Cartografierea riscului la inundații în zona Comarnic utilizând tehnici GIS și Metoda Weighted Overlay

Articol realizat de Corcodel Mario-Iulian, anul II, Geografia Mediului, Facultatea de Geografie

Abstract

Studiul prezentat propune o metodologie de cartografiere a riscului la inundații în zona Comarnic, județul Prahova, bazată pe integrarea tehnicilor GIS și a metodei Weighted Overlay. Factorii de risc analizați includ Modelul Digital de Elevație (DEM), harta pantelor și distanța față de rețeaua hidrografică, ponderați cu 30%, 40% și respectiv 30%.

Rezultatele sunt reprezentate printr-o grilă regulată (Fishnet) cu celule de 500 de metri, clasificată în cinci categorii: risc foarte scăzut, scăzut, moderat, ridicat și foarte ridicat.

Zona Văii Prahovei și a afluenților principali reprezintă cel mai ridicat grad de susceptibilitate la inundații.

Metodologia propusă poate constitui un instrument util în fundamentarea deciziilor de planificare teritorială și management al riscurilor naturale.

Cuvinte cheie: risc la inundații, GIS, Weighted Overlay, DEM, pantă, rețea hidrografică, Comarnic

Abstract

The presented study proposes a methodology for mapping flood risk in the Comarnic area, Prahova County, based on the integration of GIS techniques and the Weighted Overlay method. The risk factors analyzed include the Digital Elevation Model (DEM), the slope map and the distance from the hydrographic network, weighted by 30%, 40% and 30% respectively.

The results are represented by a regular grid (Fishnet) with 500 meter cells, classified into five categories: very low risk, low risk, moderate risk, high risk and very high risk.

The area of ​​the Prahova Valley and its main tributaries represents the highest degree of susceptibility to floods.

The proposed methodology can be a useful tool in substantiating decisions on territorial planning and natural risk management.

Keywords: flood risk, GIS, Weighted Overlay, DEM, slope, hydrographic network, Comarnic

1. Introducere

Inundațiile reprezintă unul dintre cele mai frecvente și mai distructive hazarduri naturale la nivel global, producând anual pierderi umane și  materiale considerabile (Constantin et al., 2024). În contextul schimbărilor climatice actuale, frecvența și intensitatea evenimentelor extreme de precipitații sunt în creștere, amplificând vulnerabilitatea comunităților umane în fața acestui tip de risc (Zaharia et al., 2017).

România nu face excepție de la această tendință, bazinul hidrografic al Prahovei fiind unul dintre cele mai afectate de inundații din țară, datorită caracteristicilor sale geomorfologice și hidrologice specifice.

Utilizarea Sistemelor Informaționale Geografice (GIS) în evaluarea și cartografierea riscului la inundații a cunoscut o dezvoltare accelerată în ultimele decenii, devenind un instrument esențial în managementul hazardelor naturale. Tehnicile GIS permit integrarea mai multor straturi de date spațiale și analiza lor simultană, oferind rezultate relevante pentru fundamentarea deciziilor de planificare teritorială (Msabi & Makonyo, 2021), (Ashfaq et al., 2025) . Metoda Weighted Overlay, permite combinarea factorilor de risc în funcție de importanța lor relativă, producând harți de susceptibilitate cu aplicabilitate practică ridicată (Constantin et al., 2024).

Zona Comarnic, situată în sectorul mijlociu al bazinului hidrografic Prahova, prezintă o vulnerabilitate ridicată la inundații, determinată de configurația de văi principale, de densitatea rețelei hidrografice și de relieful fragmentat al versanților. Studiile anterioare realizate la nivel de bazin hidrografic au evidențiat potențialul ridicat de producere a viiturilor și inundațiilor în această zonă (Constantin et al., 2024; Zaharia et al., 2017).

Prezentul studiu propune o metodologie accesibilă de cartografiere a riscului, bazată pe trei factori principali: altitudinea, panta, distanța față de rețeaua hidrografică, toți integrați prin metoda Weighted Overlay în programul ArcGIS Pro.

