1

Cuvânt înainte

În ultimele decenii s-au făcut simţite importante schimbări climatice. Se

manifestă perioade secetoase de unu sau mai mulţi ani urmate de ani foarte

ploioşi sau normali din punct de vedere hidrologoc.

Atât lipsa cât şi excesul de apă sunt de natură a provoca fenomene

catastrofice. Din acest motiv, amenajarea bazinelor hidrografice cu lucrări

antierozionale şi amenajarea râurilor se impun în mod evident.

Amenajarea bazinelor hidrografice înseamnă executarea unor lucrări care

vor combate eroziunea solului, cu rol favorabil în menţinerea fertilităţii sale dar

şi în împiedicarea ajungerii materialului erodat în albiile râurilor, unde va

colmata secţiunea de scurgere şi va genera inundaţii.

De asemenea, materialul erodat de pe versanţi va colmata lacurile de

acumulare construite pe râuri sau va bloca prizele de apă, etc.

Amenajarea râurilor priveşte următoarele aspecte : asigurarea stabilităţii

albiei şi protejarea zonelor, căilor de comunicaţii sau construcţiilor din

apropierea râurilor, menţinerea secţiunii de scurgere a albiilor, executarea de

lucrări de regularizare a debitelor (acumulări de apă), satisfacerea

consumatorilor de apă, navigaţia, etc.

Prin amenajarea – regularizarea râurilor sunt de asemenea protejate

prizele de apă, podurile şi alte lucrări de traversare.

O altă categorie de lucrări extrem de importante executate la amenajarea

râurilor sunt cele destinate apărării împotriva inundaţiilor.

Lucrarea de faţă tratează aceste probleme şi este destinată studenţilor

facultăţilor de construcţii, agricultură şi ecologie şi tuturor celor interesaţi de

domeniile amintite.

Autorul

2

Corneliu Dan Hâncu

REGULARIZĂRI DE RÂURI ŞI

COMBATEREA INUNDAŢIILOR

2008

3

CAP. 1 INTRODUCERE

1.1 Obiectul disciplinei

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 longitudinal al râului.

Pentru că am vorbit de rolul vitezei de curgere a apei în albie, trebuie arătat că ea este

guvernată de legea lui Chezy:

RiCv 1.1

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

panta râului :

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

patului albiei,

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

de depunere a aluviunilor.

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

a – în plan b – pe verticală

Fig. 1.1

Principalele obiective ale lucrărilor de regularizări sunt:

- apărarea malurilor şi protecţia construcţiilor, terenurilor agricole şi a

altor bunuri materiale,

- apărarea construcţiilor de traversare (poduri, conducte

aeriene,etc.), - realizarea condiţiilor necesare pentru funcţionarea diferitelor

lucrări hidrotehnice proiectate pe râu (prize de apă,acumulări, etc.),

- sporirea capacităţii de transport a albiei (împotriva inundaţiilor),

- controlul nivelului apelor subterane din luncă în scopul desecării

acesteia,

- amenajarea confluenţelor şi ramificaţiilor de râuri,

- apărarea contra inundaţiilor,

- amenajarea albiilor pentru navigaţie,

v B

MS

MDR

v

hmasevh /*1.0

i

4

- amenajarea albiilor în zonele unde s-au făcut modificări artificiale

ale albiei, sau chiar albii noi.

1.2 Scurt istoric

Ca şi construcţiile în general, activitatea oamenilor de a îmbunătăţii şi a

folosi cât mai deplin râurile are o mare vechime. Câteva exemple grăitoare sunt următoarele:

- pe Nil, cu aproximativ 4400 î. e. n. se realizau lucrări de irigaţii,

- în Olanda cu aproximativ 2000 î. e. n. erau utilizate îndiguirile,

- în Mesopotamia s-au realizat lucrări de regularizare a fluviilor Tigru şi

Eufrat cu circa 500 î. e. n.

Pe teritoriul ţării noastre s-a executat, după anul 106 (în vremea împăratului Traian)

un canal pentru navigaţie în zona Porţile de Fier, pe Dunăre, cu lungimea de 3225 m şi

lăţimea de 57 m. Acesta reprezenta o albie nouă, paralelă cu albia naturală a Dunării.

În secolul 15 s-au amenajat iazuri pe Jijila, Jijioaia, Bahluieţ (Moldova), în scopul

atenuării viiturilor şi altor folosinţe locale (piscicultură, morărit).

În vremea lui Radu Negru şi a lui Ştefan cel Mare s-au executat câteva baraje cu

scopul devierii unor cursuri de apă.

În secolele 17-19 lucrările de regularizări au fost foarte mult frânate de proprietatea

privată asupra terenurilor şi de neînţelegerea clară a utilităţii lor.

În urma unor inundaţii repetate şi a existenţei terenurilor mlăştinoase, în zona

Timişoarei s-au efectuat lucrări de desecări şi îndiguiri în secolul 18. După marile inundaţii

din 1757 este chemat inginerul olandez Maximilian Frymanth, care propune pentru

regularizarea râurilor Bega şi Timiş o lucrare unică prin faptul că leagă prin două canale cele

două râuri. Pe aceste două canale apa curge gravitaţional datorită situaţiei din profilele

longitudinale ale celor două râuri (vezi figura 1.2).

La ape mari pe Bega, se produc evacuări de debite pe canalul 2 spre Timiş(acesta este

îndiguit), protejându-se de inundare Timişoara.

La ape mici pe Bega, pentru asigurarea debitului minim de scurgere salubră, se

suplimentează debitele cu apă din Timiş, pe canalul 1.

În 1757 începe şi “canalizarea”(regularizarea şi amenajarea pentru navigaţie) râului

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

amonte până la Făget.

5

Fig. 1.2

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

Crasna.

În 1749 se fac lucrări de desecări în câmpiile Crişurilor şi Someşului.

Între anii 1835 şi 1894 se execută regularizarea Crişurilor prin tăieri de

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

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

Bega, Mureş, Aranca, Bîrzava şi Moraviţa.

Între anii 1875 şi 1877 se face dirijarea viiturilor Dîmboviţei (pentru

protejarea Bucureştiului) spre afluenţii Argeşului: Sabarul, Răstoaca şi

Ciorogîrla, prin realizarea unor canale de legătură (canalele au avut pante mici

şi de aceea s-au împotmolit cu timpul). În anul 1850 râul Ilfov a fost dirijat în Colentina (iniţial se vărsa în Dîmboviţa).

Începând din anul 1881 se face regularizarea Dîmboviţei până la podul Vitan

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

piloţi de lemn).

Din 1889 se trece la amenajarea Dîmboviţei de la podul Vitan până la satul Tînganu

în aval, iar în amonte până la Ciurel.

Începând cu anul 1936 se trece la realizarea salbei de lacuri de pe râul Colentina:

Buftea, Băneasa, Herăstrău, Floreasca şi Tei. Lacul Cernica se va realiza mai târziu.

Între 1957 şi 1959 se face canalizarea Dîmboviţei până la vărsarea în Argeş.

Începând din 1842 se fac lucrări de regularizări pentru navigaţie pe Dunăre.

Între 1875 – 1881 se fac cheuri în porturile Giurgiu, Brăila, şi Galaţi. După 1881 se

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

Călăraşi.

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

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

S

S

TIMISOARA

TOPOLOVAT

HITIAS D

D

CHIZATAUBEGA

TIMIS

2

- PRAG DEVERSOR

BARAJ

COSTEI

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

..

..

2.60

S - STAVILAR

D - DIG

ANROCAMENTE

6

Între 1897 şi 1902 se canalizează braţul Sulina iar în 1906 se înfiinţează

serviciul de dragaj pentru întreţinerea adâncimii navigabile datorită constatării

că adîncimea navigabilă nu se menţinea la valoarea de minim 7m, conform

hotărîrilor Comisiei Dunării.

În 1895 se îndiguiesc 500 ha în delta Dunării (la Mahmudia) dar în 1897

o viitură a distrus lucrarea. În 1904 se execută pentru prima dată în România o îndiguire tip polder

(submersibilă), la Chirnogi, lângă Olteniţa.

În 1906 se realizează îndiguirea moşiei Spanţov – 1500 ha .

În 1910 se înfiinţează serviciul de îmbunătăţiri funciare, condus de Anghel Saligny

până în 1918.

Între anii 1898 şi 1924 se elaborează Legea Apelor, care stabileşte că apele sunt

bunuri publice, sub autoritatea şi controlul statului. Această lege deschide calea amenajării

complexe a râurilor în România.

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

21poduri şi 34 căi ferate sunt distruse iar oraşele Iaşi, Bîrlad şi Arad au fost grav afectate.

Între anii 1941 şi 1942 au loc mari inundaţii în toate zonele ţării. Rezultă clar

necesitatea lucrărilor generale de amenajare a râurilor (în special pe torenţi, în bazinele

hidrografice) şi îndiguiri. S-a pus în evidenţă şi amplasarea greşită a podurilor împreună cu

lipsa lucrărilor specifice de regularizare locală.

Începând cu 1948 se realizează următoarele lucrări mai importante :

- îndiguiri la lacul Brateş şi acumularea Folteşti (în judeţul Galaţi),

- regularizarea Siretului pe 8 km în zona podului de şosea şi cale ferată de la

Cosmeşti,

- regularizări pe Olt, Moldova, Argeş, Arieş, Someş şi Jiu,

- îndiguiri pe Dunăre (circa 1000km), Mureş şi Someş,

- se prefigurează viitoarele canale Dunăre - Marea Neagră şi Bucureşti - Dunăre

(realizat, până în prezent, doar parţial).

1.3 Rezolvarea problemei apelor în România

În ţara noastră sunt peste 4000 râuri cu bazin hidrografic de peste 10 km2, lungimea

totală a acestora depăşind 60.000 km.

Acesta este o reţea de ape interioare destul de deasă, la care se adaugă şi circa 300

lacuri naturale şi artificiale cu suprafaţă de peste 1 km2.

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

precum şi apele mării, până la distanţa de o bătaie de tun de la ţărm, aparţin domeniului

public. Această lege se referea însă numai la problemele de navigaţie şi numai în expunerea

de motive a ei se menţionau şi efectele economice ale apelor, în legătură cu irigaţiile şi cu

forţa motrice. Legi similare existau şi în Transilvania, în Bucovina şi în fostul Imperiu

Austro-Ungar.

După reântregirea României, problema întocmirii unei noi legi a apelor, mai

cuprinzătoare, a fost pusă de o comisie a parlamentului şi de un grup de ingineri de

specialitate dintre care amintesc pe Elie Radu, Dimitrie Leonida şi A. Davidescu. A fost

întocmit un proiect de lege care, după aprobare, a fost publicat în Monitorul Oficial din 4

august 1921.

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

sub autoritatea şi controlul statului. Întrebuinţarea apelor şi orice lucrări referitoare la ape se

pot face numai pe baza unei autorizaţii. Lucrările de amenajare ca regularizări, apărări contra

7

inundaţiilor, irigaţii, amenajări pentru instalarea de forţă motrice şi altele, puteau fi executate

de stat sau de particulari care au primit concesiuni de la stat. Legea prevedea întocmirea unui

program de utilizare integrală a apelor. Legea nu a fost aplicată efectiv decât începând din

1924, când, cu unele modificări, a fost adoptată Legea regimurilor apelor (Monitorul Oficial

din 27 iunie 1924).

Tot în 1924 apare şi Legea energiei (Monitorul Oficial din 4 iulie 1924), care

prevedea printre altele:

- folosirea raţională a resurselor de energie prin amenajarea căderilor de apă,

economisindu-se sursele epuizabile,

- acordarea de permise persoanelor competente, pentru studiul unor cursuri de apă

în vederea amenajării lor,

- acordarea de concesiuni de stat pentru construirea de instalaţii hidraulice,

- ajutorul statului pentru construirea de lacuri egalizatoare.

Ca urmare a acestor legi, între 1925 şi 1927 s-au acordat concesiuni pentru 390 de

instalaţii hidroelectrice cu o putere totală de circa 145 MW”. [27]

Apele României, care până în 1944 au fost, totuşi, foarte puţin studiate, amenajate şi

folosite, capătă în anii noştri o amenajare complexă (din amonte spre aval) pentru

hidroenergie, navigaţie, alimentări cu apă, irigaţii, piscicultură etc.

Pentru studii şi proiectarea lucrărilor hidrotehnice s-a creat o vastă reţea de staţii

hidrometrice pe apele interioare.

Învătământul superior de construcţii hidrotehnice s-a dezvoltat forte mult şi de

asemenea şi unităţile de cercetare, proiectare şi laboratoarele hidrotehnice (primul din ţară s-a

fondat în 1929 la Timişoara). Institutul de Cercetări şi Ingineria Mediului din Bucureşti are

cel mai mare laborator din ţară.

De asemenea se remarcă laboratorul de hidraulică de la Mogoşoaia al

I.S.P.H. – Bucureşti şi cele din centrele universitare care pregătesc specialişti în

construcţii hidrotehnice : Timişoara, Bucureşti, Constanţa şi Iaşi. În 1956 s-a înfiinţat Comitetul de Stat al Apelor şi Institutul de Planuri de Amenajare

şi Construcţii Hidrotehnice, care a întocmit “Planul de amenajare integrală a apelor din

România”.

Execuţia planului se propunea în două etape: etapa 1 până în 1980, amenajări generale

cu timp de recuperare în mai puţin de 10 ani; etapa 2 după 1980, până la realizarea tuturor

amenajărilor apelor interioare care prezintă eficienţă economică.

Amenajarea complexă a apelor din România, pentru energetică, îmbunătăţiri funciare,

navigaţie şi alte folosinţe, este în desfăşurare.

