C.D.hancu Regularizari

8/20/2019 C.D.hancu Regularizari

1/216

1

Cuvânt înainte

În ultimele decenii s-au făcut simţite importante schimbări climatice. Semanifestă perioade secetoase de unu sau mai mulţi ani urmate de ani foarte

ploioşi sau normali din punct de vedere hidrologoc. Atât lipsa cât şi excesul de apă sunt de natură a provoca fenomene

catastrofice. Din acest motiv, amenajarea bazinelor hidrografice cu lucrăriantierozionale şi amenajarea râurilor se impun în mod evident.

Amenajarea bazinelor hidrografice înseamnă executarea unor lucrări carevor combate eroziunea solului, cu rol favorabil în menţinerea fertilităţii sale darşi în împiedicarea ajungerii materialului erodat în albiile râurilor, unde vacolmata secţiunea de scurgere şi va genera inundaţii.

De asemenea, materialul erodat de pe versanţi va colmata lacurile deacumulare construite pe râuri sau va bloca prizele de apă, etc.

Amenajarea râurilor priveşte următoarele aspecte : asigurarea stabilităţiialbiei şi protejarea zonelor, căilor de comunicaţii sau construcţiilor dinapropierea râurilor, menţinerea secţiunii de scurgere a albiilor, executarea delucrări de regularizare a debitelor (acumulări de apă), satisfacereaconsumatorilor de apă, navigaţia, etc.

Prin amenajarea – regularizarea râurilor sunt de asemenea protejate prizele de apă, podurile şi alte lucrări de traversare.

O altă categorie de lucrări extrem de importante executate la amenajarearâurilor sunt cele destinate apărării împotriva inundaţiilor.

Lucrarea de faţă tratează aceste probleme şi este destinată studenţilorfacultăţilor de construcţii, agricultură şi ecologie şi tuturor celor interesaţi dedomeniile amintite.

Autorul


2/216

2

Corneliu Dan Hâncu

REGULARIZĂRI DE RÂURI ŞI

COMBATEREA INUNDAŢIILOR

2008


3/216

3

CAP. 1 INTRODUCERE

1.1 Obiectul disciplinei

Regularizări de râuri este o r amură a construcţiilor hidrotehnice care se ocupă custudiul şi influenţarea în sensul dorit, prin lucrări inginereşti, a proceselor de albie.

Scopul final al lucrărilor de regularizări este crearea echilibrului între curent şi albiefără a întrerupe procesele de albie.

Procesele de albie sunt acele fenomene care se produc în mod natural datorită curgeriidebitului lichid, a celui solid şi a gheţurilor, după cum urmează:

- eroziunea malurilor şi a patului albiei, în cazul în care viteza are valori mari rezultăaluviuni,

- depunerile de aluviuni în zonele unde viteza apei în albie scade sub anumite valori,- ca urmare a eroziunilor şi depunerilor se produce evoluţia în timp a traseului în plan

şi a profilului longitudinal al râului. Pentru că am vorbit de rolul vitezei de curgere a apei în albie, trebuie arătat că ea este

guvernată de legea lui Chezy:

RiC v 1.1Se poate constata foarte uşor dependenţa care apare între viteza de curgere a apei şi

panta râului :- dacă panta e mare rezultă o viteză mare de curgere a apei şi se produc eroziuni ale

patului albiei,- dacă scade panta atunci scade şi viteza de curgere a apei şi sunt favorizate procesele

de depunere a aluviunilor.Repartiţia vitezei de curgere în albie se face ca în desenele următoare:

a – în plan b – pe verticală Fig. 1.1

Principalele obiective ale lucrărilor de regularizări sunt:

- apărarea malurilor şi protecţia construcţiilor, terenurilor agricole şi aaltor bunuri materiale,

- apărarea construcţiilor de traversare (poduri, conducteaeriene,etc.),- realizarea condiţiilor necesare pentru funcţionarea diferitelor

lucrări hidrotehnice proiectate pe râu (prize de apă,acumulări, etc.), - sporirea capacităţii de transport a albiei (împotriva inundaţiilor),- controlul nivelului apelor subterane din luncă în scopul desecării

acesteia,- amenajarea confluenţelor şi ramificaţiilor de râuri,

- apărarea contra inundaţiilor, - amenajarea albiilor pentru navigaţie,

v B

MS

MDR

v

hmasevh /*1.0

i


4/216

4

- amenajarea albiilor în zonele unde s-au făcut modificări artificialeale albiei, sau chiar albii noi.

1.2 Scurt istoric

Ca şi construcţiile în general, activitatea oamenilor de a îmbunătăţii şi afolosi cât mai deplin râurile are o mare vechime.

Câteva exemple grăitoare sunt următoarele: - pe Nil, cu aproximativ 4400 î. e. n. se realizau lucrări de irigaţii, - în Olanda cu aproximativ 2000 î. e. n. erau utilizate îndiguirile,- în Mesopotamia s-au realizat lucrări de regularizare a fluviilor Tigru şi

Eufrat cu circa 500 î. e. n.Pe teritoriul ţării noastre s-a executat, după anul 106 (în vremea împăratului Traian)

un canal pentru navigaţie în zona Porţile de Fier, pe Dunăre, cu lungimea de 3225 m şilăţimea de 57 m. Acesta reprezenta o albie nouă, paralelă cu albia naturală a Dunării.

În secolul 15 s-au amenajat iazuri pe Jijila, Jijioaia, Bahluieţ (Moldova), în scopulatenuării viiturilor şi altor folosinţe locale (piscicultură, morărit).

În vremea lui Radu Negru şi a lui Ştefan cel Mare s-au executat câteva baraje cuscopul devierii unor cursuri de apă.

În secolele 17-19 lucrările de regularizări au fost foarte mult frânate de proprietatea privată asupra terenurilor şi de neînţelegerea clară a utilităţii lor.

În urma unor inundaţii repetate şi a existenţei terenurilor mlăştinoase , în zonaTimişoarei s-au efectuat lucrări de desecări şi îndiguiri în secolul 18. După marile inundaţiidin 1757 este chemat inginerul olandez Maximilian Frymanth, care propune pentruregularizarea râurilor Bega şi Timiş o lucrare unică prin faptul că leagă prin două canale celedouă râuri. Pe aceste două canale apa curge gravitaţional datorită situaţiei din profilele

longitudinale ale celor două râuri (vezi figura 1.2).La ape mari pe Bega, se produc evacuări de debite pe canalul 2 spre Timiş(acesta este

îndiguit), protejându-se de inundare Timişoara. La ape mici pe Bega, pentru asigurarea debitului minim de scurgere salubră, se

suplimentează debitele cu apă din Timiş, pe canalul 1. În 1757 începe şi “canalizarea”(regularizarea şi amenajarea pentru navigaţie) râului

Bega de la Timişoara până la Klec (Serbia) pe circa 70 km şi se regularizează Bega spreamonte până la Făget.


5/216

5

Fig. 1.2

În 1740 se realizează desecarea bălţii Eced (40.000 ha), în bazinul hidrograficCrasna.

În 1749 se fac lucrări de desecări în câmpiile Crişurilor şi Someşului. Între anii 1835 şi 1894 se execută regularizarea Crişurilor prin tăieri de

meandre şi mari îndiguiri (Crişul Alb este redus cu 65% din lungime, Crişul

Negru cu 62% şi Crişul Repede cu 50%). Începând din 1859 se realizează, în urma unor mari inundaţii, îndiguiri pe Timiş,Bega, Mureş, Aranca, Bîrzava şi Moraviţa.

Între anii 1875 şi 1877 se face dirijarea viiturilor Dîmboviţei (pentru protejarea Bucureştiului) spre afluenţii Argeşului: Sabarul, Răstoaca şiCiorogîr la, prin realizarea unor canale de legătură (canalele au avut pante micişi de aceea s-au împotmolit cu timpul).

În anul 1850 râul Ilfov a fost dirijat în Colentina (iniţial se vărsa în Dîmboviţa). Începând din anul 1881 se face regularizarea Dîmboviţei până la podul Vitan

(rectificarea şi adâncirea albiei - 6m - şi acoperirea ei cu scânduri de stejar bătute pe grinzi şi

piloţi de lemn). Din 1889 se trece la amenajarea Dîmboviţei de la podul Vitan până la satul Tînganuîn aval, iar în amonte până la Ciurel.

Începând cu anul 1936 se trece la realizarea salbei de lacuri de pe râul Colentina:Buftea, Băneasa, Herăstrău, Floreasca şi Tei. Lacul Cernica se va realiza mai târziu.

Între 1957 şi 1959 se face canalizarea Dîmboviţei până la vărsarea în Argeş. Începând din 1842 se fac lucrări de regularizări pentru navigaţie pe Dunăre. Între 1875 – 1881 se fac cheuri în porturile Giurgiu, Brăila, şi Galaţi. După 1881 se

fac cheuri şi în porturile Calafat, Bechet, Corabia, Tîrgu Măgurele, Zimnicea, Olteniţa şiCălăraşi.

În 1856 se înfiinţează Comisia Europeană a Dunării (formată din Anglia, Franţa, Italia

şi România; sediul a fost stabilit la la Galaţi).

S

S

TIMISOARA

TOPOLOVAT

HITIAS D

D

CHIZATAUBEGA

TIMIS

2

- PRAG DEVERSOR

BARAJ

COSTEI

.

.

.

.

.

. .

.

..

.

.

.

.

.

. .

.

.

.

.

2.60

S - STAVILAR

D - DIG

ANROCAMENTE


6/216

6

Între 1897 şi 1902 se canalizează braţul Sulina iar în 1906 se înfiinţeazăserviciul de dragaj pentru întreţinerea adâncimii navigabile datorită constatăriică adîncimea navigabilă nu se menţinea la valoarea de minim 7m, conformhotărîrilor Comisiei Dunării.

În 1895 se îndiguiesc 500 ha în delta Dunării (la Mahmudia) dar în 1897o viitură a distrus lucrarea.În 1904 se execută pentru prima dată în România o îndiguire tip polder

(submersibilă), la Chirnogi, lângă Olteniţa. În 1906 se realizează îndiguirea moşiei Spanţov – 1500 ha .În 1910 se înfiinţează serviciul de îmbunătăţiri funciare, condus de Anghel Saligny

până în 1918. Între anii 1898 şi 1924 se elaborează Legea Apelor, care stabileşte că apele sunt

bunuri publice, sub autoritatea şi controlul statului. Această lege deschide calea amenajăriicomplexe a râurilor în România.

Între anii 1932 şi 1933 se produc mari inundaţii : 5 poduri pe Siret sunt ocolite de ape,

21poduri şi 34 căi ferate sunt distruse iar oraşele Iaşi, Bîrlad şi Arad au fost grav afectate.Între anii 1941 şi 1942 au loc mari inundaţii în toate zonele ţării. Rezultă clar

necesitatea lucrărilor generale de amenajare a râurilor (în special pe torenţi, în bazinelehidrografice) şi îndiguiri. S-a pus în evidenţă şi amplasarea greşită a podurilor împreună culipsa lucrărilor specifice de regularizare locală.