Obiectivele principale ale studiului sunt:

1. Realizarea hărților factorilor de risc pentru zona Comarnic;

2. Integrarea acestora printr-o metodă de analiză ponderată;

3. Cartografierea riscului la inundații la nivelul unei grile regulate de 500 de metri;

4. Identificarea localităților cu grad ridicat de susceptibilitate la inundații.

 2.Arealul de studiu

Zona de studiu cuprinde sectorul Comarnic al Văii Prahovei, situată în partea central-sudică a județului Prahova, la contactul dintre Munții Bucegi și zona subcarpatică (Fig. 1). Arealul analizat este acoperit de o zonă cu altitudini cuprinse între aproximativ 500 de metri în lungul Văii Prahovei și 1600 de metri pe culmile muntoase din nord.

Figura 1. Harta localizării zonei Comarnic

Principalul curs de apă al zonei este Râul Prahova, care drenează teritoriul de la nord la sud, colectând o serie de afluenți precum: Valea Beliei, Talea, Bizdidelul, Provița și Câmpina. Populația rezidentă este concentrată în localitățile Comarnic, Ghiosești, Podu Lung, Podu Corbului, Posada, Talea și Plaiu Cornului, situate preponderent în lungul văii principale și al afluenților săi.

Din punct de vedere geomorfologic, zona prezintă un relief variat, cu versanți abrupți, văi înguste și lunci aluviale înguste de-a lungul cursurilor de apă principale. Această configurație favorizează scurgerea rapidă a apei pe versanți și concentrarea debitelor în albie în perioade de precipitații intense, generând condiții propice pentru producerea inundațiilor și a viiturilor rapide (Zaharia et al., 2017).

3. Date și metodologie

3.1 Date utilizate

Studiul realizat a utilizat următoarele surse de date:

1. Modelul Digital de Elevație (DEM), obținut pe baza curbelor de nivel din zonă, prelucrat în programul ArcGIS Pro;

2. Harta pantelor, realizată pe baza DEM-ului utilizând instrumentul Slope din Spatial Analysis;

3. Stratul vectorial al rețelei hidrografice, reprezentând cursurile de apă principale și secundare din zona studiată.

Toate straturile de date au fost proiectate în sistemul de coordonate Pulkovo 1942 Adj 58 Stereo 70, sistemul oficial de referință geodezică al României.

3.2 Metodologia

Metodologia adoptată urmează un flux de lucru standard în cartografierea riscului la inundații utilizând GIS, cuprinzând mai multe etape succesive. Această abordare este larg utilizată în literatura de specialitate internațională și a fost adoptată la specificul zonei analizate.

Prima etapă a constat în calculul distanței față de rețeaua hidrografică. Distanța a fost calculată utilizând instrumentul Euclidean Distance din ArcGIS Pro, aplicat pe stratul vectorial al rețelei hidrografice. Rasterul rezultat prezintă valori cuprinse între 0 metri (direct pe albie) și 3623 de metri (cel mai îndepărtat punct față de orice curs de apă). Proximitatea față de cursurile de apă este considerată unul dintre cei mai importanți factori în evaluarea susceptibilității la inundații (Ashfaq et al., 2025; Msabi & Makonyo, 2021).

Etapa a doua a constat în reclasificarea factorilor de risc. Fiecare raster (DEM, Pantă, Distanță față de râuri) a fost reclasificat pe o scară de la 1 la 5, utilizând instrumentul Reclassify din Spatial Analysis, conform schemei prezentate în Tabelul 1. Reclasificarea urmărește logica ca valorile mari ale pantei și altitudinea scăzută, respectiv apropierea de cursurile de apă, reprezintă condiții de risc ridicat (Zaharia et al., 2017; Constantin et al., 2024).

Etapa a treia a constat în utilizarea instrumentului Weighted Overlay. Cei trei factori reclasificați au fost integrați utilizând acest instrument în programul ArcGIS Pro, cu ponderile prezente în Tabelul 2. Ponderile au fost stabilite pe baza importanței relative a fiecărui factor în generarea riscului la inundații, conform literaturii de specialitate (Ashfaq et al., 2025; Zaharia et al., 2017). Panta a primit ponderea cea mai mare (40%), deoarece controlează viteza și volumul scurgerii superficiale, factor esențial în generarea viiturilor (Constantin et al., 2024). Altitudinea și distanța față de râuri au primit ponderi egale de 30%, reflectând importanța lor combinată în delimitarea zonelor inundabile.