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

gospodărirea apelor în România

Râurile din România au un caracter torenţial. Repartiţia în timp şi spaţiu a debitelor

este neuniformă. Volumul de apă transportat în timpul viiturilor reprezintă circa 80% din

volumul scurgerii anuale.

În 1970, 2,9 milioane ha de teren arabil erau în pericol de inundare iar eroziunea se

făcea simţită pe 9,046 milioane ha . În acel an s-au suprapus topirea zăpezilor cu ploile

torenţiale şi au apărut numeroase blocaje de gheţuri şi plutitori pe râuri (zăpoare).

Coeficientul de scurgere (definit ca raport între stratul de apă căzut din precipitaţii şi

stratul de apă scurs la suprafaţa terenului) a fost mare datorită terenurilor îmbibate cu apă. În

aprilie precipitaţiile au atins valori de 40-128 l/m2 iar în prima decadă a lui mai, 40-50 l/m

2.

Ca urmare solul a fost saturat cu apă.

8

Luna mai a avut un record de precipitaţii (200 l/m2 faţă de recordul anterior de 160

l/m2) iar evaporaţia a fost redusă din cauza temperaturilor relativ scăzute. Ca urmare, au

apărut viituri simultane pe afluenţi şi pe cursurile principale şi de aceea cotele de inundaţie

pe Mureş şi Someş, au fost depăşite cu 3 ÷ 5 m!

Debitele medii au fost depăşite de aproximativ 20 de ori (Someş : în 1941 2250

m3/s; în 1970 3200 m

3/s ; Mureş: în 1932 2160 m

3/s; în 1970 2200 m

3/s).

Pe Dunăre prima undă de viitură a sosit la 20 aprilie şi a depăşit nivelurile istorice

măsurate începând din 1838. A doua undă de viitură, la începutul lui iunie (după viiturile pe

afluenţi) a dus la depăşirea cu 80 cm a nivelurilor istorice. Dunărea a avut debitul de 15.000

m3/s la Baziaş faţă de valorile obişnuite de circa 7000 m

3/s.

În 1970 existau îndiguiri pentru 1,3 milioane ha şi acumulări pentru atenuarea

viiturilor pentru protecţia a 20 mii ha. Aceste lucrări au fost în mod clar insuficiente iar unele

au fost subdimensionate.

Barajele mari au lucrat bine şi nu au fost semnalate avarii semnificative.

Pagubele au depăşit 10 miliarde lei la caare s-au adăugat pagubele indirecte care nu au

putut fi estimate (în valori 1970 ; circa 2040 milioane$). În perioada viiturilor au acţionat

peste 200 mii civili şi 10 mii militari cu 1000 utilaje terasiere mari. S-au folosit peste 5

milioane saci cu pământ şi s-au efectuat 1 milion m3 terasamente.

Au fost reamenajati aproape 500 km din cei circa 1000 km de diguri la Dunăre (malul

românesc e jos iar cel bulgăresc mai înalt).

Pagubele din inundaţii au crescut între anii 1960 şi 1970 de la 150 milioane lei/an la

1130 milioane lei/an (circa 230 milioane $).

S-a adoptat un plan de măsuri pentru completarea “Programului naţional de

gospodărire a apelor, îndiguiri, irigaţii şi combaterea eroziunii solului”. Programul

suplimentar cuprindea 1.500 milioane m3 acumulări, extinderea îndiguirilor, îmbunătăţirea

metodelor de calcul a asigurărilor, folosirea unor metode moderne de calcul şi de prelucrare a

datelor, proiectarea de amenajări complexe (acumulări şi îndiguiri, fără strangularea

exagerată a apei).

S-a hotărât să se facă o bună şi permanentă întreţinere a lucrărilor existente dar se

pare că acest lucru a fost uitat mai târziu.

Comportarea lucrărilor hidrotehnice la inundaţiile din 1970 a fost destul de bună.

Acumulările au evidenţiat un grad de amenajare redus şi acumulări insuficiente în

zona inundată.

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

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

2100 kg/s.

Procesul de eroziune în aval de unele baraje a fost foarte intens (Doiceşti).

La barajul “Strîmtori” (de pe Firiza, lângă Baia Mare) nu au funcţionat golirile de

fund.

A rezultat necesitatea funcţionării mai eficiente şi mai bine coordonate a

“Dispeceratului Naţional”.

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

Latinu.

A rezultat, de asemenea, că trebuie extinse şi calculate cu asigurări corespunzătoare

acumulările mici.

Zona îndiguită a fost inundată doar în proporţie de 3% !

Au fost distruse 4425 de poduri şi podeţe.

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

inundaţii.

9

În anul 2004 situaţia acumulărilor din România, mult îmbunătăţită faţă de 1970, se

prezenta ca mai jos:

- circa 1400 de acumulări permanente şi nepermanente,

- cele mai mari 220 dintre ele aveau volume de peste 1 mil. m3,

- 217 dintre ele, cu un volum total de 8110 mil. m3 sunt situate pe râurilr interioare

şi au aproximativ 62 % din volumul util al acumulărilor din România,

- 3 mari acumulări sunt situate pe frontieră (Porţile de Fier I şi II pe Dunăre şi

Stânca - Costeşti pe Prut,

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

hidroenergetică.

Anii 2004, 2005 şi 2006 au fost foarte ploioşi. Aş remarca recordul de ploaie din

localitatea Agigea din judeţul Constanţa : 300 l/m2 în 24 de ore.

Inundaţiile din 2005 au venit în şase valuri succesive, între aprilie şi septembrie.

Dunărea a avut la Baziaş între 15100 şi 15400 m3/s. Siretul a atins debitul de 4600 m

3/s (după

unii autori chiar 5000 – 6000 m3/s). Numeroase poduri, şosele, căi ferate şi case (circa 4000)

au fost distruse iar pierderile de vieţi omeneşti au fost foarte mari (circa 80 de persoane).

Pgubele au depăşit 2 miliarde de euro.

În prima parte a anului 2006, până la sfârşitul lunii aprilie, s-au produs noi inundaţii,

dintre urmările cărora aş menţiona: 15834 de persoane evacuate, 12 judeţe cu 152 de

localităţi afectate, 2100 de case inundate şi/sau distruse, 144 de poduri şi podeţe distruse, 510

km de drumuri afectate şi peste 21000 ha de teren arabil inundate „controlat”(prin tăierea

digurilor, în încercarea de a proteja unele localităţi).

În mod paradoxal a urmat o perioadă extrem de secetoasă în a doua parte a anului

2006 şi în 2007.

În vara anului 2008 au avut loc noi inundaţii însoţite de pagube semnificative în

judeţele din nordul Moldovei.

O concluzie importantă în urma acestei ultime perioade cu inundaţii este că după 1990

ritmul de realizare a unor lucrări de amenajare a râurilor a scăzut dramatic şi, de asemenea,

întreţinerea şi repararea lucrărilor deja existente au fost foarte mult neglijate.

CAP. 2 AMENAJAREA BAZINELOR HIDROGRAFICE

2.1 Generalităţi asupra cursurilor de apă

Cursurile naturale de apă pot fi permanente sau temporare.

Ele sunt alimentate din scurgerile de suprafaţă (după precipitaţiile torenţiale) şi din

straturile de apă subterane.

Pârâurile, râurile şi fluviile se varsă în alte ape curgătoare, în lacuri, mări sau oceane.

Alcătuirea unui curs de apă: – bazin hidrografic,

– izvor,

– albie (depresiune naturală sau făgaş săpat

de râu).

10

Fig. 2.1

Râurile alimentate preponderent subteran au debite relativ uniforme iar cele

alimentate majoritar din ape de suprafaţă au debite neuniforme.

Confluenţa este locul de unire a două cursuri de apă: cel mai scurt este afluent,

celălalt, curs principal sau emisar.

Kilometrarea râurilor se face de la vărsare către izvoare.

În profilul longitudinal al râului, gura de vărsare joacă rolul de bază de

eroziune (este cota limită până la care ar putea să se producă eroziunea în

adâncime a albiei). La vărsarea în mare fluviile pot avea deltă (în mările fără maree) sau estuar (dacă

există flux – reflux, adică maree, această mişcare periodică a apei va spăla aluviunile care

s-ar putea depune în zona de vărsare).

Fig. 2.2

Dunărea are o deltă de aproximativ 5600 km2 (în 2004; 4420 km

2 în

România). În anii 1924-1960 erau transportate aproximativ 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, fenomen urmat de scăderea

transportului în lungul litoralului şi la stricarea echilibrului relativ al plajelor şi

cordoanelor litorale. Prin scăderea aportului de aluviuni (nisip fin) pelitoral

predomină la ora actuală eroziunile date de valuri

BAZIN HIDROGRAFIC DE SUPRAFATA

BAZIN HIDROGRAFIC SUBTERAN

APA FREATICA

CUMPANA APELOR

SUBTERANE

STRAT IMPERMEABIL

RAU

CUMPANA APELOR

HiHs

H

PRECIPITATIICOEFICIENT DE SCURGERE

H

Hsk

11

Apariţia “barei” de la Sulina (o depunere de nisip paralelă cu ţărmul, datorată disipării

energiei curentului de apă al Dunării la vărsarea în Marea Neagră) împiedica accesul navelor

pe Dunăre. Datorită acestui fenomen se ajunsese la un moment dat la adâncimi care depăşeau

doar cu puţin 3 m. Conform tratatului semnat de România ca membră în Comisia Dunării,

adâncimea la gura braţului Sulina trebuie menţinută la circa 7,30 m. Din acest motiv, pornind

de pe cele două laturi ale gurii de vărsare s-au construit două jetele, păstrând între ele lăţimea

şenalului navigabil al Dunării. Curentul de apă vărsat prin această gură artificială a spălat

„bara” dar aceasta s-a format din nou în faţa noii guri de vărsare. Prin urmare jetelele au fost

prelungite permanent pentru spălarea depunerilor. Jetelele (diguri uşoare de protecţie a

şenalului navigabil de acces în Dunăre) au ajuns la lungimea de circa 8 km avansând, în

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

Fig. 2.3

1/12 din suprafaţa Deltei Dunării e formată din grinduri (suprafeţe de teren formate

din depuneri în albie majoră, care se inundă la ape mari).

2.2 Clasificarea cursurilor de apă

Se pot avea în vedere mai multe criterii de clasificare a cursurilor de apă :

I). După durata de scurgere:

⊕ permanente (alimentare subterană şi de suprafaţă, circa 115.000 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.

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

6670 km, ... pe locul 16 se situează Volga, cu 3400 km, pe locul 17 situându-se Dunărea, al

doilea fluviu al Europei, cu 2850 km). După alţi autori Amazonul are 7025 km (de la izvorul

Apurimac; 6400 km de la izvorul Maranon) şi se situează pe primul loc şi ca lungime (este

fără dubii cel mai mare fluviu ca debit, la vărsarea în Atlantic prin estuarul său larg de 80 km:

150000 m3/s). Amazonul are un uriaş bazin hidrografic: 7,2 mil. km

2.

12

IV). După regiunea în care curg:

⊕ râuri de munte,

⊕ râuri de deal,

⊕ râuri de şes.

Evident, unele râuri curg în mai multe regiuni geografice.

Reţeaua hidrografică este totalitatea cursurilor de apă de pe un teritoriu. Reţea

hidrografică poate fi:

- permanentă (formată din cursuri de apă permanente),

- temporară.

Indicele de densitate al reţelei se determină cu relaţia:

∆ = S

Lca [km / km

2] 2.1

în care: Lca - lungimea cursurilor de apă de pe un anumit teritoriu (km),

S - suprafaţa teritoriului pe care studiem densitatea reţelei

hidrogafice (km2).

Densitatea reţelei hidrografice este în funcţie de cel mai mic râu luat în considerare

(după permanenţă, după debit, etc.)

În ţara noastră ∆ = 0,49 km/km2, determinată pe hărţi 1 : 200.000 (s-au considerat

cursurile permanente şi cele semipermanente).

La munte densitatea este 1÷ 1,2 km/km2.

La şes ea are o valoare mult mai redusă, 0,3 km/km2.

În condiţiile existenţei unui teren impermeabil (infiltraţii reduse), ale vegetaţiei sărace

şi ploilor torenţiale, se dezvoltă o reţea temporară deasă. Dacă terenul este permeabil şi

vegetaţia bine dezvoltată atunci reţeaua temporară va fi slab reprezentată, predominând

reţeaua permanentă.

2.3 Elementele regimului hidrologic

Regimul hidrologic este suma fenomenelor şi proceselor care definesc caracterul unui

curs de apă.

Elementele regimului hidrologic sunt:

A) – Debitul lichid [m3/s] (Qmin, Qmax, Qmed, coeficientul de neuniformitate,

hidrograful),

B) – Debitul solid [kg/s]: - în suspensie turbiditate [g/l]; [kg/m3],

- târât [kg/s],

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

D) – Forma albiei şi stabilitatea ei,

E) – Nivelurile de apă:

HMM (maxim maximorum sau istoric),

H M med (media nivelelor maxime anuale),

H 0 (nivel mediu multianual media nivelelor medii anuale),

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

Etiaj este nivelul asigurat 355 de zile /an,

H M mediu (nivel minim mediu media celor mai mici nivele anuale

existente 365 zile/an),

Hmm (nivel minim minimorum sau istoric).

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

hidrometrică.

13

1 Hidrograd = (HMM - Hmm)/10

Factorii care influenţează scurgerea lichid ăsunt următorii: - naturali climatici (ploi, temperaturi, vânturi),

neclimatici (topografia, geologia, pedologia şi

vegetaţia).