Începând cu 1948 se realizează următoarele lucrări mai importante : - îndiguiri la lacul Brateş şi acumularea Folteşti (în judeţul Galaţi), - regularizarea Siretului pe 8 km în zona podului de şosea şi cale ferată de la

Cosmeşti, - regularizări pe Olt, Moldova, Argeş, Arieş, Someş şi Jiu, - îndiguiri pe Dunăre (circa 1000km), Mureş şi Someş, -

se prefigurează viitoarele canale Dunăre - Marea Neagră şi Bucureşti - Dunăre(realizat, până în prezent, doar parţial).

1.3 Rezolvarea problemei apelor în România

În ţara noastră sunt peste 4000 râuri cu bazin hidrografic de peste 10 km2, lungimeatotală a acestora depăşind 60.000 km.

Acesta este o reţea de ape interioare destul de deasă, la care se adaugă şi circa 300lacuri naturale şi artificiale cu suprafaţă de peste 1 km2.

„O primă lege a apelor a fost dată în 1898 şi prevedea ca principalele cursuri de apă

precum şi apele mării, până la distanţa de o bătaie de tun de la ţărm, aparţin domeniului public. Această lege se referea însă numai la problemele de navigaţie şi numai în expunereade motive a ei se menţionau şi efectele economice ale apelor, în legătură cu irigaţiile şi cuforţa motrice. Legi similare existau şi în Transilvania, în Bucovina şi în fostul ImperiuAustro-Ungar.

După reântregirea României, problema întocmirii unei noi legi a apelor, maicuprinzătoare, a fost pusă de o comisie a parlamentului şi de un grup de ingineri despecialitate dintre care amintesc pe Elie Radu, Dimitrie Leonida şi A. Davidescu. A fostîntocmit un proiect de lege care, după aprobare, a fost publicat în Monitorul Oficial din 4august 1921.

Această lege prevedea că toate apele de pe teritoriul României sunt bunuri publice,

sub autoritatea şi controlul statului. Întrebuinţarea apelor şi orice lucrări referitoare la ape se pot face numai pe baza unei autorizaţii. Lucrările de amenajare ca regularizări, apărări contra


7/216

7

inundaţiilor, irigaţii, amenajări pentru instalarea de forţă motrice şi altele, puteau fi executatede stat sau de particulari care au primit concesiuni de la stat. Legea prevedea întocmirea unui

program de utilizare integrală a apelor. Legea nu a fost aplicată efectiv decât începând din1924, când, cu unele modificări, a fost adoptată Legea regimurilor apelor (Monitorul Oficialdin 27 iunie 1924).

Tot în 1924 apare şi Legea energiei (Monitorul Oficial din 4 iulie 1924), care prevedea printre altele:- folosirea raţională a resurselor de energie prin amenajarea căderilor de apă,

economisindu-se sursele epuizabile,- acordarea de permise persoanelor competente, pentru studiul unor cursuri de apă

în vederea amenajării lor,- acordarea de concesiuni de stat pentru construirea de instalaţii hidraulice, - ajutorul statului pentru construirea de lacuri egalizatoare.Ca urmare a acestor legi, între 1925 şi 1927 s-au acordat concesiuni pentru 390 de

instalaţii hidroelectrice cu o putere totală de circa 145 MW”. [27] Apele României, care până în 1944 au fost, totuşi, foarte puţin studiate, amenajate şi

folosite, capătă în anii noştri o amenajare complexă (din amonte spre aval) pentruhidroenergie, navigaţie, alimentări cu apă, irigaţii, piscicultură etc.

Pentru studii şi proiectarea lucrărilor hidrotehnice s-a creat o vastă reţea de staţiihidrometrice pe apele interioare.

Învătământul superior de construcţii hidrotehnice s-a dezvoltat forte mult şi deasemenea şi unităţile de cercetare, proiectare şi laboratoarele hidrotehnice (primul din ţară s-afondat în 1929 la Timişoara). Institutul de Cercetări şi Ingineria Mediului din Bucureşti arecel mai mare laborator din ţară.

De asemenea se remarcă laboratorul de hidraulică de la Mogoşoaia alI.S.P.H. – Bucureşti şi cele din centrele universitare care pregătesc specialişti în

construcţii hidrotehnice : Timişoara, Bucureşti, Constanţa şi Iaşi. În 1956 s-a înfiinţat Comitetul de Stat al Apelor şi Institutul de Planuri de Amenajareşi Construcţii Hidrotehnice, care a întocmit “Planul de amenajare integrală a apelor dinRomânia”.

Execuţia planului se propunea în două etape: etapa 1 până în 1980, amenajări generalecu timp de recuperare în mai puţin de 10 ani; etapa 2 după 1980, până la realizarea tuturoramenajărilor apelor interioare care prezintă eficienţă economică.

Amenajarea complexă a apelor din România, pentru energetică, îmbunătăţiri funciare,navigaţie şi alte folosinţe, este în desfăşurare.

1.4 Inundaţiile din mai – iunie 1970 şi problemele care au fost ridicate pentru

gospodărirea apelor în România

Râurile din România au un caracter torenţial. Repartiţia în timp şi spaţiu a debiteloreste neuniformă. Volumul de apă transportat în timpul viiturilor reprezintă circa 80% dinvolumul scurgerii anuale.

În 1970, 2,9 milioane ha de teren arabil erau în pericol de inundare iar eroziunea sefăcea simţită pe 9,046 milioane ha . În acel an s-au suprapus topirea zăpezilor cu ploiletorenţiale şi au apărut numeroase blocaje de gheţuri şi plutitori pe râuri (zăpoare).

Coeficientul de scurgere (definit ca raport între stratul de apă căzut din precipitaţii şistratul de apă scurs la suprafaţa terenului) a fost mare datorită terenurilor îmbibate cu apă. Înaprilie precipitaţiile au atins valor i de 40-128 l/m2 iar în prima decadă a lui mai, 40-50 l/m2.Ca urmare solul a fost saturat cu apă.


8/216

8

Luna mai a avut un record de precipitaţii (200 l/m2 faţă de recordul anterior de 160l/m2) iar evaporaţia a fost redusă din cauza temperaturilor relativ scăzute. Ca urmare, auapărut viituri simultane pe afluenţi şi pe cursurile principale şi de aceea cotele de inundaţie

pe Mureş şi Someş, au fost depăşite cu 3 ÷ 5 m! Debitele medii au fost depăşite de aproximativ 20 de ori (Someş : în 1941 2250

m3/s; în 1970 3200 m3/s ; Mureş: în 1932 2160 m3/s; în 1970 2200 m3/s).Pe Dunăre prima undă de viitură a sosit la 20 aprilie şi a depăşit nivelurile istorice

măsurate începând din 1838. A doua undă de viitură, la începutul lui iunie (după viiturile peafluenţi) a dus la depăşirea cu 80 cm a nivelurilor istorice. Dunărea a avut debitul de 15.000m3/s la Baziaş faţă de valorile obişnuite de circa 7000 m3/s.

În 1970 existau îndiguiri pentru 1,3 milioane ha şi acumulări pentru atenuareaviiturilor pentru protecţia a 20 mii ha. Aceste lucrări au fost în mod clar insuficiente iar uneleau fost subdimensionate.

Barajele mari au lucrat bine şi nu au fost semnalate avarii semnificative. Pagubele au depăşit 10 miliarde lei la caare s-au adăugat pagubele indirecte care nu au

putut fi estimate (în valori 1970 ; circa 2040 milioane$). În perioada viiturilor au acţionat peste 200 mii civili şi 10 mii militari cu 1000 utilaje terasiere mari. S-au folosit peste 5milioane saci cu pământ şi s-au efectuat 1 milion m3 terasamente.

Au fost reamenajati aproape 500 km din cei circa 1000 km de diguri la Dunăre (malulromânesc e jos iar cel bulgăresc mai înalt).

Pagubele din inundaţii au crescut între anii 1960 şi 1970 de la 150 milioane lei/an la1130 milioane lei/an (circa 230 milioane $).

S-a adoptat un plan de măsuri pentru completarea “Programului naţional degospodărire a apelor, îndiguiri, irigaţii şi combaterea eroziunii solului”. Programulsuplimentar cuprindea 1.500 milioane m3 acumulări, extinderea îndiguirilor, îmbunătăţireametodelor de calcul a asigurărilor, folosirea unor metode moderne de calcul şi de prelucrare a

datelor, proiectarea de amenajări complexe (acumulări şi îndiguiri, fără strangulareaexagerată a apei). S-a hotărât să se facă o bună şi permanentă întreţinere a lucrărilor existente dar se

pare că acest lucru a fost uitat mai târziu. Comportarea lucrărilor hidrotehnice la inundaţiile din 1970 a fost destul de bună. Acumulările au evidenţiat un grad de amenajare redus şi acumulări insuficiente în

zona inundată. La baraje nu s-au produs avarii sau alunecări periculoase de teren. Aluviunile au depăşit previziunile, de unde rezultă că se impun măsuri antierozionale

în bazinele hidrografice. De exemplu, Dunărea a avut un debit solid în suspensie de 1100 ÷2100 kg/s.

Procesul de eroziune în aval de unele baraje a fost foarte intens (Doiceşti). La barajul “Strîmtori” (de pe Firiza, lângă Baia Mare) nu au funcţionat golirile defund.

A rezultat necesitatea funcţionării mai eficiente şi mai bine coordonate a“Dispeceratului Naţional”.

Au fost rupte diguri de apărare împotrivas inundaţiilor în zonele Vădeni, Brăila şiLatinu.

A rezultat, de asemenea, că trebuie extinse şi calculate cu asigurări corespunzătoareacumulările mici.

Zona îndiguită a fost inundată doar în proporţie de 3% !Au fost distruse 4425 de poduri şi podeţe.

Cu toate măsurile întreprinse, în anii care au urmat s-au produs şi alte valuri deinundaţii.


9/216

9

În anul 2004 situaţia acumulărilor din România, mult îmbunătăţită faţă de 1970, se prezenta ca mai jos:

- circa 1400 de acumulări permanente şi nepermanente, - cele mai mari 220 dintre ele aveau volume de peste 1 mil. m3,- 217 dintre ele, cu un volum total de 8110 mil. m3 sunt situate pe râurilr interioare

şi au aproximativ 62 % din volumul util al acumulărilor din România, - 3 mari acumulări sunt situate pe frontieră (Porţile de Fier I şi II pe Dunăre şiStânca - Costeşti pe Prut,

- circa 65 % din volumul util al acumulărilor este utilizat preponderent pentruhidroenergetică.

