Cap. 1 COMBATEREA EROZIUNII SOLULUI

Eroziunea solului. Probleme generale şi clasificare

Ziarul francez L’EXPRES prezenta în urmă cu câţiva ani următoarea ştire alarmantă :

“… 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 !

Numim eroziune a solului procesul de desprindere, transport şi depunere a particulelor de sol de către factorii de mediu.

Fig. 1 Mecanismul de producere a eroziunii prin acţiunea apei

Eroziunea solului afectează terenurile agricole, dar prin materialul erodat, care ulterior ajunge şi este transportat în albia râurilor, influenţează negativ şi unele lucrări hidrotehnice şi activităţi umane. Pagubele produse anual în ţara noastră de fenomenele de eroziune a solului sunt de circa 600 mil $ (în valori 1970) din care apreoximativ 80% revin agriculturii.

Pierderile de sol vegetal se cifrează la 5 15 t/ha x an (adică 3 9 mm/an ca grosime de strat erodat). Rezultă că 1 cm de sol se erodează în circa 1 4 ani.

Refacerea sau formarea pe cale naturală a unui strat de 1 cm sol vegetal durează 100 300 ani (în funcţie şi de roca de bază). De aici rezultă marea importanţă a combaterii eroziunii solului. Chiar şi O.N.U. are organisme

1

specializate şi a elaborat o strategie de protecţie a mediului şi de combatere a eroziunii solului.

Clasificarea proceselor de eroziune a solului

Clasificarea proceselor de eroziune a solului se poate face în funcţie de mai mulţi factori şi forme de manifestare:a) În funcţie de intensitatea cu care se produce:

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

Eroziunea accelerată este cauzată şi de practicarea agriculturii în mod necorespunzător.

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 manifestă accentuat după o anumită direcţie de concentrare dând naştere la formaţiuni cu caracter permanent).

Fig. 2 Apariţia eroziunii în adâncime

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

viroaga, valea râului propriuzisă), Eroziune contemporană în adâncime (rigola, ogaşul, ravena, râpa,

torentul).d) După agentul care produce eroziunea:

2

Agenţi naturali- apa - prin efectul picăturilor de ploaie,

- prin scurgere la suprafaţă,- prin deplasarea gheţarilor,

- variaţiile de temperatură,- vântul - eroziunea eoliană,

Omul - eroziune antropogenă (în urma activităţilor omului).Eroziunea produsă de picăturile de ploaie se datoreşte energiei cinetice 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 ploaie, 6 mm).

Teren orizontal:

CADERE PICATURA

PLOAIE

~ 1.50 ~ 1.50

Fig. 3

- se produce o redistribuire uniformă a particulelor de sol şi deci nu apare eroziuneaTeren înclinat (sau ploaie care cade oblic)

CADEREPICATURA PLOAIE

i

Fig. 4

- nu se mai produce o redistribuire a particulelor ci eroziune (o mai mare parte din particulele dislocate din sol se deplasează la vale)

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

3

G

Fig. 5

Dacă P + T < R echilibru bunP + T > R particula se deplaseazăP + T = R echilibru la limită

Principiile generale privind acţiunea de combatere a eroziunii solului

Combaterea eroziunii solului (C.E.S.) se studiază pentru a menţine fertilitatea solului şi a împiedica scurgerea debitului solid (material erodat) către cursurile de apă. La noi în ţară factorul principal care produce eroziunea este apa care se scurge la suprafaţa terenului în bazinele de recepţie ale cursurilor de apă.

Principiile de combatere a eroziunii solului sunt:

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

2) Micşorarea efectului picăturilor de apă asupra solului prin dezvoltarea covorului vegetal, rezultând reducerea transportului solid;

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

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

5) Micşorarea vitezei de scurgere a apei la suprafaţa terenului prin mărirea rugozităţii, micşorarea pantei şi crearea de obstacole pe direcţia de scurgere;

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

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

8) Crearea profilelor de echilibru pe formaţiunile de eroziune în adâncime.

4

Lucrările antierozionale în bazinele hidrografice (zone cu teren în pantă dacă agentul principal de eroziune este apa) pot fi împărţite în mai multe categorii, 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).

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.

4. Lucrări pe formaţiunile torenţiale (combaterea eroziunii în adâncime şi realizarea profilelor de echilibru): lucrări în zona de vârf, lucrări în lungul formaţiunii de eroziune (protecţii de albie, traverse îngropate, praguri, baraje) şi lucrări în zona de evacuare în emisar.

Lucrări hidrotehnice antierozionale

Valuri de pământ

Sunt lucrări hidrotehnice antierozionale care se execută pe terenurile arabile, cu pante de 1512 % (până la 15 % pe păşuni).

Ele nu scot terenul din circuitul agricol. 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:

a) – determinarea secţiunii transversale;

5

b) – determinarea lungimii valurilor;c) – determinarea distanţei între valuri;d) – determinarea numărului de valuri pe unitatea de lucru (parcelă,

tarla).

Valuri orizontale (de nivel)

Se pot executa în zonele secetoase, cu terenuri permeabile, acolo unde nu există pericolul alunecărilor de teren. Se execută doar pe parcelele (tarlalele) afectate de eroziune (sau în pericol).

Desenarea valurilur înclinate pe planul de situaţie se face conform celor de mai jos.

Fig. 6 O orizontală pe un plan de situaţie este o paralelă cu curbele de nivel (A – B)

Pentru a desena un val sau canal înclinat pe planul de situaţie se procedează ca în figura 7.

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.

6

Fig. 7Cota punctului B se obţine prin interpolare între C şi D (între care este o

diferenţă de nivel egală cu echidistanţa curbelor de nivel). De exemplu: Cota B=54.00 m

Panta i va fi:

L= distanţa măsurată la scara planului de situaţie

70

60

50

40

30

Ld

d

l

A

A

PARCELA

SECTIUNEA A - A

i

h''

h'

1:m

1:m

y1:n 1

4

52

3

Fig.8

Distanţa dintre două valuri orizontale se determină din două condiţii:1. Apa să nu depăşească viteza critică, de la care ar provoca eroziune

prin scurgerea pe versant. În literatura de specialitate există o formulă pentru calculul acestei viteze. Această relaţie a permis verificarea experimentală în diferite condiţii de teren şi stabilirea distanţei de neeroziune între valurile

7

vecine, care este întabelată (în funcţie de rezistenţa solului la eroziune şi de panta terenului).

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) atunci când pe teren cade ploaia maximă pe 24 de ore, specifică zonei geografice în discuţie, H. Înălţimea ploii maxime în 24 de ore cu asigurarea de 10 % se găseşte în tabele. H 10% România = 70 120 mm

În final se alege distanţa cea mai mică din cele două valori analizate şi se notează d. Lungimea valurilor de pământ se ia egală cu lăţimea unităţii de lucru care trebuie amenajată (parcelă, tarla), şi se notează l.

Numărul de valuri de pământ se determină în funcţie de lungimea parcelei (tarlalei) de amenajat, notată L:

Nr valuri = L/d + 1

Valuri înclinateSe execută pe terenuri cu permeabilitate redusă şi în zonele cu precipitaţii

abundente şi/sau 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 (canal de evacuare care conduce apa, în condiţii de înlăturare a riscului de eroziune, într-un emisar).

DEBUSEU

L

i

l

C

A

Bi2

v2

v1

d

d

PARCELA

Fig. 9

Determinarea secţiunii transversale se face ca la valurile orizontale.

8

Determinarea distanţei între valuri se face din două condiţii:1. Condiţia de neeroziune (apa care se scurge pe versant de la un val la altul să

nu capete o viteză care să depăşească viteza critică de eroziune Vcr). Distanţele maxime admise între valuri, din condiţii de neeroziune, sunt date în tabele în funcţie de rezistenţa solului la eroziune (mare, mijlocie, mică) şi de panta terenului.

2. Distanţa propusă din prima condiţie se verifică hidraulic pentru ca viteza apei în lungul valului să nu depăşească viteza critică de eroziune, să nu fie sub viteza de depunere (a materialului solid transportat de apă) iar valul să poată transporta debitul maxim colectat de pe versant, pe suprafaţa dintre două valuri vecine.

Vsedimentare < V2 < Veroziune

Aceste limite au următoarele valori: 0,3 m/s < V2 < 0,9 m/s (sau 0,6 m/s după alţi autori)

Viteza în lungul valului ca şi debitul colectat pe versant se determină cu formule din literatura tehnică, formule care nu fac obiectul prezentului curs.

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

La valuri lungi (l > 200 m) panta i2 se face variabilă :- prima sută de metri (de la capătul valului) 0,1 %- a doua sută de metri 0,15 %- a treia sută de metri 0,2 %- etc. (până la vărsarea în debuşeu sau emisar)

La aceste valuri se lucrează cu o pantă medie, calculată ca medie ponderată a pantelor propuse pe tronsoane.

Lungimea valului înclinat se ia egală cu lăţimea parcelei (tarlalei) amenajate şi se notează l.

Numărul de valuri înclinate care trebuie executate pe o parcelă de teren se determină cu:

Nvaluri = L/d + 1L = lungimea parcelei (m)d = distanţa dintre valuri (m)

Canale de coastă din pământ

Canalele de coastă din pământ pot avea diverse secţiuni transversale, în funcţie de faptul că vor fi orizontale (apa va stagna) sau înclinate (apa va curge în lungul lor). Secţiunile posibile sunt:

- triunghiulară- trapezoidală sau trapezoidală cu bermă- parabolică

9

i 1

. ....

.. .. ......

.

i 2

. ....

.. .. ......

.

i 3

. ....

.. .. ..

....

.BERMA

Fig. 10

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

Panta versantului nu va depăşi 18 25 % pentru culturi de câmp şi în plantaţiile de vie şi pomi, 35 % pentru păşuni şi 45 % în plantaţii forestiere.

Canale orizontale

Acestea reţin precipitaţiile şi favorizează infiltrarea în sol a apei colectate. Se execută în zone secetoase, cu terenuri permeabile şi fără riscuri de alunecări.

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

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

i

. ....

.. .

. ... ...

.itg

14

52

3

y

h'

h"

b1

b

h

1:1

1:1

1:1

1m

Fig. 11

a) Secţiunea transversală - - se determină din condiţia ca volumul de săpătură ( 2 + 3) să fie egal cu cel de umplutură ( 4 + 5). A fost exprimat volumul prin suprafeţe deoarece se calculează pe o porţiune de canal cu lungimea de 1 m.

Din sistemul de ecuaţii :

10

2 + 3 = 4 + 5

h = h’ + h”rezultă h’şi h” şi apoi se calculează secţiunea udată a canalului:

= 1 + 2 + 3

b) Determinarea distanţei între canale se face din două condiţii:1) apa, în timpul scurgerii pe versant de la un canal la altul, să nu

depăşească viteza critică de eroziune; în funcţie de această condiţie, distanţele sunt date în tabele ca valori maxime admise.

2) cantitatea de apă colectată pe suprafaţa dintre două canale vecine să poată fi înmagazinată în canalul orizontal situat în aval (calculele se fac ca la valurile orizontale, singura diferenţă fiind forma secţiunii transversale)

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

d) Numărul de canale care trebuie amplasate pe o parcelă se determină cu:

Ncanale = L/d + 1în care:

L = lungimea parcelei (tarlalei; m)d = distanţa între canale (m)

Canale înclinate

Se execută în zonele cu ploi abundente (volume mari de apă colectată), teren impermeabil sau cu risc de alunecare, pentru evacuarea rapidă a surplusului de apă de pe versanţi.

a) Secţiunea cea mai folosită este cea triunghiulară.

i

. ....

.. .

. ... ...

.itg

14

52

3

yh'

h"

b

h

1:1

1:1

1:1

1m

Fig. 12

Se recomandă ca adâncimea - h - să fie 0,2 0,4 m

11

Pentru compensarea volumelor de săpătură cu cele de umplutură se pune condiţia (calculul se face pe un metru de canal):

2 + 3 = 4 + 5

Adăugând şi relaţia h = h’ + h” se pot calcula h’şi h” şi apoi secţiunea udată a canalului :

= 1 + 2 + 3

La canale cu bermă mare h poate ajunge până la 1,15 m.La canale cu bermă mică h poate ajunge până la 0,8 m.b) Determinarea distanţei între canalele înclinate se face din două

condiţii:1) neeroziunea versantului, la scurgerea apei de la un canal la altul

(distanţa maximă admisă – d – este dată în tabele)2) Qcanal Qcolectat şi Vsedimentare < V2 (canal)

< Veroziune

e) Lungimea canalelor înclinate, egală cu lăţimea parcelei amenajatef) Determinarea numărului de canale înclinate Calculele se fac ca la valurile înclinate, singura diferenţă fiind forma

secţiunii transversale.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.

Terase

Terasele sunt lucrări hidrotehnice care se execută pe terenuri cu pantă peste 22 25 % (până la 40 % pe păşuni). La agroterase executate în zone secetoase se poate concepe proiectarea acestora chiar începând de la pante ale terenului de 6 %, scopul principal – în această situaţie – fiind reţinerea totală a apelor provenite din precipitaţii. Terasele au formă de trepte largi, care realizează reducerea pantei, diminuarea scurgerii, combaterea eroziunii solului şi asigurarea condiţiilor de cultivare a suprafeţei respective.

Clasificarea teraselor se poate face după următoarele criterii:a) După folosinţă: agroterase (culturi de câmp)

terase în plantaţiile de pomi şi vieb) După execuţie:

b1) cu zid de sprijin (Miniş, Murfatlar); zidărie de piatră uscată; zidărie cu mortar sau beton simplu (în ziduri se vor prevedea

barbacane pentru evacuarea apei din spatele acestora) cu taluz (teren înclinat, de cele mai multe ori, înierbat)

b2) cu platformă continuă izolate (pentru pomi)

c) După înclinarea platformei:c1) în lungul terasei platformă înclinată (24 %)

platformă orizontală

12

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

La execuţia teraselor se va face compensarea terasamentelor (săpătura va fi egală cu umplutura).

i' =10 15%

n*ht

iLutilLutil

L

= CU TALUZ =

ht

i

ht

Lutil

= CU ZID DE SPRIJIN =

Fig. 13

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.Agroterasele se execută în zone cu pante mai reduse, au lăţimi utile de

circa 30 50 m (lăţimea ar putea fi un multiplu al lăţimii utilajelor agricole folosite) şi de cele mai multe ori au platforma înclinată transversal.

În ţara noastră terasele sunt larg folosite începând din 1952 şi mai ales în ultima perioadă.

Debuşee

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

Debuşeele conduc apele către emisari sau către zone amenajate special la baza versantului.

Clasificarea debuşeelor se poate face după mai multe criterii:a) După tipul de secţiune

- trapezoidale- dreptunghiulare- parabolice

13

- tubulare (debuşee îngropate)b) După materialul care protejează secţiunea

- înierbate şi brăzduite- cu pereu de piatră rostuită- cu pământ stabilizat- cu dale de beton sau beton turnat la faţa locului (monolit)

c) După forma profilului longitudinal- cu pantă continuă- cu trepte de cădere (ruperi de pantă)

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

Debuşeele vor avea o secţiune suficientă pentru a permite evacuarea întregului debit colectat pe versant.

b

h

10 - 20 cm

Fig. 14

Viteza de curgere a apei în debuşeu va fi mai mică sau egală cu viteza admisă a căptuşelii debuşeului (de exemplu, Vad.beton = 5 10 m/s).

Se urmăreşte să se scoată din circuitul agricol o suprafaţă minimă (a apărut în acest fel soluţia cu debuşeu îngropat).

Se analizează economicitatea soluţiilor propuse şi se are în vedere executarea de podeţe pentru utilajele agricole.

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

Debitul de dimensionare a debuşeului se determină însumând debitul tuturor canalelor (valurilor sau teraselor) înclinate, la care se aplică un coeficient datorat atenuării scurgerii de către canale (c = 0,7 0,8).

Unele caracteristici ale debuşeelor sunt prezentate în tabelul următor.

Consolidarea Vadmisă

[m/s]Rugozitaten

Pantă taluz(1: m)m

Taluz înierbat 0,5 0,9 0,04 4 6Pereu piatră 3 0,02 1,5

14

Dale de beton 5 0,018 0,5 1Beton sclivisit 5 - 10 0,014 0,5 1

Panta debuşeului se propune în primă fază egală cu panta terenului (versantului).

Determinarea ariei necesare pentru secţiunea de scurgere nu face obiectul prezentului curs.

Pe versanţii cu pante mari se impune execuţia unor debuşee în trepte. 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 lăţimea maximă a săpăturii (la nivelul terenului) variabilă.

itg

i

ip

h'

d'

Fig. 15

ip < i (ip este panta de proiectare)Pentru înălţimea treptelor se recomandă:

h’ = 0,4 0,7 m

Mai jos sunt prezentate desenele pentru debuşeu cu lăţime la fund variabilă (1) şi pentru debuşeu cu lăţime la fund constantă (2)

Fig. 16 Debuşeu cu lăţimea la fund constantă

15

Fig. 17 Debuşeu cu lăţimea constantă la nivelul terenului

Dacă avem un versant cu o rupere de pantă urmată de o pantă foarte mare, atunci se poate înlocui debuşeul în trepte cu un debuşeu tip canal rapid, cu macrorugozităţi artificiale (redane, dinţi etc.).

ip

i

SECTIUNEA 1 -1

MACRORUGOZITATIARTIFICIALE (REDANE)

SECTIUNEA 2 - 2

DINTI DISIPATORI

REDANE

SAU

Fig. 18 Debuşeu canal rapid

Pe un canal rapid 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 din tuburi de beton sau azbociment. Pentru deversarea apelor aduse de canalele, terasele sau valurile înclinate se execută pe debuşeu cămine din zidărie sau din beton.

16

60

5040

30

1

1i

i2

CAMIN

DEBUSEU INGROPAT (1)

CANAL (VAL) INCLINAT

SECTIUNEA 1 - 1

i2

i

Fig. 19 Debuşeu îngropat

Măsuri de combatere a eroziunii în adâncime. Amenajarea torenţilor

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 anumite direcţii (linia de pantă a terenului) şi pe verticală atunci apare eroziunea în adâncime.

Formele eroziunii contemporane în adâncime sunt:

şiroirile (adâncime până la 0,2 m); rigolele (adâncime între 0,2 0,5 m); ogaşele (adâncime între 0,5 2 m); ravenele (adâncime peste 2 m).

