Zigomemi baraj

1

UNIVERSITATEA TEHNIC DE CONSTRUCII BUCURETI

FACULTATEA DE HIDROTEHNIC

Departamentul de Hidraulic i Protecia Mediului

CERCETRI PRIVIND COLMATAREA I

DECOLMATAREA LACURILOR DE

ACUMULARE

Rezumat TEZ DE DOCTORAT

Doctorand

ing. Bogdan Corneliu MARCU

Conductor tiinific

prof.univ.dr.ing.Gabriel TATU

BUCURETI, 2014

3

Cuvnt nainte

Toate lacurile de acumulare create pe cursurile de ap sunt supuse, inevitabil,

efectului colmatrii. Prin construcia barajului se obine creterea nivelului de ap, regimul

de curgere modificndu-se, astfel c, transportul aluviunilor, trte sau n suspensie, se

oprete ncepnd de la coada lacului ctre baraj, conducnd la colmatarea lacului, sau chiar

la chiar la crearea de zone deltaice (nmltiniri).

n ceea ce privete decolmatarea lacurilor de acumulare, problema este foarte

complex, necesitnd studii elaborate n acest sens. Studiile trebuie s cuprind att

msurile preventive, care s nlture cauzele, ct i msurile curative, care s elimine

efectele colmatrii.

Decolmatarea acumulrilor de ap este foarte costisitoare, dar lipsa unor msuri n

vederea mririi duratei lor de funcionare va conduce, ntr-un final, la scoaterea acestora

din folosin.

La finalizarea acestei lucrri de doctorat doresc s-mi exprim deosebita recunotin

i respectul fa de conductorii tiinifici, profesor doctor inginer Octavian LUCA, cu care

am nceput studiul la tez, i profesor doctor inginer Gabriel TATU, pentru sprijinul i

ncrederea acordat pe parcursul elaborrii tezei, ct i n activitatea mea profesional.

De asemenea, aduc mulumiri domnului ef de lucrri, doctor inginer Iulian IANCU,

pentru ndrumarea acordat pe parcursul pregtirii mele.

Doresc, de asemenea, s mulumesc tuturor profesorilor, specialitilor i colegilor

din Departamentul de Hidraulic i Protecia Mediului a Facultii de Hidrotehnic din

cadrul Universitii Tehnice de Construcii Bucureti i din Departamentul de de Hidraulic,

Maini hidrauluice i Ingineria Mediului a Facultii de Energetic din cadrul Universitii

Politehnica Bucureti, colectivului Sucursalei de Hidrocentrale Curtea de Arge - Uzina de

Hidrocentrale Cmpulung - SC Hidroelectrica S.A, care au contribuit la formarea mea

profesional.

Mulumiri speciale a dori s aduc domnului director al Sucursalei de Hidrocentrale

Curtea de Arge - inginer Constantin IVAN, pentru sprijinul deosebit i nelegerea acordat.

Nu n ultimul rnd, doresc s mulumesc familiei mele pentru tot sprijinul dat pe

parcursul elaborrii tezei de doctorat.

Autorul

4

Cuprins

1.1. Obiectul i coninutul tezei .................................................................................. 6

1.2. Stadiul actual al cunoaterii fenomenului pe plan naional i internaional ......... 6

2. Noiuni privind transportul aluvionar i colmatarea lacurilor de acumulare ........... 9

2.1. Noiuni generale privind transportul aluvionar .................................................... 9

2.1.1. Proprietile particulelor solide ................................................................. 9

2.1.2. Viteza critic de antrenare ......................................................................... 9

2.1.3. Efort critic de antrenare pe patul albiei ..................................................... 9

2.1.4. Transportul aluvionar n albia rurilor ...................................................... 9

2.1.5. Transportul n suspensie ............................................................................ 9

2.2. Colmatarea lacurilor de acumulare ...................................................................... 9

2.2.1. Evoluia i dinamica procesului de colmatare ........................................... 9

2.2.2. Indicatorii sistemici ai procesului de colmatare ...................................... 11

3. Metode pentru prevenirea colmatrii lacurilor de acumulare i msuri privind

decolmatarea acestora ........................................................................................................... 11

3.1.1. Clasificarea sistemelor bifazice ............................................................... 11

3.2. Monitorizarea i evaluarea procesului de sedimentare ...................................... 11

3.3. Mijloacele de combatere a colmatrii acumulrilor ........................................... 11

3.3.1. Msuri preventive .................................................................................... 11

3.3.2. Msuri curative ........................................................................................ 13

4. Metodologie privind prognoza colmatrii i decolmatrii lacurilor de acumulare . 16

4.1. Exploatarea lacurilor de acumulare ................................................................... 16

4.2. Tehnici de msurare a adncimii apei ................................................................ 16

4.2.1. Tehnici care utilizeaz echipamente de msur mecanice ...................... 16

4.2.2. Tehnicile de msurare a adncimii care utilizeaz echipamente

electronice 17

4.2.3. Metodele de determinare a coordonatelor geografice ............................. 17

4.2.4. Metoda alinierii vizuale ........................................................................... 17

4.2.5. Metoda liniei de ghidare. ......................................................................... 17

4.2.6. Metoda winch ului. ............................................................................... 17

5

4.2.7. Metoda alinierii cu laser. ......................................................................... 17

4.2.8. Metoda dublei alinieri. ............................................................................ 17

4.2.9. Metoda poziionrii radioelectronice. ..................................................... 17

5. Prognoza colmatrii laculul de acumulare Zigoneni .................................................. 17

5.1. Caracteristicile constructive ale amenajrii Zigoneni ........................................ 18

5.2. Regimuri de funcionare [61] ............................................................................. 18

5.2.1. Funcionare n regim normal ................................................................... 18

5.2.2. Funcionarea n situaii de viitur ............................................................ 18

5.2.3. Funcionarea n regim de iarn ................................................................ 18

5.3. Determinarea volumului colmatat ...................................................................... 18

5.4. Prognoza gradului de colmatare......................................................................... 22

5.4.1. Modelul de calcul utilizat ........................................................................ 22

5.4.2. Etapele evalurii gradului de colmatare .................................................. 23

5.4.3. Date de baza utilizate .............................................................................. 23

5.4.4. Calarea modelului i rezultate obtinute ................................................... 26

5.4.5. Aplicarea modelului pentru determinarea gradului de colmatare ........... 28

6. Calculul economic pentru decolmatare folosind metoda dragrii ............................ 28

6.1.1. Consideraii teoretice .............................................................................. 29

6.1.2. Tehnologia de depunere n depozite de suprafa. .................................. 29

6.1.3. Utilajul de dragare i conducta de refulare ............................................. 29

6.2. Legislaie folosit ............................................................................................... 29

7. Concluzii, contribuii i perspective ............................................................................. 31

7.1. Concluzii generale ............................................................................................. 31

7.2. Contribuii originale ........................................................................................... 33

7.3. Direcii de cercetare pentru viitor ...................................................................... 34

Bibliografie selectiv .............................................................................................................. 34

6

1.1. Obiectul i coninutul tezei

Lucrarea de doctorat Cercetri privind colmatarea i decolmatarea lacurilor de

acumulare i propune abordarea evoluiei fenomenului, ncepnd cu aria de provenien a

aluviunilor, pna la depunerea sau tranzitarea acestora prin lacul de acumulare, innd seama

de cele dou forme de aport solid i anume: debitul solid trt i debitul solid n suspensie.

Lucrarea este structurat n 7 capitole, avnd 130 pagini, 60 de figuri, 20 de tabele i 8

anexe numerotate precum i bibliografia utilizat la elaborarea sa.

n capitolul 1 se face prezentarea general a stadiul actual al cunoaterii fenomenului

pe plan naional i internaional i se justific oportunitatea lucrrii.

Capitolul 2 este destinat noiunilor teoretice privind transportul aluvionar i

colmatarea lacurilor de acumulare.

n capitolul 3 sunt descrise metode pentru prevenirea colmatrii lacurilor de

acumulare i msuri privind decolmatarea acestora, fiind detaliate mijloacele de combatere i

msurile preventive i curative ale colmatrii acumulrilor.

n capitolul 4 se prezint metodologia privind prognoza colmatrii - care cuprinde

noiuni despre exploatarea lacurilor de acumulare, precum i tehnicile de msurare a

adncimii apei cu ajutorul echipamentelor de msur mecanice i electronice. De asemenea,

sunt prezentate metodele de determinare a coordonatelor geografice necesare calculului

volumului de aluviuni dintr-o acumulare.