- omul direct lucrări în albie,

indirect lucrări în bazinul hidrografic.

Ziarul francez L’EXPRES menţiona cu câţiva ani în urmă:

“… în ultimii 15 ani circa 17 milioane hectare de păduri tropicale au fost rase de

pe suprafaţa pământului …” (peste 1 mil ha/an). Se cheltuiesc anual 500 mil $ pentru

împăduriri dar ar fi necesari 5 mld $/an !

2.4 Eroziunea solului. Probleme generale şi clasificare

Numim eroziune a solului procesul de desprindere, transport şi depunere a particulelor

de sol de către factorii de mediu.

Eroziunea solului afectează terenurile agricole dar, prin materialul erodat, care ulterior

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

activităţi umane.

Pagubele produse anual de fenomenele de eroziune a solului sunt, după unii autori, de

aproximativ 600 mil $ din care circa 80% revin agriculturii. Pierderile de sol vegetal

se cifrează la 5 15 t/ha 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 de sol vegetal fertil

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. a elaborat un plan de protecţie a mediului şi

C.E.S.

Clasificarea proceselor de eroziune a solului se poate face după mai multe criterii:

a) În funcţie de intensitatea cu care se produce eroziunea:

Eroziune normală, egală, ca ritm, cu refacerea naturală a solului,

Eroziune accelerată, mai rapidă decât refacerea naturală.

Eroziunea accelerată este cauzată şi de practicarea agriculturii în 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).

c) După perioada de producere a eroziunii:

Eroziune geologică veche (văiuga, vâlceaua, valea seacă, viroaga, valea râului

propriuzisă),

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

d) După agentul care produce eroziunea:

Agenţi naturali:

- apa prin efectul picăturilor,

prin scurgere la suprafaţă,

14

gheţari,

- variaţiile de temperatură,

- vântul.

• Omul eroziune antropogenă (în urma activităţilor omului).

Eroziunea produsă de picăturile de ploaie se datoreşte energiei cinetice (Ec= mv2/2) pe

care o acumulează acestea în cădere. În contact cu solul Ec se transformă în lucru mecanic

producând desprinderea şi împrăştierea particolelor de sol ( max picătură de ploaie, circa 6

mm).

În cazul unui teren orizontal se produce o redistribuire uniformă a particulelor de sol

şi nu apare eroziunea:

Fig. 2.4

În cazul unui teren în pantă (sau al ploii care cade oblic) nu se mai produce o

redistribuire a particulelor ci eroziune (o mai mare parte din particulele de sol dislocate se

deplasează la vale):

Fig. 2.5

Eroziunea prin scurgerea apei la suprafaţa solului se produce în timpul

ploilor torenţiale, când cantitatea de apă căzută o depăşeşte pe cea care se poate

infiltra. În această situaţie apare un strat de apă care se scurge la suprafaţa

terenului.

CADERE PICATURA

PLOAIE

~ 1.50 ~ 1.50

CADERE

PICATURA PLOAIE

i

15

Fig. 2.6

cosGN 2.2

sinGT 2.3

olap VG )( 2.4

2

2SvkP

2.5

în care: k – coeficient hidrodinamic,

S – suprafaţa atacată de apă a particulei,

- densitatea apei,

ap , - greutăţile specifice ale pietrei şi apei,

Dacă: P + T < R echilibru bun

P + T > R particula este antrenată de apă

P + T = R echilibru la limită

Eroziunea eoliană

În multe ţări ea este la fel de importantă sau chiar mai importantă 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) efectează 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 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.

vP

T

N

G

- FORTA HIDRODINAMICA

16

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 produce doar pe terenurile în

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

panta de curgere, R- raza hidraulică, C-coeficientul lui Chezy);

-materialele transportate de apă se deplasează în direcţia pantei, ajungând în emisari

(locurile de vărsare ale cursurilor de apă);

-materialul transportat de vânt urmează direcţia de deplasare a vânturilor puternice

(exemplu: furtunile de praf galben din Coreea, cu sursă de plecare din China);

-eroziunea eoliană este favorizată de vremea secetoasă iar cea produsă de apă se 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].

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

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:

17

1) Folosirea raţională a terenurilor în pantă, prin organizarea

antierozională a acestora (tarlale, parcele, sole, 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.

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).

Notă. Fondurile europene pentru agricultură nu se acordă decât dacă arăturile se

fac pe curba de nivel.

B) Lucrări silvice antierozionale:

- perdele de protecţie din arbori,

- plantaţii silvice.

C) Lucrări hidrotehnice antierozionale:

1. Pentru reţinerea totală a scurgerii:

- valuri orizontale,

- canale orizontale,

- terase orizontale.

2. Pentru reţinerea parţială şi dirijarea scurgerii apei:

- valuri înclinate,

- canale înclinate,

- terase înclinate. 3. Pentru evacuarea controlată a apelor de pe versanţi (terenuri în pantă): -

debuşee.

18

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),

- lucrări în zona de evacuare în emisar.

2.5 Valuri de pământ

Sunt lucrări hidrotehnice antierozionale care se execută pe terenurile

arabile, cu pante de 112 % (până la 15 % pe păşuni). Ele nu scot terenul din circuitul agricol deoarece au pante foarte reduse ale taluzelor.

Au o secţiune triunghiulară sau parabolică şi necesită nivelarea în prealabil a terenului.

În cazul unei execuţii greşite pot duce la agravarea stării de eroziune.

Problemele care trebuie rezolvate la calculul valurilor de pământ sunt:

– determinarea secţiunii transversale;

– determinarea lungimii valurilor;

– determinarea distanţei între valuri;

– determinarea numărului de valuri pe unitatea de lucru (parcelă,

solă, tarla).

2.5.1 Valuri orizontale (de nivel)

Se execută pe terenurile arabile sau pe păşuni, în zone secetoase, cu

terenuri permeabile, unde nu există pericolul alunecărilor de teren. Nu se

realizează decât pe terenurile (parcele, ...)afectate de eroziune sau în pericol

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

Fig. 2.7 O orizontală pe un plan de situaţie este o paralelă

cu curbele de nivel (A – B)

19

Fig. 2.8

Se recomandă:

m = 4÷5

n = 4

h = h'+h" = 0,35 ÷0,6 m ; h

' =

h" = h / 2

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

5432 (deoarece se fac calculele pe 1 m de val).

Secţiunea udată a valului va fi:

321 2.6

Elementele din figură se pot determina cu relaţiile:

)1

(8

)1

(2

22'

1i

nh

in

h 2.7

mi

imnh

1

)(

8

22

2 2.8

)(8

2

3 mnh

2.9

)1(2

)( "

mi

ihnmy

2.10

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 (Kostiacov).

dckImv 2.11 în care:

m - parametru privind concentrarea scurgerii

m = 1 curgere laminară

m = 2 curgere în şiroaie (turbulentă)

i - panta versantului în raport cu rugozitatea versantului

20

d - lungimea de scurgere pe versant m (dinstanţa între două valuri

consecutive)

k - coeficient de scurgere

I - intensitatea ploii de calcul m/s

iic )357(

7 - pentru versant rugos

35 - pentru versant neted

Rezultă:

ckIm

vd

2

2

2.12

Această relaţie a permis verificarea experimentală în diferite condiţii de teren şi

stabilirea distanţei de neeroziune între valurile vecine, care este întabelată (în funcţie de

rezistenţa solului la eroziune şi de panta terenului).

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

terenului

Panta

(%)

Distanţa (m)

Soluri cu rezistenţă

redusă la eroziune

Soluri cu rezistenţă

medie la eroziune

Soluri cu rezistenţă

mare

la eroziune

2 41 49 55

3 33,5 40 45

4 30 35 39

5 26 30 35

6 23,5 28 32

7 22 26,6 30

8 20,5 25 28

9 19,5 23,3 26

10 18,5 22 24,6

11 17,5 21,2 23,5

12 17 20 22,5

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

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

S d

1m

PINTENPINTEN DE CAPAT

VALURI

VECINE

21

Fig. 2.9

S = d x 1 m 2.13

S x Hs = x 1 m 2.14

d Hs = k = Hs/H 2.15

Hs = k H 2.16

Rezultă:

kHd

2.17

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

lucrările de hidrologie,

H 10% România = 70 120 mm.

Obs. În anul 2004, în comuna Agigea din judeţul Constanţa a căzut o ploaie record de

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

ploaie de 980 mm/24 ore.

În final se alege distanţa cea mai mică din cele două valori calculate. Lungimea

valurilor de pământ se ia egală cu lăţimea unităţii de lucru care trebuie amenajată (parcelă,

tarla) şi se notează cu l.

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

amenajat:

Nr valuri = L/d + 1 2.18

2.5.2 Valuri înclinate

Se execută pe terenuri cu permeabilitate redusă şi în zonele cu precipitaţii

abundente şi pericol potenţial de alunecare a terenului. Apa curge în lungul valurilor, care prezintă o pantă longitudinală i = (0,11,5 %).

Apa transportată de valurile înclinate este deversată într-un debuşeu.

Determinarea secţiunii transversale se face ca la valurile orizontale.

Determinarea distanţei între valuri se face din două condiţii:

a) Condiţia de neeroziune (apa care se scurge pe versant de la un val

la altul să nu capete o viteză care să depăşească viteza critică de eroziune Vcr).

Distanţele maxime de neeroziune sunt date în tabele în funcţie de rezistenţa

solului la eroziune şi de panta terenului,

22

Fig. 2.10

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

figura 2.11.

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

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

Fig. 2.11

Cota punctului B se obţine prin interpolare între C şi D (între care este o diferenţă de

nivel egală cu echidistanţa curbelor de nivel).

De exemplu: Cota B=54.00 m

Panta i va fi: LL

hi

00.5000.54

L = distanţă măsurată la scara planului de situaţie.

b) Distanţa propusă din prima condiţie se verifică hidraulic, pentru ca

viteza apei în lungul valului să nu depăşească viteza critică de eroziune iar

23

valul să poată transporta debitul maxim colectat pe versant, de pe suprafaţa

dintre două valuri consecutive.

Viteza în lungul valului este:

2Ricv 2.19

în care:

6

11

Rn

c 2.20

npământ = 0,04 - coeficientul de rugozitate, i2 -

panta longitudinală a valului.

uP

R

2.21

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

La valuri lungi (peste 200 m) panta i2 se propune variabilă:

- prima sută de metri 0,1 %,

- a doua sută de metri 0,15 %,

- a treia sută de metri 0,2 %, etc.

Fig. 2.12

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

n

v

v

n

i

i 1

2

2 2.22

Debitele în lungul valului vor fi:

Qval = V2 2.23

Vsedimentare < V2 < Veroziune 2.24

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

Qval Qcolectat 2.25

Qcolectat = kI S = k Id l 2.26

k = Hs/H - coeficientul de scurgere

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

concentrare al ploii)

24

*

*

n

cT

cI

mm/min 2.27

c* = (A + B) lg N 2.28

n* = 0,33 0,5

A şi B - parametri hidrologico-geografici ce se dau pe hărţi [18],

N = 10 ani - perioada de repetiţie a ploii,

d - distanţa dintre valuri,

l - lungimea valurilor,

v1 - viteza pe versant (când apa se scurge de la un val la altul),

v1 = 7 10 m/min = 0,1 0,16 m/s,

Tc - timpul de concentrare a ploii, este timpul necesar apei să ajungă din punctul cel

mai îndepărtat al suprafeţei (A), pe drumul cel mai lung (AB C) până în secţiunea de

calcul (C, la vărsarea valului în debuşeu).

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

Numărul de valuri înclinate se determină cu:

Nr valuri = (L/d) + 1 2.29

L - lungimea parcelei,

d - distanţa dintre valuri.

2.7 Canale de coastă din pământ

Canalele de coastă din pământ pot avea una din următoarele secţiuni:

- triunghiulară - 1,

- trapezoidală sau trapezoidală cu bermă - 2 şi 3,

- parabolică.

Fig. 2.13

i 1

. ..

..

.. .

. .... ..

.

i 2

. ..

..

.. .

. .... .

.

.

i 3

. ..

..

.. .

. .... ..

.BERMA

25

Canalele de pământ se execută de obicei în plantaţiile de vie şi pomi, în

spaţiul dintre rânduri, deoarece scot din circuitul agricol suprafeţele pe care se

execută. Panta versantului nu va depăşi 18 25 % pentru culturi de câmp, 35 % pentru păşuni

şi 45 % în plantaţii forestiere.

2.7.1 Canalele de coastă orizontale

Sunt lucrări antierozionale care reţin scurgerile din precipitaţiile

torenţiale. 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 ce se pun la calculul canalelor de coastă orizontale sunt: a) determinarea secţiunii transversale,

b) determinarea distanţei între canale,

c) determinarea lungimii canalelor,

d) determinarea numărului de canale.

a) Secţiunea transversală se determină din condiţia ca volumul de

săpătură să fie egal cu cel de umplutură (făcând calculul pe 1 m de canal): 2 + 3 = 4 + 5 2.30

în care:

2 + 3 - secţiunea de săpătură

4 + 5 - secţiunea de umplutură

Utilizând relaţia 2.26 împreună cu:

h = h’ + h”= 0,3÷0,7 m 2.31

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

şi apoi secţiunea udată:

= 1 + 2 + 3 2.32

Fig. 2.14

Se recomandă următoarele valori constructive:

b = b1 = 0,3÷0,4 m

Δh = 0,1÷0,2 m

b) Determinarea distanţei între canale se face din două condiţii:

i

. ...

..

. .. ..

. ...