Clasificarea ravenelor după criterii morfometrice,stadiul de dezvoltare şi loc de formare

Criteriul morfometric:Stadiu de dezvoltare

Loc de formare

adâncime lungime suprafaţătip h (m) tip l (m) tip S (ha)

puţin adânci

2-5 scurte <300cu BH mic

<10active în stadiu incipient

ravene de versant

17

adânci 5-10 lungi 300-1000cu BH mijlocii

10-30active în stadiu evoluat

ravene devale

foarte adânci

>10foarte lungi

>1000m

cu BH mari

30-100stabilizate parţial

cu BH foarte mari

>100 stabilizate total

Notă. BH – bazin hidrografic de recepţie

Clasificarea ravenelor după torenţialitate

Tip ravenă Debitul specific lichid(l/s·ha)

Eroziunea specifică medie(m3/ha·an)

excesiv de torenţială >320 >32mijlociu torenţială 40÷320 4÷32practic netorenţială <40 <4

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.

a

18

b

Fig. 20 Alcătuirea unui torent

Pentru a pune în evidenţă eroziunea se foloseşte profilul longitudinal prin formaţiunea de eroziune:

EMISAR

A1

A2

A3

A4

CUMPANA APELOR

tg. la verticala

CANAL DE SCURGERE

NIVEL DE BAZA

Fig. 21

Eroziunea se stabilizează şi activitatea torentului (sau ravenei) se stinge atunci când tangenta la vârf este verticală (vârful ajunge în vecinătatea cumpenei apelor) şi tangenta la punctul de bază este orizontală.

Prin ridicarea nivelului de bază sau coborârea lui se poate stinge acţiunea torentului sau se poate relua dacă era stinsă (fig. 22).

19

1

1 2

2

Fig. 22

Caracteristicile torenţilor

Torenţii se deosebesc de cursurile permanente de apă printr-o serie de caracteristici :

a) Debit specific mare (se face referirea la unitatea de suprafaţă a bazinului de recepţie) (m3/s km2),De exemplu, torentul Valea Cerbicani, cu suprafaţa bazinului de recepţie de 3,5 km2 are debitul specific q = 14 m3/s km2; el ‘‘se varsă’’ în râul Valea Chinejii, care are suprafaţa bazinului de 700 km2 şi q = 0,6 m3/s km2.

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,

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.

Clasificarea torenţilor

Clasificarea torenţilor se face după următoarele criterii:

a) După forma bazinului de recepţie: Cu bazin de recepţie circular (concentrarea rapidă a scurgerii şi

apariţia bruscă a viiturilor), Cu bazin longitudinal ; viiturile cresc mai lent.

b) După caracterul curentului de viitură:

20

Apoşi (kincărcare = 0 0,04), formaţi în zone cu roci rezistente şi vegetaţie; amestec transportat 10,6 KN/m3,

Apopietroşi (ki = 0,04 0,4), formaţi în zone cu vegetaţie degradată; am 15 KN/m3,

Noroioşi (ki > 0,4) ; transportă un amestec vâscos, au curgere lentă, laminară (Re = 5 40) şi o mare putere distructivă (versanţii de nord ai Munţilor Făgăraş).

c) După acţiunea predominantă a curentului: De săpare: sunt torenţi tineri, cu albie săpată în roci moi; nu au

ajuns la echilibru, De transport: au reţeaua de scurgere în echilibru relativ (pe ea nu

au loc eroziuni; transportă doar material erodat de pe versanţi), Micşti: de săpare şi transport.

d) După categoria de folosinţă a terenului predominant în bazinul de recepţie: Torenţi în zonă de pădure, Torenţi în terenuri agricole, Torenţi în zona unor localităţi sau obiective economice.

e) După studiul de evoluţie: Torenţi tineri : cu activitate intensă în bazin, în reţea şi în zona de

depunere; sunt torenţi de săpare, Torenţi vârstnici : cu activitate limitată doar la bazinul de recepţie

şi partea superioară a reţelei de scurgere, Torenţi stinşi : cu viituri reduse şi cu foarte puţin material solid; au

profil de echilibru şi suprafaţa acoperită cu sol vegetal şi plante.

Amenajarea formaţiunilor de eroziune în adâncime

Acţiunea distructivă a torenţilor se manifestă prin eroziunea în adâncime, transportul şi depunerea materialului. Faza de eroziune provoacă pagube prin distrugerea terenurilor afectate, iar în faza de depunere, prin afectarea unor terenuri agricole, a căilor de comunicaţie, a localităţilor sau a unor construcţii hidrotehnice 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 (uneori chiar pantă de compensaţie),

21

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 de albie.

Amenajarea formaţiunilor erozionale de adâncime este pe de o parte dificilă şi pe de altă parte costisitoare. Este recomandabilă stabilirea unui plan de control al procesului erozional şi determinarea celui mai adecvat tip de protecţie dar şi cel mai economic posibil. Amenajarea unei formaţiuni erozionale trebuie raportată întotdeauna la utilizarea viitoare a terenului 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 prin evitarea 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 terase care să împiedice total intrarea apei în ravenă.

Astuparea formaţiunii de eroziune presupune acţiuni de modelare a terenului. Această metodă se poate aplica doar în cazul ravenelor mici, a rigolelor şi ogaşelor. Avantajul acestei metode constă în faptul că permite reintroducerea în circuitul agricol a acestor terenuri. Dezavantajul este acela că investiţia este mare, în special datorită volumul de lucrări de terasamente 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 formaţiunii de eroziune. Dacă lăţimea şi adâncimea ravenei permit intrarea utilajelor, se recomandă execuţia cu trei buldozere, din care două lucrează pe zonele limitrofe (buldozerul 1 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 (fig. 20). Cu ajutorul screperelor se decopertează stratul de sol vegetal din primul sector şi se transportă şi depune la vârful ravenei. Urmează săparea pe sectorul I şi deplasarea pământului rezultat în secţiunea ravenei. În al doilea sector se decopertează stratul de sol vegetal şi cu el se execută acoperirea primului sector. Această operaţiune se execută în ordine, pentru fiecare sector în parte, până la vârful ravenei.

- Se decopertează stratul de sol vegetal cu un buldozer şi se depozitează la 5-8 m distanţă de marginea zonei de lucru (fig. 21). Urmează săparea şi împingerea pământului în ravenă şi acoperirea cu pământ vegetal a întregii zone. Avantajul acestei metode constă în faptul că se poate lucra în acelaşi timp pe toată lungimea ravenei.

22

-

Fig. 23. Schematizarea metodei de astupare a ravenei cu screpere şi buldozere-

Fig. 24. Schematizarea metodei a doua de astupare a ravenelor

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

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

23

fitoamelioartive. - pentru ravenele mijlocii şi mari, se recomandă fie structuri

temporare, fie structuri permanente.În unele situaţii, în zona de vârf se pot realiza lucrări pentru reţinerea

scurgerilor pe suprafaţa zonei de vârf sau pentru interceptarea şi evacuarea dirijată a scurgerilor.

Reţinerea scurgerilor (fig. 22) se aplică atunci când terenul este uniform şi prezintă pante mici, fără pericol de alunecare, iar debitul de acces este redus.

Există două variante de amenajare: 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 pe malurile 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.

Fig. 25. Schemă de amenajare a unui torent, cu reţinerea scurgerilor

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 şi economică, malurile reţelei sunt ocupate de plantaţii valoroase, nu prezintă condiţii pentru amplasarea 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 cu disipator de energie (fig. 26. a), dacă înălţimea depăşeşte 2,5 m se

24

proiectează fie un jilip (canal rapid) fie o cădere în trepte, în funcţie de panta talvegului (fig. 26. b şi c). Interceptarea şi evacuarea scurgerilor într-un loc din reţeaua torenţială

(cel mai adesea în bazinul disipator al unei lucrări transversale; varianta se aplică atunci când există condiţii de executare a unui debuşeu pe maluri, caz în care vârful reţelei fie se astupă, fie apele sunt preluate de un canal înclinat (fig. 27).

Fig. 26. Interceptarea şi evacuarea scurgerilor prin vârful ravenei:a) prag cu bazin disipator; b) jilip; c) cădere în trepte

25

Fig. 27 Interceptarea scurgerilor în zona de vârf şi evacuarea în reţeaua torenţială prin intermediul unui debuşeu

Tot în scopul opririi proceselor erozionale se pot realiza amenajări pe reţeaua de transport, prin lucrări transversale (care permit reducerea capacităţii de 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 talvegul şi 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 sunt importante;

- contrabanchetele din anrocamente, care se folosesc atunci când înalţimea taluzului de mal este de peste 3-4 m, lărgimea albiei la fund este mai mare de 8-10 m, eroziunea laterală este puternică, taluzul are panta naturală de echilibru 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

26

traverse îngropate (înălţimea utilă este zero), praguri (înălţimea utilă este 1,5 – 2 m) sau baraje (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 depăşesc cota fundului ravenei).

Cele mai utilizate soluţii pentru praguri sunt cleionajele simple sau duble, căsoaiele, gabioanele, pragurile din zidărie de piatră cu mortar de ciment şi din beton simplu (lucrările se prevăd cu deversoare, pentru tranzitarea debitelor de apă şi cu disipatoare de energie situate imediat în aval).

Pentru baraje se folosesc unele dintre următoarele tipuri constructive : din pământ, de greutate (zidărie de piatră, beton), plăci rezemate pe contraforţi sau diferite prefabricate.

De cele mai multe ori se execută baraje masive dar se foloseşte şi soluţia barajelor filtrante (care lasă apa să treacă prin corpul lor).

Fig. 28. Schema unui baraj de pământ

27

Fig. 29. Schema unui baraj de greutate

Fig. 30. Baraj din zidărie de piatră

28

Fig. 31. Schemă baraj cu fundaţie evazată

Fig. 32. Baraj cu contraforţi

29

Fig. 33. Schema unui baraj din plăci nearmate pe contraforţi

Fig. 34. Baraj filtrant din beton monolit

30

Fig. 35. Schema unui baraj filtrant

Fig. 36. Amplasarea lucrărilor transversale după metoda susţinerii reciproce

31

Fig. 37. Amplasarea lucrărilor transversale prin metoda nodurilor hidrotehnice

Fig. 38. Schemă de amenajare prin metoda etajării lucrărilor

32

Fig. 39. Amplasarea lucrărilor după metoda pantei de compensaţie

Amenajarea zonei de evacuare în emisar (conul de dejecţie) are scopul de a opri accesul în emisar al materialelor erodate şi transportate în reţeaua de scurgere, dirijând apele de viitură într-un emisar natural, pe traseul cel mai scurt şi stabil.

În cele mai multe din cazuri, evacuarea apelor de viitură se produce printr-o albie naturală, care traversează zona de depuneri şi confluează cu emisarul natural. Sunt cazuri când albia naturală de evacuare lipseşte sau este foarte slab conturată. În acest caz se va executa un canal de evacuare. Amplasarea canalului de evacuare trebuie să ţină cont de următoarele criterii: un traseu corespunzător are lungimea minimă şi panta talvegului redusă,

străbate terenuri de valoare economică redusă, are un traseu stabil şi se termină cu o confluenţă stabilă. Traseul trebuie să fie rectiliniu, sau cu număr redus de curbe, razele de curbură să fie cât mai mari.

secţiunea are formă dreptunghiulară, trapezoidală (simplă sau etajată) sau parabolică. Când sunt necesare lucrări de amenajare radicală, se adoptă o secţiune etajată, consolidată mecanic în secţiunea inferioară. Dacă traseul de evacuare trece printr-o zonă populată atunci se adoptă o secţiune unică, de formă dreptunghiulară sau trapezoidală, pentru ca să se ocupe cât mai puţin loc.

pentru stabilizarea secţiunii, pe cât posibil, consolidarea albiei trebuie facută biologic sau mixt.

În cazul folosirii consolidărilor mecanice (pereuri din zidărie de piatră în moloane sau în mozaic cu mortar de ciment, din beton simplu turnat pe loc sau din plăci prefabricate din beton.) se recomandă următoarele:

o Se verifică stabilitatea taluzurilor dacă canalul este săpat artificial;

33

o Dacă adâncimea canalului este sub 2m, taluzul va avea panta 1:1 sau 1:1,5;

o Dacă se căptuşeşte canalul cu zidărie sau beton monolit, se prevăd rosturi de contracţie - tasare de 1-2cm, situate la distanţa de 4-6 m unul de celălalt, umplute cu mastic bituminos;

o Dacă se căptuşeşte canalul cu dale de beton, rosturile dintre acestea se umplu cu mastic bituminos.

Eventualele cerinţe de reducere a pantei se rezolvă cu traverse îngropate sau se pot introduce căderi;

Se recomandă ca intersecţia canalului cu diverse căi de comunicaţie să se facă sub un unghi cât mai apropiat de 90o;

La intersecţia cu emisarul, pe canal se execută praguri terminale şi se consolidează cu pereu, zidărie sau beton;

Racordarea cu emisarul natural se recomandă să fie construită sub formă de pâlnie difuzoare.

Uneori pot fi introduse în schema de amenajare a zonei de evacuare mici bazine de retenţie. Această soluţie, deşi este poate dezavantajoasă din punct de vedere economic, este cea mai potrivită atunci când trebuie apărate împotriva colmatării, lacuri de acumulare, căi de comunicaţie şi centre populate.

Consolidarea reţelelor de eroziune în adâncime cu ajutorul măsurilor fitoameliorative

Reţelele de eroziune în adâncime pot fi consolidate prin măsuri fitoameliorative, care constau în înierbări, brăzduiri şi împăduriri. Avantajul folosirii acestor măsuri constă în eficacitatea, durabilitatea şi costul lor redus.

Dezavantajul constă în faptul că taluzurile rămân o perioadă mai îndelungată lipsite de vegetaţie ceea ce ar putea conduce la destabilizarea lor. Indiferent de soluţie, speciile de plante sau arbori trebuie astfel alese încât să se poată adapta zonei climatice respective.

Se recomandă ca însămânţarea sau plantarea să se realizeze pe direcţii paralele cu curba de nivel.

ÎnierbăriÎnierbările se utilizează în special ca lucrări longitudinale, pentru

stabilizarea taluzurilor naturale precum şi a celor rezultate artificial. Din punct de vedere al execuţiei, înierbarea se poate face:

fără lucrări pregătitoare, prin însămânţare simplă (fig. 37); se execută când taluzurile sunt stabile şi pot fi menţinute în această stare până când iarba însămânţată se dezvoltă suficient;

cu lucrări pregătitoare, constând în acoperirea taluzurilor cu un strat de pamânt vegetal gros de 10-20 cm. Pentru aceasta este necesară o modelare în trepte a terenului începând de la partea inferioară către partea

34

superioară a taluzului ce trebuie consolidat. Pe taluzurile care sunt predispuse la o eroziune accentuată, însamânţarile au şanse de reuşită numai dacă sunt susţinute de garduleţe.

Fig. 40 Însămânţare simplă

Brăzduiri

În general brăzduirile se folosesc la fixarea taluzurilor canalelor artificiale din pamânt, dar, dacă ele se combină cu alte forme de consolidare cum ar fi pereurile, brăzduirile se pot utiliza şi la consolidarea malurilor formaţiunilor eroziunii în adâncime. Acest tip de lucrare se foloseşte fie la partea superioară a formaţiunii erozionale, dar mai ales între lucrările transversale, atunci când viteza curentului de apă nu depăşeşte 1,5 m/s.

Pentru reuşita realizării acestor lucrări este necesar ca brazdele să provină din zone cu terenuri similare cu cele unde dorim să le punem în operă.

Recoltarea brazdelor nu se va face cu mult timp înainte de aplicarea lor, iar grosimea va fi în funcţie de adâncimea de înrădăcinare a speciilor de plante care le compun.

Dacă brazdele se vor utiliza pe terenuri nisipoase, argiloase sau loessoide, atunci se recomandă ca aplicarea lor să se facă pe un strat vegetal de aproximativ 10 cm grosime.

35

Fig. 41 Scheme de amplasare a brazdelor

Brazdele pot fi de două tipuri: brazde bucăţi, cu dimensiuni de 25x40, 20x25 şi mai rar 30x50 cm; brazde fâşii cu lăţimea de 25 cm şi lungimea de 1-3 m.

Fixarea lor pe taluz se realizează cu ajutorul unor ţăruşi lungi de 20-30 cm şi cu diametru de 3 cm, confecţionaţi din lemn de fag, carpen, brad, sau, în zonele umede, din salcie (fig. 2-4).

Brazdele se pot amplasa astfel: pe lat, în suprafeţe complete sau careuri (cu goluri); în trepte, dispuse normal sau înclinat faţa de linia taluzului de mal; susţinute de o reţea de consolidare realizată romboidal din garduleţe sau

elemente prefabricate, dacă taluzurile au pante foarte mari.Dacă se amplasează mai multe rânduri de brazde pe taluz, acestea se

dispun în şah.

ÎmpăduririPe taluzuri de ravenă şi ogaşe proceeeele de plantare sunt următoarele:- Plantarea în despicătură. Constă în deschiderea unei fante cu cazmaua

aproape vertical pe suprafaţa taluzului, adâncă de 20÷25 cm, în care se introduc rădăcinile puieţilor, după care se introduce pămînt fin şi se închide fanta prin apăsare cu piciorul, astfel ca suprafaţa terenului să rămână nemodificată sau să prezinte modificări reduse. Procedeul a fost experimentat pe taluzuri cu înclinare mare (41÷60°), unde executarea gropilor nu este posibilă.

- Plantarea în gropi de 30 x 30 x 30 cm a dat rezultate bune, în aceleaşi condiţii arătate la plantarea în despicătură, dar în cazul talazurilor stabile sau semistabile, cu înclinare sub 20÷25°.

- Plantarea cu pământ fertil de împrumut. Pe taluzurile stâncoase cu petice de sol scheletic, plantarea nu se poate realiza fără folosirea pământului fertil de împrumut. Rezultate satisfăcătoare s-au obţinut când în gropile executate s-au introdus 10÷30 dm3 sol fertil.

- Plantarea cu puieţi cu rădăcinile protejate. Din cauza pantelor mari, prinderea puieţilor este destul de anevoioasă, în special în zonele secetoase. Din aceste motive, folosirea la plantare a puieţilor cu rădăcinile protejate asigură un procent de prindere mult mai ridicat. Se pot mutiliza, de exemplu, puieţi de pin şi sălcioară crescuţi în pungi de polietilenă. Procedeul folosirii puieţilor cu

36

rădăcinile protejate trebuie folosit la împădurirea taluzurilor, mai ales în zonele secetoase.

- Plantarea în cordon. Procedeul constă în plantarea deasă (la distanţa de 0,2÷0,5 m în lungul rîndului) a puieţilor, drajonilor sau butaşilor, pe terase înguste (40 cm) nesprijinite, amplasate la distanţa de 1,5÷2 m din ax în ax.