Capitolul 5 cuprinde un model de prognoz a colmatrii laculul de acumulare

Zigoneni, fiind prezentate caracteristicile constructive ale amenajrii Zigoneni, regimurile de

funcionare ale acumulrii, modalitatea de determinare a volumului colmatat, modelul de

calcul utilizat pentru prognoz, etapele evalurii gradului de colmatare, datele de baza

utilizate, calarea modelului i aplicarea modelului pentru determinarea gradului de colmatare

Capitolul 6 completeaz teza printr-un calculul economic pentru decolmatare,

folosind metoda dragrii. Aici sunt prezentate ipotezele de lucru, legislaia specific n

domeniu, precum i rularea ntr-un soft specializat a lucrrilor necesare n vederea

evidenierii cheltuililor decolmatrii.

Capitolul 7 prezint concluzii, contribuii i perspective. De asemenea, se fac

propuneri privind dezvoltrile ulterioare ale unor elemente ale tezei.

Bibliografia de la sfritul tezei cuprinde lucrrile consultate, precum i lucrrile

elaborate de autor pe parcursul activitii sale didactice i profesionale.

1.2. Stadiul actual al cunoaterii fenomenului pe plan naional i internaional

Prelucrarea unui fond mare de date obinut din diferite surse (msurtori n seciuni

hidrometrice din reeaua naional asigurat de Regia Apele Romne, evaluri indirecte pe

baza stocului de aluviuni din unele lacuri de baraj, msurtori proprii pe bazine mici) i-a

condus pe cercettori (Maria Radone) la selecionarea a doi factori de control drept criterii de

analiz a surselor de aluviuni pentru un teritoriu larg, precum cel al Romniei. Acetia sunt:

alctuirea litologic a substratului generator de aluviuni i mrimea bazinelor hidrografice

7

care asigur o selectare a volumelor de aluviuni tranzitate de la aria surs spre cea de

efluen. Alegerea acestor doi factori este motivat i de argumente obinute pe baza analizei

din literatura de specialitate (este vorba de autori care au propus modele de prognoz a

produciei de aluviuni cum ar fi Gregory i Walling, 1976; Burns, 1978; Janson, 1982;

Zachar, 1982; De Villiers, 1985; Yiu Guo Kang, 1985 .a.), dar i pe baza experienelor

proprii (modelul de regresie multipl progresiv pentru evaluarea produciei de aluviuni n

bazine hidrografice cu suprafa sub 400 km2, Ichim i Rdoane, 1987). [50]

Tabel 1.1. Situaia gradului de colmatare a acumulrilor administrate de S.C: Hidroelectrica S.A, n

anul 2008 [66]

Sucursala Acumularea

Volum

iniial

[mil. mc ]

Volum

actual

[mil. mc ]

Volum

colmatat

[ %]

Perioada

msurtorilor

0 1 2 3 4 5

Curtea

de Arge

Oieti 1,770 0,090 95 2003

Cerbureni 1,620 0,080 95 2003

Curtea de Arge 1,050 0,315 70 2003

Zigoneni 13,300 8,045 39 2007

Doamnei 0,585 0,234 60 2003

Vlsan 0,175 0,081 54 2003

Cumpna 0,262 0,139 47 2003

Scropoasa 0,500 0,150 70 *

Stic 0,362 0,254 30 *

Vidraru 465,000 442,000 5 *

Schitu Goleti 0,010 0,002 80 *

Sinaia 0 0,015 0,002 90 *

Sinaia II 0,070 0,049 30 *

Bistria

Topoliceni 0,700 0,280 60 2008

Taca 0,380 0,150 40 2004

Pngrai 6,750 2,090 69 2006

Vaduri 5,600 2,390 57 2006

Piatra Neam 10,000 6,500 35 2007

Vntori 0,430 0,330 23 2006

Racova 8,650 0,000 0 Lacul este gol

Grleni 5,080 2,090 59 2005

Lilieci 7,400 5,120 31 2005

Bacu 5,040 4,200 17 2006

Izv. Muntelui 1230,000 1221,200 1 1997

Buzu

Galbeni 39,006 12,020 70 2006

Cndeti 3,700 1,370 63 2005

Bereti 125,800 116,540 7 2008

Climneti Siret 44,000 37,578 15 2007

Rcciuni 103,600 88,940 14 2007

Loptari 0,110 0,044 60 *

Chiojd I 0,025 0,000 100 *

Chiojd II 0,010 0,004 60 *

Greu 0,130 0,065 50 *

Mnzleti 0,080 0,012 85 *

Cluj

Fntnele 220,000 195,500 11 2006

Tarnia 74,000 70,500 5 2006

Someul cald 7,470 8,080 0 2006

Floreti II 0,890 0,720 19 2006

Haeg

Gura Apelor 220,000 219,700 1 2000

Ostrovul mic 9,300 9,100 2 1999

Pclia 7,800 7,800 0 *

Haeg 12,360 12,379 0 2004

Subcetate 6,100 6,100 0 2004

Ruieni 96,200 90,120 6 2004

Oradea Drgan 112,000 104,320 7 2006

Secuieu 0,602 0,390 35 2006

8

Sucursala Acumularea

Volum

iniial

[mil. mc ]

Volum

actual

[mil. mc ]

Volum

colmatat

[ %]

Perioada

msurtorilor

0 1 2 3 4 5

Bulz 0,538 0,356 34 2006

Lugau 64,470 60,160 5 2006

Tileagd 52,940 57,360 0 2006

Porile de

Fier

PdF I 2400,000 2170,000 10 2006

PdF II 860,000 860,000 0 2006

Rmnicu

Vlcea

Vidra 340,000 324,000 5 2006

Vldeti 1,350 0,000 100 2006

Lotru aval 0,550 0,443 20 2005

Galbenu 2,810 2,070 27 2005

Jidoaia 0,487 0,332 32 2006

Malaia 3,440 1,320 62 2008

Petrimanu 2,480 2,100 15 2005

Brdior 44,500 44,500 0 2004

Gura Lotrului 5,300 2,850 46 2008

Turnu 13,110 7,730 41 2006

Climneti 4,570 2,810 39 2007

Dieti 11,700 5,440 54 2007

Rm. Vlcea 21,400 10,000 53 2005

Rureni 10,900 6,240 43 2007

Govora 21,400 13,580 37 2005

Bbeni 62,200 43,750 30 2005

Ioneti 25,280 23,340 8 2006

Zvideni 52,750 52,750 0 2008

Drgani 67,780 67,780 0 2001

Tomani 0,360 0,080 78 2004

Sebe

Obrejii de Cplna 3,830 3,010 21 2007

Petreti 1,300 0,637 51 2007

Oaa 136,200 126,100 8 2003

Tu 23,000 22,530 1 2003

Cugir 0,985 0,985 0 2009

Sibiu

Voila 12,250 4,85 61 2005

Vitea 4,250 3,220 33 2005

Arpau 7,350 9,050 17 2006

Scorei 5,200 6,270 15 2006

Avrig 10,800 13,350 3 2006

Cornetu 8,300 8,300 0 2008

Sadu 2 0,248 0,118 52 2008

Sadu 5 6,300 6,300 0 2008

Boia 1 0,063 0,019 70 *

Boia 2 0,030 0,009 70 *

Boia 3 0,035 0,007 80 *

Slatina

Strejeti 202,700 212,990 0 2004

Arceti 43,400 52,220 0 2004

Slatina 15,600 20,780 0 2005

Ipoteti 99,340 112,910 0 2007

Drgneti 82,750 82,230 1 2007

Frunzaru 91,750 94,100 0 2007

Rusneti 82,210 86,578 0 2007

Izbiceni 61,340 64,045 0 *

Trgu

Jiu

Cerna 124,000 110,270 14 2002

Vdeni 4,530 1,135 75 2007

Tg. Jiu 1,330 1,321 1 *

Motru 4,798 4,757 1 2001

Tismana aval 0,750 0,300 60 2007

Vja 2,300 2,300 0 *

Clocoti 3,710 3,710 0 *

Volum iniial > 10 mil mc.

Acumulri cu folosine complexe

Acumulri cu volumul iniial > 100 mil mc.

Acumulri cu volume iniiale imprecis determinate

9

n continuare sunt prezentate cteva valori informative furnizate de o serie de ri, pentru a

evidenia importana problemei: [68]

- n China: plecnd de la datele primite de la 236 retenii la finele anului 1981, rezult

c totalul de sedimente depuse era de 11.5 miliarde mc, reprezentnd 14,2 % din

capacitatea total a stocului de ap, respectiv o pierdere anual medie de 2,3%.

- n Japonia: la o capacitate total de retenie de 17,3 miliarede mc n 729 retenii, 1,2

miliarde mc, respectiv 6,9% din capacacitatea total, o reprezint depunerile de

sedimente.