Anii 2004, 2005 şi 2006 au fost foarte ploioşi. Aş remarca recordul de ploaie dinlocalitatea Agigea din judeţul Constanţa : 300 l/m2 în 24 de ore.

Inundaţiile din 2005 au venit în şase valuri succesive, între aprilie şi septembrie.Dunărea a avut la Baziaş între 15100 şi 15400 m3/s. Siretul a atins debitul de 4600 m3/s (dupăunii autori chiar 5000 – 6000 m3/s). Numeroase poduri, şosele, căi ferate şi case (circa 4000)au fost distruse iar pierderile de vieţi omeneşti au fost foarte mari (circa 80 de persoane).

Pgubele au de păşit 2 miliarde de euro. În prima parte a anului 2006, până la sfârşitul lunii aprilie, s -au produs noi inundaţii,

dintre urmările cărora aş menţiona: 15834 de persoane evacuate, 12 judeţe cu 152 delocalităţi afectate, 2100 de case inundate şi/sau distruse, 144 de poduri şi podeţe distruse, 510km de drumuri afectate şi peste 21000 ha de teren arabil inundate „controlat”(prin tăiereadigurilor, în încercarea de a proteja unele localităţi).

În mod paradoxal a urmat o perioadă extrem de secetoasă în a do ua parte a anului2006 şi în 2007.

În vara anului 2008 au avut loc noi inundaţii însoţite de pagube semnificative în judeţele din nordul Moldovei.

O concluzie importantă în urma acestei ultime perioade cu inundaţii este că după 1990ritmul de realizare a unor lucrări de amenajare a râurilor a scăzut dramatic şi, de asemenea,întreţinerea şi repararea lucrărilor deja existente au fost foarte mult neglijate. CAP. 2 AMENAJAREA BAZINELOR HIDROGRAFICE

2.1 Generalităţi asupra cursurilor de apă

Cursurile naturale de apă pot fi permanente sau temporare. Ele sunt alimentate din scurgerile de suprafaţă (după precipitaţiile torenţiale) şi din

straturile de apă subterane.

Pârâurile, râurile şi fluviile se varsă în alte ape curgătoare, în lacuri, mări sau oceane.Alcătuirea unui curs de apă: – bazin hidrografic, – izvor, – albie (depresiune naturală sau făgaş săpat

de râu).


10/216

10

Fig. 2.1

Râurile alimentate preponderent subteran au debite relativ uniforme iar celealimentate majoritar din ape de suprafaţă au debite neuniforme.

Confluenţa este locul de unire a două cursuri de apă: cel mai scurt este afluent,celălalt, curs principal sau emisar.

Kilometrarea râurilor se face de la vărsare către izvoare. În profilul longitudinal al râului, gura de vărsare joacă rolul de bază de

eroziune (este cota limită până la care ar putea să se producă eroziunea înadâncime a albiei).

La vărsarea în mare fluviile pot avea deltă (în mările fără maree) sau estuar (dacăexistă flux – reflux, adică maree, această mişcare periodică a apei va spăla aluviunile care

s-ar putea depune în zona de vărsare).

Fig. 2.2

Dunărea are o deltă de aproximativ 5600 km2 (în 2004; 4420 km2 înRomânia). În anii 1924-1960 erau transportate aproximativ 67,5 milioane tonealuviuni pe an ceea ce ducea la o avansare de 25 m/100 ani. “Delta” secundară a

braţului Chilia avansa cu circa 100 ha/an. În anii 1982-2006 transportul dealuviuni a scăzut la 21,4 milioane tone pe an, fenomen urmat de scădereatransportului în lungul litoralului şi la stricarea echilibrului relativ al plajelor şicordoanelor litorale. Prin scăderea aportului de aluviuni (nisip fin) pelitoral

predomină la ora actuală eroziunile date de valuri

BAZIN HIDROGRAFIC DE SUPRAFATA

BAZIN HIDROGRAFIC SUBTERAN

APA FREATICA

CUMPANA APELORSUBTERANE

STRAT IMPERMEABIL

RAU

CUMPANA APELOR

HiHs

H

PRECIPITATIICOEFICIENT DE SCURGERE

H

Hsk


11/216

11

Apariţia “barei” de la Sulina (o depunere de nisip paralelă cu ţărmul, datorată disipăriienergiei curentului de apă al Dunării la vărsarea în Marea Neagră) împiedica accesul navelor

pe Dunăre. Datorită acestui fenomen se ajunsese la un moment dat la adâncimi care depăşeaudoar cu puţin 3 m. Conform tratatului semnat de România ca membră în Comisia Dunării,adâncimea la gura braţului Sulina trebuie menţinută la circa 7,30 m. Din acest motiv, pornind

de pe cele două laturi ale gurii de vărsare s-au construit două jetele, păstrând între ele lăţimeaşenalului navigabil al Dunării. Curentul de apă vărsat prin această gură artificială a spălat„bara” dar aceasta s-a format din nou în faţa noii guri de vărsare. Prin urmare jetelele au fost

prelungite permanent pentru spălarea depunerilor. Jetelele (diguri uşoare de protecţie aşenalului navigabil de acces în Dunăre) au ajuns la lungimea de circa 8 km avansând, în

perioada de construcţie, cu 80 ÷ 100 m pe an.

Fig. 2.3

1/12 din suprafaţa Deltei Dunării e formată din grinduri (suprafeţe de teren formatedin depuneri în albie majoră, care se inundă la ape mari).

2.2 Clasificarea cursurilor de apă

Se pot avea în vedere mai multe criterii de clasificare a cursurilor de apă : I). După durata de scurgere:

⊕ permanente (alimentare subterană şi de suprafaţă, circa 115.000 kmîn România),

⊕ temporare (alimentare de suprafaţă). II). După poziţia faţă de teren:

⊕

de suprafaţă,⊕ subterane (în zonele carstice).

III). După cantitatea de apă transportată:

⊕ pârâu,

⊕ râu,

⊕ fluviu.După unii autori pe locul I, din punctul de vedere al lungimii, se situează Nilul, cu

6670 km, ... pe locul 16 se situează Volga, cu 3400 km, pe locul 17 situându -se Dunărea, aldoilea fluviu al Europei, cu 2850 km). După alţi autori Amazonul are 7025 km (de la izvorulApurimac; 6400 km de la izvorul Maranon) şi se situează pe primul loc şi ca lungime (este

fără dubii cel mai mare fluviu ca debit, la vărsarea în Atlantic prin estuarul său larg de 80 km:150000 m3/s). Amazonul are un uriaş bazin hidrografic: 7,2 mil. km2.


12/216

12

IV). După regiunea în care curg:

⊕ râuri de munte,

⊕ râuri de deal,

⊕ râuri de şes.

Evident, unele râuri curg în mai multe regiuni geografice.Reţeaua hidrografică este totalitatea cursurilor de apă de pe un teritoriu. Reţeahidrografică poate fi:

- permanentă (formată din cursuri de apă permanente), - temporară.

Indicele de densitate al reţelei se determină cu relaţia:

∆ =S

Lca [km / km2] 2.1

în care: Lca - lungimea cursurilor de apă de pe un anumit teritoriu (km),S - suprafaţa teritoriului pe care studiem densitatea reţelei

hidrogafice (km2).Densitatea reţelei hidrografice este în funcţie de cel mai mic râu luat în considerare

(după permanenţă, după debit, etc.) În ţara noastră ∆ = 0,49 km/km2, determinată pe hărţi 1 : 200.000 (s-au considerat

cursurile permanente şi cele semipermanente). La munte densitatea este 1÷ 1,2 km/km2.La şes ea are o valoare mult mai redusă, 0,3 km/km2.În condiţiile existenţei unui teren impermeabil (infiltraţii reduse), ale vegetaţiei sărace

şi ploilor torenţiale, se dezvoltă o reţea temporară deasă. Dacă terenul este permeabil şivegetaţia bine dezvoltată atunci reţeaua temporară va fi slab reprezentată, predominândreţeaua permanentă.

2.3 Elementele regimului hidrologic

Regimul hidrologic este suma fenomenelor şi proceselor care definesc caracterul unuicurs de apă.

Elementele regimului hidrologic sunt:A) – Debitul lichid [m3/s] (Qmin, Qmax, Qmed, coeficientul de neuniformitate,hidrograful),B) – Debitul solid [kg/s]: - în suspensie turbiditate [g/l]; [kg/m3],

- târât [kg/s],C) – Viteza (mărime, distribuţie în albie şi în lungul cursului),

D) – Forma albiei şi stabilitatea ei, E) – Nivelurile de apă: HMM (maxim maximorum sau istoric), H M med (media nivelelor maxime anuale), H 0 (nivel mediu multianual media nivelelor medii anuale), He med (etiaj mediu; media etiajelor pe 10 ani consecutivi),

Etiaj este nivelul asigurat 355 de zile /an, H M mediu (nivel minim mediu media celor mai mici nivele anuale

existente 365 zile/an), Hmm (nivel minim minimorum sau istoric).

Diferenţa HMM - Hmm se numeşte amplitudine absolută înregistrată la o staţiehidrometrică.


13/216

13

1 Hidrograd = (HMM - Hmm)/10Factorii care influenţează scurgerea lichid ăsunt următorii:

- naturali climatici (ploi, temperaturi, vânturi), neclimatici (topografia, geologia, pedologia şi

vegetaţia).

- omul direct lucrări în albie, indirect lucrări în bazinul hidrografic.

Ziarul francez L’EXPRES menţiona cu câţiva ani în urmă: “… în ultimii 15 ani circa 17 milioane hectare de păduri tropicale au fost rase de

pe suprafaţa pământului …” (peste 1 mil ha/an). Se cheltuiesc anual 500 mil $ pentru împăduriri dar ar fi necesari 5 mld $/an !

2.4 Eroziunea solului. Probleme generale şi clasificare

Numim eroziune a solului procesul de desprindere, transport şi depunere a particulelorde sol de către factorii de mediu. Eroziunea solului afectează terenurile agricole dar, prin materialul erodat, care ulterior

ajunge şi este transportat în albia râurilor, influenţează negativ şi unele lucrări hidrotehnice şiactivităţi umane.

Pagubele produse anual de fenomenele de eroziune a solului sunt, după unii autori, deaproximativ 600 mil $ din care circa 80% revin agriculturii. Pierderile de sol vegetalse cifrează la 5 15 t/ha an (adică 3 9 mm/an ca grosime de strat erodat). Rezultă că 1 cm desol se erodează în circa 1 4 ani.

Refacerea sau formarea pe cale naturală a unui strat de 1 cm de sol vegetal fertildurează 100 300 ani (în funcţie şi de roca de bază). De aici rezultă marea importanţă a

combaterii eroziunii solului. Chiar şi O.N.U. a elaborat un plan de protecţie a mediului şiC.E.S.