Materiale şi elemente de construcţii utilizate în amenajarea torenţilor şi regularizări de râuri

Principalele materiale folosite pentru amenajarea torenţilor sunt:

- Pământul (sursă locală de materiale),- Piatra (piatră spartă, piatră fasonată, piatră de râu),- Lemnul (nuiele, crengi, bile, grinzi, pari, arbori întregi),- Metalul (oţel beton, laminate, sârmă, plasă, cuie),- Betonul (simplu sau armat; turnat la faţa locului sau prefabricat),- Masele plastice, sub formă de geosintetice.

Elemente de construcţii specifice lucrărilor de amenajare a torenţilor şi lucrărilor de regularizări de râuri:

a) snopi de nuiele şi fascineb) cilindri de fascinec) saltele de fascined) cleionajee) gabioanef) căsoaieg) elemente prefabricate din beton armath) geosintetice

Snopii de nuiele sunt formaţi din nuiele aşezate cu cotoarele într-o singură parte, legate cu sârmă arsă, sârmă galvanizată sau cu sfoară smolită în 2-3 locuri şi au lungimi de circa 4 – 5 m. Nuielele pentru toate tipurile de lucrări se vor recolta la sfârşitul iernii sau inceputul primăverii, înainte de înverzire, pentru ca, după punerea în lucrare să poată lăstări.

00.500.4 30 50.150.1

Fig. 42 Confecţionarea snopilor de nuiele

37

Figura 43. Snopi de nuiele

Fascinele sunt formate din nuiele aşezate cu cotoarele repartizate la ambele capete şi legate cu sârmă arsă, sârmă galvanizată sau sfoară smolită, de 3 ori/m. Legăturile nu vor zdrobi nuielele pentru ca acestea să poată lăstări. Se execută pe capre joase (0,6 m). De obicei se execută cu diametre de 15, 20 sau 30 cm.

00.1200.8 33 33 33 33 33

...... .... .. cm15

cm20cm30

Fig. 44 Confecţionarea fascinelor

Figura 45. Amplasarea fascinelor în lucrare

38

Figura 46. Lucrare transversală realizată din fascine

Cilindrii de fascine (sau fascinele lestate) se realizează din fascine umplute cu piatră şi legate cu sârmă. Se execută pe capre joase, cu diametre de până la 1 m, în imediata apropiere a locului de punere în operă.

.:.:.:.:.:.:.:.:

.:.:.:.:.:... .

.:.. ....... ...... ..... ...... .................. ........................ ..

..................................... ........................ .................. ...................... ...................................

.. ... ..................

........................... .............. ..... . ... ........... .. ........ .. .... .... ... . ....... .... ...

.......... . ....

. . .

1.00

FASCINE

UMPLUTURA DEPIATRA

LEGATURA CUSARMA

Fig. 47 Cilindru de fascine

39

Saltelele de fascine se fac pe platforme, la malul râului, în amonte de zona de punere în operă, din 3 – 5 straturi de fascine aşezate la unghiuri de 90 de grade între straturi. Se transportă la locul de punere în operă prin plutire şi se lestează cu piatră pentru scufundarea pe amplasament. Au grosimi de 0,6 - 1 m şi se execută continuu, pe lungimi destul de mari. Nu se remorchează spre amonte.

Fig. 48 Saltea de fascine [1]

Cleionaje

Cleionaje sunt nişte garduri din nuiele de înalţime 60-80 cm, amplasate în albia formaţiunilor torenţiale. Se execută ca lucrări transversale pe acele formaţiuni de eroziune în adâncime care nu transportă la viitură materiale aluvionare de dimensiuni mari. Amplasarea cleionajelor ca lucrări transversale, trebuie să respecte anumite condiţii:

malurile şi firul formaţiunilor erozionale de adâncime să nu prezinte pericol de alunecare;

traseele unde se amplasează să fie cât mai rectilinii, pentru ca apa să aibă o curgere cât mai uniformă;

albia unde se amplasează să fie cât mai îngustă, pentru a se realiza o economie de material;

debite de viitură mici.Din punct de vedere constructiv se deosebesc două tipuri de cleionaje:- simple, alcătuite dintr-un singur gard de nuiele (fig. 45);- duble, alcătuite din două garduri de nuiele (fig. 46).Cleionajele se pot folosi şi ca lucrări longitudinale, caz în care se

amplasează pe taluzurile de mal, cu grad ridicat de instabilitate, afectate de procese de eroziune combinate cu alunecări de teren. În spatele cleionajelor se amenajează terase late de 75-100cm care se plantează

40

Figura 49. Cleionaj simplu

Figura 50. Cleionaj dublu

41

Gabioanele se fac din cutii cu muchiile din oţel beton şi pereţii laterali din plasă de sârmă zincată (cu ochiuri pătrate sau hexagonale). Permit utilizarea pietrei mărunte de râu (se umplu cu piatră după aşezarea pe amplasament şi legarea între ele cu sârmă). Forma este paralelipipedică iar raportul laturilor se ia 1:1:3. Se pot realiza şi gabioane cu formă aproximativ cilindrică sau sub formă de saltele.

l

l

3l

d

3d

Fig. 51 Tipuri de gabioane

Fig. 52. Gabioane goale

42

Lucrările transversale din gabioane se execută sub formă de praguri sau baraje de mica înălţime (2-3 m). Ca variante constructive se utilizează fie pragurile dintr-un singur gabion, numite şi gabioane monolit, fie praguri sau baraje din mai multe gabioane, aşezate unele peste altele ca nişte carămizi (fig. 49). Prima variantă constructivă se utilizează pe văi înguste cu profil transversal în "V", iar lucrările din varianta a doua se folosesc în cazul văilor largi. În această ultimă variantă constructivă gabioanele se solidarizează între ele prin legături de sârmă groasă de 3 mm, la 15-20 cm una de alta.

Figura 53. Schema unui prag realizat din gabioane

Lucrările transversale din gabioane pot avea paramenţii verticali sau în trepte, iar deversorul poate avea formă dreptunghiulară sau trapezoidală. Sub nivelul inferior al fundaţiei se execută un radier elastic din fascine, scoase în aval pe o lungime de 1,5-2 m şi prelungite după caz, printr-un blocaj din piatră sau printr-un gabion tip saltea din plasă de sârmă umplută cu piatră.

Pentru a se evita distrugrea gabioanelor la coronament, se aşează peste plasă un strat de beton sau mortar de 10 cm grosime.

Gabioanele se pot folosi şi ca lucrări longitudinale, ca lucrări de consolidare a malurilor (fig. 50). În acest caz se recomandă ca lucrările din gabioane să se execute pe un strat de fascine, aşezate normal faţă de direcţia curentului, cu capătul nuielelor spre apă. Lucrările se recomandă în condiţiile unor viteze ale curentului apei de până la 4m/s.

43

a - Gabioane folosite ca lucrări longitudinale

b - Gabioane folosite la canale de evacuare [8]

44

c - Gabioane folosite la apărări de maluri [8]

d - Gabioane folosite la apărări de maluri [8]

45

e - Gabioane folosite la apărări de maluri [8]

f - Gabioane folosite pentru realizarea de praguri [8]

46

g - Gabioane folosite la sprijiniri de maluri [8]

Fig. 54 Diverse utilizări ale gabioanelor

Lucrări din căsoaie

Lucrările de tip căsoaie folosite ca lucrări transversale pot avea înălţime de până la doi metri. Pereţii amonte şi aval sunt realizaţi din trunchiuri de copaci sau din grinzi lungi aşezate transversal. Pereţii sunt solidarizaţi între ei prin buşteni sau bârne scurte, iar în interior se face o umplutura de piatră mare. Piesele din lemn se îmbină între ele prin tăieturi la jumătatea lemnului (chertare) şi se consolidează prin cuie din lemn sau prin cuie de fier şi scoabe. La partea inferioară, primul rând de buşteni se acoperă complet cu bârne sau buşteni longitudinali pentru a forma o cutie care, împreună cu umplutura de piatră să lucreze unitar la împingerea pamântului. Lucrarea este prevăzută cu deversor, radier disipator (în aval, care să apere lucrarea de afuieri) şi captuşiri de mal în aval.

Ca lucrare de tip longitudinal, căsoaiele se folosesc la consolidări de maluri, având avantajul că sunt elastice şi rezistente la viituri. Prezintă dezavantajul că putrezesc repede şi consumă material lemnos de dimensiuni mari. Se pot executa în două variante constructive:

cu un singur perete către curentul de apă; cu perete dublu.

Indiferent de soluţia constructivă, baza construcţiei se protejează prin intermediul unor blocuri mari de piatră.

Elemente prefabricate din beton armat

47

Datorită faptului că betonul, şi mai ales betonul armat, este un material scump, utilizarea sa se are în vedere doar în cazuri bine justificate economic şi la lucrări care apără obiective importante. Se pot folosi dale, grinzi, stâlpi, fundaţii sau piloţi prefabricaţi. Evident, în condiţiile arătate mai sus se pot realiza şi elemente de construcţii din beton monolit (turnat la faţa locului).

Materiale geosintetice

Geosinteticele sunt materiale sintetice din clasă polimerilor, care nu se degradează sub acţiunea agenţilor agresivi din pământ. Introducerea geosinteticelor a fost stimulată de necesitatea ameliorării performanţelor construcţiilor şi amenajărilor hidrotehnice. Au putut fi astfel înlocuite materialele naturale de masă, costisitoare, mai greu de manipulat, reducându-se volumul lucrărilor şi sporindu-se eficienţa acestora.

Prin proiectarea judicioasă a construcţiilor s-au obţinut elemente tridimensionale (gabioane, saltele etc.) care pot fi utilizate în condiţii speciale.

Costul lucrărilor a putut fi redus prin folosirea de produse reciclate, combinarea cu fibre naturale şi alte măsuri.

Cele mai răspândite materiale geosintetice sunt geotextilele, geomembranele, geogrilele şi georeţele.

Din gama geotextilelor, se pot utiliza pentru controlul eroziunii saltele preînsămânţate biodegradabile. Grila din polimeri rămâne intactă pentru mai mult timp, protejată împotriva radiaţiilor ultraviolete de către vegetaţie, asigurând ranforsarea rădăcinilor gazonului. Dacă este nevoie, se foloseşte plasă de iută în locul grilei de polimeri.

Fig. 55. Tipuri de aplicaţii pentru geosintetice

Din gama geogrilelor face parte sistemul alcătuit din benzi de polietilenă de înaltă densitate (PEHD), prinse ultrasonic, pentru a alcătui celule într-o structură de tip fagure. Aceste geocelule, după fixarea lor pe teren, sunt umplute cu diverse materiale: sol vegetal, pietriş, piatră spartă, beton. Se poate utiliza la

48

protecţii şi apărări de maluri şi taluzuri, baraje mici, supraînălţări de baraje, saltele contra afuierii.

Fig. 56. Sistemul geogrilă Geoweb

Georeţelele (fig. 53), realizate din două straturi de polipropilenă şi unul de PEHD termosudate, formează o structură ondulată, flexibilă, cu o rezistenţă la tracţiune de 35kN/m, ce se adaptează la orice tip de teren în pantă.

Acest sistem se fixează pe sol, după care se umple cu pământ vegetal, fără să se lase spaţii libere între georeţea şi solul de pe versant. Apoi se însămânţează şi se irigă pentru a se asigura formarea vegetaţiei.

Fig. 57. Sistem de georeţele

49

Fig. 58. Sistem de georeţele folosit pentru protecţia rambleelor

Lucrări din pământAceste lucrări se execută sub forma unor baraje din pământ cu descărcător

(deversor) central şi se folosesc pe formaţiuni de eroziune în adâncime cu bazin hidrografic mai mic de 500ha.

Se pot folosi atât pământuri din prafuri argiloase sau nisipuri argiloase cât şi cele din nisipuri şi pietrişuri în măsura în care nu este periclitată stabilitatea barajului prin sufozie (antrenareaparticulelor fine de către curentul de apă care străbate corpul lucrării), înmuiere şi formarea unor presiuni mari pe taluzul aval din cauza apei de infiltraţie.

Nu se folosesc pământuri cu săruri solubile sau materiale organice peste 3%, mâlurile, turbele, argile moi sau curgătoare, argile grase contractile.

Lucrări din zidărie de piatră cu mortar de cimentRezistenţa deosebită pe care o prezintă aceste tipuri de lucrări la viituri şi

la uzura apelor încărcate cu aluviuni, a făcut ca aceste lucrări să fie des folosite la construcţia lucrărilor transversale. În afara acestor avantaje, lucrările din zidărie de piatră cu mortar de ciment sunt indicate şi din alte considerente cum ar fi:

consumuri relativ reduse de materiale energointensive (ciment); siguranţă corespunzătoare în exploatare; durabilitate mare în raport cu celelalte tipuri de lucrări.

Aceste lucrări sunt recomandate doar în zonele unde piatra se găseşte în imediata vecinătate a şantierului.

După gradul de prelucrare a pietrei şi după modul de realizare distingem trei tipuri de zidării:

zidărie din piatră brută (fig. 59); zidărie în mozaic (fig. 59); zidărie din moloane (fig. 60).

e.

50

Fig. 59 Zidărie de piatră brută cu mortar de ciment (stânga) şi în mozaic (dreapta)

Pentru realizarea zidăriei din piatră brută se foloseşte piatra de râu sau piatra de carieră, care se ajustează cu ciocanul. Piatra trebuie să îndeplinească

anumite condiţii, adică să nu conţină impurităţi, să nu fie friabilă, să fie omogenă în ceea ce priveşte structura, să aibă o rezistenţă la compresiune cât

mai ridicată. Sunt recomandate a se utiliza pietrele provenite din rocile eruptive, rocile metamorfice şi rocile sedimentare silicoase şi calcaroas

La execuţie, se va căuta obţinerea zidăriei în rânduri orizontale, cu pietrele aşezate pe lat, cu rosturile verticale alternante, evitându-se întâlnirea într-un punct a mai mult de trei rosturi. Dacă piatra este de dimensiuni variate şi nu se pot obţine rânduri continui, atunci se va realiza la fiecare 0,7-1,0 m câte un strat de egalizare din piatra regulată.

Zidaria de piatră brută cu mortar de ciment se utilizează cu precădere la construirea fundaţiei şi a paramentului amonte a corpului lucrării.

Zidăria de piatră în mozaic (fig. 55) se foloseşte pentru realizarea paramentului aval al pragurilor şi barajelor, la pereuri şi radiere. Se execută din blocuri de piatră cu faţa vazută bine netezită şi cu muchiile limitrofe îndreptate.Zidăria din moloane (fig. 56) se foloseşte în mod curent la paramentul aval al lucrărilor transversale. Moloanele reprezintă pietre cu faţa dreptunghiulară, fasonate cât mai regulat pe o adâncime de aproximativ 10 cm şi o coada de cel puţin 25 cm care se aşează spre interiorul lucrării. Moloanele se aşează pe lat, cu rosturi verticale alternante.

Fig. 60. Zidărie din moloane

51

Zidăriile din piatră cu mortar de ciment se folosesc şi ca lucrări longitudinale, în acest caz executându-se fie sub formă de ziduri de sprijin fie sub formă de pereuri.

Pentru lucrările transversale de pe torenţi poate fi folosită şi zidăria de tip mixt. Paramentul aval şi amonte al lucrării precum şi coronamentul se execută din zidărie de piatră cu mortar de ciment, iar mijlocul corpului lucrării se execută din beton simplu. Fundaţia se executa din beton ciclopian (beton în care, la turnare, se poate introduce un volum de 20-30% piatră, bolovanii fiind spălaţi). Trebuie avută o deosebită grijă la asigurarea unei bune legaturi între cele două zidării, care se execută simultan pe acelaşi strat orizontal.

EROZIUNEA EOLIANĂ

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

Ca manifestare, seamănă cu eroziunea de suprafaţă, fiind mai greu de observat pe teren. Totuşi, în timpul producerii (furtunile de praf) afectează semnificativ fertilitatea terenurilor de pe care se produce desprinderea dar şi a celor pe care se depun particulele de praf. În plus, sunt acoperite terenuri cu alte utilităţi 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 zonele aride, semideşertice, aşa cum este regiunea Sahel din Africa (regiune de la periferia deşertului Sahara). În aceste teritorii formarea prafului uşor transportabil de către curenţii de aer are loc atât prin variaţiile zilnice mari de temperatură cât şi prin efectul de „şlefuire” al curentului de aer încărcat cu nisip asupra rocilor.

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

- eroziunea eoliană este dezvoltată pe terenuri întinse, relativ plane şi nu este influenţată de gravitaţie pe când eroziunea produsă de apă se poate

52

produce doar pe terenurile în pantă (viteza de curgere a apei este guvernată de legea Chezy: ; 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 în care se varsă cursurile 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 produce în 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 de teren, transportul şi depunerea acestora (particulele transportate de apă se numesc, după ajungerea în albia cursurilor de apă, aluviuni); de asemenea, ambele produc pagube atât la locul 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 evaporaţiei apei 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

straturilor de löess şi a depozitelor de nisip (la locul de depunere) ca şi a deşerturilor pietroase (la locul de manifestare activă a procesului de desprindere-şlefuire).

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 este un 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 pentru contracararea eroziunii eoliene (circa 100.000 ha), mai ales prin plantaţii silvice şi perdele forestiere.

Specialiştii estimează la circa 600.000 ha alte suprafeţe nisipoase care necesită lucrări de 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]

53

Cap. 2 DEPLASĂRI DE TEREN

Deplasările de teren sunt procese fizico-geologice legate de mişcarea unor mase de pământ datorită, în primul rând, greutăţii proprii dar şi altor cauze.

Deplasările pot fi uscate sau umede (se produc în prezenţa şi sub influenţa umidităţii şi se numesc alunecări).

Deplasările uscate sunt relativ repezi şi se produc atunci când greutatea porţiunii de teren în discuţie depăşeşte rezistenţa internă a rocii, frecarea internă şi coeziunea (la pământurile coezive) sau sprijinul natural (sau acesta se pierde din diverse cauze).

Deplasările uscate pot fi :

- prăbuşiri (se produc pe verticală),

- surpări (se produc în malurile abrupte ale formaţiunilor de eroziu- ne în adâncime),

- năruiri (deplasări relativ repezi ale unor porţiuni proeminente din teren sub influenţa unor zguduiri sau vibraţii; materialul desprins se sparge în bucăţi mari şi formează pante de năruire),

- dărâmări (deplasări ale unor fragmente individuale mici de rocă, fragmente care se rostogolesc la baza versantului, se sparg şi formează conuri de dărâmături).

Deplasările care au drept principale cauze infiltraţiile de apă şi foţa gravitaţională (greutatea) sunt deplasări umede, numite obişnuit alunecări de teren. Viteza de producere a alunecărilor de teren, mai mică sau mai mare, depăşeşte viteza unor procese geologice normale. Alunecările pot avea o perioadă de “pregătire” destul de lungă. Ele pot afecta terenuri agricole, localităţi, obiective economice, căi de comunicaţie şi alte zone şi lucrări de interes. Specialiştii estimează că în România există alunecări active sau stabilizate pe circa 900 de mii de hectare.