- n Spania: capacitatea iniial a 101 retenii de 18 miliarde mc, din care majoritatea

sunt n exploatare de la sfritul secolului trecut, s-a dimiuat cu 733 milioane mc

(4%). Pentru 5 % din retenii, pierderea de capacitate reprezint peste 50%.

- n Germania: din volumul de 508 milioane mc al reteniilor din Saxonia, 18,3

milioane (3,6%) sunt ocupate de sedimente, dintre care 46% sunt foarte poluate.

2. NOIUNI PRIVIND TRANSPORTUL ALUVIONAR I COLMATAREA

LACURILOR DE ACUMULARE

2.1. Noiuni generale privind transportul aluvionar

2.1.1. Proprietile particulelor solide

2.1.2. Viteza critic de antrenare

2.1.3. Efort critic de antrenare pe patul albiei

2.1.4. Transportul aluvionar n albia rurilor

2.1.5. Transportul n suspensie

2.2. Colmatarea lacurilor de acumulare

Dac pentru zona montan fenomenul de transport de debit solid este mai puin activ

datorit preponderenei zonelor mpdurite i procesul de colmatare al lacurilor este mai puin

intens, problema capt proporii ngrijitoare n cea mai mare parte din zona colinar unde,

ndeosebi lacurile cu volume relative mici, risc s fie colmatate rapid.

Colmatarea lacurilor ca proces n sine, a fost intuit de mult, dar proporiile, dinamica

i cile de combatere nu au fost abordate cu atenie; consecinele negative aprute mai curnd

sau mai trziu n practica exploatrii lacurilor, dovedesc acest mod de abordare. [14]

2.2.1. Evoluia i dinamica procesului de colmatare

Procesul de colmatare este un proces complex care ncepe n momentul intrrii n

funciune i se termin practic n momentul n care lacul este scos din funciune. Pentru

nelegerea acestui proces trebuie plecat de la sursele aluviunilor depuse ntr-un lac (bazinul

de recepie aferent lacului i reeaua hidrografic) i trebuie inut seama de cele dou forme

de aport solid i anume: debitul solid trt i debitul solid n suspensie.[14]

Deoarece materialul aluvionar granular aflat n albia unui ru are o granulozitate

neuniform, transportul particulelor solide se face simultan att prin trre, rostogolire, salturi

mici ct i prin suspensie.

10

Figura 2.6. Depunerea aluviunilor ntr-un lac Figura 2.7. Zone de depunere a aluviunilor

de acumulare n condiiile de formare a unor ntr-un lac [14]

cureni de densitate [14]

Figura 2.9. Influena colmatrii asupra

mrimii i poziionrii volumelor

caracteristice [1]

Figura 2.8. Etapele procesului de colmatare [14]

11

2.2.2. Indicatorii sistemici ai procesului de colmatare

Rata colmatrii (ritmul de colmatare) -. n lucrrile de specialitate, rata colmatrii

este dat n general de formule de forma:

este volumul de aluviuni colmatate n lac n cursul unui an [ ]

reprezint volumul iniial al lacului [ ]

Intensitatea colmatrii este definit ca raportul dintre volumul iniial al lacului

i scurgerea solid anual a afluenilor exprimat n unitaii volumetrice:

Durata de colmatare total a lacului sau durata de existen a lacului - reprezint

inversul ratei de colmatare :

Gradul de reinere a aluviunilor - reprezint raportul dintre aluviunile depuse n

lac i afluxul de aluviuni

3. METODE PENTRU PREVENIREA COLMATRII LACURILOR DE

ACUMULARE I MSURI PRIVIND DECOLMATAREA ACESTORA

3.1.1. Clasificarea sistemelor bifazice

3.2. Monitorizarea i evaluarea procesului de sedimentare

3.3. Mijloacele de combatere a colmatrii acumulrilor

Fiecare acumulare poate avea la un moment dat probleme cu sedimentarea. Mijloace

de combatere a colmatrii acumulrilor pot fi grupate n 2 categorii: [14]

- preventive, care acioneaz asupra cauzelor colmatrii.

- curative, ce vizeaz efectele colmatrii;

3.3.1. Msuri preventive

Msurile care vizeaz cauzele producerii colmatrii se pot clasifica dup cele trei faze

ale procesului i anume:

- asupra locului de provenien, avnd ca scop prevenirea i/sau reducerea procesului

de eroziune a solului de pe ntregul bazin de recepie att ca eroziune de suprafa, ct

i ca eroziune de adncime (procesul de eroziune a solului n bazine de recepie

aferente lacurilor constitue sursa principal de aluviuni i nu trebuie tratat ca

problem a folosinelor agricole i silvice, adic privit numai din punct de vedere al

degradrii terenurilor i afectrii produciilor, ci i ca o problem de amenajare a

bazinelor hidrografice pentru atenuarea procesului de colmatare);

- asupra zonei de transport, prin lucrri de protejare a albiilor, n special a malurilor;

12

- asupra locului de depunere, prin asigurarea unui volum suficient pentru sedimentare

(dac este posibil reinerea aluviunilor s aib loc n alte bazine dect n acumulrile

utile), sau prin tranzitarea prin acumulri a unui procent ct mai mare de aluviuni.

Figura 3.1. Amplasarea lucrrilor

transversale [15]

Figura 3.2. Lucrri hidrotehnice transversale [17] Figura 3.3. Consolidarea vrfului unei

ravene: a-cdere simpl, b-instalaie de

curent rapid, c-cdere n trepte [14]

Figura 3.4. Reinerea n teren a apelor Figura 3.5. Schema de amenajare cu

de scurgere, Interceptarea i drenarea [14] reinerea aluviunilor n retenia amonte [1]

13

Figura 3.6. Schema cu clasificarea lucrrilor folosite n amenajarea B.H.T. clasificate dup locul de

amplasare n bazin [17]

3.3.2. Msuri curative

Vizeaz efectele i constau n ndeprtarea depunerilor din acumulri. Acestea

servesc la decolmatarea lacurilor, dar sunt n general dificil de aplicat i unele dintre ele sunt

mult mai costisitoare, depind cu mult costul realizrii unei noi acumulri.

ndeprtarea depunerilor din acumulare se poate face prin mijloace mecanice,

hidromecanice, sau prin splare hidraulic.

Mijloacele mecanice i hidromecanice de evacuare a depunerilor trebuie luate n

considerare doar n cazul unor depuneri de volume mici, pentru c sunt foarte costisitoare; se

recomand ca materialul rezultat s fie folosit ca agregat pentru betoane sau ca ngrmnt

pentru terenurile agricole (n cazul aluviunilor foarte fine alturi de substane organice).

Splarea hidraulic

Figura 3.7. Splarea hidraulic [1] Figura 3.8. Ordinea de deschidere a stavilelor

Baraj Sinaia 0 [62]

14

Figura 3.9. Deversor de suprafa Baraj Gura

Rului Rul Cibin Figura 3.10. Golire de fund Baraj Cumpna

Experiena acumulat n domeniul spalarilor hidraulice arat c cea mai eficient

splare se realizeaz la debite cuprinse ntre 20 40% din capacitatea evacuatorilor la NNR.

Dispozitivele de splare sunt supuse unor condiii foarte severe, care necesit msuri

de manevrare speciale. Aceste dispozitive pot fi amplasate la partea superioar a barajelor,

numite descrctoare de suprafa sau deversoare, fie la adncime (sub presiune), numite

goliri intermediare sau de fund.

a) nainte de splare b) splare (umpleri succesive ale lacului,

urmate de evacuarea apei prin golirile de fund)

Figura 3.11. Splare hidraulic Baraj Ap Srat Rul Trgului

Galerie de deviere a sedimentelor

Figura 3.12. Galerie de deviere a sedimentelor:

1-galerie de deviere a sedimentelor; 2-prag de deviere [68]

15

Metode folosite la centralele hidroelectrice

Excavaii i dragaje

Metodele folosite pentru extragerea sedimentelor pot fi clasificate n dou grupuri

principale: hidraulice, la care m-am referit deja, i mecanice ,care se mpart la rndul lor n

funcie de situaia acumulrii n:

- metode folosite n acumulri golite unde se recurge la maini de excavat.

- metode folosite n acumulri pline care se pot realiza cu draga aspiratoare, pompa

pneumatic sau cu potenialul de cdere al apei din acumulare.