Clasificarea proceselor de eroziune a solului se poate face după mai multe criterii: a) În funcţie de intensitatea cu care se produce eroziunea:

Eroziune normală, egală, ca ritm, cu refacerea naturală a solului, Eroziune accelerată, mai rapidă decât refacerea naturală.

Eroziunea accelerată este cauzată şi de practicarea agriculturii în modnecorespunzător.

b) După felul acţiunii asupra terenului: Eroziune de suprafaţă (se dezvoltă pe suprafeţe relativ mari, aproximativ uniform, pe

adâncime mică şi nu dă naştere la formaţiuni permanente), Eroziune de adâncime (e forma avansată a eroziunii de suprafaţă ce se manifestăaccentuat după o anumită direcţie de concentrare, dând naştere la formaţiuni cucaracter permanent).

c) După perioada de producere a eroziunii: Eroziune geologică veche (văiuga, vâlceaua, valea seacă, viroaga, valea râului

propriuzisă), Eroziune contemporană în adâncime (rigola, ogaşul, ravena, râpa, torentul).

d) După agentul care produce eroziunea: Agenţi naturali:

- apa prin efectul picăturilor, prin scurgere la suprafaţă,


14/216

14

gheţari, - variaţiile de temperatură, - vântul.

• Omul eroziune antropogenă (în urma activităţilor omului).Eroziunea produsă de picăturile de ploaie se datoreşte energiei cinetice (Ec= mv

2/2) pe

care o acumulează acestea în cădere. În contact cu solul Ec se transformă în lucru mecanic producând desprinderea şi împrăştierea particolelor de sol ( max picătură de ploaie, circa 6mm).

În cazul unui teren orizontal se produce o redistribuire uniformă a particulelor de solşi nu apare eroziunea:

Fig. 2.4

În cazul unui teren în pantă (sau al ploii care cade oblic) nu se mai produce oredistribuire a particulelor ci eroziune (o mai mare parte din particulele de sol dislocate sedeplasează la vale):

Fig. 2.5

Eroziunea prin scurgerea apei la suprafaţa solului se produce în timpul ploilor torenţiale, când cantitatea de apă căzută o depăşeşte pe cea care se poateinfiltra. În această situaţie apare un strat de apă care se scurge la suprafaţaterenului.

CADERE PICATURA

PLOAIE

~ 1.50 ~ 1.50

CADERE

PICATURA PLOAIE

i


15/216

15

Fig. 2.6

cosG N 2.2 sinGT 2.3

ol a p V G )( 2.4

2

2

Svk P

2.5

în care: k – coeficient hidrodinamic,S – suprafaţa atacată de apă a particulei, - densitatea apei,

a p , - greutăţile specifice ale pietrei şi apei,

Dacă: P + T < R echilibru bunP + T > R particula este antrenată de apă P + T = R echilibru la limită

Eroziunea eoliană

În multe ţări ea este la fel de importantă sau chiar mai importantă decâteroziunea produsă de apă.

Ca manifestare, seamănă cu eroziunea de suprafaţă, fiind mai greu de observat peteren. Totuşi, în timpul producerii (furtunile de praf) efectează semnificativ fertilitateaterenurilor de/pe care se produce desprinderea dar şi a celor pe care se depun particulele de

praf. În plus, sunt acoperite terenuri şi chiar localităţi.Este o formă de eroziune specifică terenurilor plane sau foarte puţin frământate,

lipsite de păduri şi expuse la vânt puternic. În lipsa unui covor vegetal legat, fenomenul capătă un aspect accentuat, scoţând din

circuitul agricol suprafeţe importante. Eroziunea eoliană va fi accelerată de intervenţiile omului asupra învelişului vegetal

natural.Eroziunea eoliană poate fi frânată sau favorizată şi de modul de utilizare a terenului:

terenul arat are o rezistenţă mai redusă la desprinderea de către vânt. Solurile cu structură şi textură bună, granulară, au o rezistenţă mai bună la eroziunea

eoliană. Dacă primăvara, când ar trebui să se dezvolte intens covorul vegetal, este secetoasă

atunci va fi favorizată eroziunea eoliană. Acelaşi lucru se întâmplă cvasipermanent în zonelearide, semideşertice, aşa cum este regiunea Sahel din Africa (regiune de la periferia deşertuluiSahara). În aceste teritorii formarea prafului uşor transportabil de către curenţii de aer are locatât prin variaţiile zilnice mari de temperatură cât şi prin efectul de „şlefuire” al curentului deaer încărcat cu nisip asupra rocilor.

v P

T

N

G

- F O R TA

H I D R O D

I NA M I C

A


16/216

16

O comparaţie între eroziunea eoliană şi cea produsă de apă va evidenţia următoareleaspecte:

-eroziunea eoliană este dezvoltată pe terenuri întinse, relativ plane şi nu este influenţatăde gravitaţie pe când eroziunea produsă de apă se poate produce doar pe terenurile în

pantă (viteza de curgere a apei este guvernată de legea Chezy: i RC v ; în care: i-

panta de curgere, R- raza hidraulică, C-coeficientul lui Chezy);-materialele transportate de apă se deplasează în direcţia pantei, ajungând în emisari(locurile de vărsare ale cursurilor de apă); -materialul transportat de vânt urmează direcţia de deplasare a vânturilor puternice(exemplu: furtunile de praf galben din Coreea, cu sursă de plecare din China); -eroziunea eoliană este favorizată de vremea secetoasă iar cea produsă de apă se produceîn perioadele cu ploi foarte abundente, torenţiale; -eroziunea eoliană se produce doar la suprafaţa terenului pe când cea produsă de apă se

poate dezvolta atât la suprafaţă cât şi în adâncimea terenului (şiroaie, ogaşe, ravene,torenţi, râpe); -ambele forme de eroziune au aceleaşi trei etape importante: desprinderea particulelor deteren, transportul şi depunerea acestora (particulele transportate de apă se numesc, dupăajungerea în albia cursurilor de apă, aluviuni); de asemenea, ambele produc pagube atât lalocul de desprindere cât şi la cel de depunere.

Efectul de eroziune eoliană se autoîntreţine prin următorul proces: -vegetaţia este distrusă prin acoperirea frunzelor cu praf şi prin accentuarea evaporaţieiapei din sol;- plantele slăbite vor fi dezrădăcinate de vânturile puternice; -terenul neprotejat de vegetaţie va cădea pradă eroziunii eoliene.

Una dintre urmările eroziunii eoliene şi a furtunilor de praf este formarea straturilorde löess şi a depozitelor de nisip (la locul de depunere) ca şi a deşerturilor pietroase (la locul

de manifestare activă a procesului de desprindere-şlefuir e).În România există suprafeţe întinse „acoperite” de löess (în straturi de grosimi de până la 12-15 m), de exemplu în judeţele Constanţa, Tulcea, Brăila, Galaţi, etc. Löessul esteun praf cimentat, macroporos şi sensibil la umezire şi creează probleme ca teren de fundare

pentru construcţii (dacă este umezit dă tasări mari,rapide şi diferenţiate de la un loc la altul). Avem în România şi suprafeţe semnificative acoperite de acumulări de nisip (dune,

grinduri). Unele dintre aceste nisipuri sunt mobile sau simimobile, necesitând lucrări pentrucontracararea eroziunii eoliene (circa 100.000 ha), mai ales prin plantaţii silvice şi perdeleforestiere.

Specialiştii estimează la circa 600.000 ha alte suprafeţe nisipoase care necesită lucrăride apărare contra eroziunii eoliene şi de ameliorare a calităţilor lor ca terenuri agricole.

Zonele cu asemenea situaţii sunt în sudul Olteniei, în zona Deltei Dunării şi a Luncii Dunării,în zona litoralului Mării Negre, pe malul Siretului şi a altor râuri [1].

2.5 Principiile generale privind acţiunea de C.E.S.

Combaterea eroziunii solului (C.E.S.) se studiază pentru a menţinefertilitatea solului şi a împiedica scurgerea debitului solid (material erodat) cătrecursurile de apă. La noi în ţară factorul principal care produce eroziunea esteapa care se scurge la suprafaţa terenului în bazinele de recepţie ale cursurilor deapă.

Principiile de combatere a eroziunii solului sunt:


17/216

17

1) Folosirea raţională a terenurilor în pantă, prin organizareaantierozională a acestora (tarlale, parcele, sole, drumuri);

2) Micşorarea efectului picăturilor de apă asupra solului prindezvoltarea covorului vegetal, rezultând reducerea transportului

solid;3) Micşorarea stratului de apă care se scurge la suprafaţa terenului(covor vegetal plus lucrări de mo bilizare - afânare - a solului,rezultând reţinerea unei cantităţi mai mari de apă în sol;

4) Micşorarea coeficientului de scurgere (K = Hs/H) prin creareacondiţiilor de infiltrare a apei în sol

5) Micşorarea vitezei de scurgere a apei la suprafaţa terenului pr inmărirea rugozităţii, micşorarea pantei şi crearea de obstacole pedirecţia de scurgere;

6) Mărirea rezistenţei la eroziune a terenului prin folosirea metodelorantierozionale agrotehnice, silvice şi hidrotehnice;

7) Menţinerea umidităţii optime în sol, având ca urmare dezvoltareaoptimă a covorului vegetal;

8) Crearea profilelor de echilibru pe formaţiunile de eroziune înadâncime.

Lucrările antierozionale în bazinele hidrografice (zone cu teren în pantă),dacă agentul principal de eroziune este apa, pot fi împărţite în mai multecategorii, în funcţie de specificul intervenţiei umane:

A) Lucrări agrotehnice antierozionale:

-

executarea lucrărilor agricole pe curba de nivel, - culturile cu fâşii înierbate, - culturile în benzi alternative,- lucrări de mobilizare a solului (afânare).

Notă. Fondurile europene pentru agricultură nu se acordă decât dacă arăturile sefac pe curba de nivel.

B) Lucrări silvice antierozionale: - perdele de protecţie din arbori, - plantaţii silvice.

C)

Lucrări hidrotehnice antierozionale: 1. Pentru reţinerea totală a scurgerii:

- valuri orizontale,- canale orizontale,- terase orizontale.

2. Pentru reţinerea parţială şi dirijarea scurgerii apei: - valuri înclinate,- canale înclinate,- terase înclinate.

3.

Pentru evacuarea controlată a apelor de pe versanţi (terenuri în pantă): -debuşee.


18/216

18

4. Lucrări pe formaţiunile torenţiale (combaterea eroziunii în adâncime şirealizarea profilelor de echilibru):

- lucrări în zona de vârf,- lucrări în lungul formaţiunii de eroziune (protecţii de

albie, traverse îngropate, praguri, baraje),

- lucrări în zona de evacuare în emisar.

2.5 Valuri de pământ

Sunt lucrări hidrotehnice antierozionale care se execută pe terenurilearabile, cu pante de 112 % (până la 15 % pe păşuni).