Alunecările sunt influenţate şi de stratificaţia terenului, fiind favorizate de stratificaţiile care au aceeaşi direcţie – pantă cu versantul şi care au straturi superficiale uşor permeabile (vegetal, pământuri afânate, nisipoase, etc.) sub care se găsesc straturi puţin permeabile (argiloase, îngheţate, indesate).

Alunecările au următoarele părţi caracteristice :

- masivul (corpul de pământ) alunecător,

- zona (frontul) de desprindere,

- suprafaţa de alunecare,

54

- baza – M (intersecţia suprafeţei terenului cu suprafaţa de alunecare).

Fig. 61 Tipuri de alunecări în funcţie de poziţia bazei alunecării - M [3]

Fig. 62 Pierderea sprijinului natural prin erodarea bazei versantului [9]

Excesul de umiditate pe versanţi poate avea următoarele cauze :

- ploile abundente şi izvoare de coastă,

- băltirea apei în depresiuni naturale,

- nivelul ridicat al apelor subterane (freatice),

- drenajul natural intern şi extern insuficient.

Factorii concurenţi la producerea alunecărilor de teren se po clasifica drept factori care cauzează alunecarea şi factori care o condiţionează.

Factorii cauzali sunt :

- acţiunea apei şi a gravitaţiei,

- mişcări tectonice şi seisme,

- acţiunea omului (realizarea pe terenurile cu risc de alunecare a unor construcţii grele, a unor căi de comunicaţii, amplasarea unor

55

surse de vibraţiireţinerea apei pe aceste terenuri, îndepărtarea sprijinului natural al versanţilor, defrişarea pădurilor, etc.).

Factorii condiţionali ai alunecărilor sunt :

- relief cu pante mari, frământat (cu microrelief care favorizează reţinerea apei),

- alternanţa straturilor permeabile şi impermeabile şi panta acestora,

- natura terenurilor,

- alterările, degradările şi crăpăturile care favorizează infiltrarea apei.

Clasificarea alunecărilor de teren se face după mai multe criterii [3]:

# după forma generală de producere;

- curgeri de teren,

- alunecări propriuzise,

- alunecări cu surpări.

# după stadiul de evoluţie:

- alunecări potenţiale,

- alunecăriîn curs de activare şi active,

- alunecări recente şi stabilizate temporar

- alunecări vechi, stabilizate

# după sensul de dezvoltare:

- alunecări delapsive (regresive – glisante; încep de la piciorul versantului),

- alunecări detrusive (progresive – de împingere; încep de la cumpăna apelor),

- mixte.

# după poziţia suprafeţei de alunecare în raport cu stratificaţia terenului;

- alunecări consecvente (au direcţia stratificaţiei),

- alunecări insecvente (suprafaţa de alunecare intersectează stratificaţia),

- alunecări asecvente (în terenuri nestratificate).

# după panta versantului:

- pantă mică, sub 100,

56

- pantă medie, 100-200,

- pantă mare, peste 200.

# după poziţionarea suprafeţei de alunecare:

- alunecări în depozitele de acoperire,

- alunecări la baza depozitelor,

- alunecări în rocile de bază.

# după adâncimea la care se află suprafaţa de alunecare:

- superficiale (până la 1 m),

- de mică adâncime (1 – 2 m),

- de adâncime medie (2 – 5 m),

- adânci (5 – 10 m),

- foarte adânci (peste 10 m).

# după numărul suprafeţelor de alunecare:

- cu o singură suprafaţă (simple),

- cu două sau mai multe suprafeţe (complexă).

# după gradul de frământare al terenului alunecat:

- teren uşor frământat (denivelări sub 0,5 m, rupturi şi crăpături mici),

- teren frământat (denivelări de 0,5 – 2 m),

- teren foarte frământat (denivelări peste 2 m, cu amestec de orizonturi şi interesarea rocii mamă).

# după suprafaţa terenului afectat:

- alunecări mici (sub 1 ha),

- alunecări medii (1 – 5 ha),

- alunecări mari (5 – 25 ha),

- alunecări foatre mari (peste 25 ha).

# după stabilitatea generală a terenului:

- zone cu terenuri stabile (fără alunecări),

- zone cu alunecări stabilizate,

- zone cu alunecări active şi/sau în curs de activare,

- zone cu potenţial de alunecare,

57

- zone cu situaţie mixtă.

Precizarea poziţiei alunecării în clasificarea de mai sus împreună cu factorii cauzali şi cu cei condiţionali, permite hotărârea soluţiilor de amenajare.

Sistemul de măsuri şi lucrări proiectate va urmări reducerea sau eliminarea influenţei factorilor mai sus amintiţi. De asemenea se va urmări valorificarea terenurilor alunecătoare după stabilizare şi ameliorare.

Se vor aplica două mari categorii de lucrări :

- pentru reducerea forţelor motoare ale alunecării (suprasarcini, căi de comunicaţie, motoare staţionare, etc.),

- pentru mărirea forţelor de rezistenţă şi a sprijinului masivelor alunecăroare (îndepărtarea apei, apărarea sprijinului natural şi realizarea de sprijiniri artificiale.

Reducerea forţelor motoare ale alunecării se realizează prin :

- ne amplasarea pe terenurile alunecătoare a construcţiilor grele,

- ne amplasarea pe terenurile alunecătoare a căilor de comunicaţii pentru vehicule grele,

- ne amplasarea pe terenurile alunecătoare a motoarelor staţionare (de exemplu mori, ateliere, …),

- restricţii sau interzicerea amplasării lucrărilor pentru transportul apei.

Pentru reducerea influenţei apei sau a accesului ei în zonă se pot executa lucrări ca :

- astuparea crăpăturilor cu pământ impermeabil,

- realizarea de canale de evacuare din depresiunile în care aceasta stagnează,

- realizarea de canale impermeabilizate în zona de acces a apei către terenul alunecător,

- realizarea de drenuri sau canale deschise amonte de frontal de desprindere

Pentru mărirea forţelor de rezistenţă şi a sprijinului masivelor alunecăroare se pot lua una sau mai multe dintre următoarele măsuri:

- interzicerea pe terenurile alunecătoare a săpăturilor care ar putea duce la reducerea sprijinului natural (de exemplu, pentru realizarea de căi de comunicaţie, canale de dimensiuni mari,…),

- interzicerea tăierii arborilor şi arbuştilor,

58

- restricţionarea accesului oamenilor şi animalelor

- lucrări de sprijiniri:

pentru curgeri de teren superficiale se pot realiza gărduleţe de nuiele şi împăduriri,

când este înlăturat sau slăbit sprijinul natural se pot realiza ziduri de sprijin, contrabanchete (depuneri de pământ sau de piatră la baza masivului alunecător), piloţi de ancoraj bătuţi la baza masivului alunecător (din lemn sau beton armat),

- consolidări de maluri ale râurilor (gabioane, blocuri de beton, piatră, căsoaie – sub formă de ziduri de sprijin, epiuri, diguri de dirijare), taluzări la unghiuri sub unghiul de frecare internă al pământului,

- baraje sau praguri pe formaţiunile de eroziune în adâncime,

- filtre sau drenuri

Fig. 63 Amplasarea lucrărilor de evacuare a apei [3]

Este de preferat să se aibă în vedere lucrări de prevenire a alunecărilor. În caz că acestea s-au produs deja, se pot executa lucrări din următoarele categorii:

- canale deschise pentru captarea şi evacuarea apei,

- captări de izvoare şi drenuri,

- lucrări de modelare şi nivelare a terenului,

59

- lucrări de sprijiniri (vezi mai sus),

- taluzări sau terasări,

- consolidări, sprijiniri şi apărări de maluri (pe râuri şi pe formaţiunile de eroziune în adâncime).

Canalele deschise vor fi mai ales canale de nivel (orizontale) şi/sau canale înclinate (amplasate în amonte de frontul de desprindere, pentru a împiedica accesul apei în zonă) şi debuşee pentru evacuarea apei colectate.

Nivelarea se face pentru a conserva stratul vegetal, pe terenuri uniforme sau uşor frământate (denivelări de câteva zeci de centimetri) şi cu pante de 10 – 15 %.

Pe pante mai mari se poate face o modelare prin realizarea de agroterase cu platforma înclinată la 5 – 15 % în sensul pantei versantului.

În cazul unor terenuri frământate, cu denivelări de odinul a 2 m sau mai mult, se poate recurge la modelarea variabilă parţială sau generală.

O atenţie deosebită se va acorda astupării cu material impermeabil a crăpăturilor prin care s-ar putea infiltra apa.

1

Fig. 64 Nivelarea (1) şi modelarea terenurilor alunecate (2 – terasare, 3 – modelare variabilă generală, 4 - modelare variabilă parţială)[3]

Drenurile şi captările de izvoare vor trebui să asigure evacuarea apei din straturile de apă freatică, din pungile subterane sau din băltirile de apă.

Cele mai potrivite drenuri pentru lucrările amintite sunt cele din piatră (vezi figura). În loc de piatră, în şanţurile de drenaj se mai pot introduce fascine sau mănunchiuri de prăjini de lemn dar acestea au o durată de funcţionare mai redusă. Pentru drenurile colectoare se vor prefera cele de la literele f, g şi h.

60

Izvoarele distribuite se pot capta cu drenuri amplasate pe traseul de izvorâre iar cele concentrate, prin mici camere de captare.

Fig. 65 Schemă de principiu privind captarea izvoarelor şi drenajul pe versanţi[3]

Fig. 66 Tipuri de drenuri din piatră [9]

În figura următoare este prezentată soluţia de stopare a unei alunecări de pe malul unei formaţiuni de eroziune în adâncime (ravenă, torent) prin realizarea unui baraj şi formarea de depuneri (aterisament) în spatele acestuia.

Zidurile de sprijin realizate la baza masivului alunecătorvor trebui să fie dotate cu barbacane (orificii prin care să poată fi evacuată apa), filtre din pietriş sau din geotextile şi rigole de evacuare – dirijare a apei.

61

Contrabanchetele din pământ (inclusive din pământ armat) sau din piatră ar juca acelaşi rol ca şi zidurile de sprijin dar sunt lucrări mai ieftine.

Fig. 67 Pierderea sprijinului natural al versanţilor prin eroziune

Fig.68 Stăvilirea alunecării malurilor formaţiunii de eroziune în adâncime cu ajutorul aterisamentului (depunerilor) din spatele unei lucrări transversale (baraj

sau prag) [9]

62

a b c

Fig. 69 Ziduri de sprijin (în fig. b : 1 – zid, 2 – filtru, 3- barbacană, 4- rigolă)[9]

Fig. 70 Stabilizarea unui versant prin drenaje[9]

63

Fig. 71 Alunecare în zonă forestieră Fig. 72 Alunecare în zonă despădurită

Valorificarea terenurilor alunecătoare

Valorificarea acestor terenuri implică realizarea unor culturi care să reziste în condiţiile nefavorabile din punct de vedere pedologic apărute după alunecare dar şi obţinerea unor rezultate economice acceptabile. Culturile respective vor trebui să contribuie în acelaşi timp şi la stabilizarea terenului.

În cele mai multe cazuri terenurile alunecătoare se valorifică bine prin pajişti şi plantaţii silvice. Plantarea puieţilor se face în gropi, fără altă pregătire a terenului.Notă. Speciile de plante ierboase, arbuşti şi arbori se recomandă, în funcţie de condiţiile pedoclimatice şi de umiditate, în lucrări de specialitate şi nu fac obiectul prezentului curs.

Cap. 3 REGULARIZAREA CURSURILOR DE APĂ. PRINCIPII, METODE ŞI LUCRĂRI

64

Regularizări de râuri este o ramură a construcţiilor hidrotehnice care se ocupă cu studiul şi influenţarea în sensul dorit, prin lucrări inginereşti a proceselor de albie.

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

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

- eroziunea malurilor şi a patului albiei în cazul în care viteza are valori mari rezultă aluviuni

- 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 lolngitudinal 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:

Se poate constata foarte uşor dependenţa care apare între viteza de curgere a apei - v -şi panta râului – i (c – coeficientul lui Chezy; R – raza hidraulică).

Dacă panta e mare rezultă o viteză mare de curgere şi se produce eroziunea patului albiei. Dacă scade panta atunci scade şi viteza, producându-se depunerea materialului transportat de curentul da apă (aluviuni).

Repartiţia vitezei de curgere în albie se face ca în desenele următoare:

v B

MS

MDR

v

hmasevh /*1.0

i

Fig. 73

Principalele obiective ale lucrărilor de regularizare sunt:a) - apărarea malurilor şi protecţia construcţiilor, terenurilor agricole şi a

altor bunuri materiale b) - apărarea construcţiilor de traverse (poduri, conducte aeriene, cabluri

electrice)

c) - realizarea condiţiilor necesare pentru funcţionarea diferitelor lucrări hidrotehnice proiectate pe râu (prize de apă, etc.).

d) - sporirea capacităţii de transport a albiei (pentru a lupta împotriva inundaţiilor); scăderea nivelului apelor subterane pentru realizarea de desecări).

65

e) - amenajarea confluenţelor şi ramificaţiilorf) - apărarea contra inundaţiilor (îndiguiri, etc.)g) - amenajarea albiilor pentru navigaţie h) - amenajarea albiilor în zonele unde s-au făcut modificări artificiale ale

albiei, sau chiar albii noi.

Generalităţi asupra cursurilor de apă

Cursurile naturale de apă pot fi permanente sau temporare.Ele sunt alimentate din scurgerile de suprafaţă (după precipitaţii) 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:

a) –bazin hidrograficb) –izvorc) –albie (depresiune naturală sau făgaş săpat de râu).

Bazinul hidrografic este teritoriul (suprafaţa) de pe care un curs de apă îşi adună apele. Poate exista un bazin hidrografic de suprafaţă (superficial) şi un b.h. subteran.

BAZIN HIDROGRAFIC DE SUPRAFATA

BAZIN HIDROGRAFIC SUBTERAN

APA FREATICA

CUMPANA APELORSUBTERANE

STRAT IMPERMEABIL

RAU

CUMPANA APELOR

HiHs

H

PRECIPITATIICOEFICIENT DE SCURGERE

H

Hsk

Fig. 74

Râurile alimentate preponderent subteran au debite relativ uniforme iar cele alimentate preponderent superficial au debite neuniforme.

Confluenţă este locul de unire a două cursuri de apă (cel mai mic 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 (pe traseul râului nu se pot produce eroziuni sub această cotă).

La vărsarea în mare fluviile pot avea deltă sau estuar (dacă în marea respectivă există flux - reflux, adică maree).

66

CURENTLITORAL

SULINA

"BARA" DE LA SULINAMAREA NEAGRA

Fig. 75 Delta Dunării

Dunărea are o deltă de aproximativ 5600 km2 (în 2004; 4420 km2 în România). În anii 1924-1960 erau transportate 67,5 milioane tone aluviuni 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 de aluviuni a scăzut la 21,4 milioane tone pe an.

Apariţia “barei” de la Sulina se explică prin pierderea de energie a curentului de apă al Dunării la vărsarea în Marea Neagră. Din acest motiv aluviunile transportate se depun în faţa gurilor de vărsare. Digurile şenalului navigabil au ajuns la aproape 8 km, avansând în perioada de construcţie cu 80 ÷ 100m pe an.

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

Clasificarea cursurilor de apă

Clasificarea cursurilor de apă se poate face după mai multe criterii:

I). După poziţia faţă de teren: permanente (alimentare subterană şi de suprafaţă ≈ 115.000 km

în 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 (locul I. Nil – 6670 km, locul 17 Dunărea 2850 km)

IV). După regiunea în care curge: râu de munte

67

râu de deal râu de şes

Notă. Unele râuri curg în mai multe regiuni.Reţeaua hidrografică este totalitatea cursurilor de apă de pe un teritoriu.

Reţea hidrografică poate fi: permanentă temporară

Indicele de densitate al reţelei:

∆ = [km / km2]

în care: Lca – lungimea cursurilor de apă (km); S – suprafaţa teritoriului pe care studiem densitatea reţelei hidrogafice (km2)

Densitatea este în funcţie de cel mai mic râu luat în considerare (după permanenţă, după debit, etc.).

În ţara noastră ∆ = 0,49 km/km2 (pe hărţi 1 : 200.000; s-au considerat cursurile permanente şi cele semipermanente)

La munte : ∆ = 1÷ 1,2 km/km2. La şes : ∆ = 0,3 km/km2.În condiţiile existenţei unui teren impermeabil (infiltraţii reduse), a

vegetaţiei sărace şi a ploilor torenţiale se dezvoltă o reţea temporară deasă. Dacă terenul este permeabil şi vegetaţia bine dezvoltată atunci reţeaua temporară va fi slab reprezentată şi va predomina reţeaua permanentă.

Elementele regimului hidrologic

Regimul hidrologic este suma fenomenelor şi proceselor ce definesc caracterul unui curs de apă.

Elementele regimului hidrologic sunt:A) – debitul lichid - Qlichid [m3/s] (Qmin, Qmax, Qmed, coeficient de

neuniformitate, hidrograf)B) – debitul solid - Qsolid [kg/s] :

- în suspensie, generând turbiditatea, notată ƍ şi exprimată în [g/l]; [kg/m3]- târât [kg/s]

C) – Viteza de curgere (mărime, distribuţie în albie şi în lungul cursului de apă)

D) – Forma albiei şi stabilitatea eiE) – Nivelurile de apă :

HMM (maxim maximorum sau istoric) H M med (media nivelelor maxime anuale) H 0 (nivel mediu multianual, este media nivelelor medii

anuale) He med (etiaj mediu; media etiajelor pe 10 ani consecutivi)

68

Etiaj este nivelul asigurat în albie 355 zile /an H m mediu (nivel minim mediu; media celor mai mici nivele

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

Elementele regimului hidrologic sunt înregistrate zilnic la staţiile hidrometrice şi apoi sunt prelucrate statistic.

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

1 Hidrograd = (HMM - Hmm)/10Factorii care influenţează scurgerea lichidă pot fi :

a) Naturali clima (ploi, temperaturi, vânturi) neclimatici (topografia, geologia, pedologia şi vegetaţia)

b) Omul direct, prin lucrări în albie indirect, prin lucrări în bazinul hidrografic

Principalele tipuri de lucrari de regularizare a albiilor râurilor

1. Tipurile caracteristice de lucrari de regularizare se clasifica dupa pozitia fata de albia riului in: lucrari transversale si lucrari longitudinale.a) lucrari transversale

- epiuri- diguri de inchidere- praguri de fund

b) lucrări longitudinale - diguri longitudinale- de aparare a malurilor- diguri de dirijare- diguri de aparare contra inundatiilor - consolidari de malIn practica se fac lucrari mixte (se executa combinat ambele tipuri de

lucrari).Epiurile sunt constructii transversale asezate perpendicular sau sub un

unghi oarecare fata de directia de curgere a râului. Ele au un capat incastrat in mal si celalalt liber in albie. Rolul lor este sa apere malurile, sa adinceasca albia si sa dirijeze curentii.