Metode de extracie n acumulri golite

Figura 3.13. Decolmatare Baraj Dobreti rul Ialomia

Metode de extracie cu acumularea plin

Dragarea, sau pomparea submersibil sunt cele mai uzuale metode. La acestea se

adaug utilizarea potenialului de cdere al acumulrii. Toate aceste sisteme sunt scumpe n

general i sunt folosite numai cnd acumularea este esenial n viaa comunitilor (pentru

alimentarea cu ap sau irigaii) sau pe amplasamente unde nu este posibil constructia unui

unui nou baraj sau supranalarea celui existent. n situii reale este uneori mai economic s

construieti un baraj nou dect s ndeprtezi depozitele.

Figura 3.14. Instalaie dragare Figura 3.15. Pomp pneumatic

16

4. METODOLOGIE PRIVIND PROGNOZA COLMATRII I

DECOLMATRII LACURILOR DE ACUMULARE

4.1. Exploatarea lacurilor de acumulare

Cunoaterea cantitii de ap din cuveta lacului de acumulare, a capacitii acestora i

a nivelului de colmatare aferent are ca scop rezolvarea a cinci probleme de baz:

1. Studiul volumului de ap existent n lacul de acumulare la un moment dat -

acest lucru implic determinarea nivelului imersat i respectiv cel neimersat al cuvetei lacului

de acumulare, care are ca rol determinarea direct a cantitii de ap real la un moment dat.

Zona imersat este reprezentat de partea plin cu ap din cuveta lacului de acumulare

la momentul de timp analizat. Zona neimersat este reprezentat de partea rmas neacoperit

de ap n momentul n care lacul de acumulare nu este plin.

Figura 4.1. Reprezentarea unei seciuni transversale a unui lac de acumulare [22]

2. Asigurarea nivelului minim de ap pentru lacurile de acumulare n scopul

consumului direct;

3. Stabilirea nivelului minim de avarie al apei din bazinul de acumulare pentru a

asigura echilibrul critic de for cu tensiunile interne ale barajului;

4. Determinarea nivelului aluviunilor pe fundul lacurilor n scopul stabilirii unui

prag de alarmare, deoarece alunecrile de aluviuni pe fundul lacului pot produce distrugerea

bazei barajului, ceea ce constituie un potenial pericol de calamitate prin inundaii;

5. Determinarea strategiilor de decolmatare.

4.2. Tehnici de msurare a adncimii apei

Tehnicile de msurare a adncimii apei pot fi clasificate n: [22]

- tehnici care utilizeaz echipamente de msur mecanice;

- tehnici care utilizeaz echipamente de msur electronice.

4.2.1. Tehnici care utilizeaz echipamente de msur mecanice

Tehnicile de msurare a adncimii care utilizeaz echipamente mecanice, furnizeaz

date cu o precizie foarte bun n cazul msurrii adncimilor mici, de ordinul a 10- 15m.

Peste aceste valori ale adncimii precizia rezultatelor scade semnificativ.

- metoda sondei tip prjin;

- metoda sondei disc

17

4.2.2. Tehnicile de msurare a adncimii care utilizeaz echipamente electronice

Tehnicile de msurare a adncimii care utilizeaz echipamente electronice furnizeaz

date cu o precizie foarte bun, indiferent de mrimea adncimii msurate. Acurateea este

foarte bun indiferent de consistena sedimentelor depuse pe fundul apei, datorit posibilitii

de cuplare cu echipamente electronice de calcul care pot minimiza erorile indiferent de natura

lor.

- metoda sondei acustice;

- metoda procesrii imaginilor furnizate de senzori instalai pe sateliii geostationari.

4.2.3. Metodele de determinare a coordonatelor geografice

4.2.4. Metoda alinierii vizuale

4.2.5. Metoda liniei de ghidare.

4.2.6. Metoda winch ului.

4.2.7. Metoda alinierii cu laser.

4.2.8. Metoda dublei alinieri.

4.2.9. Metoda poziionrii radioelectronice.

5. PROGNOZA COLMATRII LACULUL DE ACUMULARE ZIGONENI

Lacul de acumulare Zigoneni este amplasat pe rul Arge la cca. 3,5 km aval de

confluena cu prul Vii Sasului, n satul Zigoneni, comuna Biculeti, fiind al patrulea lac

n aval de acumularea Vidraru.

Figura 5.2. Schema de amenajare a rului Arge

18

5.1. Caracteristicile constructive ale amenajrii Zigoneni

Caracteristicile amenajrii Zigoneni, sunt:

Volum total 13,300 mil.mc.

Volum util energetic 8,150 mil.mc.

Nivel normal de retentie 393.00 mdM

Nivel minim de exploatare 384,60 mdM

Suprafaa lacului la NNR 182 ha

Lungimea lacului 3,10 km

Limea lacului 0,70 km

Tipul barajului - etajat cu clapet, vane segment de fund i

timpan de retenie

naltime constructiv 27.00 m

Lungime baraj deversor 20,60 m

Cota coronamentului 395.00 mdM

Cota de fundaie a barajului 366.30 mdM

Evacuatori - o clapet 16.00 x3.00 m cu articulaie la

cota 389.80 mdM;

- 3 vane segment 4.00 x 4.00m cu pragul la

cota 377.50 mdM.

Centrala hidroelectric

Tipul construciei - central baraj

Putere instalat 15,40 MW

Debit instalat 90,00 mc/s

Cderea brut 20,50 m

Cot ax turbine 370,60 mdM

Echipament hidroenergetic: 2 turbine Kaplan

5.2. Regimuri de funcionare [61]

5.2.1. Funcionare n regim normal

5.2.2. Funcionarea n situaii de viitur

5.2.3. Funcionarea n regim de iarn

5.3. Determinarea volumului colmatat

Determinarea volumului de colmatare pentru acumularea Zigoneni se realizeaz pe

baza msurtorilor topo-batimetrice. Aceste msurtori s-au realizat o dat la doi ani. Pentru

acumularea Zigoneni s-a utilizat pn n anul 2009, pentru msurarea adncimii metoda

sondei disc, iar din 2009 se folosete metoda sondei acustice (sonar).

Pentru acumularea Zigoneni, la momentul punerii n funciune existau bornate 11

profile transversale pentru realizarea msuratorilor. Datorit apariiei fenomenului colmatrii

n momentul de fa se folosesc 8 profile.

Figura 5.4. Barajul frontal Figura 5.5. Lacul de acumulare Zigoneni

19

Figura 5.1. Acumularea Zigoneni

Figura 5.3. Profile de baz ISPH (1978)

20

n continuare sunt prezentate rezultatele msurtorilor topo-batrimetrice efectuate pentru

acumularea Zigoneni ntre anii 1996 i 2011, precum i calculul volumului colmatrii pentru

fiecare an, n care aceste msurtori au fost efectuate.

Tabel 5.8. Calculul volumului colmatrii - 2011

Nr. Profil

Distante Distante

aplicate Suprafete Volume

Cumulate Aplicate

m m m mp mc

P1 0.00

0.00 145.00 4,071.84 590,416.80

290.00

P2 290.00 309.00 4,153.40 1,283,400.60

328.00

P3 618.00 388.00 5,165.70 2,004,291.60

448.00

P4 1066.00 375.00 4,680.05 1,755,018.75

302.00

P4A 1368.00 224.00 3,070.00 687,680.00

146.00

P5 1514.00 180.50 2,692.07 485,918.64

215.00

P5A 1729.00 180.00 1,895.90 341,262.00

145.00

P6 1874.00 197.50 1,369.36 270,448.60

250.00

Total 7,418,436.99

Se poate observa c pn n anul 2011, lacul de acumulare Zigoneni este colmatat n procent

de 44.22%

Tabel 5.9. Determinarea volumului colmatat

An Volum lac (m3) Diferente volum (m

3) Volum colmatat (m

3)

Volum colmatat

(%)

1978 13,300,000.000 0.000 0 0

1996 9,804,357.000 3,495,643.000 3,495,643.000 26.283

1999 9,392,544.000 411,813.000 3,907,456.000 29.379

2001 9,299,314.000 93,230.000 4,000,686.000 30.080

2003 9,053,711.000 245,603.000 4,246,289.000 31.927

2005 8,075,155.000 978,556.000 5,224,845.000 39.285

2007 7,732,067.000 343,088.000 5,567,933.000 41.864

2009 7,596,137.000 135,930.000 5,703,863.000 42.886

2011 7,418,436.980 177,700.020 5,881,563.020 44.222

21

Figura 5.11. Evoluia volumului total al lacului de acumulare Zigoneni, i a volumului colmatat

Profile topobatrimetrice realizate pentru anii 2009 i 2011

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Vo

lum

(m

il. m

c)

Perioada (ani)

Volum lac Volum colmatat

22

5.4. Prognoza gradului de colmatare

5.4.1. Modelul de calcul utilizat

Urmrind evidenierea i reproducerea fenomenului de colmatare ce are loc natural n

cadrul amplasamentului analizat (acumularea Zigoneni), modelul de calcul utilizat pentru

realizarea prognozei colmatrii lacului de acumulare este bazat pe datele existente privind

volumele anuale de colmatare ale lacului, precum i pe datele hidrologice ale acumulrii

(debite, regim de exploatare, chei granulometrice ale materialului aluvionar transportat etc.).