.itg

14

52

3

y

h'

h"

b1

b

h

1:1

1:1

1:1

1m

26

1) apa, în timpul scurgerii pe versant de la un canal la altul, să nu depăşească

viteza critică de eroziune; pornind de la această condiţie, distanţele sunt date

în tabele ca valori maxime admise.

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

scurgerea pe versant în plantaţiile de vie şi pomi

Panta

(%)

Distanţa (m)

Soluri cu rezistenţă

redusă la eroziune

Soluri cu rezistenţă

medie la eroziune

Soluri cu rezistenţă

mare

la eroziune

6 18 25 31

8 16 22 27

10 14 20 24

12 13 18 22

15 12 16 20

17 10 14 18

20 8 11 15

22 6 9 12

24 5 8 10

2) cantitatea de apă colectată pe suprafaţa dintre două canale de coastă vecine

să poată fi înmagazinată în canalul orizontal situat în aval (determinarea se

face ca la valurile de pământ orizontale):

kHd

2.33

c) Lungimea canalelor se ia egală cu lăţimea unităţii teritoriale amenajate

(parcelă, tarla).

d) Numărul de canale se determină cu:

Nr canale = (L/d) + 1 2.34

L = lungimea parcelei (tarlalei),

d = distanţa între canale.

2.7.2 Canale de coastă înclinate

Aceste lucrări se execută în zonele cu ploi abundente, teren impermeabil

sau cu risc de alunecare, pentru evacuarea rapidă a surplusului de apă de pe

versanţi. a)Secţiunea cea mai folosită este cea triunghiulară, deoarece permite menţinerea unei

viteze de scurgere relativ ridicată şi la debite mici.

27

Fig. 2.15

Se recomandă:

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

Adăugând şi condiţia ca volumul de săpătură să fie egal cu cel de umplutură (la

calculul pe 1 m de canal):

2 + 3 = 4 + 5 2.36

se pot calcula h’şi h” şi apoi secţiunea udată :

= 1 + 2 + 3 2.37

la canale cu bermă mare: h poate merge până la 1,15 m

la canale cu bermă mică: h poate merge până la 0,8 m

b)Determinarea distanţei între canalele înclinate se face din două condiţii: - neeroziunea versantului (“d” în tabele),

- Qcanal Qcolectat şi Vsedimentare < V2 < Veroziune.

(calculele se fac ca la valurile înclinate).

c)Determinarea lungimii canalelor înclinate se face în funcţie de lăţimea

parcelei amenajate (este egală cu aceasta).

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

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

piatră sau beton.

2.8 Terase

Sunt lucrări hidrotehnice care se execută pe terenuri cu pantă peste 22 25 % (se

poate ajunge chiar şi până la 40 %). Agroterasele în zone secetoase se pot realiza începând de

la pante de 6 %, sub formă de trepte largi, care realizează reducerea pantei şi diminuarea

scurgerii, favorizând infiltrarea întregii cantităţi de apă provenită din precipitaţii. Prin

executarea teraselor se asigurară şi condiţiile de cultivare a suprafeţei respective. De

asemenea, prin terasare se poate face şi remodelarea unor terenuri după producerea unor

alunecăride pământ.

Clasificarea teraselor se face după mai multe criterii:

a) După folosinţă agroterase (pentru culturi de câmp),

terase în plantaţiile de pomi şi vie.

b) După execuţie:

i

. ...

..

. .. ..

. ...

.itg

14

52

3

y

h'

h"

b

h

1:1

1:1

1:1

1m

28

b1) cu zid de sprijin (Miniş, Murfatlar) realizat din gărduleţe, din zidărie

de piatră uscată, zidărie de piatră cu mortar sau beton simplu; soluţiile

mai costisitoare vor fi bine justificate economic; se vor executa

barbacane pentru evacuarea apei din spatele zidului, dacă soluţia

constructivă aleasă o cere,

cu taluz înierbat.

b2) cu platformă continuă,

izolate (pentru pomi).

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

platformă orizontală

c2) pe direcţie transversală: platformă orizontală

platformă înclinată (i = 1015%)

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

umpluturile).

Lăţimea utilă a platformei terasei se hotărăşte în funcţie de cultura avută în vedere

(vie, livadă, etc.) şi de distanţa între rânduri.

Notă. În Japonia, datorită populaţiei numeroase şi lipsei de terenuri agricole, s-au

executat pe terase chiar şi orezării!

Dacă se plantează pomi, distanţa între rânduri va fi de 3 4 m.

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

Fig. 2.16

i' =1015%

n*ht

i

1:n

1:n

LutilLutil

L

= CU TALUZ =

ht

i

ht

Lutil

= CU ZID DE SPRIJIN =

29

Fig. 2.17

Fig. 2.18

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

utile de circa 30 50 m şi de cele mai multe ori cu platforma înclinată transversal.

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

perioadă.

2.9 Debuşee

Debuşeele sunt canale care transportă apele colectate de pe versanţi de către valurile,

canalele sau terasele înclinate.

Debuşeele conduc apele către emisari (cursuri de apă, lacuri, etc.) sau zone amenajate

special la baza versantului.

Clasificarea debuşeelor se poate face după mai multe criterii:

a) După tipul de secţiune :

- trapezoidale,

- dreptunghiulare,

- parabolice,

- tubulare (debuşee îngropate).

b) După materialul care protejează secţiunea:

- înierbate şi/sau brăzduite,

- cu pereu de piatră rostuită,

- cu pământ stabilizat,

- cu dale de beton sau beton turnat monolit.

c) După forma profilului longitudinal:

- cu pantă continuă,

- cu trepte de cădere (ruperi de pantă),

- debuşeu canal rapid.

d) După natură:

- naturale (pe fire de vale existente),

- artificiale.

Debuşeele vor avea o secţiune suficientă pentru a permite evacuarea întregului debit

colectat pe versant de către valurile, canalele de coastă sau terasele înclinate. Viteza de

curgere a apei în debuşeu va fi mai mică decât viteza admisă a căptuşelii debuşeului (de

exemplu, Vad.beton = 5 10 m/s).

Se urmăreşte să se scoată din circuitul agricol o suprafaţă minimă de teren (a apărut în

acest fel soluţia cu debuşeu îngropat; această soluţie înlătură şi necesitatea de a realiza pe

debuşeu vaduri pereate sau podeţe tubulare pentru trecerea utilajelor agricole).

30

Se analizează economicitatea soluţiilor propuse şi se are în vedere executarea de

lucrări (podeţe, vaduri pereate) pentru circulaţia utilajelor agricole.

Amplasarea se face pe fire naturale de vale sau la marginea unităţilor de lucru

(parcele, tarlale).

Debitul de dimensionare al debuşeului se determină însumând debitul tuturor

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

terase:

n colectatdeb QcQ 2.38

în care:

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

înclinate şi culturile agricole,

n – numărul de canale (valuri, terase) înclinate care aduc debite în debuşeu,

Qcolectat – debitul colectat de fiecare canal (val, terasă) înclinat.

Pentru viteza de curgere la care se va dimensiona debuşeul se va avea în vedere ca

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

Panta debuşeului se propune în primă fază egală cu panta terenului

natural (versantului). Rugozitatea îmbrăcăminţii şi pantele taluzelor secţiunii debuşeului se iau în funcţie de soluţia

de consolidare propusă.

Tab. 2.3

Consolidarea

debuşeului

Vad

[m/s]

Rugozitatea

n

Pantă taluz (1: m)

m

Taluz înierbat 0,5 0,9 0,04 4 6

Pereu piatră 3 0,02 1,5

Dale de beton 5 0,018 0,5 1

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

Se determină apoi aria necesară pentru secţiunea de scurgere:

ad

debnecesar

v

Q 2.39

Fig. 2.19

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

unei secţiuni triunghiulare, deoarece = b/h).

Se au în vedere relaţiile :

31

1,11h

b 2.40

UPR

2.41

2)( hm 2.42

m

h

2.43

hmhmhbPU )12(2 2222 2.44

în care : Pu – perimetrul udat,

P – raza hidraulică.

Dacă intrăm în grafic cu necesar rezultă nec .

Fig. 2.20

Dacă dăm o valoare lui b se poate calcula h sau invers, se alege h şi se poate

determina b. Nu se obţine întotdeauna o situaţie optimă din punct de vedere hidraulic pentru

că valorile optime pentru raportul sunt 1÷1,1.

Din acest motiv se poate proiecta secţiunea debuşeului cu relaţia :

322

)()12(

i

vn

m

mPR adm

Udeb

2.45

cu condiţia : necesardeb 2.46

Dacă 2.46 nu se verifică, pentru corectarea situaţiei se va propune o nouă pantă (panta

de proiectare, ip), în locul patei naturale aterenului (cu care s-a inceput calculul, i). Panta de

proiectare - ip – va fi mai mică decât panta terenului natural - i. După ce s-au făcut încercări

cu mai multe valori pentru ip, valoarea pentru care a fost satisfăcută relaţia 2.46 devine panta

de proiectare/execuţie a debuşeului, acesta devenind un debuşeu în trepte (vezi fig. 2.21)

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

nec

0

nec

32

Fig. 2.21

pii

hd

''

2.47

Pentru înălţimea treptelor se recomandă:

h’ = 0,4 0,7 m

În acest caz se pot executa debuşee cu lăţimea la suprafaţa apei constantă

(şi lăţimea fundului variabilă) sau cu lăţimea la fund constantă şi cu lăţimea

maximă a săpăturii variabilă.

Fig. 2.22 Debuşeu cu lăţimea la fund constantă

33

Fig. 2.23 Debuşeu cu lăţime constantă la nivelul terenului

Dacă avem un versant cu o rupere de pantă urmată de o pantă foarte mare

atunci se poate înlocui debuşeul în trepte cu debuşeu canal rapid, cu

macrorugozităţi artificiale: piatră brută implantată parţial în îmbrăcămintea de

beton, redane, dinţi etc.

Se execută un singur fel de macrorugozităţi artificiale.

Pentru a se economisi teren agricol şi a se uşura lucrările mecanizate pe

suprafeţele respective de teren se pot executa şi debuşee îngropate, formate din

tuburi de beton sau azbociment. În acest fel dispare şi necesitatea de a realiza

podeţe peste debuşeu sau vaduri pereate (porţiuni de debuşeu cu taluze foarte

dulci, pietruite). Pentru deversarea apelor aduse de canalele sau valurile

înclinate se execută pe debuşeu cămine din zidărie sau din beton (inclusiv din

tuburi de betun cu diametrul de cel puţin 80 cm, poziţionate vertical şi cu o

placă radier turnată la faţa locului).

În acest caz dimensionarea se face ca pentru conducte cu faţă liberă sau

sub presiune (rugozitatea este în funcţie de material; panta va fi panta terenului

sau ip; secţiunea conductei se propune, etc.).

34

Fig. 2.24 Debuşeu canal rapid

Fig. 2.25 Debuşeu îngropat

CAP. 3 AMENAJAREA TORENŢILOR

3.1 Generalităţi

Eroziunea solului se manifestă, după urmările ei, în două feluri:

- Eroziunea de suprafaţă,

- Eroziunea în adâncime.

Eroziunea de suprafaţă se datoreşte, în principal, apei şi vântului şi se

manifestă în mod aproximativ uniform şi pe suprafeţe relativ întinse.

Dacă eroziunea şi scurgerea apei se concentrează pe o anumită direcţie

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

Formele eroziunii în adâncime sunt:

- şiroirile (adâncime până la 0,2 m);

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

1

1

2

2

ip

i

SECTIUNEA 1 -1

MACRORUGOZITATI

ARTIFICIALE (REDANE)

SECTIUNEA 2 - 2

DINTI DISIPATORI

REDANE

SAU

6050

40

30

1

1

i

i2

CAMIN

DEBUSEU INGROPAT (1)

CANAL (VAL) INCLINAT

SECTIUNEA 1 - 1

i2

i

35

- ogaşele (adâncime între 0,5 2 m);

- ravenele (adâncime peste 2 m).

Torentul este o reţea de ogaşe şi ravene care converg spre o albie adâncă

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

debite solide.

Alcătuirea unui torent este următoarea:

..

.

.EM

ISAR

1

4

3

2

5

6

2

2

30

40

50

60

1 - bazin de receptie

2 - varfuri

3 - talveg

4 - maluri si taluze

5 - gura(baza de eroziune)

6 - con de dejectie

Fig. 3.1[13]

Pentru a pune în evidenţă eroziunea se foloseşte profilul longitudinal

realizat prin versant, pe linia de pantă a terenului

Eroziunea se stabilizează şi activitatea torentului se stinge când tangenta

la vârf este verticală (vârful ajunge în vecinătatea cumpenei apelor) şi tangenta

la nivelul de bază este orizontală.

36

Fig. 3.2

Prin ridicarea nivelului de bază sau coborârea lui se poate stinge acţiunea

torentului (dacă evoluţia se produce de la poziţia 2 la poziţia 1 a profilului

longitudinal) sau se poate relua dacă era stinsă (dacă evoluţia se produce de la

poziţia 1 la poziţia 2 a profilului longitudinal).

Fig. 3.3

3.2 Caracteristicile torenţilor

Curgerea în albiile torenţilor are caracteristici diferite de cea din albiile

râurilor. Se remarcă următoarele:

a) debit specific mare (se face referirea la unitatea de suprafaţă a bazinului de

recepţie; m3/skm

2). De exemplu, torentul Valea Cerbicani, cu suprafaţa

bazinului de recepţie de 3,5 km2 şi un debit specific q = 14 m

3/skm

2 se varsă

în râul Valea Chinejii care are suprafaţa bazinului hidrografic de 700 km2 şi

q = 0,6 m3/skm

2.

b) apariţia bruscă a viiturilor,

c) durata scurtă a viiturilor,

d) gradul relativ mare de încărcare cu material solid a curentului de apă,

e) pante mari şi neregulate,

EMISAR

A1

A2

A3

A4

CUMPANA APELOR

tg. la verticala

CANAL DE SCURGERE

NIVEL DE BAZA

1

1 2

2

37

f) timpul de concentrare a scurgerii poate fi mai mic decât durata ploii.