Digurile de inchidere bareaza albia de la un mal la celalalt, pentru intreruperea totala sau partiala a scurgerii pe bratul respectiv.

Pragurile de fund se construiesc pentru intarirea fundului albiei in zone cu adincimi mari si eroziuni intense ale patului albi ei. Se executa in special pe riurile navigabile, pentru ridicarea cotei profilului in lung (în anumite situaţii se pot executa cu ecluze).

Digurile de dirijare folosesc la devierea treptata a curentului in directia dorita, pentru inlaturarea neparalelismului curentilor (de exemplu, la confluenţe)

69

sau protejarea altor lucrari (epiuri).Digurile longitudinale de aparare a malurilor fixeaza traseul si apara

malurile concave atunci cand linia traseului de regularizare nu coincide cu linia malurilor. Daca se executa insubmersibile (adică nu vor fi depăşite de nivelul maxim al apei) ele pot asigura simultan si apararea impotriva inundatiilor.

Digurile de protectie contra inundatiilor apără de inundare la ape mari teritoriile cu cote joase din lunca râului. Ele se executa la minim 30-40 m de mal (zona între dig şi mal va fi folosita pentru gropile de împrumut, gropi din care se extrage pământul necesar execuţiei digurilor) si au directia paralela cu tendinta generala de curgere in albie. Ele nu trebuie sa fie obligatoriu paralele cu malurile.

Protectiile de mal apara de curenti si de valuri malurile erodabile sau care deja au fost afectate de eoroziune. Se executa chiar pe talazul in contact cu apa al malului riului.

Exista de asemenea lucrari speciale de regularizare:- strapungeri de coturi (albii artificiale, pentru scurtarea sinuozităţilor albiei râului, etc.).- şanţuri de dragaj (se executa in albie intre doua zone de mare adincime, pentru a uşura scurgerea aluviunilor ).- panouri plutitoare (nu au contact cu malurile sau fundul albiei; influenteaza circulatia transversala in albie ).

Constructii si lucrari de regularizare

Lucrarile de regularizare se aseaza in majoritatea cazurilor direct pe fundul albiei. De aceea baza lucrarii trebuie protejata cu saltele de fascine, berme sau pinteni scurti.

Fig. 76

a) Conditii cerute constructiei de regularizare a albiilor:- Sa reziste la actiunea apei, valurilor si ghetii- Sa fie stabile la alunecare si rasturnare- Sa fie elastice pentru a permite tasarii si afuierii fara a iesi din functiune

70

- Sa aiba baza asigurata impotriva afuierii- Sa fie usor de executat si intretinut (folosirea materialelor locale)- Sa se poata executa mecanizat (cele cu volum mare)

b) Alegerea tipului de lucrare si a materialului de constructie depind de: - Destinatia lucrarii de regularizare- Durata de serviciu a lucrarii - provizorie sau definitiva- Importanta lucrarii- Caracteristicile hidrodinamice ale curentului (debit, viteză)- Adincimea albiei, materialul patului, debitul solid, tendinta de evolutie a albiei - Regimul gheturilor- Timpul, mijloacele de executie si materialele locale disponibile

Se recomanda ca pentru lucrarile de regularizare sa se foloseasca in general materiale locale: piatra, pamint, lemn. Pe riurile de munte se vor folosi: bolovanis, pietris, lemn. Pe riurile de deal se vor folosi: prundis, nisip mare (care vor fi eventual protejate cu dale din beton sau beton armat, prefabricate coborite pina la cota afuierilor probabile). Pe riurile de şes se vor folosi: nisip si material lemnos.

Lucrari permeabile (filtrante)

Actiunea lucrarilor filtrante asupra curentului de apă este legată în primul rând de disiparea (consumarea, reducerea) energiei curentului de apa.

1 - 1

71

Fig. 77Avantajele lucrarilor filtrante:

- Actiune atenuata a curentului asupra lucrarii, - Nu produc curenti circulari în spaţiile dintre lucrări,- Permit trecerea debitului lichid iar a lui debitului solid doar partial, - Afuierile (spălările de material solid, eroziunile) sunt mai mici

decit la lucrarile impermeabile, - Sunt mai ieftine.Dezavantajele lucrarilor filtrante:

- Produc afuieri pe toata lungimea constructiei,-Necesita obsrevarea atenta si permanenta. Prin retinerea corpurilor plutitoare se pot colmata si transforma în lucrări impermeabile fara sa fi fost calculate ca atare (se distrug sub presiunea apei).

Aceste tipuri de lucrări se utilizeaza frecvent pe cursurile mijlocii si inferioare ale riurilor.

Lucrarile permeabile se executa sub forma de:- Perdele de arbori sau fascine,- Panouri oscilante,- Garduri de nuiele,- Sisteme plutitoare,- Estacade din piloti de lemn sau beton armat,- Tetraedre si carcase,- Constructii din prefabricate.

1. Perdele de arbori se pot executa dacă viteza apei este sub 1, 5m/s. Lucrarile de aparare a malurilor constau in aşezarea intimă pe taluz a arborilor întregi, aşa cum au fost tăiaţi (cu crengi şi cu frunze).

2.

72

a – fixarea traseului albiei

b – fixarea arborilor

c - apărare de mal

73

d – epiuri din arbori

e - fixarea arborilor

Fig 78 Lucrări din arbori

Arbori folositi: foioase sau conifere (doar unde nu sunt variatii de nivel ale apei, pentru că în acele zone lemnul putrezeşte şi coniferele sunt mai sensibile).

2. Panouri oscilanteSe realizeaza din 5-6 fascine alaturate sau din grătare de lemn,

solidarizate printr-o "bila" de lemn orizontală.

74

a - din fascine

b– din grătare de lemn

Fig. 79 Panouri oscilante

3. Garduri de nuiele se pot realiza în mai multe variante:- simple,- cu fascine la baza,- cu contrafisa,- cu deschidere la fund - duble, lestate cu piatră şi moazate (legate).

a – gărduleţ simplu b – gărduleţ cu contrafişe

75

c – gărduleţ cu fascine la bază

d – gărduleţ cu deschidere la fund

e – gărduleţ dublu (între cele două se pune piatră de râu)

Fig. 79 Gărduleţe de nuiele

4.Sisteme plutitoare (panouri Potapov) se utilizează pentru dirijarea curenţilor de apă de suprafaţă (cu încărcare redusă de aluviuni) către captările de apă şi a curenţilor de fund (încărcaţi cu aluviuni) către malul opus.

76

a – amplasarea bateriei de panouri

b – din tablă sudată c – din lemn

Fig. 80 Panouri plutitoare

5. Estacade sau siruri de piloti (din lemn sau beton armat). Lucrari executate: epiuri, diguri longitudinale si de inchidere.

Avantaje:- Executie rapida,- Cost scazut (mai ales de lemn),- Mecanizare.

Pilotii de lemn rezista prost la variatii de nivel si se inlocuiesc cu cei din beton armat - B.A.

6. Tetraedre şi carcaseTetraedrele se fac din beton simplu şi se prevăd cu urechi din oţel beton

pentru a putea fi manipulate cu macaraua.

77

Fig. 81 Tetraedru din beton simplu

Carcasele (tetraedrice sau tip Jack) se fac din sine de cale ferata sau alte profile metalice grele (uzate). Din carcase sau tetraedre de beton se pot realiza epiuri.

Fig. 82 Epiu din tetraedre din beton aşezate pe saltea de fascine 1 - ancorare, 4 - blocuri din beton

7. Constructii din prefabricate din beton (simplu sau armat)

78

Fig. 83 Epiuri permeabile executate din prefabricate

Lucrările din prefabricate au următoarele avantaje:

- lucrarile se pot lungi si scurta fara greutati, prin montare sau demontare de prefabricate,- se pot executa cu protejarea prealabila a fundului albiei cu saltea de fascine sau cu geotextile.

Lucrari impermeabile

Lucrările impermeabile sunt acele lucrări care nu lasă curentul de apă să treacă prin corpul lor. Se pot executa următoarele tipuri de lucrari:

1. Din pachetaje de nuiele si piatră,2. Din pachetaje cu schelet de rezistenţă, 3. Din gabioane,4. Din casoaie de lemn (chertat sau ne chertat) sau beton armat, umplute cu piatră de râu,5. Din piatra,6. Din pamint,7. Mixte.

1. Pachetaje de nuiele si piatrăSe folosesc pentru lucrari provizorii pe riuri de munte si deal, pentru

aparare si regularizare. Se utilizează, alternativ, straturi de nuiele (fascine), piatră şi paie.

79

Fig. 84 Secţiune în dig sau epiu

2. Pachetaje cu schelet de rezistenţă (realizat prin baterea de piloţi de lemn şi legarea – moazarea – acestora).

Fig. 85 Epiu din pachetaje cu schelet de rezistenţă

3. Lucrari de gabionareSe realizează aparari de maluri abrupte, protectia fundului epiuri, diguri

longitudinale, protectia taluzelor lucrarilor de pamint in cazul curentilor cu viteze cuprinse intre 3-5 m/s.

Avantaje:- Lucrari elastice,- Usor de pus in operare,- Valorifica piatra marunta,- Se comporta bine in orice conditii climatice si hidrologice.

Dezavantajul principal este că se pot degrada prin ruperea plaselor datorita deformatiilor sau coroziunii (necesită executarea atenta a patului de fundare)

80

a – pe saltea de fascine

1 - 1

b – pe saltele din gabioane

Fig. 86 Epiu din gabioane

4. Lucrari din casoaieSunt compuse din cutii de lemn sau prefabricate de beton armat, umplute

cu pietre. Sunt rezistente, elastice, se executa repede (deasupra sau sub nivelul

apei). Dezavantajul celor din lemn este că putrezesc la ape cu nivel variabil.

Fig. 87 Căsoaie din lemn îmbinat fără chertare (fără cioplirea lemnului la zonele de intersecţie - suprapunere)

81

Fig. 88 Căsoaie realizate prin chertarea lemnului

5. Lucrari din piatraSunt lucrari permanente, de mare rezistenta, se executa pe orice riu, in

orice conditii hidrologice. Executia se poate realiza la uscat sau sub apa.Se pot executa epiuri, diguri de inchidere, diguri longitudinale, praguri de

fund.Avantaje:

- Rezistenta mare,- Executie simpla,- Reparare usoara,- Executie mecanizata.

Fig. 89 Dig

82

Fig. 90 Epiu submersibil

Lucrarile din piatra se fac intotdeauna cind avem piatra la dispozitie.

6. Lucrari din pamintAu o larga raspindire in lucrarile de regularizari. Materialul se consideră

pământ dacă are diametrul granulelor sub 2mm.Avantaje:

- Folosirea materialelor locale, - Simplitate,- Cost redus,- Mecanizarea executiei.

Metode de executie:- Prin aluvionare,- Cu ajutorul masinilor terasiere.

Fig. 91 Dig din pământ

7. Lucrari mixteLucrarile se pot executa din saltele de fascine (la partea inferioara)

combinate cu aurocamente, blocuri de piatra, gabioane, etc. (la partea superioara).

83

Fig. 92 Epiu submersibil din piatră şi fascine (secţiune transversală)

Fig. 93Epiu insubmersibil din piatră şi fascine (vedere longitudinală a zonei capului şi secţiunea transversală) [1]

Aparari si consolidari de maluri

Cauzele de producere si metodele de combatere a degradarii malurilor:a) Cauzele degradarii malurilor

1. Actiunea hidrodinamica a apei (curent sub un anumit unghi, valuri, virtejuri).2. Actiunea statica sau dinamica a gheturilor sau flotanţilor (plutitorilor) : aderenta, presiunea statica - prin dilatare, presiunea dinamica - prin izbire, blocarea sectiunii prin zai si zăpoare. 3. Dezagregarea pamintului (malului) sub actiunea agentilor atmosferici (inghet-dezghet, scurgerea apei - siroire, vint).4. Alunecarea malului (afuierea bazei taluzului, stagnarea apelor mari, coborirea brusca de nivel a apei, infiltratii prin taluz, straturi acvifere).

b) Metode de combatere a degradarii malurilor:1. Impotriva actiunii hidrodinamice a apei:

- reducerea vitezei,

84

- devierea curentului,-eliminarea virtejurilor (racordari progresive si hidrodinamice), - reducerea inaltimii valurilor,- protectia malurilor cu imbracaminti adecvate.

2. Impotriva actiunii ghetii:- reducerea vitezei,- devierea curentului,-eliminarea virţejurilor (racordari progresive si hidrodinamice),- reducerea inaltimii valurilor,-masuri specifice: sectiuni suficiente pentru scurgerea sloiurilor care duc la evitarea aparitiei zapoarelor in zonele cu albii sinuoase.

3. Impotriva actiunii agentilor atmosferici:- inierbare.- plantare de arbusti si arbori.- protejarea taluzelor si a suprafetelor pe care se scurge apa cu imbracaminti adecvate.

4. Impotriva alunecarilor:- masuri preventive - exploatarea corecta a nivelelor de apa- masuri hidrotehnice - ingineresti:

- taluzarea malului la un unghi mai mic decit unghiul de frecare interioara al materialului, - pinteni sau banchete la baza taluzului, - baterea de piloti sau palplanse la baza taluzului.

Lucrari de aparare a malurilor

Pentru apărarea malurilor cursurilor de apă se efectueaza lucrari transversale faţă de direcţia de curgere (epiuri) si/sau lucrari longitudinale (diguri, consolidari de maluri).

Cazuri intilnite:a) Maluri inundabile :

- dig longitudinal de protectie contra eroziunilor si inundatiilor, - dig cu traverse de protectie contra afuierii.

b) Maluri neinundabile: - epiuri,

- consolidari de maluri.

85

Fig. 93

Fig. 94 Amplasarea epiurilor în lungul malului: 2,3,4 - epiuri nesolicitate, 5 – epiu suprasolicitat, între 4 si 5 - mal expus la eroziune.

Capetele epiurilor trebuie sa se inscrie pe o curba continua si in

conformitate cu caracteristicile curentului si ale planului de regularizare, acoperindu-se reciproc astfel incit curentul sa nu le loveasca la radacina (existind riscul de distrugere).

Consolidari de maluri

Consolidările (protectiile) de mal se fac diferentiate pe zone, in functie de gradul de solicitare a taluzului de către curentul de apă.

Zona I : rar supusa actiunii curentului, va primi o protectie usoara care se executa la uscat,

Zona II : necesită imbracaminte rezistenta la actiunea valurilor şi ghetii; se executa la uscat,

Zona III : cea mai importanta pentru stabilitatea malului, permanent solicitată de curentul de apă (permanent sub apa).

A) Consolidari in Zona 1:1. insamintare cu ierburi,2. brazduire continua sau in carouri,

86

3. plantatii de salcie (prin butasi) in linii paralele sau in carouri.

Fig. 95 Zonarea protecţiilor de mal

B) Consolidari in Zona II:1. Protectie din nuiele:

- straturi de nuiele fixate cu ţărusi,- gardulete de nuiele - in carouri, umplute cu piatra sparta.

2. Protectie din piatra:- aurocamente,- pereu uscat - simplu sau dublu,- pereu rostuit - simplu sau dublu,

3. Imbracaminti din beton si beton armat: - turnate la fata locului (monolite),- din prefabricate.

4. Materiale şi îmbracaminti asfaltice:- mastic bituminos – utilizat la rosturile dintre dale (bitum + filer),- mortar bituminos (bitum + filer + nisip),- beton asfaltic (bitum + filer + nisip + pietris dublu concasat - numit criblură)

C) Consolidari in Zona III:- saltele de fascine,- anrocamente,- blocuri mari din beton sau piatra naturala, - saltele din dale din beton armat, articulate.

87

Fig. 96 Protecţie de mal din panouri împletite [8]

Fig. 97 Protecţie de mal din nuiele (a) şi nuiele lestate (b) [8]

88

Fig. 98 Protecţie de mal cu pereu uscat de piatră şi cilindri de fascine

Fig. 99 Protecţie de mal din pereu de piatră rostuit cu mortar

89

Fig. 100 Protecţie de mal cu pereu de piatră: a – rostuit cu mortar; b – uscat [8]

90

Cap. 4 REGULARIZAREA DEBITELOR CURSURILOR DE APĂ PRIN REALIZAREA DE ACUMULĂRI

Generalităţi

Regularizarea debitelor reprezintă ansamblul de măsuri şi lucrări inginereşti aplicate pe un curs de apă pentru obţinerea unor variaţii cât mai mici ale debitului şi a unor repartiţii convenabile şi dirijate ale scurgerii pe o perioadă de timp avută în vedere.

Prin regularizarea debitelor se previn viiturile şi se satisfac necesităţile consumatorilor de apă.

Printre efectele viiturii de apă sunt de remarcat: inundarea terenurilor agricole fertile situate în lunca râurilor, a căilor de comunicaţie, a obiectivelor economice şi-a localităţilor, colmatarea şi degradarea albiilor majoră şi principală, modificări ale secţiunilor de scurgere şi chiar schimbări ale traseului albiei minore şi medii.

În funcţie de alimentarea preponderentă a cursurilor de apă (subterană sau de suprafaţă) debitele prezintă variaţii mai mici sau mai mari în diverse perioade ale anului.

Variaţii semnificative ale debitelor se semnalează şi de la un an la altul. De exemplu, la viiturile de primăvară de pe râurile din România (cu excepţia unor zone de munte) se scurge cca. 40-50% din volumul total al scurgerii anuale.

În anii secetoşi unele râuri seacă (de exemplu Vedea amonte de confluenţa cu Teleormanul, Bârladul aval de oraşul Bârlad).

Variaţiile anuale între debitele minime şi cele maxime sunt foarte mari (ex.: Vedea: Qmin=1m3/s; Q max.=800 m3/s ).

La unele râuri scurgerile din anii ploioşi sunt de 10 ori mai mari decât scurgerile medii, iar în anii secetoşi de 5 ori mai reduse decât acestea. În mode inevitabil variaţia anuală a debitelor nu coincide cu variaţia debitelor necesare consumatorilor.

Consumul maxim este de obicei vara când debitele afluente pe râuri sunt minime – pentru irigaţii – sau iarna – pentru producerea de hidroenergie.