Ele nu scot terenul din circuitul agricol deoarece au pante foarte reduse ale taluzelor.Au o secţiune triunghiulară sau parabolică şi necesită nivelarea în prealabil a terenului.

În cazul unei execuţii greşite pot duce la agravarea stării de eroziune. Problemele care trebuie rezolvate la calculul valurilor de pământ sunt:

– determinarea secţiunii transversale; – determinarea lungimii valurilor; – determinarea distanţei între valuri; – determinarea numărului de valuri pe unitatea de lucru (parcelă,

solă, tarla).

2.5.1 Valuri orizontale (de nivel)

Se execută pe terenurile arabile sau pe păşuni, în zone secetoase, cuterenuri permeabile, unde nu există pericolul alunecărilor de teren. Nu serealizează decât pe terenurile (parcele, ...)afectate de eroziune sau în pericoliminent.

Desenarea valurilor orizontale pe planul de situaţie se face conform figurii de mai jos.

Fig. 2.7 O orizontală pe un plan de situaţie este o paralelăcu curbele de nivel (A – B)


19/216

19

Fig. 2.8Se recomandă:

m = 4÷5n = 4h = h'+h" = 0,35 ÷0,6 m ; h' = h" = h / 2

Pentru compensarea volumelor de săpătură şi de umplutură este necesară egalitatea:

5432 (deoarece se fac calculele pe 1 m de val).Secţiunea udată a valului va fi:

321 2.6Elementele din figură se pot determina cu relaţiile:

)1

(8

)1

(2

22'

1

in

h

in

h 2.7

mi

imnh

1

)(

8

22

2 2.8

)(8

2

3 mnh

2.9

)1(2

)( "

mi

ihnm y

2.10

Distanţa dintre două valuri orizontale se determină din două condiţii: 1) Apa să nu depăşească viteza critică, de la care ar provocaeroziune prin scurgerea pe versant. În literatura de specialitateexistă o formulă pentru calculul acestei viteze (Kostiacov).

dckI mv 2.11în care:

m - parametru privind concentrarea scurgeriim = 1 curgere laminară m = 2 curgere în şiroaie (turbulentă)

i - panta versantului în raport cu rugozitatea versantului


20/216

20

d - lungimea de scurgere pe versant m (dinstanţa între două valuriconsecutive)k - coeficient de scurgereI - intensitatea ploii de calcul m/s

iic )357( 7 - pentru versant rugos35 - pentru versant neted

Rezultă:

ckI m

vd

2

2

2.12

Această relaţie a permis verificarea experimentală în diferite condiţii de teren şistabilirea distanţei de neeroziune între valurile vecine, care este întabelată (în funcţie derezistenţa solului la eroziune şi de panta terenului).

Tab. 2.1 Distanţa maximă de neeroziune - d – între valurile de pâmânt, pe direcţia panteiterenului

Panta(%)

Distanţa (m) Soluri cu rezistenţăredusă la eroziune

Soluri cu rezistenţămedie la eroziune

Soluri cu rezistenţămare

la eroziune2 41 49 553 33,5 40 454 30 35 39

5 26 30 356 23,5 28 327 22 26,6 308 20,5 25 289 19,5 23,3 2610 18,5 22 24,611 17,5 21,2 23,512 17 20 22,5

Distanţa aleasă din prima condiţie se verifică în funcţie de capacitatea de acumulare a

apei în spatele valului de pământ orizontal (se verifică pe 1 metru de val).

S d

1m

PINTENPINTEN DE CAPAT

VALURI

VECINE


21/216

21

Fig. 2.9

S = d x 1 m 2.13S x Hs = x 1 m 2.14

d Hs = k = Hs/H 2.15Hs = k H 2.16

Rezultă:

kH d

2.17

H = înălţimea ploii maxime în 24 de ore cu asigurarea de 10 %, dată în tabele înlucrările de hidrologie,

H 10% România = 70 120 mm.Obs. În anul 2004, în comuna Agigea din judeţul Constanţa a căzut o ploaie record de

300 mm/24 ore. Recordul, la nivel planetar, este deţinut de oraşul Mumbai din India, cu o ploaie de 980 mm/24 ore.

În final se alege distanţa cea mai mică din cele două valori calculate. Lungimeavalurilor de pământ se ia egală cu lăţimea unităţii de lucru car e trebuie amenajată (parcelă,tarla) şi se notează cu l .

Numărul de valuri de pământ se determină în funcţie de lungimea parcelei (tarlalei) deamenajat:

Nr valuri = L/d + 1 2.18

2.5.2

Valuri înclinate

Se execută pe terenuri cu permeabilitate redusă şi în zonele cu precipitaţiiabundente şi pericol potenţial de alunecare a terenului.

Apa curge în lungul valurilor, care prezintă o pantă longitudinală i = (0,11,5 %).Apa transportată de valurile înclinate este deversată într -un debuşeu.Determinarea secţiunii transversale se face ca la valurile orizontale. Determinarea distanţei între valuri se face din două condiţii:

a) Condiţia de neeroziune (apa care se scurge pe versant de la un valla altul să nu capete o viteză care să depăşească viteza critică de eroziune Vcr ).

Distanţele maxime de neeroziune sunt date în tabele în funcţie de rezistenţasolului la eroziune şi de panta terenului,


22/216

22

Fig. 2.10Pentru a desena un val sau canal înclinat pe planul de situaţie se procedează ca în

figura 2.11.Dreapta AC (reprezentată cu linie întreruptă) nu este orizontală cu toate că are aceeaşi

cotă la ambele capete (50,00 m), deoarece la mijloc are o cotă sub cea a capatelor.

Fig. 2.11

Cota punctului B se obţine prin interpolare între C şi D (între care este o diferenţă denivel egală cu echidistanţa curbelor de nivel).

De exemplu: Cota B=54.00 m

Panta i va fi: L L

hi

00.5000.54

L = distanţă măsurată la scara planului de situaţie.

b)

Distanţa propusă din prima condiţie se verifică hidraulic, pentru caviteza apei în lungul valului să nu depăşească viteza critică de eroziune iar


23/216

23

valul să poată transporta debitul maxim colectat pe versant, de pe suprafaţadintre două valuri consecutive.

Viteza în lungul valului este:

2 Ricv 2.19

în care:6

11 Rn

c 2.20

n pământ = 0,04 - coeficientul de rugozitate, i2 - panta longitudinală a valului.

u P R

2.21

La valuri relativ scurte (100 - 200 m) se recomandă o pantă unică, i2 = 0,2 0,4 %.

La valuri lungi (peste 200 m) panta i2 se propune variabilă: - prima sută de metri 0,1 %,- a doua sută de metri 0,15 %,- a treia sută de metri 0,2 %, etc.

Fig. 2.12

Pentru viteza în lungul valului - v2 -e media ponderată:

n

v

v

n

i

i 1

2

2 2.22

Debitele în lungul valului vor fi:Qval = V2 2.23

Vsedimentare < V2 < Veroziune 2.24

0,3 m/s < V2 < 0,9 m/s (sau 0,6 m/s după alţi autori)

Qval Qcolectat 2.25

Qcolectat = kI S = k Id l 2.26

k = Hs/H - coeficientul de scurgere

I - intensitatea ploii de calcul cu asigurarea de 10 % (pentru durata egală cu timpul deconcentrare al ploii)


24/216

24

*

*

n

cT

c I

mm/min 2.27

c*

= (A + B) lg N 2.28

n* = 0,33 0,5A şi B - parametri hidrologico-geografici ce se dau pe hărţi [18],

N = 10 ani - perioada de repetiţie a ploii,d - distanţa dintre valuri,l - lungimea valurilor,v1 - viteza pe versant (când apa se scurge de la un val la altul),v1 = 7 10 m/min = 0,1 0,16 m/s,Tc - timpul de concentrare a ploii, este timpul necesar apei să ajungă din punctul cel

mai îndepărtat al suprafeţei (A), pe drumul cel mai lung (AB C) până în secţiunea decalcul (C, la vărsarea valului în debuşeu).

Lungimea valului înclinat se ia egală cu lăţimea parcelei (tarlalei) amenajate. Numărul de valuri înclinate se determină cu:

Nr valuri = (L/d) + 1 2.29

L - lungimea parcelei,d - distanţa dintre valuri.

2.7 Canale de coastă din pământ

Canalele de coastă din pământ pot avea una din următoarele secţiuni: - triunghiulară - 1,- trapezoidală sau trapezoidală cu bermă - 2 şi 3,- parabolică.

Fig. 2.13

i 1

.

.

.

.

.

.

. .

.

.

.

.

.

.

.

.

i 2

.

.

.

.

.

.

. .

.

.

.

.

.

.

.

.

i 3

.

.

.

.

.

.

. .

.

.

.

.

.

.

.

.

BERMA


25/216

25

Canalele de pământ se execută de obicei în plantaţiile de vie şi pomi , înspaţiul dintre rânduri, deoarece scot din circuitul agricol suprafeţele pe care seexecută.

Panta versantului nu va depăşi 18 25 % pentru culturi de câmp, 35 % pentru păşunişi 45 % în plantaţii forestiere.

2.7.1 Canalele de coastă orizontale

Sunt lucrări antierozionale care reţin scurgerile din precipitaţiiletorenţiale. Se execută în zone secetoase, cu terenuri permeabile şi fără riscuri dealunecări.

Secţiunea cea mai folosită e cea trapezoidală (cu sau fără bermă) Problemele ce se pun la calculul canalelor de coastă orizontale sunt:

a) determinarea secţiunii transversale, b) determinarea distanţei între canale, c) determinarea lungimii canalelor,d) determinarea numărului de canale.

a) Secţiunea transversală se determină din condiţia ca volumul desăpătură să fie egal cu cel de umplutură (făcând calculul pe 1 m de canal):

2 + 3 = 4 + 5 2.30în care:

2 + 3 - secţiunea de săpătură 4 + 5 - secţiunea de umpluturăUtilizând relaţia 2.26 împreună cu:

h = h’ + h”= 0,3÷0,7 m 2.31

La canalele cu bermă adâncimea h poate fi între 0,8 şi 1,15 m. Se pot calcula h’şi h”şi apoi secţiunea udată:

= 1 + 2 + 3 2.32

Fig. 2.14

Se recomandă următoarele valori constructive: b = b1 = 0,3÷0,4 mΔh = 0,1÷0,2 m

b) Determinar ea distanţei între canale se face din două condiţii:

i

.

.

.

.

.

.

. .

.

.

.

.

.

.

.

.

itg

1 4

5 2

3

y

h'

h"

b1

b

h

1 : 1

1 : 1

1 : 1

1m


26/216

26

1) apa, în timpul scurgerii pe versant de la un canal la altul, să nu depăşeascăviteza critică de eroziune; pornind de la această condiţie, distanţele sunt dateîn tabele ca valori maxime admise.