Ultima etapă a constat în utilizarea instrumentelor Zonal Statistics Table și Add Join. Valorile medii ale riscului calculate prin Weighted Overlay au fost extrase pentru fiecare celulă a grilei regulate (Fishnet) cu dimensiunea de 500 de metri utilizând instrumentul Zonal Statistics and Table. Tabelul rezultat a fost asociat stratului vectorial al grilei prin instrumentul Add Join, permițând simbolizarea spațială a riscului pe baza valorilor medii (MEAN) calculate pentru fiecare unitate teritorială.

4. Rezultate și discuții

4.1 Harta hipsometrică

Analiza DEM-ului zonei Comarnic relevă o distribuție altitudinală specifică tranziției dintre zona montană și cea subcarpatică, cu altitudini cuprinse între aproximativ 500 de metri pe fundul Văii Prahovei și 1600 de metri pe culmile din nord (Fig. 2). Această variație altitudinală de peste 1000 de metri pe o suprafață relativ redusă determină o energie de relief ridicată, cu implicații directe asupra vitezei și volumului scurgerii superficiale. Altitudinea scăzută este direct corelată cu susceptibilitatea ridicată la inundații, deoarece zonele depresionare și de vale colectează apele scurse de pe versanți (Constantin et al., 2024; Zaharia et al., 2017). Văile principale: Prahova, Beliei și Talea, se individualizează clar prin valorile altitudinale minime, reprezentând axele principale de risc în cardul arealului analizat.

Figura 2. Hartă hipsometrică din regiunea Comarnic

Profilul topografic transversal trasat prin localitatea Comarnic, pe direcția vest-est, evidențiază o vale asimetrică a Râului Prahova (Fig. 3). Versantul vestic prezintă o pantă mai accentuată, coborând de la aproximativ 730 de metri la aproximativ 550 de metri pe o distanță de circa 1000 de metri (diferență de nivel de aproximativ 180 de metri), în timp ce versantul estic este mai lin, cu o diferență de nivel de doar aproximativ 70 de metri pe aceeași distanță.

Figura 3. Profil topografic din localitatea Comarnic

Albia Prahovei este situată la aproximativ 550 de metri altitudine, în punctul minim al profilului. Asimetria văii, combinată cu panta accentuată a versantului vestic, favorizează o scurgere rapidă a apelor spre albie, amplificând riscul de inundații în lunca îngustă a Prahovei.

Profilul topografic trasat prin localitatea Posada relevă o vale mai îngustă și mai adâncă comparativ cu sectorul Comarnic, cu versanți relativ simetrici și mult mai abrupți (Fig. 4). Versantul vestic coboară de la aproximativ 980 de metri la aproximativ 640 de metri pe o distanță de circa 800 de metri (diferență de nivel de aproximativ 330 de metri), iar versantul estic urcă de la aproximativ 640 de metri la aproximativ 1130 de metri pe circa 1300 de metri (diferență de nivel de aproximativ 490 de metri).

Figura 4. Profil topografic din localitatea Posada

Energia ridicată a reliefului în sectorul Posada determină o concentrare rapidă a scurgerii spre albia Prahovei, ceea ce amplifică semnificativ riscul de producere a viiturilor rapide în această zonă.

4.2  Harta pantelor

Harta pantelor evidențiază o distribuție spațială complexă, cu cinci clase principale: 0 – 3⁰ (zona de luncă), 3 – 10⁰ (versanți slab înclinați), 11 – 20⁰ (versanți cu înclinare moderată), 21 – 35⁰ (versanți abrupți) și 36 – 55⁰ (versanți foarte abrupți) (Fig.5). Clasele de pantă mică (0 – 10⁰) sunt prezente de-a lungul văilor principale și ale afluenților, reprezentând zonele cu risc maxim de inundare prin revărsare. Pantele moderate și abrupte (11 – 55⁰) domină versanții, contribuind la scurgerea rapidă a apei spre nivelul de bază al râurilor.