Prevenirea şi combaterea efectelor viiturilor se pot realiza prin:- combaterea eroziunii solului în bazinele hidrografice (organizarea antierozională, amenajarea torenţilor),- regularizarea albiilor şi mărirea capacităţii lor de transport (străpungeri de coturi şi rectificări de trasee, reprofilări de secţiune),- derivaţia unor debite în alte bazine hidrografice sau în aval de obiectivele periclitate de inundaţii,- realizarea de acumulări în sectoarele superior şi mijlociu ale râurilor şi de poldere (incinte îndiguite) în zona de şes,

91

- realizarea de îndiguiri,- realizarea de măsuri combinate între cele anterioare.Pentru satisfacerea cerinţelor consumatorilor de apă se pot aplica

următoarele lucrări:- acumulări de apă, - regularizări de albii,- derivaţii de debite, - lucrări combinate între cele de mai sus.Trebuie subliniată ideea că regularizarea scurgerii pe versanţii bazinului

hidrografic influenţează în mare măsură regularizarea debitelor în albia râului şi contribuie direct la atenuarea viiturilor, a proceselor de degradare a solului.

Regularizarea debitelor prin acumulări reprezintă metoda cea mai rapidă şi eficientă. Folosinţele de apă sunt satisfăcute optim iar măsurile de apărare contra inundaţiilor se iau prin captarea excedentelor de debit în lacurile de acumulare.

După adoptarea în 1924 a Legii regimului apelor a devenit posibilă realizarea de lacuri de acumulare încadrate în scheme de amenajare complexă a bazinelor hidrografice pentru folosirea complexă a apei şi atenuarea viiturilor. Pentru ca aceste acumulări să-şi poată îndeplini rolul se vor adopta următoarele strategii:

Ampalsarea acumulărilor în zona de munte şi deal (se reduce şi scoaterea de teren fertil din circuitul agricol).

Se vor realiza acumulări pe cursurile mari dar şi pe cele mici şi mijlocii.Pe cursurile mijlocii şi inferioare ale râurilor acumulările se vor realiza în

cascadă (cu încercarea de a forma un luciu de apă practic continuu – apar condiţii pentru navigaţie cu condiţia executării de ecluze de navigaţie în dreptul fiecărui baraj).

Pe cursul mijlociu sau inferior al râurilor mari se va amplasa câte o acumulare suficient de mare pentru a controla eficient debitele colectate din întregul bazin hidrografic.

Acumulările vor avea volume suficiente pentru atenuarea viiturilor şi goliri de fund capabile să evacueze debitul maxim capabil al albiei aval de baraj (care nu provoacă inundaţii).

Se vor amenaja lacuri nepermanente (poldere) pentru atenuarea viiturilor, amenajări care în perioadele când nu sunt inundaţii să permită folosirea terenului din ampriza lacului în scopuri agricole.

Clasificarea acumulărilor

Acumulări de apă se pot realiza în bazine închise, deschise şi bazine (lacuri) cu baraj.

92

Acumulările în bazine închise (rezervoare închise din metal, zidărie, beton) au capacitate redusă şi sunt destinate alimentărilor cu apă şi plantaţiilor de vie şi pomi.

Acumulările deschise (benturi) sunt de capacitate ceva mai mare şi sunt realizate în săpătură (se impermeabilizează cu argilă, deşeuri petroliere, beton, zidărie de piatră sau folii din mase plastice); se utilizează la crescătorii de animale, la irigarea unor suprafeţe reduse, etc.

Din punct de vedere tehnologic se remarcă posibilitatea folosirii materialului din săpătură la realizarea de diguri pe contur, pentru mărirea volumului de apă ce se poate acumula.

Lacurile de acumulare cu baraj au capacitate mare şi sunt cele mai răspândite. Se execută pe văi de râuri sau în depresiuni naturale, unde apa poate fi adusă gravitaţional sau chiar prin pompare.

Din punct de vedere funcţional avem: - acumulări cu retenţie permanentă – sunt destinate folosinţelor complexe

(inclusiv pentru atenuarea viiturilor).- acumulări nepermanente – sunt destinate doar atenuării viiturilor.Acumulările nepermanente pot fi : - frontale (cu baraj), proiectate pe întreaga lăţime a râului, cu unul sau

mai multe compartimente (fiecare compartiment se umple cu apă la altă cotă; compartimentele mai rar inundate se pot folosi pentru culturi agricole, iar celelalte pentru păşuni)

- laterale (poldere), compartimente îndiguite în albia majoră destinate atenuării vârfului viiturii.

După perioda de timp pentru care se realizează regularizarea debitelor se diferenţiază :

- acumulări pentru regularizare zilnică, - acumulări pentru regularizare sezonieră, - acumulări pentru regularizare anuală,- acumulări pentru regularizare multianuală.1. Acumulările pentru regularizare zilnică au capacitate redusă şi sunt

destinate folosinţelor care au posibilitatea internă de a compensa debitele numai pentru o zi: alimentări cu apă industrială sau potabilă, unele hidrocentrale mici (se realizează sub formă de rezervoare îngropate, la nivelul solului sau suspendate).

2. Acumulările pentru regularizare sezonieră sunt numite şi acumulări neperiodice pe termen scurt şi au următoarele destinaţii: navigaţie sau plutărit pe timp de secetă, irigaţii din surse locale mici de apă (pâraie, izvoare, puţuri; apa se adună în perioada dintre două udări şi se consumă în 1-2 zile).

3. Acumulările pentru regularizare anuală sunt acumulări permanete cu utilizare complexă şi permit o redistribuire a scurgerii lichide pe o perioadă de un an.

93

4. Acumulările pentru regularizare multianuală au scopul de a acoperi deficitul de apă din anii secetoşi cu volumele de apă excedentare din anii ploioşi. De aceea ele necesită capacităţi foarte mari de înmagazinare a apei.

După gradul de utilizare a apei se pot clasifica următoarele tipuri de acumulări:

- acumulări cu regularizare totală (completă): este utilizat tot volumul de apă scurs pe râu,- acumulări cu regularizare parţială (incompletă) – nu este utilizat tot volumul de apă scurs pe râu şi de aceea se fac şi evacuări (deversări) de apă.O acumulare de mare capacitate poate da o regularizare incompletă pe o

perioadă de mai mulţi ani dar poate face o regularizare completă pe o perioadă de un an.

Acumulările se pot realiza (după zona de relief): - în zonă de munte, - în zonă de deal, - în zonă de şes.Acumulările de munte au baraje înalte, adâncime mare şi luciu de apă mai

restrâns (utilizări: hidroenergie şi alimentări cu apă, atenuarea viiturilor).Acumulările din zona de dealuri se realizează cu baraje de înălţime mai

redusă (deci şi adâncimea apei mai redusă) iar capacitatea mare de acumulare se realizează prin lăţimea mare a albiei majore a râului. Crează condiţii bune pentru satisfacerea tuturor cerinţelor de apă ca şi pentru apărare împotriva inundaţiilor.

Acumulările din zona de şes au baraje de înălţime foarte redusă dar au luciul de apă foarte întins. Au posibilităţi optime de satisfacere a cerinţelor de apă pentru irigaţii dar au ca principale dezavantaje pierderile mari de apă prin evaporare şi infiltrare şi duc la ridicarea nivelului apelor freatice şi înmlăştinirea terenurilor învecinate pe suprafeţe mari. Din cauza acestor probleme este de preferat ca în zona de şes să se realizeze doar acumulări nepermanente cu scopul de atenuare a viiturilor.

Poziţia optimă a acumulărilor este la limita dintre zonele de munte şi de deal.

Date şi studii necesare proiectării bazinelor de acumulare

Având în vedere faptul ca acumulările sunt nişte lucrări hidrotehnice foarte complexe, pentru proiectarea şi execuţia lor sunt necesare numeroase informaţii obţinute prin studii pe teren. Se vor colecta următoarele informaţii:

1. Date topografice: - planuri la scara 1: 25000 ÷ 1: 50000; 1:2000 ÷ 1: 5000; 1:500 ÷ 1:1000, - profile transversale (la 100 ÷ 200m distanţă între ele).

94

2. Date climatice: - temperaturi, - vânturi, - precipitaţii, - pierderi de apă prin evaporaţie.

3. Date pedologice: - natura solurilor, - vegetaţia spontană, - folosinţele agro-silvice, - procesele de eroziune, - excesul de umiditate în sol şi sărăturile.

4. Date hidrologice: - regimul nivelurilor şi al debitelor, - hidrografele anuale şi ale viiturilor, - coeficienţii de scurgere (determinaţi pe teren), - debitul solid, - timpii de concentrare a scurgerii, - fenomenele legate de îngheţ.

5. Date hidrogeologice: - stratificaţia şi natura rocilor de pe amplasament, - debite, pante şi secţiuni de scurgere ale straturilor freatice şi calitatea apelor subterane, - pierderi estimate de apă din lac prin infiltraţie.

6. Date geotehnice: - caracteristicile fizico-mecanice ale terenului de fundare şi ale pământului ca va fi folosit ca material de construcţie, - date privind tectonica zonei şi stabilitatea după execuţia acumulării, - recomandarea celui mai bun amplasament şi a celui mai potrivit tip de baraj.

7. Date socio-economice: - situaţia terenurilor agricole, a centrelor populate, a căilor de comunicaţie şi a obiectivelor economice industriale ce vor fi afectate de execuţia acumulării, - efectele favorabile ale acumulării în domeniul folosirii apei şi al atenuării viiturilor, - pagubele produse de viituri înainte de execuţia acumulării, - dezvoltarea în viitor a unor folosinţe de apă, - date privind comportarea altor acumulări din zonă, - stabilirea clasei de importanţă a lucrării şi a asigurărilor de calcul şi de verificare (STAS 4273/83), - date privind eficienţa economică a lucrărilor şi posibilităţile locale de organizare a şantierului.

95

Condiţiile de amplasare a bazinelor (lacurilor) de acumulare

Amplasarea unui lac de acumlare se face în funcţie de următorii factori: - hidrologici, - meteorologici, - topografici, - geologici, - hidrogeologici, - geotehnici, - economici şi sociali.Factorii hidrologici şi meteorologici impun următoarele condiţii de

amplasare a lacului:- să existe resurse hidrologice suficiente (în bazinul de recepţie al lacului),- debitul solid să fie cât mai redus pentru a nu se colmata lacul de acumulare (dacă pe versanţi sunt probleme de eroziune, acestea se vor rezolva înainte de amenajarea lacului),- direcţia văii în care se formează lacul să fie pe cât posibil perpendiculară pe direcţia vânturilor dominante (pentru a reduce evapraţia şi a nu favoriza formarea de valuri).Din punct de vedere topografic se impun următoarele condiţii:- valea să fie îngustă în amplasamentul barajului şi largă în amonte de acesta (pentru a crea un volum mare de acumulare) şi să aibă pante reduse pe talveg,- malurile văii să fie înalte şi abrupte.Condiţiile de amplasament necesare din punct de vedere geologic şi

geotehnic sunt:- rocile să aibă o stratificaţie orizontală pentru a se evita pericolul de producere a alunecărilor,- terenul din amplasamentul lacului să fie cât mai impermeabil pentru a se reduce pierderile de apă prin infiltraţii,- malurile lacului să fie lipsite de izvoare şi stabile la alunecare,- terenul de fundaţie pentru lucrările hidrotehnice(baraje,disipatori de energie,etc.) să fie corespunzător, - dacă barajul se face din materiale locale (pământ, piatră) acestea să se găsească în apropiere şi să aibă calitatea cerută.Condiţiile de amplasare impuse de factorii economici şi sociali sunt:- să se facă expropieri şi transmutări cât mai reduse pentru a se reduce valoarea investiţiei,- terenul să aibă o valoare agricolă cât mai redusă şi să nu conţină zăcăminte utile,

96

- să existe distanţe mici de la lac la obiectivele deservite sau apărate de inundaţii,- în aval de baraj (în lunca râului) să nu fie centre populate care ar putea fi puse în pericol de o eventuală avarie a barajului,- să fie posibilă şi crearea unor zone de agrement şi sporturi nautice,- apa din zonă să fie de calitatea cerută de consumatori sau să poată fi adusă la această calitate cu cheltuieli rezonabile,- indicele specific de cost al acumulării să fie cât mai redus (investiţia raportată la volumul acumulat – lei/m3),- să fie satisfăcute cerinţele sanitare (combaterea ţânţarilor prin limitarea adâncimii minime în lac la1,5÷2m şi debitul minim de scurgere salubră).

La întocmirea studiului de amplasament se inventariază toate locurile posibile, pe planuri la scara 1:25000.

La o primă trecere în revistă se înlătură amplasamentele care acoperă obiective sociale şi economice importante ca şi cele cu resurse hidrologice insuficiente. De asemenea se înlătură amplasamentele necorespunzătoare din punct de vedere geologic (terenuri alunecătoare, permeabile sau zone de carst).

La stabilirea amplasamentului optim se respectă următoarele criterii de bază:

- criteriul economic – prin indicele specific de cost al acumulării (lei/m3

apă acumulată),- criteriul asigurării securităţii barajului, a centrelor populate şi a obiectivelor economice din aval,- criteriul stabilităţii construcţiilor necesare pentru acumulare.Când capacitatea necesară a acumulării rezultă foarte mare (şi nu găsim

condiţii de amplasament) sau când consumatorii de apă şi obiectivele de apărat contra inundaţiilor sunt prea îndepărtate de un amplasament unic se pot executa sisteme de acumulări în cascadă (pe acelaşi curs) sau în evantai (pe cursul principal şi pe afluenţi).

Sistemele de acumulări au avantaje pentru dezvoltarea ulterioară a folosinţelor de apă şi de asemenea reduc riscul ditrugerii construcţiilor de retenţie (în raport cu o acumulare unică).

Curbele caracteristice ale acumulărilor

Acestea sunt grafice bazate pe masurători în teren şi pe calcule economice care permit sintetizarea condiţiilor de bază ale unor amplasamente şi compararea acestora între ele.

Se folosesc 6 curbe caracteristice:- curba volumelor acumulării în funcţie de nivelul de retenţie a apei: w = f1(H),- curba suprafeţei luciului de apă în funcţie de nivelul de retenţie a apei: Sa = f2(H),

97

- curba volumului de construcţie (baraj) pentru reţinerea apei în funcţie de nivelul de retenţie a apei: Vb = f3(H),- curba coeficientului de capacitate al acumulării: β = f4(H),- curba investiţiilor de calcul în funcţie de nivelul de retenţie a apei: Ic = f5(H),- curba indicelui specific al costului în funcţie de nivelul de retenţie a apei: I = f6(H).Notaţiile folosite mai sus sunt:

w – volumul acumulării (m3)Vb – volumul barajului (m3)V0 – volumul normal al scurgerii lichide anuale (m3)

Tn- timpul normat de funcţionare a acumulării (30 ani sau mai mult)Cei – cheltuieli anuale de exploatare şi întreţinere (lei)Ic – investiţiile de calcul (lei)

Fig. 102 Curbe caracteristice: W(h), Sa(h), Vb(h).

Lucrările necesare realizării unui lac de acumulare pentru regularizarea debitelor sunt:

- lucrări pentru reţinerea debitului solid în bazinul de recepţie (combaterea eroziunii pe versanţi şi formaţiunile de eroziune în adâncime),- barajul cu evacuatorii de apă (deversori de ape mari, golire de fund), disipator de energie şi risbermă, - priza de apă pentru consumatori.

98

Volumele caracteristice ale lacurilor de acumulare

De obicei lacurile de acumulare au folosinţă complexă (consumatori de apă şi atenuarea viiturilor) şi de aceea ele trebuie să conţină toate volumele caracteristice:

- volumul mort,- volumul util,- volumul destinat atenuării viiturilor,- volumul de siguranţă.Există şi lacuri de acumulare care nu au toate aceste volume (de exemplu

lacurile nepermanente pot avea numai volumul destinat atenuării viiturilor şi volumul de siguranţă).

Fig. 103 Volumele unei acumulări

Volumul mort – reprezintă partea inferioară a acumulării destinată acumulării debitului solid (colmatării) şi asigurării unei adâncimi minime pentru cerinţe sanitare. Volumul mort este delimitat la partea superioară de cota prizei de apă pentru consumatori (nivelul minim de exploatare). Are o parte neevacuabilă (sub cota golirii de fund) şi una evacuabilă.

Volumul util – Este partea din volumul acumulării destinată satisfacerii consumatorilor de apă şi este delimitat la partea superioară de nivelul maxim de

99

exploatare (nivel maxim de reţinere permanentă). În volumul util se cuprinde şi aşa-zisul, “volum de corecţie” destinat acoperirii pierderilor de apă prin evaporare şi infiltrare, pierderilor de exploatare precum şi acoperirii erorilor de calcul hidrologic şi de bilanţ al debitelor şi asigurării debitului de servitute în albia aval de baraj.

Volumul de atenuare – este situat de la cota volumului util până la nivelul viiturii de calcul (sau până la nivelul maxim de verificare). Dacă nivelul maxim de exploatare este situat sub creasta deversorului atunci volumul de atenuare se poate diviza în volum de protecţie (până la creasta deversorului – nivel normal de retenţie) şi volum de atenuare propriuzis (între creasta deversorului şi nivelul viiturii de calcul).

Fig. 104 Secţiune prin baraj şi explicitarea volumelor din lac

La acumulările nepermanente (destinate doar atenuării viiturilor) partea neevacuabilă din volumul mort lipseşte.

100

Volumul cuprins între nivelul viiturii de calcul şi coronamentul barajului- volum de siguranţă - este un volum de gardă care nu este destinat acumulării de apă în condiţii normale de exploatare.

Înălţimea barajului se stabileşte însumând înălţimile aferente volumelor amintite de mai sus (aşa cum se văd pe curba caracteristică a volumelor acumulării în funcţie de nivelul de retenţie a apei).

Înălţimea de siguranţă este numită şi înălţime de gardă pentru valuri (în condiţii normale de exploatare, compusă din ridicarea generată a nivelului apei pe timp de vânt - so, înălţimea de deferlare a valurilor şi înălţimea suplimentară).

Fig. 105 Stabilirea înălţimii de siguranţă a barajelor

În condiţii excepţionale de exploatare, înălţimea de siguranţă este diferenţa între cota viiturii de verificare şi cota viiturii de calcul, la care se adaugă înălţimea suplimentară amintită mai sus (numită şi rezervă de construcţie).

Înalţimea suplimentară (rezerva de construcţie)

0,7m 0,5m 0,4m 0,3m

Clasa de importanţă a lucrării

I II III IV

101

Dintre cele două înălţimi de siguranţă se alege cea mai mare, care se adaugă la înălţimea viiturii de calcul şi se determină cota finală a coronamentului barajului.