Tab.2.2 Distanţa maximă începând de la care se produce eroziunea la

scurgerea pe versant în plantaţiile de vie şi pomi Panta(%)

Distanţa (m) Soluri cu rezistenţăredusă la eroziune

Soluri cu rezistenţămedie la eroziune

Soluri cu rezistenţămare

la eroziune6 18 25 318 16 22 2710 14 20 2412 13 18 2215 12 16 2017 10 14 1820 8 11 1522 6 9 1224 5 8 10

2) cantitatea de apă colectată pe suprafaţa dintre două canale de coastă vecinesă poată fi înmagazinată în canalul orizontal situat în aval (determinarea seface ca la valurile de pământ orizontale):

kH d

2.33

c) Lungimea canalelor se ia egală cu lăţimea unităţii teritoriale amenajate(parcelă, tarla).

d) Numărul de canale se determină cu:

Nr canale = (L/d) + 1 2.34

L = lungimea parcelei (tarlalei),d = distanţa între canale.

2.7.2 Canale de coastă înclinate

Aceste lucrări se execută în zonele cu ploi abundente, teren impermeabilsau cu risc de alunecare, pentru evacuarea rapidă a surplusului de apă de peversanţi.

a)Secţiunea cea mai folosită este cea triunghiulară, deoarece permite menţinerea uneiviteze de scurgere relativ ridicată şi la debite mici.


27/216

27

Fig. 2.15

Se recomandă: h = h'+h"= (0,3 0,7) m 2.35

Adăugând şi condiţia ca volumul de săpătură să fie egal cu cel de umplutură (lacalculul pe 1 m de canal):

2 + 3 = 4 + 5 2.36se pot calcula h’şi h” şi apoi secţiunea udată :

= 1 + 2 + 3 2.37la canale cu bermă mare: h poate merge până la 1,15 m la canale cu bermă mică: h poate merge până la 0,8 m

b)Determinarea distanţei între canalele înclinate se face din două condiţii:

- neeroziunea versantului (“d” în tabele),- Qcanal Qcolectat şi Vsedimentare < V2 < Veroziune.(calculele se fac ca la valurile înclinate).

c)Determinarea lungimii canalelor înclinate se face în funcţie de lăţimea parcelei amenajate (este egală cu aceasta).

d)Determinarea numărului de canale înclinate se face cu formula 2.34.Se va da o atenţie deosebită racordării canalului înclinat cu debuşeul pentru a nu apare

eroziuni în această zonă. Racordarea se poate face fără cădere sau cu cădere consolidată cu piatră sau beton.

2.8 Terase

Sunt lucrări hidrotehnice care se execută pe terenuri cu pantă peste 22 25 % (se poate ajunge chiar şi până la 40 %). Agroterasele în zone secetoase se pot realiza începând dela pante de 6 %, sub formă de trepte largi, care realizează reducerea pantei şi diminuareascurgerii, favorizând infiltrarea întregii cantităţi de apă provenită din precipitaţii. Prinexecutarea teraselor se asigurar ă şi condiţiile de cultivare a suprafeţei respective. Deasemenea, prin terasare se poate face şi remodelarea unor terenuri după producerea unoralunecăride pământ.

Clasificarea teraselor se face după mai multe criterii: a) După folosinţă agroterase (pentru culturi de câmp),

terase în plantaţiile de pomi şi vie. b) După execuţie:

i

.

.

.

.

.

.

. .

. ...

.

.

.

.

itg

1 4

5 2

3

y

h'

h"

b

h

1 : 1

1 : 1

1 : 1

1m


28/216

28

b1) cu zid de sprijin (Miniş, Murfatlar) realizat din gărduleţe, din zidăriede piatră uscată, zidărie de piatră cu mortar sau beton simplu; soluţiilemai costisitoare vor fi bine justificate economic; se vor executa

barbacane pentru evacuarea apei din spatele zidului, dacă soluţiaconstructivă aleasă o cere,

cu taluz înierbat. b2) cu platformă continuă,

izolate (pentru pomi).c) După înclinarea platformei:

c1) în lungul terasei : platformă înclinată (24 %) platformă orizontală

c2) pe direcţie transversală: platformă orizontală platformă înclinată (i = 1015%)

La execuţia teraselor se va face compensarea terasamentelor (săpăturile vor fi egale cu

umpluturile).Lăţimea utilă a platformei terasei se hotărăşte în funcţie de cultura avută în vedere(vie, livadă, etc.) şi de distanţa între rânduri.

Notă. În Japonia, datorită populaţiei numeroase şi lipsei de terenuri agricole, s-auexecutat pe terase chiar şi orezării!

Dacă se plantează pomi, distanţa între rânduri va fi de 3 4 m.Dacă se plantează vie, distanţa între rânduri va fi (1,5 2) m.

Fig. 2.16

i' =10 15%

n*ht

i

1 : n

1 : n

LutilLutil

L

= CU TALUZ =

ht

i

ht

Lutil

= CU ZID DE SPRIJIN =


29/216

29

Fig. 2.17

Fig. 2.18

Agroterasele se execută în zone cu pante mai reduse (chiar şi sub 22 %), cu lăţimi

utile de circa 30 50 m şi de cele mai multe ori cu platforma înclinată transversal. În ţara noastră terasele sunt larg folosite începând din 1952 şi mai ales în ultima perioadă.

2.9 Debuşee

Debuşeele sunt canale care transportă apele colectate de pe versanţi de către valurile,canalele sau terasele înclinate.

Debuşeele conduc apele către emisari (cursuri de apă, lacuri, etc.) sau zone amenajatespecial la baza versantului.

Clasificarea debuşeelor se poate face după mai multe criterii:

a)

După tipul de secţiune :- trapezoidale,- dreptunghiulare,- parabolice,- tubulare (debuşee îngropate).

b) După materialul care protejează secţiunea: - înierbate şi/sau brăzduite, - cu pereu de piatră rostuită, - cu pământ stabilizat, - cu dale de beton sau beton turnat monolit.

c) După forma profilului longitudinal:

- cu pantă continuă, - cu trepte de cădere (ruperi de pantă), - debuşeu canal rapid.

d) După natură: - naturale (pe fire de vale existente),- artificiale.

Debuşeele vor avea o secţiune suficientă pentru a permite evacuarea întregului debitcolectat pe versant de către valurile, canalele de coastă sau terasele înclinate. Viteza decurgere a apei în debuşeu va fi mai mică decât viteza admisă a căptuşelii debuşeului (deexemplu, Vad.beton = 5 10 m/s).

Se urmăreşte să se scoată din circuitul agricol o suprafaţă minimă de teren (a apărut înacest fel soluţia cu debuşeu îngr opat; această soluţie înlătură şi necesitatea de a realiza pedebuşeu vaduri pereate sau podeţe tubulare pentru trecerea utilajelor agricole).


30/216

30

Se analizează economicitatea soluţiilor propuse şi se are în vedere executarea delucrări ( podeţe, vaduri pereate) pentru circulaţia utilajelor agricole.

Amplasarea se face pe fire naturale de vale sau la marginea unităţilor de lucru(parcele, tarlale).

Debitul de dimensionare al debuşeului se determină însumând debitul tuturor

canalelor, la care se aplică un coeficient datorat atenuării scurgerii de către valuri, canale sauterase:

n colectat deb QcQ 2.38 în care:

c = 0,7 0,8 - coeficient al atenuării scurgerii de către canale (valuri, terase)înclinate şi culturile agricole,

n – numărul de canale (valuri, terase) înclinate care aduc debite în debuşeu, Qcolectat – debitul colectat de fiecare canal (val, terasă) înclinat. Pentru viteza de curgere la care se va dimensiona debuşeul se va avea în vedere ca

Vdeb Vadmisă pentru consolidarea existentă (Vad -vezi valorile din tabel).

Panta debuşeului se propune în primă fază egală cu panta terenuluinatural (versantului).Rugozitatea îmbrăcăminţii şi pantele taluzelor secţiunii debuşeului se iau în funcţie de soluţiade consolidare propusă. Tab. 2.3Consolidareadebuşeului

Vad [m/s]

Rugozitatean

Pantă taluz (1: m)m

Taluz înierbat 0,5 0,9 0,04 4 6Pereu piatră 3 0,02 1,5Dale de beton 5 0,018 0,5 1

Beton sclivisit 5 - 10 0,014 0,5 1

Se determină apoi aria necesară pentru secţiunea de scurgere:

ad

debnecesar

v

Q 2.39

Fig. 2.19

Se trasează o diagramă () dându-se lui valori începând cu “0” (care corespunde

unei secţiuni triunghiulare, deoarece = b/h).Se au în vedere relaţiile :


31/216

31

1,11h

b 2.40

U P R

2.41

2)( hm 2.42

mh

2.43

hmhmhb P U )12(2 2222 2.44

în care : Pu – perimetrul udat,P – raza hidraulică.

Dacă intrăm în grafic cu necesar rezultă nec .

Fig. 2.20

Dacă dăm o valoare lui b se poate calcula h sau invers, se alege h şi se poatedetermina b. Nu se obţine întotdeauna o situaţie optimă din punct de vedere hidraulic pentrucă valorile optime pentru raportul sunt 1÷1,1.

Din acest motiv se poate proiecta secţiunea debuşeului cu relaţia :

322

)()12(

i

vn

m

m P R admU deb

2.45

cu condiţia : necesar deb 2.46

Dacă 2.46 nu se verifică, pentru corectarea situaţiei se va propune o nouă pantă (pantade proiectare, i p), în locul patei naturale aterenului (cu care s-a inceput calculul, i). Panta de

proiectare - i p – va fi mai mică decât panta terenului natural - i. După ce s-au făcut încercăricu mai multe valori pentru i p, valoarea pentru care a fost satisfăcută relaţia 2.46 devine pantade proiectare/execuţie a debuşeului, acesta devenind un debuşeu în trepte (vezi fig. 2.21)

Pe versanţii cu pante mari se impune execuţia unor debuşee în trepte.

nec

0

nec


32/216

32

Fig. 2.21

pii

hd

'

'

2.47

Pentru înălţimea treptelor se recomandă: h’ = 0,4 0,7 m

În acest caz se pot executa debuşee cu lăţimea la suprafaţa apei constantă(şi lăţimea fundului variabilă) sau cu lăţimea la fund constantă şi cu lăţimeamaximă a săpăturii variabilă.