Modelul de calcul privind prognoza colmatarii (determinarea volumului de material

aluvionar transportat n lacul de acumulare) a fost realizat utiliznd programul de calcul Hec-

Ras. Hec-Ras, realizat de ctre U.S. Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering

Center, este unul din cele mai cunoscute si utilizate pachete de programe din lume privind

analiza sistemelor hidrografice.[69]

Pentru calculul transportului de sedimente, Hec-Ras-ul trebuie mai nti s rezolve

curgerea pe tronsonul de ru respectiv. Ca i alte modele, Hec-Ras-ul foloseste un model

hidrodinamic simplificat, abordare comun utilizat n diverse modele de transport de

sedimente. Astfel, Hec-Ras-ul foloseste ipoteza micrii cvasi-nepermanete, ce aproximeaz

hidrograful curgerii cu o serie de profile discrete pentru care debitul este constant. Astfel

profilele n care curgerea este permanent sunt mai usor de implementat i rularea lor este

mult mai rapid.

Hec-Ras-ul pentru modelarea transportului de sedimente, rezolva ecuaia Exner

(ecuatia de continuitate a sedimentelor):

1 spQ

Bt x

n care:

B limea canalului;

cota canalului;

p porozitate patului;

t timp;

x distana;

Qs debitul de solid transportat.

Ecuaia de mai sus evideniaz faptul c modificarea debitului de solid transportat

ntr-un volum de control este egal cu diferena dintre debitul solid intrat i cel ieit din

volumul respectiv. Ecuatia este rezolvat prin calcularea capacitii de transport (a debitului

de solid transportat) printr-un volum de control asociat fiecarei sectiunui transversale de

calcul. Acest debit de solid transportat este comparat cu debitul solid care intr in volumul de

control. Dac debitul solid transportat este mai mare dect debitul solid intrat atunci exist un

deficit de sedimente n volumul de control deficit ce este suplinit prin erodarea albiei. Dac

exist un excedent de debit solid transportat, atunci surplusul de sediment este depus.

23

Utilizarea acestui model de calcul, pentru realizarea modelului de prognoz, asigur

n condiiile calarii modelului de calcul, prognoza canitii de material aluvionar transportat

i depus n lacul de acumulare.

5.4.2. Etapele evalurii gradului de colmatare

Pentru reproducerea fenomenului de colmatare a lacului de acumulare Zigoneni,

modelul de curgere va acoperi, pe lng lacul propriu zis, i canalul de fuga de la CHE

Noapte, acumularea din amonte de CHE Zigoneni. Canalul de fuga, canal n sptur cu

seciune trapezoidal, are o lungime de 2063,70 m, i o panta de 0,243. Pe lng acest

canal de fuga se va modela i albia natural a rului Arge.

Modelarea curgerii pe cele dou cursuri de ap se va realiza n regim de micare

micrii cvasi-nepermanent, pentru debitul cu probabilitatea de depire de 1%, calarea

modelului de curgere fcndu-se pe baza rugozitii celor dou albii.

Analiza datelor de baza

Definirea domeniului de calcul

Definirea condiiilor la limit

Modelarea curgerii

Date privind transportul de

sedimente

Modelarea transportului de

sedimente

C alibrarea modelului de transport i

validarea lui

Prognoza transportului de

sedimente

Figura 5.14. Modelarea transportului de sedimente pentru prognoza colmatrii lacului de acumulare

Zigoneni

5.4.3. Date de baza utilizate

Pentru realizarea modelului de prognoz al transportului de sedimente n lacul de

acumulare Zigoneni s-au utilizat urmtoarele tipuri de date de intrare n programul HECRAS:

- date privind geometria albiei naturale, canalului de fug i a lacului de acumulare

Zigoneni (date topografice seciuni transversale);

- date privind debitmetria pe albia natural a rului i pe canalul de fug (hidrografe ale

debitelor);

- date privind nivelurile n lacul de acumulare Zigoneni;

- date privind aluviunile (chei granulometrice, debite de aluviuni transportate).

Plecnd de la aceste date i urmrind schema din figura 5.5, modelarea curgerii i

transportului de aluviuni a necesitat parcurgerea mai multor etape:

- ntr-o prim etap, dup analiza datelor avute la dispoziie, s-a definit geometria albiei

naturale a rului Arge, a canalului de fug de la CHE Noapte i a lacului de

acumulare Zigoneni pe baza ridicrilor topografice avute la dispoziie. Astfel, pentru

definirea geometriei, s-au definit pentru rul Arge 12 seciuni aflate una la distana

de 188 m una de cealalt, pentru canalul de fug de la CHE Noapte 12 seciuni, cu o

distan ntre ele de 200 m, iar pentru lacul de acumulare Zigoneni 70 de seciuni.

- pentru modelarea curgerii n regim nepermanent s-au pus urmtoarele condiii la

limit n model:

24

hidrografele debitelor n seciunile amonte pe rul Arge i canalul de fug de

la CHE Noapte;

hidrograful nivelurilor n seciunea cea mai din aval din lacul de acumulare

Zigoneni (s-a facut ipoteza c nivelul n lacul de acumulare Zigoneni rmne

constant 393,00 m);

perioada de timp pe care s-a realizat modelarea curgerii n regim nepermanent

a fost de 2 ani (2009-2011).

Figura 5.15. Seciuni transversale utilizate pentru definirea geometrie albiei, canalului de fug i a

lacului de acumulare

0 100 200 300 400 500 600 700384

386

388

390

392

394

model 2 Plan: Plan 01 11/5/2013

Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

WS 01Aug2009 0100

EG 01Aug2009 0100

Ground

Bank Sta

.035

0 10 20 30 40 50390.5

391.0

391.5

392.0

392.5

393.0

393.5

394.0

394.5


Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG 01Aug2009 0100

WS 01Aug2009 0100

Ground

Bank Sta

.035 .035 .035

25

Figura 5.16. Vedere tridimensional a domeniului de calcul

Figura 5.17. Hidrograful debitelor (rul Arge) Figura 5.18. Hidrograful debitelor (canal de fug

CHE Noapte)

- dup modelarea curgerii n regim nepermanent s-a trecut la modelarea transportului

de sedimente. Atfel, datele modelului au fost completate cu datele privind aluviunile,

i anume:

date privind granulometria materialului din albie. S-au definit astfel 4 chei

granulometrice, obinute din msurtori.

de asemenea, a fost apreciat pe baza de msurtori i din literatura de

specialitate, debitul solid transportat n suspensie.

4114

3926.45*

3738.90*

3551.36*

3363.81*

3176.27*

2988.72*

2801.18*

2613.63*

2426.09*

2238.54*

2051

4250

4050.*

3850.*

3650.*

3450.*

3250.*

3050.*

2850.*

2650.*

2450.*

2250.*

2050 2024

1934.*

1845.*

1758.*

1675.28*1594.71*

1512.16*1425.66*

1313.09*

1230.72*

1148.36*

1066

976.4*

886.8*

797.2*

707.6*

618

528.545*

439.090*

349.636*

261.*

174.*

87.*

0


Legend

WS 01Aug2009 0100

Ground

Bank Sta

Ground

Oct Dec Feb Apr Jun Aug Oct Dec Feb Apr Jun2009 2010 2011

0

50

100

150

200

250

Hydrograph Data

Date

Flo

w

Legend

Flow Duration

Oct Dec Feb Apr Jun Aug Oct Dec Feb Apr Jun2009 2010 2011

0

5

10

15

20

25

30

35

Hydrograph Data

Date

Flo

w

Legend

Flow Duration

26

Figura 5.19. Seciune transversal lac de Figura 5.20. Curb granulometric,

acumulare Zigoneni, cu indicarea adncimii introdus n cadrul programului (albia rului Arge)

pe care se poate realiza erodarea albiei

- dup o prim rulare a modelului de transport de aluviuni acesta a fost calat pentru a

putea reproduce situaia msurat n natur (volumul de aluviuni depus n ntrevalul

2009 2011). Calarea modelului s-a realizat prin corecii succesive ale curbelor

granulometrice definite n seciunile de calcul i de asemenea prin modificarea

debitului de aluviuni transportat n suspensie.