Volumul mort reprezintă 10÷40% din volumul total al acumulării. Nivelul volumului mort (N.V.M.) depinde de destinaţia acumulării şi de cota de colmatare estimată.

În cazul producerii de hidroenergie este util ca N.V.M. să fie cât mai ridicat 25÷35% din nivelul maxim de exploatare.

O cotă ridicată a N.V.M. este necesară şi în cazul utilizării apei din lac pentru irigaţii şi pentru alimentări cu apă. În cazul lacurilor pentru atenuarea viiturilor N.V.M. trebuie să fie cât mai scăzut pentru a crea un volum suficient de înmagazinare a apei aduse în lac de viituri.

Adâncimea minimă a lacului la nivelul volumului mort trebuie să fie de 1,5-2,5m.

Volumul mort se stabileşte în primul rând în funcţie de cerinţele de exploatare ale lacului (care impun un anumit nivel minim), în al doilea rând în funcţie de cerinţele sanitare (legate de adâncimea minimă în lac) şi în al treilea rând în funcţie de procesul de colmatare (care afectează capacitatea totală a acumulării). Notă. Calculul efectiv al volumelor componente ale acumulării nu face obiectul prezentului curs.

Volumul util al acumulării este compus din volumul net (utilizabil) pentru consumatori şi debit de servitute în albia râului aval de baraj şi volumul de corecţie (stabilit în funcţie de pierderile de apă prin evaporaţie, infiltraţie, îngheţ, exploatare şi de erorile posibile în calculele hidrologice şi de gospodărire a apelor).

Volumul de corecţie se determină prin suma volumelor evaporate, infiltrate, îngheţate, a pierderilor de exploatare şi a posibilelor erori de calcul.

Volumul pierderilor prin evaporare se poate determina în cazul când există observaţii directe şi în cazul când nu există observaţii privind evaporaţia.

La noi în ţară evaporaţiile au valori cuprinse între 564÷880 mm/an.Evaporaţiile pot fi corectate în funcţie de lungimea lacului şi de

adâncimea apei. Evaporaţiile pot fi reduse prin reducerea vitezei vântului prin amplasarea lacului pe o direcţie perpendiculară pe direcţia vânturilor dominante sau prin perdele forestiere înalte plantate pe pe maluri.

Volumul pierderilor prin infiltraţii depinde de structura geologică a amplasamentului (existenţa straturilor permeabile; zonele carstice sunt total nefavorabile acumulărilor) şi de nivalul apelor subterane (un nivel foarte scăzut împreună cu permeabilitatea straturilor favorizează infiltraţii intense).

Pierderile prin infiltraţii sunt de trei tipuri:- pierderi prin corpul barajului şi pe la instalaţiile de golire (neetanşeităţii ale vanelor),

102

- pierderi pe sub baraj şi pe lângă baraj (în zonele de încastrare în malurile văii), - pierderi prin fundul şi malurile lacului.Pierderile din prima categorie sunt practic reduse şi depinde de soluţia

tehnică aleasă pentru baraj.Pierderile din a doua şi a treia catgorie pot fi uneori foarte mari şi depind

de presiune (coloana de apă), de natura terenului (nefavorabile sunt nisipurile, pietrişurile, loessul, calcarul, ghipsul), de fenomenele tectonice, de eventuala înclinare a straturilor permeabile spre bazinele hidrografice vecine şi de nivelul apelor subterane.

Pierderile prin infiltraţie se pot determina prin utilizarea teoriei infiltrării şi a curgerii apelor subterane sau prin diverse metode aproximative stabilite de cercetători. (în literatura de specialitate sunt prezentate astfel de metode).

Se pot aproxima următoarele pierderi prin infiltraţie (după condiţiile hidrogeologice ale amplasamentului acumulării):

- pentru condiţii hidrogeologice bune (teren impermeabil, stratificaţie favorabilă şi nivel ridicat al straturilor acvifere): 0,5÷1%/lună sau 5÷10%/an din volumul acumularii sau 0,3m/an sau 1÷2mm/zi,- pentru condiţii hidrogeologice medii: 10÷20%/an sau 1÷1,5%/lună din volumul acumulării sau 0,5÷1m/an sau 2÷3mm/zi,- pentru condiţii hidrogeologice rele: 20÷40% anual sau 1,5÷3%/lună din volumul acumulării sau 1÷2m/an sau 3÷4mm/zi.Pirderile prin infiltraţii se reduc în timp prin înămolirea cu aluviuni fine a

straturilor permeabile.Măsurile tehnice de reducere a acestor pierderi sunt foarte costisitoare şi

se aplică doar în cazuri foarte importante (impermeabilizări ale fundului lacului, injectarea rocilor fisurate, colmatarea artificială a fundului cu suspensii de argilă, etc.).

Volumul pierderilor prin îngheţ se referă la volumul de apă care îngheaţă în lac pe timp de iarnă şi devine inaccesibilă consumatorilor (dar care primăvara se topeşte). Acest volum se stabileşte cunoscând suprafaţa luciului apei din perioada de iarnă şi grosimea stratului de gheaţă ce se formează în amplasamentul lacului (se utilizează observaţii în teren şi măsurători la staţiile hidrometrice cele mai apropiate).

Volumul pierderilor de exploatare se referă la neetanşeităţile sistemelor de golire ale lacului şi se poate determina în funcţie de lungimea garniturilor neetanşe sau de presiunea apei în zona vanelor de golire.

Volumul de apă necesar acoperirii unor eventuale erori de calcule hidrologice se apreciază (în funcţie de importanţa consumatorului) ca fiind de circa. 5÷10% din volumul util – în cazul folosinţei, irigaţii” sau de circa. 30% din volumul util al acumulării – în cazul folosinţei ,,alimentări cu apă”.

Volumul net (sau utilizabil) se stabileşte ţinând seama de cerinţele consumatorilor care iau apă direct din lac şi de necesitatea asigurării unui debit

103

de servitute în albia râului aval de baraj (debit minim care trebuie lăsat să curgă în albie în aval de baraj).

Debitul de servitute trebuie să satisfacă următoarele probleme:- debitul minim salubru (asigură o viteză de minim 0,3m/s în albie), - debitul de diluţie (necesar antrenării reziduurilor deversate în râu prin sistemele de canalizare care nu au staţii de epurare şi asigurării unei calităţi şi cantităţi corespunzătoare a apei pentru consumatorii din aval),- debitul minim piscicol (asigură în albie adâncimi de minim 0,3m şi zone de refugiu iarna la 50÷100m distanţă între ele cu adâncimi de 1÷1,5m).Debitul de servitute se ia egal cu cel mai mare dintre cele trei debite de

mai sus.Volumul pentru atenuarea viiturilor cuprinde volumul de protecţie (de la

nivelul volumului util până la creasta deversorului) şi volumul de atenuare propriuzis (de la creaste deversorului până la nivelul atins la viitura de calcul – viitura cu probabilitatea de calcul, conform clasei de importanţă a construcţiei).

Volumul de protecţie poate lipsi, în care caz atenuarea se produce pe luciul de apă al lacului, într-un strat de grosime egală cu sarcina maximă a deversorului (înălţimea lamei de apă care deversează la debitul maxim).

La acumulările destinate exclusiv atenuării viiturilor pot lipsi următoarele volume : volumul util şi partea neevacuabilă din volumul mort.Notă. Calculul volumelor acumulărilor şi calculul înălţimii barajelor nu fac obiectul prezentului curs.

Tipuri de baraje pentru realizarea de acumulări de apă

Principalele tipuri de baraje utilizate pentru realizarea acumulărilor de apă sunt prezentate în figurile următoare [după 10]: baraje din beton (de greutate, arcuite, cu contraforţi), baraje din anrocamente şi baraje din pământ.

104

Fig. 106 Baraje de greutate [10]

Fig. 107 Baraj arcuit [10]

105

Fig. 108 Baraj din anrocamente [10]

106

Fig. 109 Baraj cu contraforţi [10]

Fig. 110 Baraj din pământ [10]

107

Dintre acestea, în scopuri agricole se folosesc cu preponderenţă barajele din pământ. Pentru aceste baraje, ca şi pentru cele din anrocamente, o problemă foarte importantă este asigurarea etanşeităţii faţă de apă (în primul rând este vorba despre apa care ar putea trece prin corpul barajului iar î al doilea rand despre apa care s-ar putea infiltra pe sub baraj sau prin zonele de încastrare în malurile văii).

Fig. 111 Tipuri de baraje de pământ [10]

Fig. 112 Drenarea apei din barajele de pământ [10]

108

Fig. 113 Împiedicarea infiltrării apei pe sub baraj [10]

Cap. 5 ÎNDIGUIRI DE APĂRARE CONTRA INUNDAŢIILOR

GeneralităţiIn tara noastra pericol de inundatie creaza atit Dunarea cit si toate riurile

interioare (circa 3,5mil ha sunt periclitate). Impotriva inundatiilor trebuie protejate : sectorul agricol, centrele populate, obiectivele economice si caile de transport.

Apararea impotriva inundatiilor se poate realiza prin:

109

- regularizarea scurgerii pe versantii bazinului hidrografic;- marirea capacitatii de transport a albiei medii (principale) a riului;- derivarea unor debite (catre alte riuri sau catre sectoare situate in aval de obiectul ce trebuie aparat);- realizarea de lacuri de acumulare;- lucrari de indiguire a albiei medii.In mod rational, lucrarile de mai sus se aplica combinat (dintre acestea

regularizarea scurgerii pe versanti nu trebuie sa lipseasca).Indiguirile se aplica de regula in sectorul inferior al riului si cu prudenta

in sectorul superior si mijlociu, pentru ca produc dezatenuarea naturala a viiturilor (realizata in albia majora). Pentru a nu produce perturbari mari in regimul hidrologic al riului este necesar ca digurile sa se amplaseze la distante mai mari de malurile albiei principale.

Trebuie mentionat ca excesul de umiditate din lunci nu se poate inlatura doar prin indiguiri, el avind si alta provenienta decit revarsarea riurilor (se vor aplica si lucrari de desecari, irigatiile vor fi bine gindite si agrotehnica va fi stiintifica).

Indiguirile sint cele mai vechi si mai raspindite lucrari de aparare contra inundatiilor. In tara noastra din cele cca 3,5 mil ha teren cu risc de inundare, doar 3mil ha reprezinta suprafete potential indiguibile (suprafata in mare parte indiguita: cca 2,7- 2,8 mil ha in 1990 !?).

Cauzele inundatiilor sunt urmatoarele:- viiturile riurilor (ploi abundente, topirea zapezilor sau ambele),- capacitatea redusa de transport a albiei medii,- relief cu versanti abrupti si retea hidrografica densa, care permit o concentrare rapida a scurgerii,- lipsa unei vegetatii bine dezvoltate (incheiate) in bazinul hidrografic (cresterea coeficientului de scurgere),- exploatarea nerationala a terenurilor din bazinul hidrografic: defrisarea padurilor, pasunatul excesiv, metode agrotehnice necorespunzatoare,- existenta proceselor de eroziune de suprafata si in adincime in bazinul hidrografic, - formarea zapoarelor in sectoarele de riu cu transeu foarte sinuos,- remuuri la confluente sau datorate unor lucrari hidrotehnice proiectate nerational in albie,- indiguirile realizate pe lungimi mari si prea apropiate de malurile albiei medii.Valorile debitelor maxime de viitura se stabilesc conform metodologiei

elaborate de Institutul de Meteorologie si Hidrologie (IM.H.) in functie de suprafata bazinului hidrografic si de ploile cazute în bazinul respectiv. Trebuie mentionat rolul de atenuare naturala a viiturilor pe care il indeplineste albia majora. Prin indiguire se produce o dezatenuare care poate avea efecte daunatoare (inundatii) in aval de sectorul indiguit.

110

Fig. 114 Dezatenuarea undelor de viitură prin îndiguire

Clasificarea digurilor

Suprafata terenului inundabil este delimitata de curba de nivel pina la care se intind cele mai mari ape revarsate. O indiguire are trei zone:

- zona intre dig si malul albiei principale (zona dig-mal sau vorland),- incinta indiguita (zona aparata de inundatie),- zona digului (ocupata de dig ampriza dig).Un sector de lunca inundabila care poate fi aparat de inundatii

independent de restul luncii poarta denumirea de unitate inundabila.Hidrogradul (a zecea parte din amplitudinea de variatie a nivelelor riului

de la nivelul minim minimorum la nivelul maxim maximorum) variaza de la o sectiune la alta a riului si se modifica dupa indiguire pentru o sectiune studiata, datorita suprainaltarii nivelelor prin incorsetarea scurgerii. Datorita unor ingustari exagerate prin indiguire, hidrogradul poate atinge valori foarte mari (ex. Timis, Somes, Crisuri : O,6-0,8m).

1. Clasificarea digurilor dupa rolul functional:- diguri de riu (combatere inundatii in timpul viiturilor),- diguri de lac (inclusiv eliminarea zonelor cu adincime mica), - diguri maritime (flux, valuri, desecare terenuri).2. Clasificarea digurilor dupa modul de anplasare fata de cursul de apa:

- diguri longitudinale,-diguri transversale (leaga digul longitudinal cu terasa neinundabila sau compartimenteaza unitatea inundabila),- diguri de semn (urmaresc cursul de apa spre amonte pina la limita semnului),- diguri de separare a folosintelor (in interiorul incintei indiguite),- diguri de centura (inelare, diguri inchise ce apara o incinta pe toate laturille-insula).

111

Fig. 115 Poziţionarea diverselor tipuri de diguri ; Dl-dig longitudinal; Dt-dig transversal; Dr-dig de remu; Dc-dig transversal de compartimentare; Li-limita

zonei inundabile [1]

Digurile longitudinale - sunt cele mai importante si se am plaseaza in albia majora a riului, in apropierea si in lungul albiei medii si pe cit posibil paralele cu axa hidrodinamica a curentului.

Digurile de remu pe afluenti constituie chiar digurile transversale de capat pentru indiguirea curntului principal. Raza minima de racordare a digurilor transversale si de remu cu digul longitudinal se va determina dupa conditiile hidraulice locale (evitarea virtejurilor; r mim = 50m).

3. In functie de conditiile hidrologice, digurile longitudinale pot fi: - diguri tip Lunca Dunarii (viituri cu h = 1 ,5-3m si o durata de 30+60zile), - diguri tip Delta Dunarii (viituri cu h = 0,5- 1 m si durata pina la 120zile), - diguri tip riuri interioare (viituri cu h = O,5-2,5m si durata de 1 – 10 zile).

4. Dupa importanta, digurile se clasifica in: - clasa I - apara peste 50.000 ha,

- clasa II - apara 20.000+50.000 ha,- clasa III - apara 5.000+20.000 ha,- clasa IV - apara sub 5.000 ha.

Se admite incadrarea intr-o clasa superioara cind in incinta sunt localitati sau obiective economice importante. In functie de clasa de importanta, asigurarea de calcul si de verificare va fi:

- pentru clasa I si II - 1 % si 0,1%,- pentru clasa III - 2% si 0,5%,- pentru clasa iV - 5% si 1 %.

Influenta indiguirilor asupra regimului hidrologic

Cel mai important efect este cel de dezatenuare a viiturii pentru sectoarele

112

situate aval de zona indiguita.Tot datorita incorsetarii albiei, in amonte de sectorul indiguit se creaza un

remu pozitiv (de ridicare a nivelului apei) pe o lungime care trebuie avută în vedere la îndiguirea afluenţilor cursului de apă avut în vedere.

In sectorul indiguit are loc o noua distributie a debitelor si vitezelor iar panta luciului de apa se modifica, cu urmari directe asupra proceselor de albie. In unele portiuni ale sectorului indiguit se constata depuneri intense in albia reprofilata iar in alte portiuni (acolo unde este o mare necoincidenta a axului dinamic al scurgerii la ape medii si mari) eroziunea malurilor este deosebit de intensa in perioada imediat urmatoare trecerii virfului viiturii.

Indiguirile pe lungimi reduse (cîţiva km) se comporta ca lucrarile de dirijare in albie la traversari (poduri): in sectorul amonte dau remu de ridicare (reducerea pantei de scurgere prin ridicarea nivelului apei datorată strangulării scurgerii în sectorul îndiguit) şi depuneri, in sectorul indiguit dau afuieri (erodări ale albiei), iar in cel aval, depuneri.

Indiguirile pe lungimi mari (zeci sau sute de km) dau o scurgere mai linistita pentru ca panta longitudinala a apei nu se modifica prea mult ci luciul apei sufera doar o translatie in sus.

Pe sectoarele cu pante mici si curent cu turbiditate mare (incarcare mare cu aluviuni in suspensie), cu tot sporul de viteza datorat ingustarii albiei, se produc colmatari intense si in albia principala dar mai ales in zona dig-mal. Notă. Debitul este produsul între secţiunea de scurgere şi viteza apei. Atunci când debitul este constant, reducerea secţiunii de scurgere va duce automat la creşterea vitezei apei.

Apare astfel necesitatea supraînalţării continue a digurilor (se ajunge uneori ca patul albiei indiguite sa aiba cote superioare incintei indiguite (fenomen întâlnit pe Crişuri, pe unele fluvii din China, etc.). Efectul de dezatenuare este mult mai puternic in cazul digurilor lungi.

Pericolul formarii zapoarelor (aglomerari de sloiuri) pe sectorul indiguit este mai redus decît inainte de indiguire.

Pentru combaterea neajunsurilor amintite se va alege cu atentie distanta dig-mal si traseul digurilor. Uneori apare rational sa se foloseasca unele compartimente ale incintei indiguite ca polder de atenuare a viiturilor (zonă care, la debite foarte mari de viitură va fi inundată controlat), iar in sectorul superior al riului sa se realizeze lacuri de acumulare pentru regularizarea debitelor.

Date de baza necesare proiectarii indiguirilor

1. Date topografice- plan general de situatie (1 : 25.000 - 1 : 50.000),- plan de situatie (1 : 5.000 - 1 : 10.000) cu zona inundabila a sectorului de riu (cu proprietati si folosinte),

113

- planuri de detaliu cu echidistanta curbelor de nivel de 0,5m,- profile longitudinale si transversale (profile longitudinale prin albia majora se fac la distante de 2-3 ori latimea albiei medii).

2. Date despre morfologia si dinamica albiei- stratificatia terenului,- forma si dimensiunile albiei (profile),- traseul in plan al albiei,- datele privitoare la zonele cu eroziuni, depuneri, etc., - stabilitatea albiei in sectorul studiat,- capacitatea de transport a albiei (debitul solid si debitul lichid).

3. Date geotehnice- natura, omogenitatea si caracteristicile fizico-mecanice ale terenului de fundatie pentru viitoarele diguri,- caracteristicile fizico-mecanice ale pamintului ce va fi folosit ca material de constructie pentru diguri,- recomandari privind inaltimea maxima a digurilor, adincimea de fundare si modul de compactare a terasamentelor.

