi zona portuară) au jucat un rol major în istoria locală din secolul al XIX-lea. În ciuda riscului pentru societate, dinamica albiilor de râu este greu de modelat și prevăzut din cauza numeroșilor factori ce o pot influența și mai ales variabilității hidrologice. În lipsa amenajărilor, proiectele de dezvoltare trebuie să ia în considerare această caracteristică de instabilitate a albiilor de râu.

Schimbări în variabilitatea spațio-temporală a inundațiilor Dunării

Dunărea are un regim hidrologic caracterizat prin ape mari de primăvară date de dezgheț și topirea zăpezilor din bazinul hidrografic și ape mici de toamnă date de lipsa precipitațiilor după lunile călduroase de vară, când resursa de apă se pierde prin evaporație și evapo-transpirație. În condiții naturale, inundațiile ar trebui să se producă primăvara aproape în fiecare an. Dar modificările antropice au dus la schimbarea acestei periodicități.
Pavla Pekarova și colaboratorii (2016, 2019) au scris că debitul maxim al Dunării a început să se înregistreze în luna aprilie în loc de luna mai ceea ce poate fi speculat ca un efect al schimbărilor climatice și topirii mai rapide a zăpezilor la început de an. De asemenea, au observat că Dunărea are mai puține inundații de magnitudine mică (debit mic și teoretic mai frecvent) în prezent decât în trecut, dar mai multe inundații de magnitudine mare (debit mare și teoretic mai puțin frecvent). Aceasta se datorează probabil gestiunii barajelor construite pe Dunăre cu rolul de a reține volume mari de apă. Totuși barajele trebuie să se autoprotejeze evacuând cantități uriașe de apă atunci când este necesar, ceea ce poate duce ocazional la inundații majore. Dar aceste observații sunt doar ipoteze, fiind foarte greu de demonstrat prin metode științifice riguroase în condițiile în care sunt mulți factori cu influență asupra scurgerii Dunării.
Spre exemplu, în perioada aprilie-mai 2006, Dunărea a înregistrat la unele stații hidrometrice de pe teritoriul României debite istorice, adică cele mai mari înregistrate în perioada de efectuare a măsurătorilor. Acestea au dus la inundarea unor localități cu precădere din județele Dolj, Giurgiu și Călărași, cu pagube. Digurile au fost submerse sau au cedat, dar în unele situații au fost create breșe de evacuare a apei în luncă în vederea diminuării riscului în aval pentru anumite obiective socio-economice. De altfel, Dunărea a inundat și în Europa Centrală în aceeași perioadă. Aceasta a condus la măsuri politice (normative) fără precedent în domeniul managementul riscului la inundații, atât la nivel european, cât și național, cu scopul de a identifica și caracteriza zonele inundabile ale râurilor.
Figura 4 arată temporalitatea inundațiilor pe Dunăre, mai precis frecvența inundațiilor în Balta Gerai situată în amonte de confluența Oltului cu Dunărea. Se observă că suprafața inundată în primăvara anului 2006 a fost cea mai mare din perioada analizată. În ansamblu, au fost identificate pe baza imaginilor satelit 12 inundații de primăvară în ultimii 37 ani (1984-2021). Zona este neîndiguită, ceea ce confirmă rezultatul din paragraful precedent referitor la scăderea frecvenței inundațiilor pe Dunăre.
Figura 5 este demonstrativă pentru spațialitatea inundațiilor Dunării. Figura 5 arată lunca Dunării în condiții naturale și modificate de către om în zona Lacului Suhaia, din amonte de orașul Zimnicea. Profilul din anul 1910 a fost publicat de Grigore Antipa și arată că apele mari anuale acopereau întreaga luncă a Dunării. Profilul topografic din anul 1980 arată un dig cu înălțimea de 5 m ce separă albia minoră de albia majoră a Dunării. Digul împiedică nivelul Dunării cu timp statistic de revenire de o dată la 100 ani să se transforme în inundație în luncă. Digul din zona Lacului Suhaia nu a fost submers la inundația din primăvara anului 2006. Mai mult decât atât, Lacul Suhaia a fost desecat printr-o mulțime de canale (de până la 5 m adâncime) cu rolul de a scădea nivelul apei subterane din zonă. Aceasta a dus la o scădere de peste 80% a suprafeței acvatice și umede din incinta îndiguită corespunzătoare Lacului Suhaia (Ioana-Toroimac, 2014).

Ce fel de perspectivă a restaurării Dunării?