Fig. 2.22 Debuşeu cu lăţimea la fund constantă


33/216

33

Fig. 2.23 Debuşeu cu lăţime constantă la nivelul terenului

Dacă avem un versant cu o rupere de pantă urmată de o pantă foarte mareatunci se poate înlocui debuşeul în trepte cu debuşeu canal rapid, cumacrorugozităţi artificiale: piatră brută implantată parţial în îmbrăcămintea de

beton, redane, dinţi etc.Se execută un singur fel de macrorugozităţi artificiale. Pentru a se economisi teren agricol şi a se uşura lucrările mecanizate pe

suprafeţele respective de teren se pot executa şi debuşee îngropate, formate dintuburi de beton sau azbociment. În acest fel dispare şi necesitatea de a realiza

podeţe peste debuşeu sau vaduri pereate (porţiuni de debuşeu cu taluze foartedulci, pietruite). Pentru deversarea apelor aduse de canalele sau valurileînclinate se execută pe debuşeu cămine din zidărie sau din beton (inclusiv dintuburi de betun cu diametrul de cel puţin 80 cm, poziţionate vertical şi cu o

placă radier turnată la faţa locului). În acest caz dimensionarea se face ca pentru conducte cu faţă liberă sau

sub presiune (rugozitatea este în funcţie de material; panta va fi panta terenuluisau i p; secţiunea conductei se propune, etc.).


34/216

34

Fig. 2.24 Debuşeu canal rapid

Fig. 2.25 Debuşeu îngropat

CAP. 3 AMENAJAREA TORENŢILOR

3.1 Generalităţi

Eroziunea solului se manifestă, după urmările ei, în două feluri: - Eroziunea de suprafaţă, - Eroziunea în adâncime.Eroziunea de suprafaţă se datoreşte, în principal, apei şi vântului şi se

manifestă în mod aproximativ uniform şi pe suprafeţe relativ întinse. Dacă eroziunea şi scurgerea apei se concentrează pe o anumită direcţie

(linia de pantă a terenului) şi pe verticală atunci apare eroziunea în adâncime. Formele eroziunii în adâncime sunt:

-

şiroirile (adâncime până la 0,2 m); - rigolele (adâncime între 0,2 0,5 m);

1

1

2

2

ip

i

SECTIUNEA 1 -1

MACRORUGOZITATI

ARTIFICIALE (REDANE)

SECTIUNEA 2 - 2

DINTI DISIPATORI

REDANE

SAU

6 0

5 0

4 0

3 0

1

1

i

i 2

CAMIN

DEBUSEU INGROPAT (1)

CANAL (VAL) INCLINAT

SECTIUNEA 1 - 1

i 2

i


35/216

35

- ogaşele (adâncime într e 0,5 2 m);- ravenele (adâncime peste 2 m).Torentul este o reţea de ogaşe şi ravene care converg spre o albie adâncă

(canal colector) şi pe care se scurg debite lichide mari care antrenează mari

debite solide.Alcătuirea unui torent este următoarea:

..

.

.E M

I S A R

1

4

3

2

5

6

2

2

30

40

50

60

1 - bazin de receptie

2 - varfuri

3 - talveg

4 - maluri si taluze5 - gura(baza de eroziune)

6 - con de dejectie

Fig. 3.1[13]

Pentru a pune în evidenţă eroziunea se foloseşte profilul longitudinalrealizat prin versant, pe linia de pantă a terenului

Eroziunea se stabilizează şi activitatea torentului se stinge când tangentala vârf este verticală (vârful ajunge în vecinătatea cumpenei apelor) şi tangentala nivelul de bază este orizontală.


36/216

36

Fig. 3.2

Prin ridicarea nivelului de bază sau coborârea lui se poate stinge acţiuneatorentului (dacă evoluţia se produce de la poziţia 2 la poziţia 1 a profiluluilongitudinal) sau se poate relua dacă era stinsă (dacă evoluţia se produce de la

poziţia 1 la poziţia 2 a profilului longitudinal).

Fig. 3.3

3.2 Caracteristicile torenţilor

Curgerea în albiile torenţilor are caracteristici diferite de cea din albiilerâurilor. Se remarcă următoarele: a) debit specific mare (se face referirea la unitatea de suprafaţă a bazinului de

recepţie; m3/skm2). De exemplu, torentul Valea Cerbicani, cu suprafaţa bazinului de recepţie de 3,5 km2 şi un debit specific q = 14 m3/skm2 se varsăîn râul Valea Chinejii care are suprafaţa bazinului hidrografic de 700 km2 şiq = 0,6 m3/skm2.

b) apariţia bruscă a viiturilor, c) durata scurtă a viiturilor,

d) gradul relativ mare de încărcare cu material solid a curentului de apă, e) pante mari şi neregulate,

EMISAR

A1

A2

A3

A4

CUMPANA APELOR

tg. la verticala

CANAL DE SCURGERE

NIVEL DE BAZA

1

1 2

2


37/216

37

f) timpul de concentrare a scurgerii poate fi mai mic decât durata ploii.Aceste caracteristici se datoresc faptului că suprafaţa bazinului de

recepţie este mică şi poate fi acoperită în totalitate de o ploaie torenţială .Particularităţile hidraulice ale curgerii pe torenţi se exprimă prin doi

coeficienţi: coeficientul de încărcare şi coeficient de torenţialitate. Coeficientul de încărcare

a

al i

V

V k 3.1

în care: Val - volum aluviuniVa - volum apă Volum amestec = Vam = Val + Va 3.2

Coeficientul de încărcare serveşte la calculul greutăţii specifice aamestecului:

am =

al +

a3.3

Gam = Gal + Gapă 3.4În care: G - greutăţi

amVam = alVal+ a Va 3.5

al a

al al aa

amV V

V V

3.6

Se simplifică prin Va şi rezultă:

i

al ia

amk

k

1

3.7

Valorile obişnuite: al = 25 28,5 KN/m3; în medie, 26,6 KN/m3;a = 10 KN/m

3 k i = 0,2 0,8

Coeficientul de torenţialitate

a

amt

v

vk 3.8

Viteza amestecului - vam - şi viteza apei limpezi - va - se iau în aceleaşicondiţii de scurgere (pantă - i; rugozitate - n).

Viteza de curgere a amestecului e mai mică decât viteza de curgere a apeilimpezi. Se porneşte de la volumul amestecului, Vam = Va + Val şi se determinămasa acestuia:

mam =amVam =amVam/g 3.9în care: am – densitatea amestecului,

g – acceleraţia gravitaţională (9,81 m/s2).Se consumă cantitatea de mişcare (H = m v; m – masa, v - viteza):

ma va = mamestec vamestec 3.10


38/216

38

Fig. 3.4

amal aal aa

aaa v

g

V

g

V v

g

V

)( 3.11

al aal aa

aa

a

am

V V

V

v

vk

)(t

3.12

Se împarte relaţia la Va şi rezultă:

)( aal ia

at

k k

< 1 3.13

Din cele de mai sus rezultă că pentru ape limpezi k t = 1.

3.3 Clasificarea torenţilor

Clasificarea torenţilor după mai multe criterii are drept scop alegereacelei mai bune soluţii pentru amenajare:

a)

După forma bazinului de recepţie: - cu bazin de recepţie circular (concentrarea rapidă a scurgerii viituri bruşte), - cu bazin longitudinal viiturile cresc mai lent.

b) După caracterul curentului de viitură: - a poşi (k i = 0 0,04) roci rezistente şi vegetaţie; am 10,6KN/m3,- a popietroşi (k i = 0,04 0,4) vegetaţie degradată; am 15KN/m3,- noroioşi (k i > 0,4) amestec vâscos, curgere lentă, laminară (Re= 5 40); mare putere distructivă (situaţie întâlnită pe versanţii denord ai munţilor Făgăraş).

c) După acţiunea predominantă a curentului - de săpare torenţi tineri, care nu au ajuns la echilibru, albie în roci moi,- de transport reţeaua de scurgere este în echilibru relativ (pe eanu au loc eroziuni; transportă doar material erodat de pe versanţi), - micşti de săpare şi transport.

d)

După categoria de folosinţă a terenului predominant în bazin:

v a

v a m

V a m

V a


39/216

39

- torenţi în zonă de pădure, - torenţi în terenuri agricole, - torenţi în zona unor localităţi sau obiective economice.

e) După stadiul de evoluţie:

- torenţi tineri activitate intensă în bazin, reţea şi zona dedepunere; sunt torenţi de săpare, - torenţi vârstnici activitate limitată doar la bazinul de recepţieşi partea superioară a reţelei de scurgere, - torenţi stinşi viituri reduse şi cu foarte puţin material solid; au

ajuns la profilul de echilibru; suprafaţa este acoperită cu solvegetal.

3.4 Calculul pantei de amenajare a torenţilor

Acţiunea distructivă a torenţilor se manifestă prin eroziunea în adâncime,transportul şi depunerea materialului. Faza de eroziune provoacă pagube prindistrugerea terenurilor afectate iar faza de depunere prin afectarea unor terenuriagricole, a căilor de comunicaţie, localităţilor sau a unor construcţii hidrotehniceaflate pe râurile care primesc aluviunile erodate şi transportate de torenţi.

Amenajarea torenţilor se poate face prin: - amenajarea vârfului torentului pentru a stăvili avansarea eroziunii,- amenajări pe reţeaua de transport a torentului, prin lucrări transversale

care permit reducerea capacităţii de eroziune şi transport a terenului prin reducerea pantei de scurgere,

- amenajarea zonei de evacuare în emisar .Panta nouă car e se va da torentului se numeşte pantă de amenajare sau de

proiectare - i p (uneori chiar pantă de compensaţie).

Fig. 3.5

Distanţa între praguri sau baraje de înălţime h:Lin = Li p + h 3.14h = L(in - i p) 3.15

n ni

p

ip

L

L*ip

h

.

. .

. .

. ..

.

.

.

.

. . . .

. . .

.

. .

.

..

ATERISAMENT

1

1

SECTIUNEA 1 - 1

BARAJ(PRAG)

h


40/216

40

pn ii

h L

3.16

în care:in = panta naturală, cunoscută,h = înălţimea lucrărilor transversale (praguri sau baraje), se propune deobicei între 1 4 mi p = panta de proiectare, se va calcula (rezultă distanţa la care se voramplasa lucrările transversale). Este de preferat să se execute un număr mai mare de lucrările transversale

şi cu înălţimi mai mici decât puţine lucrări cu înălţimi mari. Rezultă o economiede materiale. Comparaţia între un baraj de înălţimea h şi două baraje de înălţimeh/2 este prezentată mai jos.

Fig. 3.6

În orice caz lucrările se execută în etape, după ce mai întâi un număr maimic de praguri/baraje şi-au dovedit eficacitatea.