Aceste caracteristici se datoresc faptului că suprafaţa bazinului de

recepţie este mică şi poate fi acoperită în totalitate de o ploaie torenţială.

Particularităţile hidraulice ale curgerii pe torenţi se exprimă prin doi

coeficienţi: coeficientul de încărcare şi coeficient de torenţialitate.

Coeficientul de încărcare

a

ali

V

Vk 3.1

în care: Val - volum aluviuni

Va - volum apă

Volum amestec = Vam = Val + Va 3.2

Coeficientul de încărcare serveşte la calculul greutăţii specifice a

amestecului: am = al + a 3.3

Gam = Gal + Gapă 3.4

În care: G - greutăţi

amVam = alVal+ a Va 3.5

ala

alalaaam

VV

VV

3.6

Se simplifică prin Va şi rezultă:

i

aliaam

k

k

1

3.7

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

3;

a = 10 KN/m3

ki = 0,2 0,8

Coeficientul de torenţialitate

a

amt

v

vk 3.8

Viteza amestecului - vam - şi viteza apei limpezi - va - se iau în aceleaşi

condiţii de scurgere (pantă - i; rugozitate - n).

Viteza de curgere a amestecului e mai mică decât viteza de curgere a apei

limpezi. Se porneşte de la volumul amestecului, Vam = Va + Val şi se determină

masa acestuia:

mam = amVam = amVam/g 3.9

în care: am – densitatea amestecului,

g – acceleraţia gravitaţională (9,81 m/s2).

Se consumă cantitatea de mişcare (H = m v; m – masa, v - viteza):

ma va = mamestec vamestec 3.10

38

Fig. 3.4

amalaalaa

aaa v

g

V

g

Vv

g

V

)( 3.11

alaalaa

aa

a

am

VV

V

v

vk

)(t

3.12

Se împarte relaţia la Va şi rezultă:

)( aalia

at

kk

< 1 3.13

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

3.3 Clasificarea torenţilor

Clasificarea torenţilor după mai multe criterii are drept scop alegerea

celei mai bune soluţii pentru amenajare:

a) După forma bazinului de recepţie:

- cu bazin de recepţie circular (concentrarea rapidă a scurgerii

viituri bruşte),

- cu bazin longitudinal viiturile cresc mai lent.

b) După caracterul curentului de viitură:

- apoşi (ki = 0 0,04) roci rezistente şi vegetaţie; am 10,6

KN/m3,

- apopietroşi (ki = 0,04 0,4) vegetaţie degradată; am 15

KN/m3,

- noroioşi (ki > 0,4) amestec vâscos, curgere lentă, laminară (Re

= 5 40); mare putere distructivă (situaţie întâlnită pe versanţii de

nord ai munţilor Făgăraş).

c) După acţiunea predominantă a curentului

- de săpare torenţi tineri, care nu au ajuns la echilibru,

albie în roci moi,

- de transport reţeaua de scurgere este în echilibru relativ (pe 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 bazin:

va

vam

Vam

Va

39

- torenţi în zonă de pădure,

- torenţi în terenuri agricole,

- torenţi în zona unor localităţi sau obiective economice.

e) După stadiul de evoluţie:

- torenţi tineri activitate intensă în bazin, reţea şi zona de

depunere; sunt torenţi de săpare,

- torenţi vârstnici activitate limitată doar la bazinul de recepţie

şi partea superioară a reţelei de scurgere,

- torenţi stinşi viituri reduse şi cu foarte puţin material solid; au

ajuns la profilul de echilibru; suprafaţa este acoperită cu sol

vegetal.

3.4 Calculul pantei de amenajare a torenţilor

Acţiunea distructivă a torenţilor se manifestă prin eroziunea în adâncime,

transportul şi depunerea materialului. Faza de eroziune provoacă pagube prin

distrugerea terenurilor afectate iar faza de depunere prin afectarea unor terenuri

agricole, a căilor de comunicaţie, localităţilor sau a unor construcţii hidrotehnice

aflate pe râurile care primesc aluviunile erodate şi transportate de torenţi.

Amenajarea torenţilor se poate face prin:

- amenajarea vârfului torentului pentru a stăvili avansarea eroziunii,

- amenajări pe reţeaua de transport a torentului, prin lucrări transversale

care permit reducerea capacităţii de eroziune şi transport a terenului

prin reducerea pantei de scurgere,

- amenajarea zonei de evacuare în emisar .

Panta nouă care se va da torentului se numeşte pantă de amenajare sau de

proiectare - ip (uneori chiar pantă de compensaţie).

Fig. 3.5

Distanţa între praguri sau baraje de înălţime h:

Lin = Lip + h 3.14

h = L(in - ip) 3.15

nni

pip

L

L*ip

h

.. .. .

. ..

.

.. .

. .. .

. . ... ....

ATERISAMENT

1

1

SECTIUNEA 1 - 1

BARAJ

(PRAG)h

40

pn ii

hL

3.16

în care:

in = panta naturală, cunoscută,

h = înălţimea lucrărilor transversale (praguri sau baraje), se propune de

obicei între 1 4 m

ip = panta de proiectare, se va calcula (rezultă distanţa la care se vor

amplasa lucrările transversale).

Este de preferat să se execute un număr mai mare de lucrările transversale

şi cu înălţimi mai mici decât puţine lucrări cu înălţimi mari. Rezultă o economie

de materiale. Comparaţia între un baraj de înălţimea h şi două baraje de înălţime

h/2 este prezentată mai jos.

Fig. 3.6

În orice caz lucrările se execută în etape, după ce mai întâi un număr mai

mic de praguri/baraje şi-au dovedit eficacitatea.

Calculul pantei de amenajare la torenţii de transport se va realiza

considerând în mod arbitrar o particulă cubică aflată pe patul albiei

Fig. 3.7

G = D3( aal ) 3.17

41

nmed Ricv 3.18

22

2f

ax vD

gkP

3.19

în care:

vmed – viteza medie, calculată cu formula lui Chezy,

G - greutatea proprie a particulei de aluviuni aflată sub apă,

P - presiunea hidrodinamică,

R = f G cos - frecarea (f - coeficient de frecare),

al - greutatea specifică a aluviunilor,

a - greutatea specifică a apei,

vf – viteza de fund.

Pentru echilibrul la limită al particulei putem scrie:

P + G sin = R 3.20

Gsin se poate neglija şi putem scrie: P = R

cos)(2

3

2

2 Dfg

vDk aal

f

ax 3.20

ax

aalf

k

gDfv

cos)(2 3.21

pe torent: a

amt

v

vk 3.22

viteza de fund pe torent se poate scrie:

ntatamestecmf Rickvkvv 3.23

Viteza se va exprima şi în funcţie de pantă şi se egalează cele două

pătrate ale lui vf :

ntf Rickv 2222 =ax

aal

k

gDf

cos)(2 3.24

pentru:

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

kx 1,5,

g = 9,81 m/s2,

= 0,6 – coeficient de viteză,

panta de proiectare (amenajare) se poate scrie:

RCk

Dfi

ta

aalp 2203,0

)(

3.25

în care:

f = coeficient de frecare :

f = 0,35 - piatră pe argilă,

f = 0,7 - piatră pe piatră.

42

D = diametrul de calcul al particulelor de aluviuni (de ex. 2, 4, 8 cm); se

ia diametrul aluviunilor celor mai des întâlnite pe patul albiei torentului sau al

celor pe care dorim ca lucrarea să le reţină.

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

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

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

Acţiunea distructivă a torenţilor se manifestă prin eroziunea în adâncime,

transportul şi depunerea materialului. Faza de eroziune provoacă pagube 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),

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

43

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. 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. 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.

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

În cazul în care recuperarea ravenei prin modelare - astupare nu se poate realiza, 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 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.

44

Fig. 3.9 Schematizarea metodei a doua de astupare a ravenelor

Reţinerea scurgerilor se aplică atunci când terenul este uniform şi prezintă pante mici,

fără pericol de alunecare, iar debitul de acces este redus. Există două variante 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.

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. 3.11 a), dacă înălţimea depăşeşte 2,5 m se proiectează fie un jilip

(canal rapid) fie o cădere în trepte, în funcţie de panta talvegului (fig. 3.11 b şi c).

45

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

Fig. 3.11 Interceptarea şi evacuarea scurgerilor prin vârful ravenei:

a) prag cu bazin disipator; b) jilip; c) cădere în trepte

46

Fig. 3.12 Interceptarea scurgerilor în zona de vârf şi evacuarea în reţeaua

torenţială prin intermediul unui debuşeu

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. 3.12).

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 traverse

îngropate (înălţimea utilă este zero), praguri (înălţimea utilă este 1,5 – 2 m) sau baraje

47

(înălţimea utilă 2 – 10 m).

Traversele îngropate se realizează de obicei din zidărie de piatră sau din beton, în

şanţuri de adâncime egală cu “înălţimea” dorită a lucrării (traversele îngropate nu depăşesc

cota fundului ravenei).

Secţiune A-A

Secţiune B-B

Vedere în plan Secţiune C-C

Secţiune D-D

deversor

jilip

1:m

1:m

1:n

1:n

pinten beton

1:m 1:n

strat drenant

strat drenant

disipator de

energie

zid

conducerestrat

drenant

jilip zid

conducere

dinţi

disipatori

dev

erso

r

dinţi

disipatori

zid

conducere

dinţi

impact

conductă

evacuare

treaptă

incastrare

pinteni

sustinere

strat

drenant

dren

orizontal

dren

vertical

dren

vertical

dren

orizontal

B

B

A A

C

C

D

D

Fig. 3.13 Schema unui baraj de pământ

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).

48

zid

conducere

bazin

disipator

pinten terminal

prag

radier

fundaţie

deversor

barbacane

Vedere în plan

Elevaţie şi

secţiune B-B Secţiune A-A

A

A

B B

A

A

Fig. 3.14 Schema unui baraj de greutate

Fig. 3.15 Baraj din zidărie de piatră

49

Fig. 3.16 Schemă baraj cu fundaţie evazată

Fig. 3.17 Baraj cu contraforţi

50

elevatie contrafort

Elevaţie şi secţiune B-B

Vedere în plan

Secţiune A-A

contrafort

(bo=0,60-1,20m)

aripă

placă între

contraforţi (l=3-5m)

pinten lestare

fundatie contrafort

placă între

contraforţi

=0,3-0,5

A

A

A

A

B

B

Fig. 3.18 Schema unui baraj din plăci nearmate pe contraforţi

Fig. 3.19 Baraj filtrant din beton monolit

51

Vedere în plan

Elevaţie şi Secţiune B-B

A

A

Secţiune A-A

B

B

B B

fante

Fig. 3.20 Schema unui baraj filtrant

Fig. 3.21 Amplasarea lucrărilor transversale după metoda susţinerii reciproce

52

Fig. 3.22 Amplasarea lucrărilor transversale prin metoda nodurilor hidrotehnice

Fig. 3.23 Schemă de amenajare prin metoda etajării lucrărilor

53

Fig. 3.24 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;

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;

54

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.

Înierbări

Înierbările 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 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. 3.25 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

55

foloseşte 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.

Brazde am plasate pe patul

albiei

Brazde am plasate pe

taluz

Fig. 3.26 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.

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.

Împăduriri

Pe taluzuri de ravenă şi ogaşe proceeeele de plantare sunt următoarele:

- Plantarea în despicătură. Constă în deschiderea unei fante cu cazmaua aproape

56

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 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.

3.6 Materiale şi elemente de construcţii utilizate în amenajarea torenţilor

şi regularizări de râuri [şi 10; 13]

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 fascine,

b) cilindri de fascine,

c) saltele de fascine,

d) cleionaje,

e) gabioane,

f) căsoaie,

g) elemente prefabricate din beton armat,

h) 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.

57

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.

Fig. 3.27 Confecţionarea snopilor de nuiele

Figura 3.28 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.

Fig. 3.29 Confecţionarea fascinelor

00.500.4

30 50.150.1

58

Fig. 3.30 Amplasarea fascinelor în lucrare

Figura 3.31 Lucrări transversale realizate din fascine:

a- traversă îngropată; b- prag

59

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. Se pot înlocui

cu gabioane cilindrice sau containere din geotextil.

Fig. 3.32 Cilindru de fascine

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. Pot fi înlocuite cu saltele din gabioane sau din geotextile.

Fig. 3.33 Saltea de fascine [1]

Cleionaje

Cleionaje sunt nişte garduri din nuiele de înalţime 60-80 cm, amplasate în

albia formaţiunilor torenţiale.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

... ....

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

.. .

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

. .... ... . .

.

..... ..

.. ....

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

.

.

. . .

1.00

FASCINE

UMPLUTURA DE

PIATRA

LEGATURA CU

SARMA

60

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;

- duble, alcătuite din două garduri de nuiele.