- O dat modelul de transport de sedimente calat, s-a trecut la estimarea volumului de

aluviuni ce se va depune n perioada 2011-2013. Acest volum va fi validat prin

msurtorile batimetrice de punere n eviden a a noului volum de aluviuni depus n

lacul Zigoneni.

5.4.4. Calarea modelului i rezultate obtinute

Rezultatele obinute n urma modelrii curgerii cu suprafa liber a apei n regim

nepermanet se prezint sub form tabelar pentru cele trei tronsoane de calcul (albia rului

Arge, canalul de fug de la Noape i lacul de acumulare Zigoneni), la doi pasi de timp (1

aug 2009 i 7 mart 2010).

Figura 5.21. Nivelul apei n rul Arge (1 aug 2009)

4050.*

3850.*

3650.*

3450.*

3250.*

3050.*

2850.*

2650.*

2450.*

2250.*


Legend

WS 07Mar2010 0100

Ground

Bank Sta

Ground

27

Figura 5.22. Nivelul apei n canalul de fug de la CHE Noapte (1 aug 2009)

Figura 5.23. Nivelul apei n lacul de acumulare Zigoneni (1 aug 2009)

Calarea modelului de transport al aluviunilor s-a realizat pe baza datelor avute din

msurtorile batimetrice din anii 2009 i 2011, ce au pus n eviden colmatarea lacului de

acumulare Zigoneni, realizate n 9 profile transversale, ce au fost prezentate n capitolul 5.3.

Calarea s-a realizat n operaii succesive, modificnd curbele granulometrice i debitul

solid transportat n suspensie, urmrind atingerea volumului total colmatat n perioada 2009-

2011. n urma operaiunii de calare se poate constata c, n profilele ridicate batimetric

volumul de aluviuni obinut din model nu a putut fi foarte apropiat de cel obinut din

ridicrile batimetrice.

4114

3926.45*

3738.90*

3551.36*

3363.81*

3176.27*

2988.72*

2801.18*

2613.63*

2426.09*

2238.54*


Legend

WS 07Mar2010 0100

Ground

Bank Sta

Ground

2050 2024 1964.*

1904.*

1845.*

1787.*

1729 1675.28*

1594.71*

1512.16*1454.5*

1396.83*1313.09*

1230.72*

1148.36*1093.45*

1036.13*976.4*

916.666*856.933*

797.2* 737.466*

677.733*

618 558.363*

498.727*439.090*

379.454*319.818*

232.*

145.*

58.*


Legend

WS 07Mar2010 0100

Ground

Bank Sta

Ground

28

Tabel 5.16. Calarea modelului de transport

Profil

topo

Sctiune de

calcul

Lungime

(m)

Latime

(m)

Adancime

depunere (mm)

Volum colmatat

2009-2011(mc)

Volum colmatat

din model (mc)

P1 2024 646.15 75 -12.3 -646.14 -1716.80

P2 1874 1606.79 148 -15.5 -1606.78 56423.40

P3 1729 26900.21 175.5 215.65 26900.21 13308.40

P4 1514 23370.16 180.5 187.56 23370.15 23231.25

P4A 1368 12802.54 229 87.25 12802.54 15680.00

P5 1066 39869.34 375 128.25 35147.39 17495.87

P5A 618 37566.16 388 256.35 61518.36 -342.00

P6 290 22249.82 454 102.25 22249.82 53620.00

Volum total (mc) 179735,55 160505.30

Acest lucru se datoreaz mai multor cauze:

- acurateea datelor avute la dispoziie;

- complexitatea fenomenului de interaciune ntre curentul de ap i faza solid;

- limitarea modelului de transport de aluviuni unidimensional.

5.4.5. Aplicarea modelului pentru determinarea gradului de colmatare

Dup calarea modelului de transport al aluviunilor s-a trecut la realizarea unei

prognoze pentru perioada 2011-2013, utiliznd modelul de calcul. Rezultatele obinute sunt

prezentate n tabelul urmtor:

Tabel 5.17. Prognoza volumului de lac colmatat

Profil

topo

Sectiune

de calcul

Lungime

(m)

Latime

(m)

Adancime

depunere (mm)

Volum colmatat

2009-2011 (mc)

Volum colmatat

prognozat 2011-

2013 (mc)

P1 2024 646.15 75 -11.35 -646.14 -596.24

P2 1874 1606.79 148 -16.5 -1606.78 -1710.45

P3 1729 26900.21 175.5 186.78 26900.21 23298.96

P4 1514 23370.16 180.5 123.56 23370.15 15395.69

P4A 1368 12802.54 229 102.11 12802.54 14983.01

P5 1066 39869.34 375 89.05 35147.39 24404.49

P5A 618 37566.16 388 100.24 61518.36 24055.39

P6 290 22249.82 454 103.56 22249.82 22534.88

Volum total (mc) 179735,55 122365,74

Pentru validarea modelului de prognoz a colmatrii lacului Zigoneni se vor utiliza

viitoarele ridicri batimetrice ale lacului. Dac rezultatele msurtorilor nu vor confirma un

model de prognoz valid se va recala modelul de calcul.

6. CALCULUL ECONOMIC PENTRU DECOLMATARE FOLOSIND

METODA DRAGRII

Dup apariia fenomenului de colmatare a acumulrii Zigoneni, regimul de exploatare

al amenajrii hidroenergetice s-a modificat, efectul unui astfel de regim de exploatare va

conduce la nfundarea golirii de fund i blocarea prizei de ap.

Prin lucrrile propuse se vor asigura urmtoarele:

29

- refacerea volumelor din lacul Zigoneni;

- asigurarea exploatrii prizei energetice n condiii normale de funcionare;

- funcionarea turbinelor n condiii normale prin reducerea abraziunilor datorate

particulelor solide n suspensie din debitul de ap turbinat.

6.1.1. Consideraii teoretice

Soluia tehnic propus const n realizarea lucrrilor de excavare cu utilaj de dragaj.

innd cont de condiiile locale, lucrarea propune tehnologia de excavare sub nivelul apei cu

drag electric absorbant-refulant, cu transportul materialului excavat prin conduct, n

depozit temporar.

6.1.2. Tehnologia de depunere n depozite de suprafa.

6.1.3. Utilajul de dragare i conducta de refulare

Pentru realizarea decolmatrii lacului Zigoneni, lucrarea propune o minidrag, care

datorit dimensiunilor i a productivitii orare permite realizarea volumului de sptur n

cca. 4 luni.

Q =640 mc/h ; =63%

Productivitate medie teoretic : 640 mc/h x 0.63 403,2 mc material excavat.

Pentru lacul Zigoneni , rezult :

T= 177.700,020 / 403 mc/h 441 ore / 8ore / zi = 55,1 zile

n realitate, aa cum se poate vedea i din tehnologia de execuie, randamentul real

este mai sczut, i este influenat de mai muli factori, dintre care cel mai semnificativ l

reprezint natura materialului dragat.n calcul se va dubla numrul orelor de funcionare.

6.2. Legislaie folosit

Pentru ntocmirea calcului tehnico-economic privind realizarea decolmatri prin

metoda dragrii, s-a luat n considerare legislaia actual i anume :

Hotrrea nr. 28 din 9 ianuarie 2008 privind aprobarea coninutului-cadru al

documentaiei tehnico-economice aferente investiiilorpublice, precum i a

structurii i metodologiei de elaborare a devizului general pentruobiective de

investiii i lucrri de interveniipublicat n Monitorul Oficial nr. 48 din 22

ianuarie 2008 [64]

Ordinul nr. 863 din 02/07/2008 pentru aprobarea "Instruciunilor de aplicare a

unor prevederi din Hotrrea Guvernului nr. 28/2008, privind aprobarea

coninutului-cadrual documentaieitehnico-economice aferente investiiilor

publice, precum i a structurii i metodologiei de elaborare a devizului general

pentru obiective de investiii i lucrri de intervenii. [65]

Cantitile de lucrri necesare realizrii calculului sunt prezentate n lista anex nr.1.

Aa cum rezult din devizul general, costul decolmatrii este de 1.036.402,98 lei .Acesta nu

conine i valoarea energiei electrice necesare funcionrii motorului pompei.

Rezultatele calcului tehnic-o economic sunt prezentate n listele anexe nr. 2

30

n lucrare se propune ca energia electric necesar funcionrii motorul pompei s fie

furnizat din Centrala Zigoneni printr-un post de transformare 6/0.4 kV, fr a se lua n

calcul pierderile de energie prin acesta.