Figura 5. Harta pantelor din regiunea Comarnic

Panta este factorul cu cea mai mare influență asupra susceptibilității la inundații, deoarece controlează viteza de concentrare a scurgerii și capacitatea de infiltrare a apei în sol (Ashfaq et al., 2025; Constantin et al., 2024). Ponderea de 40% acordată acestui factor în analiza Weighted Overlay reflectă această importanță.

4.3  Harta distanței față de rețeaua hidrografică

Distanța față de cursurile de apă variază între 0 metri (direct pe albie) și 3623 de metri, valoarea maximă indicând cel mai îndepărtat punct din arealul analizat care se află la aproximativ 3,6 km față de orice curs de apă (Fig. 6). Cinci clase de distanță au fost definite: 0 – 500 de metri (risc foarte ridicat), 500 – 1000  de metri (risc ridicat), 1000 – 1500 de metri (risc moderat), 1500 – 2000 de metri (risc scăzut) și 2000 – 3623 de metri (risc foarte scăzut).

Figura 6. Harta distanței față de rețeaua hidrografică din regiunea Comarnic

Rasterul de distanță urmărește fidel configurația rețelei hidrografice, zonele de risc foarte ridicat conturând cursul Prahovei și al afluenților principali.

Proximitatea față de cursurile de apă reprezintă unul dintre cei mai importanți predictori ai inundațiilor. Zonele situate la mai puțin de 500 de metri față de malurile râurilor prezintă cel mai ridicat risc de afectare în cazul viiturilor (Msabi & Makonyo, 2021; Zaharia et al., 2017).

4.4  Harta riscului de inundații

Harta finală a riscului de inundații, rezultată prin integrarea celor trei factori prin metoda Weighted Overlay și asociată grilei de 500 de metri, clasifică arealul în cinci clase de risc: foarte scăzut, scăzut, moderat, ridicat și foarte ridicat (Fig. 7).

Figura 7. Harta riscului de inundații din regiunea Comarnic

Distribuția spațială a claselor de risc confirmă logica geografică: riscul ridicat și foarte ridicat sunt concentrate în lungul Văii Prahovei și al afluenților principali, în special în zona localităților  Comarnic (Fig. 8), Ghiosești și Posada, care se regăsesc în celule cu valori medii foarte ridicate ale indicelui de risc. Localitățile Podu Lung, Podu Corbului se situează în zone de risc ridicat, determinat de poziția lor  puțin mai retrasă față de cursul principal al Prahovei. Localitatea Poiana se localizează în zona cu risc foarte scăzut, deoarece este foarte departe de rețeaua hidrografică, iar Plaiu Cornului se situează în zonă cu risc scăzut având o distanță asemănătoare cu cea a localității Poiana. Celelalte localități din jurul afluenților Râului Prahova urmăresc aceeași tendință, acestea sunt situate pe zone cu risc foarte ridicat, ridicat și moderat. Unele dintre localitățile prezente în hartă se află și între două zone cu risc distincte precum: Talea, Ghiosești, Plaiu.

Figura 8. Imagine în care este surpinsă viitura în zona Comarnic

Sursa: https://adevarul.ro/stiri-locale/ploiesti/inundatiile-au-facut-prapad-in-sinaia-si-comarnic-2272517.html

Aceste rezultate sunt în concordanță cu concluziile studiului realizat de (Zaharia et al., 2017) pentru bazinul hidrografic al Prahovei, care a identificat sectorul mijlociu al văii ca zonă cu susceptibilitate ridicată la inundații și viituri rapide. De asemenea, metodologia adaptată este similară celei utilizate de (Ashfaq et al., 2025), care au aplicat tehnici GIS și metode multicriteriale pentru cartografierea susceptibilității la inundații, validând prin rezultate că zonele de altitudine joasă, situate în apropierea cursurilor de apă și pante reduse, prezintă cel mai ridicat risc.