Elevatie

Secţiune transversală

par de rezistenţă

par de consolidare

a radierului

împletitura din nuiele

radier din piatră

aterisament

longrină longrină

împletitură din nuiele

fascine

tăruş din lemn

par de rezistenţă

aterisament

Vedere în plan

Secţiune transversală

Cleionaj simplu cu radier

din bolovani

Cleionaj simplu cu radier

din fascine

0,7

-1,0

m

0,30 m

0,7

-1,0

m

0,80 m

Figura 3.34 Cleionaj simplu

61

Secţiune A-A

A

A

fascine

Vedere în plan

par de rezistenţă

moazăpavaj piatră brută

longrină

cleşte împletitură din nuiele

ţăruş

cui din lemn

1,50 0,80-1,0

1,20

0,30

Fig. 3.35 Cleionaj dublu

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.

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.

62

- a -

- b -

Fig. 3.36 Tipuri de gabioane

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. 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.

l

l

3l

d

3d

63

Fig. 3.37 Gabioane goale

deversor

gabionlinie teren

încastrare teren

Fig. 3.38 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. 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.

64

a - Gabioane folosite ca lucrări longitudinale

b - Gabioane folosite la canale de evacuare [16]

65

c - Gabioane folosite la apărări de maluri [16]

d - Gabioane folosite la apărări de maluri [16]

e - Gabioane folosite la apărări de maluri [16]

66

f - Gabioane folosite pentru realizarea de praguri [16]

g - Gabioane folosite la sprijiniri de maluri [16]

Fig. 3.39 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.

67

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.

Fig. 3.40 Căsoaie din lemn îmbinat fără chertare (fără cioplirea

lemnului la zonele de intersecţie - suprapunere)

Fig. 3.41 Căsoaie realizate prin chertarea lemnului [1]

Elemente prefabricate din beton armat

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

68

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. 3.42 Tipuri de aplicaţii pentru geosintetice [10; 13]

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 protecţii şi apărări de maluri şi taluzuri, baraje

mici, supraînălţări de baraje, saltele contra afuierii.

69

Fig. 3.43 Sistem de geogrile [10; 13]

Georeţelele, 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. 3.44 Sistem de georeţele [10; 13]

70

Fig. 3.45 Sistem de georeţele folosit pentru protecţia rambleelor [10; 13]

Lucrări din pământ

Aceste 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 ciment

Rezistenţa 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;

zidărie în mozaic;

zidărie din moloane.

71

Fig. 3.46 Zidărie de piatră brută cu mortar de ciment (stânga) şi în mozaic

(dreapta) [10; 13]

Pentru realizarea zidăriei din piatră brută se foloseşte piatra de râu sau

piatra de carieră, care se ajustează cu ciocanul. Piatra trebuie să

îndeplineascăanumite 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. 3.46) 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.3.47) 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. 3.47 Zidărie din moloane

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

72

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.

Cap. 4 REGULARIZAREA DEBITELOR PRIN BAZINE DE ACUMULARE

4.1 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.

- 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

73

- 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 1921 şi aplicarea începând cu 1924 a Legii regimurilor 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.

4.2 Clasificarea acumulărilor

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

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, destinate folosinţelor complexe (inclusiv pentru

atenuarea viiturilor).

- Acumulări nepermanente, destinate doar atenuării viiturilor.

Acumulările nepermanente pot fi :

74

- 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), realizate ca compartimente îndiguite în albia majoră şi 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.

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 şi

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.

4.3 Date şi studii necesare proiectării bazinelor de acumulare

75

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:

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)

Date climatice:

- temperaturi,

- vânturi,

- precipitaţii,

- pierderi de apă prin evaporaţie.

Date pedologice:

- natura solurilor,

- vegetaţia spontană,

- folosinţele agro-silvice,

- procesele de eroziune,

- excesul de umiditate în sol şi sărăturile.

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.

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.

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.

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,

- date privind eficienţa aconomică a lucrărilor şi posibilităţile locale de organizare

a şantierului.

4.4 Condiţiile de amplasare a bazinelor de acumulare

Amplasarea unui lac de acumlare se face în funcţie de:

- factori hidrologici,

- factori meteorologici,

- factori topografici,

76

- factori geologici,

- factori hidrogeologici,

- factori geotehnici,

- factori 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,

sa 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,

- 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.

77

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).

4.5 Curbele caracteristice ale acumulărilor

Curbele caracteristice 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),

- 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)

w

TCII

V

w

neic

0

4.1

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)

vb [m3]

Fig. 4.1 Curbe caracteristice: W(h), Sa(h), Vb(h).

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

78

- 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.

4.6 Calculul volumelor caracteristice ale lacurilor de acumulare

De obicei lacurile de acumulare au folosinţă complexă (pentru 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. 4.2 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 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

79

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. 4.3

La acumulările nepermanente (destinate doar atenuării viiturilor) partea neevacuabilă

din volumul mort lipseşte.

Volumul cuprins între nivelul viiturii de calcul şi coronamentul barajului - volumul 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. 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-,

înălţime de deferlare a valurilor şi înălţimea suplimentară).

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 de mai

sus (numită şi rezervă de construcţie).

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.

Tab. 4.1

Înalţimea suplimentară 0,7m 0,5m 0,4m 0,3m

80

(rezerva de construcţie)

Clasa de importanţă a lucrării I II III IV

Fig. 4.4

4.6.1 Volumul mort

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).

Determinarea volumului de colmatare se face în două cazuri:

- când există observaţii directe asupra debitelor solide,

- când nu există observaţii asupra debitelor solide.

Când avem observaţii se foloseşte relaţia:

a

a

gTVw

1000

0

[m3] 4.2

în care:

- turbiditatea medie anuală [g/m3]

81

γa – greutatea specifică a aluviunilor [kg/m3]

V0 – volumul normal anual al scurgerii lichide afluente [m3]

T – durata de funcţionare a acumulării (ani)

g – coeficient de corecţie privind fracţiunea din volumul scurgerii solide anuale care

rămâne în lac

g = 0,9 ÷ 0,95 când se barează întreaga albie majoră

g = 0,2 ÷ 0,6 când nu se barează toată albia majoră

g = 0,1 ÷0,2 când acumularea este făcută pe o derivaţie

i 410 [g/m3] 4.3

în care:

i – panta râului barat (%)

α – coeficient în funcţie de rezistenţa la eroziune a solului în bazinul de recepţie:

α = 0,5 ÷1 pentru sol foarte greu erodabil

α = 1 ÷2 pentru sol cu rezistenţă mare la eroziune

α = 2 ÷3 pentru sol cu rezistenţă medie la eroziune

α = 3 ÷5 pentru sol uşor erodabil

α = 5 ÷ 10 pentru sol foarte uşor erodabil

Când nu există observaţii, determinarea volumului de colmatare se face:

- prin analogie cu alte cursuri de apă şi lacuri de acumulare,

- prin aproximare,

- prin formule empirice.

Metoda de calcul aproximativ a volumului de colmatare pentru lacuri de acumulare

mici, din zona colinară (metoda Băloiu Vasile-Giurma Ion, elaborată prin cercetări în bazinul

hidrografic Bahlui):

n

i

iia ezTW1 [m

3] 4.4

în care:

Wa – volumul de colmatare [m3]

T – durata de exploatare a acumulării [ani]

zi – suprafaţa zonei de influenţă a lacului caracterizată de eroziunea specifică medie

influentă ei [ha]

ei – eroziunea specifică medie influentă (debit solid anual ajuns în acumulare), care

este cantitatea medie de aluviuni ajunsă în lac pe timp de un an de pe un hectar din zona

zi [m3/ha·an].

Există şase grupe de zone de influenţă:

- zonă de influenţă excesivă (ei peste 20 m3/ha·an),

- zonă de influenţă foarte mare (ei = 15÷20 m3/ha·an),

- zonă de influenţă mare (ei = 10÷15 m3/ha·an),

- zonă de influenţă medie (ei = 5÷10 m3/ha·an),

- zonă de influenţă moderată (ei = 1÷5 m3/ha·an),

- zonă de influenţă mică (ei 1 m3/ha·an).

4.6.2 Volumul util

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).

82

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.

Când nu avem observaţii directe se pleacă de la ideea că evaporaţia depinde de

suprafaţa luciul de apă pe care se produce evaporaţia, de temperatură, de umiditate şi de

viteza vântului (formula Davidov):

)125,01(15 8,0 WDz 4.5

z - coloană de apă evaporată [mm/lună]

Ur

UrD

100

4.6

D - deficitul de umiditate lunar

Ur – umiditatea relativă a aerului

W – viteza vântului [m/s]

Valoarea z se transformă în m/lună şi se înmulţeşte cu suprafaţa luciului de apă (Sa)

rezultând volumul [în m3] pierdut lunar prin evapotaţie. Pentru o mai mare precizie, din

valoarea lui z se scad precipitaţiile cu asigurarea de 80% căzute pe suprafaţa lacului în luna

respectivă.

La noi în ţară evaporaţiile au valori cuprinse între 564÷880 mm/an.

Evaporaţiile pot fi corectate în fucnţie 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),

- 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.

83

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 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.

Partea din volumul net necesară acoperirii cerinţelor consumatorilor care iau apă

direct din lac se poate determina prin calcule analitice sau pe cale grafică.

Pe cale analitică se face un bilanţ (comparaţie) între debitele (volumele) afluente în

lac în regim natural şi debitele (volumele) necesare consumatorilor şi asigurării debitului de

servitute în albia râului aval de baraj.

Valorile debitelor afluente în regim natural se iau cu aceeaşi asigurare de calcul cu a

folosinţelor interesate (dacă folosinţele au mai multe asigurări – de exemplu 80%, 90%, 95%

şi 97% - se va lucra cu asigurarea care acoperă toţi consumatorii- în exemplul anterior 80%).

Calculul se poate face tabelar

Tab. 4.2

Luna Q

(m3/s )

Volum

(106 m

3)

Volum cumulat

(106 m

3)

Diferenţe

(106 m

3)

Volum

de apă

în lac

(106 m

3)

afluent defluen

t

afl. defl. afl.

“+”

defl.

”-“

“+” “-“

Ian.

Febr.

Mart

Apr.

Mai

Iun.

84

Iul.

Aug.

Sept.

Oct

Noi

Dec. T3 T4

Total T1 T2 T3 T4

Notă:

- pentru calculul pe mai mulţi ani tabelul se va extinde pe verticală atât cât este

necesar,

- debitul (Q) afluent este cel adus de râu în lac,

- debitul defluent este cel prelevat pentru consumatori şi pentru asigurarea debitului

de servitute în albia râului aval de baraj la care se adaugă debitele pierdute (vezi mai sus),

- la calculul volumelor se are in vedere numarul de secunde dintr-o luna medie (30,4

zile),

T1 T2 şi T3 T4 4.7

- volumele cumulate afluente se considera pozitive iar cele defluente negative,

diferentele intre volumele cumulate afluente si defluente se trec in coloana celor

pozitive sau negative dupa caz ; diferentele pozitive semnifica excedente de apa iar cele

negative,deficite de apa,

se cauta valoarea diferentei maxime negative – care corespunde lunii in care volumul

util al lacului este gol (deficit de apa maxim),

se cauta valoarea diferentei maxime pozitive – care corespunde lunii in care volumul

util al lacului este plin (excedent de apa maxim),

se calculeaza volumul de apa existent in lac dupa urmatoarea regula : la valoarea

diferentei maxime negative (luata in modul) diferentele pozitive se aduna ; din valoarea

diferentei maxime negative (luata in modul) diferentele negative se scad,

- în luna în care a existat diferenta maxima pozitiva (excedent de apa maxim) se

obtine valoarea volumului util al lacului iar in luna in care a existat diferenta maxima

negativa (deficit de apa maxim) se obtine valoarea zero, volumul util al lacului fiind gol.

Calculul de mai sus presupune o regularizare completă (se utilizeaza intregul volum

de apa afluent). În cazul unei regularizări incomplete o parte din debitul (volumul) afluent va

deversa (sau va fi evacuat prin golirea de fund a acumularii).

Pentru calculul volumului net (utilizabil) pe cale grafică (în cazul regularizărilor

anuale sau multianuale) se utilizează curbele integrale ale debitelor afluente şi ale debitelor

necesare de prelevat din acumulare (consumatori + debit de servitute).

85

Fig. 4.5

Pe curba integrală de mai sus s-a determinat volumul util net (Wnet) în cazul unei

regularizări anuale complete la care debitul necesar consumatorilor şi asigurării debitului de

servitute a fost uniform (constant) şi egal cu Q0 (debitul mediu al râului) ; determinarea a

constat in ducerea de tangente paralele cu directia debitului livrat din lac - Qo – in punctele de

maxim si de minim ale curbei integrale a debiteloir afluente si masurarea pe verticala – la

scara hotarata pentru volume – a distantei intre aceste tangente, care este chiar Wnet.

Cuplând utilizarea curbei integrale (pe care citim volumele existente în lac în fiecare

lună) cu curba caraceristică a acumularii W(H) se poate cunoaşte nivelul apei în lac în fiecare

lună.

Curba integrală se mai poate desena şi folosind direct scara radială a debitelor şi

plasând pe fiecare interval de timp (de exemplu: 1zi, 10zile, 1lună) un segment paralel cu

direcţia corespunzătoare debitului mediu scurs în acel interval (fig. 4.6).

În cazul unei regularizări incomplete (când debitul total necesar defluent Qd este mai

mic decât debitul mediu afluent Q0) situaţia se prezintă ca în desenul următor (situaţia

prezentată corespunde unui debit defluent constant).

86

Fig. 4.6

Fig. 4.7

Fig. 4.8

În care:

Wp – volum net utilizabil necesar regularizării incomplete cu debitul Qd ,

Wpi – volum iniţial ce trebuie să existe în lac la începutul anului (peste cota volumului mort)

pentru a face faţă golirii din momentul t1 .