Tabel 6.2. Producia lunar CHE Zigoneni 2009 - 2011 n MWh

CHE Anul Luna

Total

an Ian. Feb. Martie Aprilie Mai Iunie Iulie August Sept. Oct. Nov. Dec.

Zigoneni

2009 2261 1597 2452 1282 3221 2077 1652 3665 2616 2250 2252 3170 28495

2010 2027 2606 2933 2573 2818 3680 4171 3423 3246 5757 3030 2831 39095

2011 3050 3520 3354 2586 3047 2173 2067 2482 1779 1059 1440 1206 27763

Figura 6.1. Producia lunar de energie electric CHE Zigoneni

Figura 6.2. Producia anual de energie electric CHE Zigoneni

Rezult faptul c energia electric necesar dragrii reprezint 0,29 % din energia produs de

CHE Zigoneni, n cazul n care se ia n calcul, mediei energiei produse n perioada 2009-

2011.

31

7. CONCLUZII, CONTRIBUII I PERSPECTIVE

7.1. Concluzii generale

Teza de doctorat abordeaz probleme legate de fenomenul colmatrii i decolmatrii

lacurilor de acumulare.

Problema colmatrii lacurilor de acumulare trebuie abordat astfel nct s rezolve

principalele efecte negative provocate de apariia acestui fenomen.

Principalul inconvenient al colmatrii unui lac de acumulare l constitue pierderea

volumului util. Aportul de aluviuni influeneaz n mod direct durata de utilizare a unui lac de

acumulare, astfel, cu ct acesta depeste mai repede capacitatea proiectat, cu att mai

repede ii scade capacitatea util.

Blocarea prizelor sau golirilor lacurilor de acumulare reprezint o consecin direct

a colmatrilor. Asemenea situaii pot s apar mai ales la barajele situate n vi nguste, cu

versani abrupi, unde nlimea depozitelor crete cu rapiditate. De exemplu, la acumularea

Vlsan, au fost necesare lucrri de decolmatare n faa prizei energetice i golirii de fund,

aceasta din urm fiind blocat de material aluvionar.

Supranlrile de niveluri aprute n amonte de lac, n special n coada lacului, se

datoreaz remuului. Datorit supranlrilor de niveluri care apar n amonte de lacuri, crete

riscul de inundabilitate a zonei limitrofe i pot fi afectate ndiguirile din amonte.

Un alt efect negativ l reprezint apariia deformrilor albiilor n aval de lacuri,

datorate fenomenului de afluire, ce se produce imediat n aval de baraj, ce conduce la

coborrea nivelului albiei i la o cretere a acestuia pe sectorul urmtor, datorit aluviunilor

depuse.

Alterarea calitii apei reprezint consecin indirect a colmatrii aluviunile depuse

n lacul de acumulare, putnd conduce la consecine din cele mai grave asupra mediului

nconjurtor.

Tranzitarea, prin echipamentele hidromecanice aferente unei amenajri energetice, a

apei cu turbiditate ridicat datorat colmatarii acumulrilor, poate conduce la apariia

abraziunilor. De asemenea poate conduce i la nfundarea filtrelor, conductelor etc.

O consecin negativ este lipsirea terenurilor agricole afectate de inundaii de

substane fertilizatoare coninute n aceste revrsri periodice de ap.

Creterea treptat a depunerilor de aluviuni la coada lacului conduce la un alt rezultat

defavorabil fenomenului colmatrii, i anume la dezvoltarea zonelor deltaice.

32

Un impact negativ este i apariia prafului, produs prin eroziunea eolian a

aluviunilor depuse sau supranlate la coada lacului, zon supus supus secrii n timpul

scderii nivelului apei n acumulare.

Datorit colmatrii, la coada lacului, poate aprea ngreunarea condiiilor de navigaie

i formarea zpoarelor.

n ceea ce privete decolmatarea lacurilor de acumulare, problema este foarte complex

necesitnd studii elaborate n acest sens. Studiile trebuie s cuprind att msurile preventive,

care s nlture cauzele, ct i msurile curative, care sa elimine efectele colmatrii.

Decolmatarea acumulrilor de ap este foarte costisitoare, dar lipsa unor msuri n

vederea mririi duratei lor de funcionare va conduce, ntr-un final, la scoaterea acestora din

folosin.

n continuare, sunt analizate succint principalele cercetri i rezultate obinute de

autor, pe capitole din prezenta lucrare.

n capitolul 1 s-a justificat oportunitatea lucrrii, subliniindu-se problematica

fenomenului colmatarii, precum i principalele direcii de abordare a subiectului pe plan

naional i internaional.

Capitolul 2, destinat noiunilor teoretice privind transportul aluvionar i colmatarea

lacurilor de acumulare, a prezentat, pe lng noiunile generale ale acestora, i aspecte privind

evoluia i dinamica procesului de colmatare. Pentru nelegerea acestui proces trebuie plecat

de la sursele aluviunilor depuse ntr-un lac (bazinul de recepie aferent lacului i reeaua

hidrografic) i trebuie s se in seama de cele dou forme de aport solid i anume: debitul

solid trt i debitul solid n suspensie. De asemenea, au fost expui i indicatorii sistemici ai

procesului colmatrii.

n capitolul 3 au fost descrise metode pentru prevenirea colmatrii lacurilor de

acumulare i msuri privind decolmatarea acestora, fiind detaliate mijloacele de combatere,

msurile preventive care acioneaz asupra cauzelor colmatrii perecum i msurile curative

ce vizeaz efectele colmatrii acumulrilor de ap. n legatur cu mijlocele preventive, au

fost evideniate msurile ce se iau asupra locului de provenien, ce au ca scop prevenirea

i/sau reducerea procesului de eroziune a solului de pe ntregul bazin de recepie, att ca

eroziune de suprafa, ct i ca eroziune de adncime, dar i msurile luate asupra zonei de

transport, prin lucrri de protejare a albiilor, n special a malurilor; precum i cele asupra

locului de depunere, prin asigurarea unui volum suficient pentru sedimentare sau prin

tranzitarea prin acumulri a unui procent ct mai mare de aluviuni. n continuare s-au descris

msurile curative aplicate pentru decolmatare.

n capitolul 4 s-a prezentat metodologia privind prognoza colmatrii, cuprinznd

noiuni despre exploatarea lacurilor de acumulare, tehnici de msurare a adncimii apei ce

utilizeaz echipamente de msur mecanice i electronice. De asemenea au fost redate

33

metodele de determinare a coordonatelor geografice necesare calcului volumului de aluviuni

dintr-o acumulare.

Capitolul 5 a fost destinat prezentrii unui studiu de caz care a vizat evaluarea

colmatrii lacului de acumulare. Au fost descrise caracteristicile constructive ale amenajrii

Zigoneni, regimurile de funcionare ale acumulrii, modalitatea de determinare a volumului

colmatat, fiind prezentate rezultatele msurtorilor topo-batrimetrice efectuate ntre anii 1996

i 2011, precum i calculul volumului colmatrii pentru fiecare an n care aceste msurtori

au fost efectuate. De asemenea, s-a precizat modelul de calcul utilizat pentru prognoza

colmatrii, etapele evalurii gradului de colmatare, datele de baza utilizate, calarea modelului

i aplicarea modelului pentru determinarea gradului de colmatare

Capitolul 6 completeaz teza printr-un calculul economic pentru decolmatare

folosind metoda dragrii. Aici s-au artat ipotezele de lucru, legislaia specific n domeniu,

precum i rularea ntr-un soft specializat, a lucrrilor necesare n vederea evidenierii

cheltuililor necesare decolmatrii.

Capitolul 7 prezint concluzii, contribuii i perspective. De asemenea, se fac

propuneri privind dezvoltrile ulterioare ale unor elemente ale tezei.

Modelarea transportului de sedimente este un proces dificil, datorit faptului c datele

utilizate pentru prognoza transportului de sedimente i a schimbrilor n patul albiei unui ru

sau a unui lac de acumulare sunt extrem de sensibile la o gam foarte larg de parametri

fizici.

Lucrarea a ncearcat s dea un rspuns problemelor legate de colmatarea i

decolmatarea lacurilor de acumulare. Studiul de caz prezentat reprezint un model de calcul

(prognoza) privind colmatarea lacurilor de acumulare, precum i evidenierea costurilor

necesare decolmatrii acumulrii studiate prin utilizarea unei metode aleas de autor.

7.2. Contribuii originale

Contribuiile originale privind problematica abordat n cadrul lucrrii Cercetri

privind colmatarea i decolmatarea lacurilor de acumularesunt:

- Analiza critic a principalelor metode de determinare a volumului lacurilor de

acumulare.