Metoda Weighted Overlay s-a dovedit eficientă în integrarea de risc, oferind o imagine spațializată a vulnerabilității teritoriului față de inundații.

Această metodă permite combinarea factorilor de natură diferită (geomorfologică, hidrologică) pe o scară comună, ponderând contribuția fiecăruia în funcție de importanța sa relativă.

Grila de 500 de metri oferă o reprezentare adecvată a distribuției spațiale a riscului și permite identificarea clară a localităților și a zonelor cu vulnerabilitate ridicată, chiar daca cea la 100 – 250 de metri ar oferi o mai bună diferențiere a riscului la nivel de cartier sau stradă.

5. Concluzii

Principalele concluzii ale analizei sunt:

1. Zonele de risc foarte ridicat și ridicat sunt concentrate în lungul văii Prahovei și al afluenților principali, unde altitudinea joasă și proximitatea față de cursurile de apă creează condiții favorabile pentru producerea inundațiilor;

2. Localitățile Comarnic, Ghiosești și Posada se situează în zone cu risc foarte ridicat, necesitând măsuri de protecție și planuri de urgență adecvate;

3. Metoda Weighted Overlay reprezintă un instrument accesibil și eficient pentru cartografierea riscului la inundații la nivel local și regional.

Studiile viitoare ar trebui să integreze factori suplimentari (utilizarea terenului, precipitații, indice de umiditate topografică) și să utilizeze metode de validare cantitativă pentru evaluarea performaței modelului. De asemenea, creșterea grilei la 100 – 250 de metri ar permite o cartografiere mai detaliată a riscului, utilă în special pentru planificarea urbană și managementul situațiilor de urgență. Totodată și corectitudinea cartografică trebuie respectată de instituțiile specializate, pe viitor. Harta de risc realizată de Administrația Națională „Apele Române” (2014), utilizată ca element de comparație (Fig. 9), prezintă o serie de limitări legate de lizibilitatea și nivelul de detaliu al reprezentării cartografice, ceea ce îngreunează identificarea clară a zonelor afectate la scară locală. În acest context, rezultatele obținute în cadrul prezentului studiu oferă o reprezentare mai detaliată și mai ușor de interpretat a distribuției spațiale a riscului la inundații în zona Comarnic. Această diferență evidențiază utilitatea aplicării tehnicilor GIS moderne și a metodelor multicriteriale în analiza riscurilor naturale la scară locală.

Figura 9. Hartă de risc realizată de Administrația Națională "Apele Române"  în anul 2014

Sursa: https://primariacomarnic.ro/hartile-de-hazard-si-de-risc-la-inundatii-si-harta-cu-parametrii-seismici-aferenti-orasului-comarnic/

În plus, evenimentele de inundații documentate în zona Comarnic (Fig. 8) susțin distribuția spațială a zonelor de risc identificate, oferind un suport empiric suplimentar pentru rezultatele obținute.

Bibliografie

• Ashfaq, S., Tufail, M., Niaz, A., Muhammad, S., Alzahrani, H., & Tariq, A. (2025). Flood susceptibility assessment and mapping using GIS-based analytical hierarchy process and frequency ratio models. Global and Planetary Change, 251(October 2024), 104831. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.104831

• Diaconu, D., Costache, R., Towfiqul, A. R., Pandey, M., Chandra, S., & Pratap, A. (2024). Journal of Hydrology : Regional Studies Developing flood mapping procedure through optimized machine learning techniques . Case study : Prahova river basin, Romania. Journal of Hydrology: Regional Studies, 54(June), 101892. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2024.101892

• Msabi, M. M., & Makonyo, M. (2021). Remote Sensing Applications : Society and Environment Flood susceptibility mapping using GIS and multi-criteria decision analysis : A case of Dodoma region, central Tanzania. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 21 (January 2020), 100445. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2020.100445

• Zaharia, L., Costache, R., Prăvălie, R., & Ioana-Toroimac, G. (2017). Mapping flood and flooding potential indices: a methodological approach to identifying areas susceptible to flood and flooding risk. Case study: the Prahova catchment (Romania). 1–19. https://doi.org/10.1007/s11707-017-0636-1