Calculul pantei de amenajare la torenţii de transport se va realizaconsiderând în mod arbitrar o particulă cubică aflată pe patul albiei

Fig. 3.7

G = D3( aal ) 3.17


41/216

41

nmed Ricv 3.18

22

2 f

a x v D g

k P

3.19

în care:vmed – viteza medie, calculată cu formula lui Chezy,G - greutatea proprie a particulei de aluviuni aflată sub apă,P - presiunea hidrodinamică,R = f G cos - frecarea (f - coeficient de frecare),al - greutatea specifică a aluviunilor ,a - greutatea specifică a apei,vf – viteza de fund.Pentru echilibrul la limită al particulei putem scrie:

P + G sin = R 3.20Gsin se poate neglija şi putem scrie: P = R

cos)(2

3

2

2 D f g

v Dk aal

f

a x 3.20

a x

aal f

k

gDf v

cos)(2 3.21

pe torent:a

amt

v

vk 3.22

viteza de fund pe torent se poate scrie:nt at amestecm f

Rick vk vv 3.23Viteza se va exprima şi în funcţie de pantă şi se egalează cele două

pătrate ale lui vf :

nt f Rick v 2222 =

a x

aal

k

gDf

cos)(2 3.24

pentru:i = tg sin când este relativ mic (sub 6,50),

k x 1,5,g = 9,81 m/s2,

= 0,6 – coeficient de viteză, panta de proiectare (amenajare) se poate scrie:

RC k

D f i

t a

aal p 22

03,0

)(

3.25

în care:f = coeficient de frecare :

f = 0,35 - piatră pe argilă, f = 0,7 - piatră pe piatră.


42/216

42

D = diametrul de calcul al particulelor de aluviuni (de ex. 2, 4, 8 cm); seia diametrul aluviunilor celor mai des întâlnite pe patul albiei torentului sau alcelor pe care dorim ca lucrarea să le reţină.

Particulele cu diametrul D sunt reţinute de lucrare iar cele cu diametrul

< D trec peste baraj (sunt antrenate de apă).

3.5 Amenajarea formaţiunilor de eroziune în adâncime [10; 13]

Acţiunea distructivă a torenţilor se manifestă prin eroziunea în adâncime,transportul şi depunerea materialului. Faza de eroziune provoacă pagube prindistrugerea terenurilor afectate, iar în faza de depunere, prin afectarea unorterenuri agricole, a căilor de comunicaţie, a localităţilor sau a unor construcţiihidrotehnice aflate pe râurile care primesc aluviunile erodate şi transportate de

torenţi (căi navigabile, prize de apă, lacuri de acumulare,…). Amenajarea torenţilor se poate face prin: amenajarea vârfului torentului pentru a stăvili avansarea eroziunii, amenajări pe reţeaua de transport a torentului, prin lucrări transversale

care permit reducerea capacităţii de eroziune şi transport a acestuia prin reducerea pantei de scurgere. Panta nouă care se va da torentului,după calcule, se numeşte pantă de amenajare sau de proiectare (uneorichiar pantă de compensaţie),

amenajarea zonei de evacuare în emisar (conul de dejecţie), Astuparea

cu pământ şi redarea terenului spre utilizare. consolidarea reţelelor de eroziune în adâncime cu ajutorul măsurilor

fitoameliorative: înierbări, brăzduiri şi împăduriri sau prin protecţii dealbie.

Amenajarea formaţiunilor erozionale de adâncime este pe de o parte dificilă şi pe dealtă parte costisitoare. Este recomandabilă stabilirea unui plan de control al procesuluierozional şi determinarea celui mai adecvat tip de protecţie dar şi cel mai economic posibil.Amenajarea unei formaţiuni erozionale trebuie raportată întotdeauna la utilizarea viitoare aterenului respectiv.

În general se poate folosi una din următoarele acţiuni: izolarea torentului (ravenei),

recuperarea ravenei şi stabilizarea ravenei. Izolarea ravenei are ca obiectiv principal oprirea procesului erozional prinevitarea concentrării apei în zona de vârf astfel încât aceasta să nu mai poată

provoca erodarea. În funcţie de starea ravenei se pot construi canale sau terasecare să împiedice total intrarea apei în ravenă.

Astuparea formaţiunii de eroziune presupune acţiuni de modelare a terenului. Aceastămetodă se poate aplica doar în cazul ravenelor mici, a rigolelor şi ogaşelor. Avantajul acesteimetode constă în faptul că permite reintroducerea în circuitul agricol a acestor te renuri.Dezavantajul este acela că investiţia este mare, în special datorită volumul de lucrări deterasamente ce trebuie efectuat. Din acest motiv metoda se recomandă pentru zone de mare

valoare agricolă sau de altă natură.Lucrările de modelare - astupare se execută diferenţiat în funcţie de adâncimea


43/216

43

formaţiunii de eroziune. Dacă lăţimea şi adâncimea ravenei permit intrarea utilajelor, serecomandă execuţia cu trei buldozere, din care două lucrează pe zonele limitrofe (buldozerul1 decopertează, buldozerul 2 sapă şi împinge pământul în ravenă), iar cel de - al treilea

buldozer, poziţionat pe axul ravenei, împrăştie şi nivelează pământul adus de buldozerul 2.Dacă ravena este adâncă, atunci se foloseşte una din următoarele metode:

-

ravena se împarte în sectoare de lungimi diferite. Cu ajutorul screperelor sedecopertează stratul de sol vegetal din primul sector şi se transportă şi depune lavârful ravenei. Urmează săparea pe sectorul I şi deplasarea pământului rezultat însecţiunea ravenei. În al doilea sector se decopertează stratul de sol vegetal şi cu el seexecută acoperirea primului sector. Această operaţiune se execută în ordine, pentrufiecare sector în parte, până la vârful ravenei.

- se decopertează stratul de sol vegetal cu un buldozer şi se depozitează la 5 -8 mdistanţă de marginea zonei de lucru. Urmează săparea şi împingerea pământului înravenă şi acoperirea cu pământ vegetal a întregii zone. Avantajul acestei metodeconstă în faptul că se poate lucra în acelaşi timp pe toată lungimea ravenei.

Fig. 3.8 Schematizarea metodei de astupare a ravenei cu screpere şi buldozere

În cazul în care recuperarea ravenei prin modelare - astupare nu se poate realiza, sefoloseşte metoda consolidării ravenei. În funcţie de dimensiunea ravenei se recomandă unadin următoarele acţiuni:

- pentru ravenele mici, mai mult largi decât adânci, cu o pantă mai mică atalvegului şi cu bazine de recepţie mici, se pot utiliza măsuri fitoamelioartive.

- pentru ravenele mijlocii şi mari, se recomandă fie structuri temporare, fiestructuri permanente.

În unele situaţii, în zona de vârf se pot realiza lucrări pentru reţinerea scurgerilor pesuprafaţa zonei de vârf sau pentru interceptarea şi evacuarea dirijată a scurgerilor.


44/216

44

Fig. 3.9 Schematizarea metodei a doua de astupare a ravenelor

Reţinerea scurgerilor se aplică atunci când terenul este uniform şi prezintă pante mici,fără pericol de alunecare, iar debitul de acces este redus. Există două variante deamenajare: canale de coastă orizontale (de nivel) cu diguleţ aval, amplasate pe 1-3 rânduri la care se

adaugă împăduriri; plantaţia silvică se proiectează pe întreaga ramificaţie de vârf şi pemalurile acesteia pe o lăţime de 20-40m.

canale de coastă orizontale fără diguleţ aval, pentru ca zona să fie folosită agricol(eventual valuri orizontale); terasamentele acestora se însămânţează, pentru folosirea în

primii ani ca fâneaţă. Interceptarea şi evacuarea scurgerilor se foloseşte atunci când zona de vârf nu este

adecvată pentru amplasarea canalelor de nivel (sunt prezente alunecări de teren, terenurile au permeabilitate mică, debite colectate mari). Şi în acest caz există două variante: interceptarea şi evacuarea scurgerilor chiar prin vârf, variantă care se aplică atunci când

zona de vârf are anumite caracteristici şi anume: prezintă importanţă socială şieconomică, malurile reţelei sunt ocupate de plantaţii valoroase, nu prezintă condiţii pentruamplasarea unui debuşeu, debitul de acces este peste 2-3 m3/s.

Dacă înălţimea căderii la vârful reţelei este de până la 2,5 m, se utilizează un prag cudisipator de energie (fig. 3.11 a), dacă înălţimea depăşeşte 2,5 m se proiectează fie un jilip(canal rapid) fie o cădere în trepte, în funcţie de panta talvegului (fig. 3.11 b şi c).


45/216

45

Fig. 3.10 Schemă de amenajare a unui torent, cu reţinerea scurgerilor

Fig. 3.11 Interceptarea şi evacuarea scurgerilor prin vârful ravenei: a) prag cu bazin disipator; b) jilip; c) cădere în trepte


46/216

46

Fig. 3.12 Interceptarea scurgerilor în zona de vârf şi evacuarea în reţeauatorenţială prin intermediul unui debuşeu

interceptarea şi evacuarea scurgerilor într -un loc din reţeaua torenţială (cel mai adeseaîn bazinul disipator al unei lucrări transversale; varianta se aplică atunci când existăcondiţii de executare a unui debuşeu pe maluri, caz în care vârful reţelei fie se astupă, fieapele sunt preluate de un canal înclinat (fig. 3.12).

Tot în scopul opririi proceselor erozionale se pot realiza amenajări pereţeaua de transport, prin lucrări transversale (care permit reducerea capacităţiide eroziune şi transport a materialului solid prin reducerea pantei de scurgere)sau prin lucrări longitudinale.

Lucrările de amenajare folosite în lungul reţelei mai au şi rolul de a consolida talvegulşi malurile.

Lucrările aplicabile în lungul reţelei de scurgere pot fi : consolidări ale talvegului; cele mai corespunzătoare lucrări sunt construcţiile

transversale (traverse îngropate, praguri sau baraje). stabilizări ale malurilor; cele mai utilizate lucrări sunt cele de sprijinire:

- zidurile de sprijin, care se folosesc atunci când taluzul de mal este abrupt,talvegul stabilizat, nu există surpări de mal, obiectivele de pe mal suntimportante;

- contrabanchetele din anrocamente, care se folosesc atunci când înalţimeataluzului de mal este de peste 3-4 m, lărgimea albiei la fund este mai mare de8-10 m, eroziunea laterală este puternică, taluzul are panta naturală deechilibru şi pe mal sunt situate obiective importante;

- căsoaie; - gabioane;- construcţii transversale.

atenuări ale debitului solid, pentru care se folosesc construcţii transversale.

Cele mai utilizate lucrări sunt construcţiile transversale. Acestea pot fi traverseîngropate (înălţimea utilă este zero), praguri (înălţimea utilă este 1,5 – 2 m) sau baraje


47/216

47

(înălţimea utilă 2 – 10 m).Traversele îngropate se realizează de obicei din zidărie de piatră sau din beton, în

şanţuri de adâncime egală cu “înălţimea” dorită a lucrării (traversele îngropate nu depăşesccota fundului ravenei).

Secţiune A-A

Secţiune B-B

Vedere în plan Secţiune C-C

Secţiune D-D

deversor

jilip

1:m

1:m

1:n

1:n

pinten beton

1 : m 1 : n

strat drenant

strat drenant

disipator de

energie

zid

conducerestrat

drenant

jilip zid

conducere

dinţi

disipatori

d e v e r s o �

Documents

C.D.hancu Regularizari