În practică rareori debitul defluent este constant, el având variaţii legate de cerinţele

consumatorilor. Ca atare curba integrală a debitului defluent nu este o dreaptă ci o curbă

87

oarecare. Construind-o în acelaşi sistem de coordonate cu curba integrală a debitului afluent

se poate obţine volumul net (utilizabil) pentru acumulare în felul următor:

- se translatează pe verticală curba integrală a consumului (debitului defluent) până devine

tangentă la curba integrală a debitului afluent în partea superioară şi apoi în partea

inferioară

- se măsoară distanţa – pe verticală – între cele două poziţii ale curbei consumului, care

este tocmai volumul net.

Fig. 4.9

Wnet în cazul Qdefl variabil este mult mai mare decât în cazul Qdefl constant.

Se mai poate folosi ca metodă de calcul grafic a Wnet şi construirea curbei integrale a

diferenţelor (între curba iniţială a afluenţei şi curba iniţială a defluenţei) atât pentru

regularizare anuală cât şi multianuală, indiferent dacă debitul defluent este variabil sau

constant.

Construirea curbelor integrale în sistemul de axe rectangulare (ca în cazurile

anterioare) este potrivită în cazul acumulărilor cu regularizare anuală. În cazul regularizării

multianuale este mai comod şi mai precis să lucrăm în sistemul de coordonate oblice (axa

timpului este rotită în sensul acelor de ceas).

Se roteşte dreaptă OA în jurul punctului O până când ajunge orizontală. (Pe verticala

timpului scurs t se măsoară volumul de apă scurs în acest timp Vt)

Scara radială a debitelor se construieşte ca şi în cazul coordonatelor rectangulare.

Toate volumele se măsoară începând de la axa timpilor reali.

88

Fig. 4.10

În cazul regularizării multianuale este mai bine ca curba integrală afluentă să nu

înceapă cu începutul unui an calendaristic ci cu o perioadă de viituri care umple lacul.

Dacă volumul acumulabil pe un anumit amplasament (W) este mai mic decât cel

necesar pentru regularizare completă atunci se va face o regularizare incompletă (cu

deversări) şi pe curba integrală se poate determina cu ajutorul lui W care este debitul maxim

consumabil în acest caz (Qw). Curba integrală este translatată în jos cu W şi ducând o

tangentă comună între punctele de maxim şi minim aceasta va reprezenta direcţia debitului

Qw.

Fig. 4.11 Regularizare încompletă. Amplasamentul nu permite decât acumularea volumului

W şi nu se poate utiliza decât debitul defluent Qw

4.6.3 Volumul de atenuare

Volumul de atenuare cuprinde volumul de protecţie (de la nivelul volumului util la

creasta deversorului) şi volumul de atenuare propriuzis (de la cresta deversorului la nivelul

viiturii de calcul).

89

Volumul de protecţie poate lipsi, în care caz de atenuare se produce pe luciul de apă al

lacului într-un strat cu grosimea egală cu sarcina maximă de funcţionare a deversorului.

Nivelul maxim în acumulare coincide cu momentul Qafl = Qdefl.

Debitul defluent nu trebuie să depăşească debitul capabil al albiei aval de baraj şi se

evacuează prin:

- golirea de fund (Qg)

- deversorul de ape mari (Qdev)

2/31

02

2

)(2

hgbmQ

hhgmQ

dev

g

4.8

Fig. 4.12

în formule:

m1 şi m2 – coeficienţi de debit

- secţiunea conductei de golire de fund

b – lungimea crestei deversorului

g – acceleraţia gravitaţională

h0 – adâncimea măsurată de la creasta deversorului la centrul conductei de golire de fund

h – înălţimea lamei deversorului (sarcina de lucru a deversorului)

Dacă viitura găseşte, de exemplu, lacul plin până la creasta deversorului situaţia se

poate prezenta ca în figura următoare:

90

Fig. 4. 13

Construirea hidrografului viiturii de calcul (al Qafl) se face după metode recomandate

în literatura de specialitate (de exemplu după D. Sokolovschi).

Capacitatea (volumul) de atenuare se poate determina prin metode aproximative

(grafice) şi prin metode exacte (calcul). Metodele aproximative sunt expeditive şi se folosesc

pentru a primă orientare asupra volumului de atenuare.

Elementele principale ce se au în vedere la calculul capacităţii de atenuare sunt:

- volumul viiturii de calcul (V)

- volumul de atenuare (Wat)

- debitul maxim afluent al viiturii (Qa maxim)

- debitul defluent maxim (Qd)

- volumul de protecţie (sub creastă deversor)

- sarcina maximă admisă pe deversor (h)

- dimensiunile evacuatorilor de apă

Dacă hidrograful viiturii este aproximativ triunghiular, ca în figura 4.14,

Fig. 4.14

atunci:

V

WQQ

Q

QVW

atad

a

dat

1

1

maxmax

max

max

4.9

Dacă hidrograful viiturii este aproximativ trapezoidal, ca în figura 4.15,

91

Fig. 4.15

atunci:

V

WQQ

T

t

atad 1)1( 0maxmax

0

4.10

În ipoteza că viitura găseşte lacul plin până la creasta deversorului (deci atenuarea se face

doar cu Wat propriuzis) şi evacuarea debitelor în aval se face doar peste deversor se pot folosi

metode grafice aproximative pentru rezolvarea unuia din următoarele cazuri:

a) se impune sarcina maximă a deversorului (hmax)

b) se impune lungimea crestei deversorului (b)

c) se impune debitul maxim defluent (în cazul de faţă deci Qmax deversat)

Pentru aceasta, în afara cunoaşterii hidrografului viiturii mai este necesară şi curba

caracteristică W(H) (volumul apei în lac în funcţie de cotă) din care se va folosi doar partea

de la cota crestei deversorului în sus (corespunzătoare înmagazinării volumului de atenuare).

a) Procedeul de calcul pentru cazul ,,a” este prezentat mai jos (figura 4.16):

Pe figura ce reprezintă hidrograful viiturii se trasează câteva ipotetice debite deversate în aval

până în punctele 1,2,3…. Corespunzătoare debitelor maxime deversate. Se calculează pentru

fiecare caz volumul Wat (haşurat pe desen). Se trasează cu valorile calculate curba Wat(Qd

max).

Fig. 4.16

De pe curba caracteristică W(H) a acumulării se citeşte pentru hmax admis pe deversor

valoarea Wat max, iar cu această valoare se intră în graficul Wat(Qd max) şi se determină Qd max.

92

Fig. 4.17

Lungimea crestei deversorului rezultă din formula debitului deversat:

3/2max1

max

2 hgm

Qb d

4.11

b) Pentru cazul ,,b” (se impune b deversor) se procedează ca mai jos.

Se folosesc graficele: Q(t) (hidrograful viiturii), Wat(Qd max) (trasat ca la cazul anterior, figura

4.16), ,,cheia deversorului” - Qd(hdev) - pentru lăţimea b şi curba caracteristică a lacului Wat

(H) (de la creasta deversorului în sus).

93

Fig. 4.18

Se realizează peste graficul ,,cheie deversor” (desenat în funcţie de b impus) curba

Qdev.max.(hmax) prin transpunerea valorilor rezultate prin utilizarea curbelor Wat(Qd max) şi

W(H). La intersecţia cheii deversorului cu Qdev.max.(hmax) se află punctul care dă hmax pe

deversor în condiţiile date şi valoarea maximă a debitului deversat în albia aval (Qd max). Cu

valoarea Qd max putem afla şi Wat.max utilizând graficul Wat(Qd max).

c) Pentru cazul ,,c” (este impus Qdmax) se procedează ca mai jos:

- se construieşte graficul Wat(Qd max),

- se utilizează curba caracteristică a acumulării W(H) – porţiunea de la cota crestei

deversorului în sus,

Fig. 4.19

- cu Qd.max (impus) determinăm Wat.max iar cu acesta se determină hmax deversor.

- cu valoarea sarcinii maxime a deversorului se poate calcula lăţimea acestuia:

3/2max1

max

2 hgm

Qb d

4.12

94

Notă. În situaţia când la evacuarea debitelor participă şi golirea de fund se va lua în calcul şi

debitul tranzitat prin aceasta.

Dacă volumul (capacitatea) de atenuare este format atât din volumul de protecţie (Wpr) cât şi

din volumul de atenuare propriuzis (Wat) calculul celor două se face în două situaţii:

a) se impune Wat.max şi Qd.max

b) se impune Wpr şi Qd.max

În cazul a, pe hidrograful viiturii de calcul se unesc câteva puncte situate pe abscisă cu

punctul ce reprezintă Qd.max

Pentru fiecare punct Oi rezultă un Wpr şi un Wat astfel că pentru toate punctele Oi postate pe

grafic putem obţine perechi de valori Wat - Wpr cu care putem trasa graficul Wat(Wpr). În acest

grafic intrăm cu Wat (impus) şi rezultă Wpr căutat.

În cazul b se procedează similar dar în graficul Wat(Wpr) se intră Wpr impus şi se determină

Wat.

Fig. 4.20

95

CAP. 5 ALUVIUNILE ŞI DINAMICA ALBIILOR

5.1 Definiţii şi caracteristicile aluviunilor

Aluviunile sunt particule solide de diferite forme şi mărimi, provenite din eroziunea

bazinelor hidrografice sau a albiilor şi purtate de curentul de apă prin târâre, rostogolire,

salturi, sau în suspensie.

Ele sunt fragmente de rocă (granule de cuarţ, particule de feldspat şi mică din argilă).

Debitul solid este cantitatea de aluviuni transportate prin secţiunea transversală a unui râu în

unitatea de timp (daN/s sau kN/s, etc.).

Stoc de aluviuni se numeşte cantitatea de material transportată într-o anumită perioadă (de

exemplu, într-un an).

Turbiditatea este cantitatea de particule solide în suspensie în unitatea de volum de apă se

notează şi se măsoară în: daN/m3, N/l.

Capacitatea de transport a curentului este egală cu debitul solid maxim pe care îl poate

ridica şi transporta neîntrerupt un curent de apă.

Un curent încărcat la maxim cu aluviuni nu mai poate provoca eroziune pe când un curent de

apă limpede are o mare forţă de eroziune şi transport (atenţie la situaţia din aval de lacurile de

acumulare).

Caracteristicile aluviunilor sunt:

a) Greutatea specifică (al) are valori cuprinse în intervalul 2550÷2850 daN/m3; pentru nisip

se poate lua valoarea de 26,5 KN/m3.

b) Mărimea geometrică se precizează prin analiza granulometrică sau prin sedimentare.

Fig. 5.1 Curbă granulometrică

c) Gradul de neuniformitate este dat de:

10

60

d

dN

5.1

d) Forma aluviunilor – aluviunile mari şi mijlocii se deplasează prin târâre şi au forme

rotunjite; aluviunile fine se deplasează în suspensie şi au forme variate şi colţuroase.

Coeficientul de formă (A) pentru particule mijlocii şi mari este:

scircumscricubVol

particuleiVolA

.

.

5.2

În cazul particulei sferice avem:

96

52,0

6

63

3

D

D

A 5.3

Pentru particule cubice: A=1

e) Mărimea hidraulică

Pentru aluviunile fine şi mijlocii coeficientul de formă nu poate fi folosit deoarece sunt mult

prea diferite şi nici nu pot fi măsurate cu metode curente. Caracterizarea lor se face prin

mărimea hidraulică (definită în 1860 de Stokcs).

a b c

Fig. 5.2 Căderea unei particule de aluviuni în apă stătătoare ;

a-particulă foarte mică-curenţi laminari; b şi c-particule din ce în ce

mai mari-curenţi turbulenţi; G-greutate; R-rezistenţă hidrodinamică

Mărimea hidraulică este viteza finală de cădere uniformă a unei particule solide (aflată în

suspensie) într-un lichid aflat în repaus.

Ea depinde de mărimea şi forma particulei.

Pentru particula sferică introdusă în apă Stokcs a stabilit relaţia de calcul pentru regimul

laminar (cazul ,,a” pe desenul anterior).

wDD

RG

aal

3)(6

3

5.4

în care : - coeficient de vâscozitate dinamică,

D- diametrul particulei,

w- mărimea hidraulică.

1

18

2

a

algDw

5.5

în care : - coeficient de vâscozitate cinematică ( a ).

Pentru regimul turbulent şi alte forme de particule există relaţii de calcul în literatura de

specialitate.

5.2 Viteza de sedimentare în curent

Viteza de sedimentare în curent este viteza de curgere a apei la care particulele de un

anumit diametru (care se află în suspensie) încep să se depună în curentul de apă. Ea este

97

importantă pentru evitarea împotmolirii canalelor sau a prizelor de apă şi a altor lucrări

hidrotehnice.

Există două procedee de determinare:

A. Se compară viteza medie a curentului (vm) cu viteza de sedimentare (vs). Aceasta din urmă

se determină cu formule experimentale, date în diverse lucrări de specialitate.

Formulele lui Zamarin

3

2

022,0

Riwvs

5.6

în care : w - mărimea hidraulică,

- turbiditatea curentului (încărcarea cu aluviuni),

R – raza hidraulică,

i – panta de curgere.

Formula 5.6 este valabilă pentru w = 2÷8 mm/s. Pentru w = 0,4÷2 mm/s se foloseşte relaţia:

3

2

121Ri

wvs

5.7

Dacă:

vm vs - se produce sedimentarea

vm vs – particulele rămân în suspensie

B. Se compară componenta verticală a vitezei de pulsaţie ( yu) cu mărimea hidraulică medie

(w).

Dacă: yu w se produce sedimentarea

Fi. 5.3

În cazul următor se produce în mod sigur sedimentarea.