O parte din comunitatea științifică și societatea civilă au susținut reinundarea luncii Dunării (Constantinescu et al., 2015). Ideea a fost parțial combătută în condițiile în care Dunărea are apele mai poluate în prezent decât în trecut, ceea ce ar duce la poluarea solului cu alte posibile consecințe (Vișinescu și Bularda, 2008). Statul român a finanțat un proiect ce propunea renunțarea la diguri pe 15% din suprafața luncii Dunării, acolo unde topografia actuală ar permite Dunării să reinunde (Nicherșu et al., 2022). Proiectul nu a fost încă implementat, dar se discută în continuare despre el și au fost propuse zone pilot de testare a unor scenarii hidraulice în vederea reinundării în cadrul proiectului Interreg Danube Floodplain. Alte câteva proiecte de restaurare independente au fost implementate în lungul Dunării Inferioare (în România și Bulgaria) și în delta sa cu scop predominant ecologic și cu o eficacitate hidromorfologică moderată (e.g., Ioana-Toroimac et al., 2022).

Două studii de caz sunt demonstrative pentru eficacitatea redusă a restaurării Dunării Inferioare. În cazul Ostrovului Babina de pe Brațul Chilia din Delta Dunării, digurile au fost deschise (în 1994) astfel încât polderul agricol să revină la o stare inundată, mai apropiată de cea naturală. Însă fluviul a depus aluviuni și a blocat deschiderile cu precădere după inundația Dunării din 2006, ceea ce a condus la restrângerea suprafeței acvatice și a redus eficacitatea în timp a lucrărilor de restaurare (Ioana-Toroimac et al., 2022). În cazul Insulei Mici a Brăilei, restaurarea a fost necesară pe un canal colmatat. În ansamblu, Insula Mică a Brăilei a rămas una din puținele zone în condiții cvasi-naturale, fără intervenții antropice majore la scară locală. Dar Ioana-Toroimac et al. (2022) au arătat că suprafața umedă din Insula Mică a Brăilei este în scădere în timp ce suprafața uscată este în creștere (perioada 1984-2020). Aceste tendințe se datorează probabil unui cumul de factori precum degradarea albiei Dunării și schimbărilor climatice (e.g., creșterea temperaturii aerului la stații meteorologice din lungul Dunării în România, conform Constantin et al., 2022). Aceasta tendință de uscare a zonelor umede dunărene poate prefigura o eficacitate redusă a eventualelor acțiuni de restaurare a paradisului umed al Dunării Inferioare de acum mai mult de un secol.
Restaurarea ecosistemelor umede din lunca Dunării vine însă dintr-un context neașteptat. Clius et al. (2022) au cuantificat utilizarea terenurilor din lunca Dunării și delta sa prin Sisteme Informaționale Geografice. În perioada 1990-2018, suprafața zonelor umede a crescut cu aproape 5%, în timp ce suprafața acvatică, suprafața cu păduri, suprafața agricolă și suprafața artificială au scăzut. Autorii concluzionează asupra resălbăticirii arealelor de teren abandonat și sugerează că inundațiile sporesc potențialul acestor zone de a reveni la o stare mai apropiată de cea istorică.
Pentru a vizualiza informația de mai sus, Figura 6 conține imagini cu zone umede cu adâncime mică a apei pe Dunăre. Fotografia 6a arată lunca transformată a Dunării - heleștee piscicole abandonate ce încep să fie invadate de vegetație. Fotografia 6b arată un braț al Dunării colmatat între o insulă și mal. Fotografia 6c arată un canal artificial la capătul căruia se află o stație ce pompa apa pentru irigații. Fotografia 6d este demonstrativă pentru ecosistemul tipic din Insula Mică a Brăilei, în condiții cvasi-naturale.
Concluziile privind impactul antropic asupra hidromorfologiei Dunării Inferioare pot fi grupate după cum urmează. Modificările din albia minoră sunt mai puțin importante decât cele din albia majoră (luncă). Modificările din albia minoră sunt date de contextul general din bazinul hidrografic, pe când cele din luncă au fost date de intervenții la scară locală. Deși variațiile scurgerii fluviului au rămas importante, inundațiile Dunării din prezent sunt mai rare decât în trecut din cauza degradării albiei minore, barajelor și lucrărilor de protecție precum digurile. Aceste modificări par a fi ireversibile, restaurarea hidromorfologică este greu de imaginat, iar o zonă umedă în condiții cvasi-naturale, cum este Insula Mică a Brăilei, a înregistrat o tendință de uscare în ultimele patru decenii. În condițiile în care restaurarea activă pare dificil de realizat, se deschide perspectiva unei restaurări pasive a zonelor umede dunărene prin abandonarea amenajărilor precedente. În contextul în care în domeniul apelor și mediului este general susținută naturalitatea, societatea ar trebui să găsească și valorifice acele servicii oferite de râuri focalizate chiar pe dinamica spațio-temporală sau instabilitatea mediului fluvial.