4. Date hidrologice si hidraulice- nivele si debite - minime, medii si maxime, cu asigurarea de calcul, - nivele si debite maxime istorice,- profillongitudinal al suprafetei de apa inainte si dupa indiguire,- influienta indiguirii asupra sectoarelor amonte si aval,- hidrografele viiturilor in regim natural si indiguit,- coeficientii de rugozitate in albiile minore, medii si majore,- sectiunile de pe riu unde se pot forma zapoare.

5. Date social-economice- evidenta cadastrala pe sectorul ce se indiguieste,- folosintele existente in zona si proprietati,-date referitoare la agricultura practicata in sectorul ce se indiguieste,-pagubele produse in zona de inundatii, exces de umiditate, instabilitatea albiei, etc. - clasa de importanta a lucrarilor de indiguire pentru determinarea asigurarii de calcul pentru proiectare,- posibilitati locale de organizare a santierului (forta de munca, materiale de constructie locale, cai de comunicatie, mijloace de transport), - comportarea altor indiguiri din zona - daca exista.

Materiale folosite la constructia digurilor

Digurile se executa in general din pamintul aflat in zona (lunca). Cind digul apara centre populate sau are la partea superioara o cale de comunicatie,

114

va fi prevazut eventual cu un zid de garda din materiale mai rezistente (de regula beton, zidarie de piatra, etc). De exemplu, paminturile din Lunca Dunarii se pot imparti in 5 clase, in functie de continutul de argila:

1. Nisipuri si prafuri putin argiloase (argila - 10%), 2. Nisipuri si prafuri argiloase (argila - 10+20%), 3. Luturi (argila - 20+30%),4. Argile (argila - > 30%),5. Miluri (argila absenta).Unghiurile de frecare interna si coeziunea acestor paminturi variaza cu

umiditatea si cu gradul de compactare (unghiul de frecare interna: Φ = 6-28° si coeziunea:c = 0,00+1,00 daN/cm2). Unghiul taluzului natural la un material in contact cu apa se micsoreaza cu 2°-5° fata de al aceluiasi material in stare uscata.

Nu pot fi folosite ca materiale de constructie:- mîlurile, turba,- paminturile argiloase moi sau curgatoare, - pământurile care contin substante organice nedescompuse, hu- mus (peste 8%) sau saruri solubile (peste 6%).

Paminturile cele mai bune ca material de constrctie pentru diguri sunt cele constituite din fractiuni grosiere (nisip, pietris) si cu golurile dintre granule umplute cu material argilos. Utilizarea nisipurilor impune grija pentru pierderile de apa prin dig, spulberarea de catre vint si eroziunea ce o pot produce valurile.Nota. Soluţiile tehnice privind combaterea infiltratiilor prin diguri, utilajele si gradul de compactare ce trebuie realizat precum si modul de verificare pe santier a realizarii compactarii, se studiaza la disciplinele de geotehnică si tehnologie şi nu fac obiectul prezentului curs.

Paminturile argiloase cu umiditate ridicata vor trebui supuse unui proces de uscare pina la umiditati de 30-32% (in caz contrar, nu vor putea fi puse in opera si compactate: nu se compacteaza, se lipesc de partile active ale utilajelor, refuleaza la trecerea utilajelor de compactare).

Amplasarea digurilor (stabilirea traseului)

Traseul digurilor se stabileste pe cit este posibil, paralel cu directia de curgere a apelor mari, urmarind curbele mari ale riului. Nu se fac aliniamente prea lungi si nici nu se urmaresc toate coturile albiei principale (se va evita favorizarea formarii zapoarelor). Digurile nu trebuie sa impiedice dezvoltarea continua a albiei. In aval de curbe (unde digurile sunt mai apropiate de malul concav) distanta dig-mal incepe sa se mareasca (digurile se indeparteaza) la malul concav si sa se micsoreze (digurile se apropie) la malul convex.

115

Fig. 116 Stabilirea traseului digurilor

Daca albia principala este instabila, se pot aplica urmatoarele strategii: - se stabilizeaza albia prin regularizare,- se indeparteaza digurile fata de maluri,- se realizeaza si o a doua retea de diguri, de rezerva (daca malurile albiei se apropie de primele diguri reteaua a doua de diguri se face in spatele primului dig; daca malurile albiei se indeparteaza de dig prin depuneri al doilea rind de diguri se face intre primele diguri si malul albiei medii).Dintre cele trei strategii se adopta cea mai economica.La stabilirea traseului digurilor se au in vedere urmatoarele 4 criterii de

baza: 1. Hidraulic,2. Geotehnic,3. Economic,4. Al punctelor obligate.

1. Dupa criteriul hidraulic, digurile se traseaza paralel cu directia de curgere la ape mari (fara a diferi foarte mult de cea la ape mici) urmarind curbele cu raza mare ale albiei (fara a urmari toate coturile si meandrele). La curbe, distanta mal-dig se micsoreaza la malul concav in amonte de curba iar pe malul convex, in aval de acesta.

Cind se fac diguri pe ambele maluri, acestea se fac pe cit posibil paralele intre ele. Razele curbelor de racordare nu vor fi mai mici de 5B (B - latimea culoarului indiguit). Daca la scurgerea sloiurilor, apele ajung la diguri (mai rar), pentru evitarea formarii zapoarelor, razele de racordare vor fi de 10B sau mai mari. Distanta minima dig-mal va fi astfel aleasa incit suprainaltarea nivelului provocata de indiguire sa nu fie mai mare de 0,5- 1 m. Aceasta distanta poate fi intre 30-250m. De exemplu, pentru Dunare in jur de 200m, pentru riurile interioare mari 120m, pentru riurile mijlocii sau mici circa 60m.

Daca se impun distante mai mici sau razele de curbura sunt sub 50-100m, se vor executa obligatoriu protectii pe taluzurile in contact cu apa ale digurilor.

2. Dupa criteriul geotehnic, traseul digurilor trebuie sa evite zonele cu teren de fundare necorespunzator (turbe, miluri, teren afinat si imbibat cu apa, mlastini, nisipuri sau pietrisuri grosiere).

3. Dupa criteriul economic, traseul digurilor trebuie sa fie cit mai apropiat

116

de albie (cu respectarea distantei minime impuse de criteriul hidraulic) pentru ca suprafata de teren protejata de inundatii sa fie cit mai mare. In acelasi timp sa fie necesare cit mai putine miscari de terasamente si cit mai putine protectii de taluze (costisitoare).

4. Dupa criteriul unctelor obligate, traseul digurilor trebuie sa satisfaca cerintele de aparare a obiectivelor periclitate de inundatii.

Se considera ca, in Romania, pentru un km de dig la Dunare sunt protejate circa 350 ha de pamint, iar pentru un km de dig pe riurile interioare circa 146 ha. Pagubele care se evita prin indiguire trebuie sa fie intr-un raport rezonabil cu costul lucrarilor. Din acest motiv, in unele cazuri digurile nu pot fi facute cu inaltimea maxima necesara si ramin submersibile la apele foarte mari. Din punct de vedere economic, solutia aleasa va fi un compromis intre costul lucrarilor si riscul inundarii suprafetei indiguite.

Pentru ca digurile sa fie cit mai putin solicitate, este bine ca indiguirile sa se combine cu amenajarea scurgerii pe versantii bazinului hidrografic si cu realizarea de acumulari pentru regularizarea debitelor.

Dimensionarea digurilor

Aceasta operatie implica doua aspecte:1. Stabilirea profilului longitudinal si a cotei coronamentului

(coronament este numită partea superioară a unei construcţii) digului,

2. Stabilirea sectiunii transversale a digului.1. Stabilirea profilului longitudinal consta in stabilirea cotelor pentru

coronamentul digului (în general, acesta va avea o pantă longitudinală egală cu panta de curgere a apelor mari şi o înălţime de siguranţă de 0,5 – 1 m) si utilizarea acestora impreuna cu cotele terenului pentru a determina:

- diferentele de cota teren-coronament dig,- volumele de terasamente (in functie de sectiunea propusa pentru dig) pe tronsoane de dig si cumulate.In proiectarea digului mai prezinta interes si urmatoarele date: - cota maxima a apelor (viitura de calcul si de verificare), - aliniamentele si curbele digului,- folosinta terenurilor ocupate de dig sau aparate contra inundarii,- stratificatia geologica pe traseul digului,- kilometrarea digului.Profilul longitudinal se executa la urmatoarele scari: - pentru lungimi la scara planului de situatie,- pentru inaltimi (cote verticale) la scara 1 : 100.Pe profilullongitudinal se reprezinta:- linia terenului natural,- linia nivelului apelor maxime (la viitura de calcul),

117

- linia coronamentului digului (la cota proiectata si la cea de executie),- pozitia rampelor de acces si a altor constructii pe traseul digului.Cota coronamentului se determina in diferite sectiuni, in functie de

nivelul maxim al apei (de calcul si de verificare) la care se adauga inaltimea de siguranta. Inaltimea de siguranta normala se determina prin insumarea inaltimii de ridicare a valului pe taluzul digului (1) cu inaltimea suplimentara (2) pentru acoperirea eventualelor ridicari ale patului albiei sau aproximatiilor metodelor de lucru.

Fig. 117 Stabilirea cotei coronamentului digului [1]

Inaltimea de ridicare a valului pe taluz se poate calcula cu formule din literatura de specialitate (nu face obiectul prezentului curs).

Pentru un luciu de apă cu lungimea sub 1 km se poate admite hv = 0,5 m (înălţimea valului produs de vânt). Inaltimea suplimentara (2) se ia de pina la 0,3m, plus valoarea eventualelor colmatari ale albiei, cind sunt de presupus depuneri in albie (numai foarte bine justificate prin calcule sau observaţii).

Cota de executie a coronamentului digului este superioara cotei de proiectare (de aparare) cu valoarea tasărilor estimate in fundatie si in corpul digului (îndesări datorate greutăţii proprii a digului, circulaţiei pe dig, etc.care se stabilesc ca la disciplina "Geotehnica si fundaţii" şi nu fac obiectul prezentului curs).

In ceea ce priveste debitele si nivelele maxime de calcul si de verificare, se au in vedere:

- debite (nivele) maxime din ploi torentiale,- debite (nivele) maxime din topirea zapezilor,- debite (nivele) maxime din ploi torentiale si topirea zapezilor,- debite (nivele) maxime accidentale.Aceste debite si nivele se stabilesc conform cunoştinţelor de „Hidrologie”

şi nu fac obiectul prezentului curs.In regim indiguit nivelul apei se suprainalta datorita incorsetarii

(strangularii) scurgerii. Suprainaltarea va fi cu atit mai mare cu cit digurile sunt mai apropiate de malurile albiei principale (supraînălţarea admisibilă, Xadm = 0,5 - 1 m).

118

Fig. 118 Supraânălţarea nivelului apei prin îndiguire – x [1]

Calculul suprainaltarii prin indiguire se face prin aplicarea metodei Bogdanffy şi nu face obiectul prezentului curs.

Vitezele dupa indiguire pot creste pina la limita admisibila a erodarii patului si malurilor albiei (valori date in lucrarile de specialitate). Pentru calculele tehnico-economice se analizeaza mai multe variante de pozitionare a digurilor, care sa dea suprainaltari X diferite cu cca O,3-0,5 m intre ele. Dintre aceste variante se alege cea mai sigura în exploatare si mai economica.

2. Secţiunea transversală a digului se stabileşte prin: - latimea la coronament (b),- panta taluzelor spre apa si spre incinta indigita,-latimea banchetelor (depunerilor de material la picioarele taluzelor digului, daca se executa).

Latimea la coronament se stabileste din necesitatea circulatiei pe dig (pentru intretinerea digului sau chiar pentru realizarea de cai de comunicatie permanente) si pentru stabilirea punctului de iesire al curbei infiltraţiilor de apă prin dig pe taluzul dinspre incinta indiguita.Nota. Stabilirea curbei de infiltratie, calculul debitului infiltrat prin dig si stabilitatea la alunecare a taluzelor se fac conform cunoştinţelor de la Geotehnică. Solutiile tehnice de etansare a digului si de drenare a apelor infiltrate prin corpul acestuia sunt cele studiate la disciplina de Constructii hidrotehnice. Acestea nu fac obiectul prezentului curs.

Digurile transversale de capat au coronamentul la o cota constanta, egala cu cota digului longitudinal in punctul de racordare si sectiunea transversala identica cu a acestuia.

Digurile transversale de compartimentare se amplaseaza la cel putin 5 km intre ele si au cota coronamentului cu 0,5-1 m mai joasa decit a digului longitudinal, in zona de contact cu acesta. Latimea la coronament va fi echivalenta unui drum de exploatare (minim 3 m).

Digurile de remu se proiecteaza asemanator cu digurile longitudinale tinand seama de lungimea remuului (D) si de inaltimea acestuia (înălţime egală cu suprainaltarea rezultata prin strangularea scurgerii prin indiguire, X).

119

Consolidarea si protectia digurilor

Diversele soluţii de protecţie şi consolidare se aplica in scopul protejarii taluzelor si a coronamentului fata de agentii atmosferici (ploi torentiale), scurgerea apelor, a plutitorilor (lemne, sloiuri de gheaţă, etc.) si fata de valuri. Protectia cea mai obisnuita se realizeaza prin inierbarea digului si prin plantarea unor perdele de protectie (din arbori si arbusti) in zona dig-mal.

In cazul unui pericol sporit de erodare (viteze mari ale apei, curenti concentrati la coturi, valuri mari, sloiuri) taluzul dinspre apa se va proteja prin lucrari speciale:

- in functie de viteza apei:v = 1-1,5m/s – brazduire,v = 1,5-2m/s - nuiele si fascine,v = 2-4m/s - anrocamente sau pereu intr-un strat,v = 3,5-5m/s - pereu dublu stra.t

- in functie de inaltimea valurilor: 0,4-1 m - perdele de protectie in latime de 65m (din care 15m arbusti). 0,5-1,5 m - pereu de piatra.1,5-2 m - aurocamente si pereu rostuit.

Notă. Se numeşte pereu un strat de piatră ale cărui blocuri au fost aşezate cât mai ordonat, cu mâna. Pereu rostuit este un pereu la care rosturile (spaţiile) dintre pietre au fost umplute cu mortar de ciment. O protecţie din anrocamente se obţine prin turnarea unui strat de piatră spartă pe taluz.

Sub toate consolidarile de piatra se executa un strat filtrant din pietris (10-20 cm grosime, construictiv). Daca piatra folosita la protectie are diametrul mai mare de 25 cm, stratul filtrant va fi dublu si se va calcula astfel ca raportul diametrele pietrelor din straturile vecine sa fie 0,25. Stratul de filtru cu diametrul pietrelor mai mic se aşează pe teren, iar cel cu diametrul pietrelor mai mare - sub pereu.

Rezolvarea problemei filtrului se poate face si prin utilizarea unui strat de material geotextil.Nota. In lucrarile de specialitate se dau formule, tabele si diagrame pentru calculul greutatii pietrelor folosite la protectii si pentru grosimea necesara protectiei. De asemenea sunt date indicatii privind alegerea ierburilor si a speciilor de arbori si arbusti folositi la perdele de protectie [2].

6. BIBLIOGRAFIE

1. V.Baloiu - Combaterea eroziunii solului şi regularizarea cursurilor de apă, E.D.P. Bucureşti - 1967

2. V.Baloiu - Indiguiri, regularizari si gospodarirea apelor, I.P.lasi – 1979

120

3. V.Baloiu - Amenajarea bazinelor hidrografice şi a cursurilor de apă, E. Ceres Bucureşti - 1980

4. V.Baloiu - Combaterea eroziunii solului, I.P.lasi - 19805. E. Dan - Regularizări de rîuri, E.D.P. Bucureşti - 19656. C.D. Hâncu - Regularizări de rîuri şi combaterea inundaţiilor, Univ.

Ovidius Constanţa - 20087. C.E. Maftei, L. Roşu, C. Buta – Eroziunea de adâncime. Măsuri de

protecţie, Ed. Matrix Rom Bucureşti, 20078. F. Mărăcineanu, C. Mitoiu, M. Nistreanu - Amenajări de râuri în vestul

României, E. Cogito Oradea 20009. N. Popovici - Combaterea eroziunii solului, I.P.lasi – 197610.R. Prişcu – Construcţii hidrotehnice, EDP Bucureşti 1974

7. CUPRINS

Cap. 1 COMBATEREA EROZIUNII SOLULUI 1Eroziunea solului. Probleme generale şi clasificare 1Principiile generale privind acţiunea de combatere a eroziunii solului 4Lucrări hidrotehnice antierozionale 5Valuri de pământ 5Canale de coastă din pământ 9Terase 12Debuşee 13Măsuri de combatere a eroziunii în adâncime. Amenajarea torenţilor 17

Generalităţi 17

Caracteristicile torenţilor 20

Amenajarea formaţiunilor de eroziune în adâncime 21

Consolidarea reţelelor de eroziune în adâncime cu ajutorul măsurilor fitoameliorative 34Materiale şi elemente de construcţii utilizate în amenajarea

torenţilor şi regularizări de râuri 37

Eroziunea eoliană 52Cap. 2 DEPLASĂRI DE TEREN 53

Valorificarea terenurilor alunecătoare 63Cap. 3 REGULARIZAREA CURSURILOR DE APĂ.

PRINCIPII, METODE ŞI LUCRĂRI 64

Generalităţi asupra cursurilor de apă 65Clasificarea cursurilor de apă 67Elementele regimului hidrologic 68

121

Principalele tipuri de lucrari de regularizare a albiilor râurilor 68

Constructii si lucrari de regularizare 70Lucrari de aparare a malurilor 84Cap. 4 REGULARIZAREA DEBITELOR CURSURILOR DE APĂ PRIN REALIZAREA DE ACUMULĂRI 90Generalităţi 90Clasificarea acumulărilor 91Date şi studii necesare proiectării bazinelor de acumulare 93Condiţiile de amplasare a bazinelor (lacurilor) de acumulare 95Curbele caracteristice ale acumulărilor 96Volumele caracteristice ale lacurilor de acumulare 98Tipuri de baraje pentru realizarea de acumulări de apă 103Cap. 5 ÎNDIGUIRI DE APĂRARE CONTRA INUNDAŢIILOR 108Generalităţi 105Influenta indiguirilor asupra regimului hidrologic 111Date de baza necesare proiectarii indiguirilor 112Materiale folosite la constructia digurilor 113Amplasarea digurilor (stabilirea traseului) 114Dimensionarea digurilor 117Consolidarea si protectia digurilor 1196. BIBLIOGRAFIE 119

122