- Analiza critic a principalelor msuri privind prevenirea colmatrii lacurilor de

acumulare i a msurilor de decolmatrare a acestora.

- Propunerea i realizarea unei metodologii de prognoz a fenomenului colmatrii

lacurilor de acumulare, n baza datelor de proiectare i exploatare a amenajrii, i a

rezultatelor msurtorile topo-batimetrice efectuate periodic. Modelul de prognoz

propus, privind colmatarea, poate fi folosit de autoritile competente n domeniu, ca

instrument de decizie i planificare. Modelul de prognoz poate furniza pe termen

lung tendine regionale.

- Analiza i interpretarea rezultatelor msurtorile topo-batimetrice efectuate n anii

2009 i 2011 la acumularea Zigoneni, date necesare pentru realizarea modelului

propus.

34

- Realizarea unui studiu de caz pentru problematica abordat n teza de doctorat, care

prezint modalitatea de evaluare a colmatrii unui lac de acumulare. Acest studiu de

caz se refer la acumularea Zigoneni de pe rul Arge.

- Elaborarea unui calcul tehnico-economic, privind decolmatarea parial a lacului de

acumulare Zigoneni, realizat n conformitate cu legislaia actual, al crui rezultat

poate conduce deasemenea la luarea unor decizii, cu privire la exploatarea durabil a

amenajrii.

- Alegerea metodei dragrii, n vederea decolmatrii pariale a acumularii. Punerea n

aplicare a acestei metode, presupune durat redus petru obinerea obiectivului

propus, costuri mici, fr afectarea principalei folosine a lacului de acumulare i

anume producerea de energie electric.

7.3. Direcii de cercetare pentru viitor

Domeniul n care a fost elaborat lucrarea de doctorat este de mare actualitate i

reprezint o problem major n domeniul gospodriilor de ap, astfel nct ofer multe

posibiliti cercetrilor ulterioare.

Direciile de cercetare pentru viitor legate de colmatarea i decolmatarea lacurilor de

acumulare se pot grupa astfel:

- elaboararea de planuri i msuri preventive apariiei colmatrii;

- stabilirea unor msuri de atenuare a fenomenului colmatrii;

- gsirea unor metode de prognoz a colmatrii, necesare att n proiectare ct i n

exploatarea lacurilor de acumulare

- ntocmirea unor metodologii de evaluare a consecinelor negative produse de

colmatare

- realizarea unei baze de date privind stadiul actual al fenomenului colmatrii;

- dezvoltarea de metode de msurare a volumelor colmatate;

- evaluarea metodelor curative n vederea stabilirii soluiei optime pentru decolmatare;

- realizarea de studii privind impactul asupra mediului;

- dezvoltarea continu a cooperrii autoritilor implicate n gestiunea amenajrilor de

ap.

BIBLIOGRAFIE SELECTIV

[1] Aman, I. D. Efectul colmatrii lacurilor de acumulare asupra tranzitrii viiturilor,

Tez de doctorat, Facultatea de Hidrotehnic, UTCB, Bucureti, 2007

[4] Constantinescu, A., Grigorescu, S.D., Constantinescu D.C., Ionescu I., Msurarea

adncimii apei n bazinele de acumulare, utiliznd metode batimetrice, U.P.B.,

Workshop: Tehnici decizionale inteligente, Editura Nou, 2006

[5] Constantinescu, A., Constantinescu, D.P., Constantinescu, D.C., Analiza erorilor i

interpolarea datelor n batimetria lacurilor de baraj, Tehnologiile Energiei nr. 2/2007

35

[10] Dumitru, A., Constantinescu, A., Constantinescu, D.C., Tehnici de msurare a

adncimii apei, Buletinul tehnico-tiinific al Icemenerg, Editura ICEMENERG, 2006

[14] Giurma, I. Colmatarea lacurilor de acumulare, Editura *H*G*A*, Bucureti,1997

[17] Grudnicky, F., Ciornei, I,. Amenajarea bazinelor hidrografice toreniale prin

lucrri specifice, partea a III-a Lucrri hidrotehnice de amenajare a bazinelor

hidrografice toreniale, suport de curs Universitatea tefan cel Mare-Facultatea de

Silvicultur,2007

[20] Ichim, I., Radoane, M., Efectul barajelor n dinamica reliefului. Editura Academiei,

Bucureti, 1986

[21] Ilina C., Popovici A. Documentantaie documentaie privind regulamentul de

exploatare al acumulrii Zigoneni pe rul Arge, n vederea obinerii autorizaiei de

gospodrirea apelor, Bucureti, 2011

[22] Ionescu, I, Grigorescu, S. D., Constantinescu, D., Constantinescu, A., Racovian, I.,

Dumitru, A., Constantinescu, M. Metode telematice pentru determinarea rezervei

strategice de ap din lacurile de acumulare, Editura Icemenerg, 2005

[23] Ionescu I.,Racovian, I., Determinarea rezervei strategice de ap din lacurile de

acumulare prin metode telematice i analiza gradului de colmatare, contract

Icemenerg nr.5546/2005

[28] Luca, B. A., Luca, V. O., Haegan, L. V. - Hidraulic special. Noiuni teoretice i

aplicaii, Editura Printech,Bucureti, 2008

[30] Luca, O.,Tatu, G., Petrescu V. Hidrodinamica cursurilor de ap, Editura.UTCB,

1998

[31] Luca, O., B. A. Luca Hidraulica Construciilor, Editura Orizonturi Universitare,

Timisoara, 2002

[32] Lungu, A. - Curgeri bifazice n sisteme hidraulice cu suprafa liber, Tez de

doctorat, Facultatea de Hidrotehnic, UTCB, Bucureti, 2007

[47] Predescu Teodora C. Cercetari asupra proceselor aluvionare in albii naturale i

amenajate Teza de doctorat, UTCB, Bucuresti 1998

[50] Rdoane, M Tendine n dinamica actual a albiilor minore ale rurilor din

Romania -Raport de cercetare Grant A448, Revista de Politica tiinei i

Scientometrie, Numr special, Bucureti 2005

[51] Rdoane, M., Rdoane, N., Impactul construciilor hidrotehnice asupra dinamicii

reliefului, Riscuri i catastrofe, Cluj, 2003

36

[53] Popovici, G., Codreanu, M.,Dnu, M., Taus, M., Amenajarea hidrotehnic a

formaiunilor toreniale, Editura Bren, Bucureti, 2008

[57] Stematiu, D., Amenajri hidroenergetice, Editura Conspres, Bucureti, 2008

[59] Tatu, G. Sisteme hidraulice n regim tranzitoriu, Editura Conspress,UTCB,

Bucureti, 1995

[60] Vanoni, V, A., Sedimentation Engineering, Editura ASCE,USA 2006

[61] *** I.T.I Istruciuni Tehnice interne S.H Curtea de Arge CHE Zigoneni, partea

de constructii i echipament hidromecanice, 2012.

[62] *** I.T.I Istruciuni Tehnice interne S.H Curtea de Arge CHEMP Sinaia 0,

Instalaii i construcii hidrotehnice, 2013

[63] *** Hotrrea nr. 28 din 9 ianuarie 2008 privind aprobarea coninutului-cadru al

documentaiei tehnico-economice aferente investiiilor publice, precum i a structurii

i metodologiei de elaborare a devizului general pentru obiective de investiii i

lucrri de intervenii publicat n Monitorul Oficial nr. 48 din 22 ianuarie 2008

[64] *** Ordinul nr. 863 din 02/07/2008 pentru aprobarea "Instruciunilor de aplicare a

unor prevederi din Hotrrea Guvernului nr. 28/2008, privind aprobarea

coninutului-cadrual documentaiei tehnico-economice aferente investiiilor publice,

precum i a structurii i metodologiei de elaborare a devizului general pentru

obiective de investiii i lucrri de intervenii.

[65] *** Raport de exploatare S.H. Curtea de Arge, 2012

[66] *** Situaia gradului de colmatare a acumulrilor administrate de S.C

Hidroelectrica S.A, 2008

[67] *** Studiu privind debitul solid i granulometria aluviunilor rului Arge amonte

Oieti pn la Vidraru Laboratorul de cercetri Stejaru, Suceva, contract 178/1992

[68] Studiu privind condiiile de explatare n siguran a amenajrilor hidroenergetice,

funcie de gradul de colmatare al acumulrilor Institutul de studii i proiectri

hidroenegetice, contract 4966/4820/2001

[69] *** US army corps of engineers - HEC-RAS, River analysis system users manual,

2009

[70] www.widocdeviz.ro

http://www.widocdeviz.ro/

Documents

Zigomemi baraj