Mulțumiri

O parte a informațiilor din acest material reprezintă rezultate parțiale obținute în cadrul proiectelor de cercetare PN-III-P4-ID-PCE-2020-1238 Stat, comunități și natură în zona Dunării de Jos: o istorie a insulelor dunărene (1830-2020) și PN-III-P1-1.1-TE-2021-0600 Metodologie pentru evaluarea eficacității restaurării hidromorfologice a râurilor în România, finanțate de Ministerul Cercetării, Inovării și Digitalizării, CNCS - UEFISCDI, în cadrul PNCDI III.

Bibliografie

Antipa, G., 1910. Regiunea inundabilă a Dunării: starea ei actuală și mijloacele de a o pune în valoare. Ediția a doua. Editura Autograf MJM, Craiova.
Clius, M., Mustățea, M., Chendeș, V., Niță, MR. (2022). Land Management Practices Favoring Environmental Conservation in the Danube Lower Valley (Romania). In: Negm, A., Zaharia, L., Ioana-Toroimac, G. (eds) The Lower Danube River. Earth and Environmental Sciences Library. Springer, Cham. pp. 481–501.
Constantin, D.M., Onțel I., Tișcovschi, A.A., Irimescu, A., Grigore, E., Ilea, R.G., Dîrloman, G. (2022). Observed Changes in the Temperature and Precipitati,on Regime Along the Lower Danube River. In: Negm, A., Zaharia, L., Ioana-Toroimac, G. (eds) The Lower Danube River. Earth and Environmental Sciences Library. Springer, Cham. pp. 273–297.
Constantinescu, S., Achim, D., Rus, I., Giosan, L., 2015. Embanking the Lower Danube: from natural to engineered floodplains and back. In: Hudson, P.F., Middelkoop, H. (eds) Geomorphic approaches to integrate floodplain management of lowland fluvial systems in North America and Europe. Springer, New York. pp. 265–288.
Dorondel, Ș., Șerban, S., Cain, D., 2019. The Play of Islands: Emerging Borders and Danube Dynamics in Modern Southeast Europe (1830-1900). Environment and History 25(4):521–547.
Gâștescu, P., Țuchiu, E., 2012. The Danube River in the Pontic sector - hydrological regime. In: Gâştescu, P., Lewis, W., Breţcan, P., Water resources and wetlands. Conference Proceedings, 14-16 September 2012, Tulcea - Romania, pp. 13–26.
Grecu, F., Ioana-Toroimac G., Osaci-Costache G., Zaharia L., Cocoș O., Hachemi K., Sălăjan L., 2022. Dynamics of Islands and Danube River Channel Along Vedea-Călărași Sector (1856–2019): Hydrogeomorphological Approach. In: Negm, A., Zaharia, L., Ioana-Toroimac, G. (eds) The Lower Danube River. Earth and Environmental Sciences Library. Springer, Cham. pp. 43–67.
Ioana-Toroimac, G., 2014. Protection et restauration de la plaine inondable du Danube (Roumanie) : de l’état des lieux au cas du lac Suhaia. Développement durable et territoires 5(3):1–16.

Ioana-Toroimac, G., Zaharia, L., Moroșanu, G.A., Grecu, F., Hachemi, K., 2022. Assessment of Restoration Effects in Riparian Wetlands using Satellite Imagery. Case Study on the Lower Danube River. Wetlands 42:30.

Nichersu, I., Nichersu, I., Constantinescu, A., Nichersu, A. (2022). A Transdisciplinary Approach Using Danube River Multi-connectivity in Wetland Management. In: Negm, A., Zaharia, L., Ioana-Toroimac, G. (eds) The Lower Danube River. Earth and Environmental Sciences Library. Springer, Cham. 
Pekarova, P., Pramuk, B., Halmova, D., Miklanek, P., Prohaska, S., Pekar, J., 2016. Identification of long-term high-flow regime changes in selected stations along the Danube River. Journal of Hydrology and Hydromechanics 64(4):393–403.
Pekarova, P., Pramuk, B., Halmova, D., Miklanek, P., Prohaska, S., Pekar, J., 2016. Identification of long-term high-flow regime changes in selected stations along the Danube River. Journal of Hydrology and Hydromechanics 64(4):393–403.
Știucă, R., Nichersu, I., Tudor, M., 2007, The Danube Delta and Wetlands projects in Romania. In Final Wetlands Workshop of the UNDP/GEF Danube Regional Project 18-20 April 2007, Tulcea, Romania.
Vișinescu, I., Bularda, M., 2008. Modificări severe în regimul hidrologic al Dunării și impactul acestora asupra agriculturii în lunca îndiguită. Analele INCDA Fundulea LXXVI:101–112. 
WRI & project partners, 2020a. Long-term morphological development of the Danube in relation to the sediment balance, https://www.interreg-danube.eu/danubesediment