98

Fig. 5.4

Pentru yu se dau relaţii experimentale de calcul:

my vCC

gu

)67,0( 5.8

C - coeficientul lui Chezy,

vm - viteza medie de curgere a apei.

5. 3 Starea critică de antrenare

Starea limită la care aluviunile de fund de un anumit diametru - D - încep să se pună

în mişcare se numeşte stare critică de antrenare.

Particulele de aluviuni de pe fundul albiilor se pot deplasa prin târâre, rostogolire sau

în salturi.

Starea critică se caracterizează prin viteza critică de antrenare sau prin forţa critică de

antrenare.

5.3.1 Formule clasice

A. Schema cea mai cunoscută, pe baza vitezei critice de antrenare, a fost elaborată de

Brahms (1753). Se studiază cazul unei particule cubice aflată într-un curent de apă de

adâncime h.

Fig. 5.5

)(

)(

2

3

3

2

2

aal

aal

f

axx

fDfGR

DG

Dg

vkP

5.9

Echilibrul la răsturnare

99

)(2

P 22

32

2

x

aal

f

ax

x

DDg

vk

GD

GD

P

5.10

ax

aalf

ax

aalf

k

gDv

k

gDv

cr

)(2

)(22

5.11

gDDv

crf'

5.12

unde: ax

aal

k

g

)(2

5.13

Echilibrul la alunecare

DfDv

fDDg

vkfGRP

crf

aal

f

axx

)(2

32

2

5.14

unde: f

5.15

în care : f – coeficient de frecare (subunitar).

Deoarece rezultă că în primul rând se produce alunecarea şi apoi, la viteze mai mari

ale apei, răsturnarea.

Din forma: 2

2

crcr

vDDv

5.16

6

63

crvD

se înmulţeşte cu aal

G =

6

6

3 )(cr

aalaal vD

5.17

Deci, 6' crvG

este greutatea particulei antrenate de apă.

Dacă se face raportul greutăţilor a două particule antrenate de apă, G1 şi G2 se obţine, pentru

acelaşi tip de aluviuni (Legea lui Airy):

62

61

62

61

2

1

'

'

cr

cr

cr

cr

v

v

v

v

G

G

5.18

6

1

2

12

cr

cr

v

vGG

5.19

100

Exemplu : v1cr = 1m/s şi v2cr = 2m/s duc la : G2=64G1. În acest fel se explică transportul pe

torenţi şi pe pârâurile de munte a aluviunilor de dimensiuni foarte mari (bucăţi de stâncă).

B. O altă formulă clasică este cea propusă de Du Boys, bazată pe efortul unitar critic de

antrenare (cr).

Efortul critic de antrenare este forţa (tangenţială) de frecare efectuată de un curent în

curgere uniformă pe suprafaţa albiei.

Dacă ne referim la unitatea de suprafaţă a albie atunci avem efortul unitar critic de

antrenare.

Fig. 5.6

Se presupune că masa este uniform distribuită. Gsin este forţa de antrenare a masei de apă.

- este forţa de antrenare pe unitatea de suprafaţă (din suprafaţa udată a albiei =PuL)

LVG

LPG

aola

u

sin

5.20

LPL ua sin

5.21

u

a

a

u

a

PR

Ri

RP

sinsin

5.22

Pentru râuri se poate considera R=H Hia

Acestei forţe i se opune forţa critică de frecare care s-a determinat experimental:

cr = 0,166d [daN/m2] 5.23

în care: d - diametrul mediu al particulelor de pe patul albiei (mm).

Dacă cr rezultă că particulele cu diametrul d vor fi antrenate curent.

5.3.2 Formule actuale ale stării critice de antrenare

A. Formula lui Velicanov pentru exprimarea stării de antrenare prin viteza critică de

antrenare

101

Se consideră o particulă relativ mare, de formă oarecare, cu greutate proprie sub apă, forţa

hidrodinamică frontală (Px) şi forţa ascensională (Py).

Fig. 5.7

În desen au fost reprezentate următoarele forţe:

fPGR y )(

5.24

AdG

dvkP

wdkdvkP

aal

fay

fax

3

22

2

22

1

)(

5.25

în care : - coeficient de vâscozitate dinamic,

A – coeficient de formă,

k, k1, k2 – coeficienţi hidrodinamici,

w – mărimea hidraulică,

a - densitatea apei,

ala ; - greutăţi specifice ale apei şi aluviunilor,

vf – viteza de fund.

pentru echilibru : fPGRP yx )(

5.26

prin urmare:

102

gdakfk

gdfAv

fkk

gdfA

fkk

dfAv

dfAvfkvk

dvkdAfdvk

a

aal

crf

a

aal

a

aalf

aalfafa

faaalfa

)(

)(

)(

)(

)(

)(

)(

])([

1

11

2

22

1

22322

1

5.27

Componentele lui a nu se pot determina separat. Valoarea lui a s-a determinat în

laborator pentru granule cu diametrul d = 0,1÷5mm. S-a obţinut:

gd

dvcrf

6,015

5.28

Viteza critică de fund va rezulta în cm/s dacă diametrul particulei studiate

- d - se va introduce în cm.

Relaţia de mai sus nu ţine cont de adâncimea curentului de apă.

În mişcarea aluviunilor există două momente caracteristice:

- desprinderea izolată a particulelor (vcr.i.) – viteza de pornire a particulelor

izolate,

- desprinderea şi antrenarea în masă a particulelor (vcr.m.) – viteza de antrenare

în masă.

Între cele două viteze există următoarea legătură:

vcr.m.=(1,3 ÷ 1,4)vcr.i. 5.29

B. Pentru luarea în considerare a adâncimii h a apei s-au făcut cercetări asupra unui strat

omogen de particule fine (I.Levy) de pe o suprafaţă unitară ( = 1).

Greutatea particulelor de pe suprafaţa unitară (fig. 5.8) va fi :

mddmG aal ')(

5.30

unde : m - coeficientul desimii particulelor în strat,

mcvkP fay 2

5.31

unde : c - coeficientul raportului dintre suprafaţa pe care acţionează Py şi suprafaţa

totală a proiecţiei orizontale a particulelor,

g

vv

fa

fa

2

2

5.32

unde : - coeficientul de frecare hidraulică,

fPGR y )(

5.33

103

Fig. 5.8

Pentru echilibru:

'

1'

unde )(

'

'

)'(

)(

2

22

22

d

hFgdav

fmckgd

mfv

gfkmc

mdfv

mdfmcvfkv

mcvkmdfv

PGfR

crf

a

crf

aa

a

f

fafa

fafa

y

5.34

d

hF

se pretează la o reprezentare grafică semnificativă:

Fig. 5.9

104

C. Formule exponenţiale

Pornind de la valoarea vitezei critice de fund dată de Levy se poate trece la

exprimarea exponenţială a vitezei critice:

havv

d

hgdbv

crcr

cr

1

sau

5.35

unde: a =1 – apă limpede,

a =1,15 – apă cu aluviuni,

vcr1 – viteza critică unitară (corespunzătoare adâncimi apei h=1m).

Pentru viteza critică de antrenare a particulelor izolate se poate folosi relaţia:

6/13/1

. 4,4 hdv icr 5.36

iar pentru viteza de antrenare în masă a particulelor:

6/13/1

. 6 hdv mcr 5.37

D. Formule bazate pe efortul critic de antrenare

În 1936-Shields a prelucrat datele obţinute experimental sub forma:

kdaal

cr )(

5.38

unde : d - diametrul particulelor de aluviuni,

vRe )(Re*

dfk

5.39

unde : v* - viteza de frecare (deficitul de viteză).

Pentru Re* 500 k = 0,06 şi este constant.

Se poate face o reprezentare grafică în scară dublu logaritmică (logaritmică pe

ambele direcţii; fig. 5.10).

Valorile lui c se pot deduce din graficul întocmit de Shields. În acesta se disting patru

zone:

Zona I – diametrele particulelor sunt mai mici decât grosimea stratului limită laminar

fundul albiei se comportă ca şi cum ar fi neted:

3/23/1 )](1,0[ aalac 5.40

daal

c

)(

105

Fig. 5.10

Zona II – diametrele particulelor sunt egale cu grosimea stratului limită laminar:

daalc )(03,0

5.41

Zona III – particula se găseşte parţial în câmpul turbulent al curentului,

Zona IV – particula se găseşte complet în câmpul turbulent:

daalcr )(06,0

5.42

Pentru particule grosiere se poate folosi relaţia:

dcr 98,0

5.43

Dacă diametrul d se introduce în mm, cr rezultă în N/m

2.

106

CAP. 6 ALBIA RÂURILOR

6.1 Factorii proceselor de formare şi evoluţie a albiilor

Există două categorii principale de factori care influenţează evoluţia albiilor :

A. Factorii activi (modelatori) – sunt daţi de caracteristicile regimului hidraulic al râurilor

(debitul lichid, panta râului şi viteza curentului, curenţii interiori în albie, debitul solid,

gheaţa),

Factorii pasivi (rezistenţi) – sunt legaţi de structura fizică şi rezistenţa patului albiei.

A. Factorii activi sunt :

1. Debitul lichid, care influenţează forma şi dimensiunile albiei prin Q0 (debitul modul – debit

mediu multianual) şi prin variaţiile sale.

Lăţimea şi adâncimea albiei depind de raportul Q0/Qmax iar deformaţiile albiilor

depind de forma hidrografului. Neuniformitatea scurgerii scade la râurile mari; râurile

regularizate sunt mai stabile şi pentru că au debite mai uniforme.

Gradul de neuniformitate se exprimă prin coeficientul de neuniformitate:

[%]100minmax

minmax

QQ

QQkQ

6.1

Cu cât kQ este mai mic stabilitatea albiei este mai mare.

Exemple:

kQ Dunăre = 60,7% (Orşova)

kQ Olt = 92,1% (Bujoreni)

kQ Mureş = 91,1% (Arad)

kQ Jiu = 96,5% (Podari)

2. Panta râului şi viteza curentului.

Panta este raportul între diferenţa de cotă între două secţiuni de pe râu şi lungimea

albiei râului între aceste secţiuni.

L

hi

6.2

Se poate vorbi de panta medie a râului între izvor şi vărsare sau de panta locală, pe un sector

mai scurt.

Între pantă şi viteză este o interdependenţă reciprocă, pusă în evidenţă şi de relaţia lui Chezy:

Ricv 6.3

Dacă cunoaştem panta râului vom putea aprecia deformaţiile care se pot produce:

- pantă mare eroziuni,

- pantă mică depuneri.

În anumite zone este posibil ca panta medie a talvegului să nu fie egală cu panta medie a

suprafeţei apei. În curbe se studiază uneori şi panta transversală a suprafeţei apei.

Viteza poate fi considerată şi ca un factor independent deoarece variază cu adâncimea şi cu

rugozitatea albiei.

3. Curenţii interiori în albie pot avea direcţie longitudinală, transversală, pe verticală sau,

uneori, în contracurent.

În linii mari, prin compunerea curenţilor interiori rezultă o mişcare elicoidală în

lungul albiei.

Aceşti curenţi se pot datora:

- mişcării de rotaţie a Pământului,

- mişcării apei în curbe,

107

- zonelor de separaţie a vitezelor,

- reliefului de fund,

- variaţiilor bruşte ale secţiunii.

4. Debitul solid este un factor esenţial în formarea şi întreţinerea proceselor de albie.

Sursa de aluviuni poate fi: suprafaţa bazinului hidrografic (de recepţie) şi suprafaţa

albiei. Dacă râul ar atinge profilul de echilibru (care ar putea fi comentat ca la torenţi),

eroziunea albiei ar înceta.

5. Gheaţa - influenţează evoluţia albiilor prin:

- presiunea statică (a podului de gheaţă),

- presiunea dinamică (izbirea sloiurilor în mişcare)

- frecare,

- aderenţă,

- zăpoare (baraje naturale din sloiuri de gheaţă în curbe sau strangulări ale albiei).

B. Factorii pasivi (rezistenţi) sunt daţi de structura şi caracteristicile fizico-mecanice ale

patului albiei :

- patul stâncos este practic neerodabil,

- patul argilos este greu erodabil,

- patul nisipos este uşor erodabil.

Albia râurilor se caracterizează prin:

- traseul (forma) în plan,

- secţiunea transversală,

- profilul longitudinal.

6.2 Traseul în plan al albiilor

Malurile albiilor sunt definite de limitele apelor medii. Pe hărţi ele sunt marcate de limitele

apelor mici.

Talvegul este linia ce uneşte punctele de adâncime maximă din lungul albiei.

Axul dinamic (firul apei) este locul geometric al punctelor de la suprafaţa apei care au cele

mai mari viteze de curgere. De obicei acesta se suprapune, în plan, cu talvegul.

Traseul stabil în plan este sinuos, sinuozitatea fiind o proprietate naturală a cursurilor de apă.

Acest adevăr a fost ignorat mult timp – în sec. XIX în Germania şi SUA se făceau

regularizări prin crearea de albii rectilinii, lucrări care nu au rezistat în timp.

Experienţele de laborator şi observaţiile în natură au demonstrat că tendinţa de şerpuire este

proprie tuturor albiilor dacă li se imprimă un impuls ocazional de deviere (obstacole, eroziune

pronunţată a unui mal, aglomerare de aluviuni, o porţiune de rocă mai dură, etc.). În acest

mod se strică paralelismul liniilor de curent.

La începutul sec. XX, Fargue şi Leliavschi au fost promotorii acestei concepţii. La

laboratorul din Vicburg (1945), Friedkin a făcut următoarea experienţă: într-un canal de tablă

lung de 48m şi lat de 8m a aşternut un strat gros de nisip în care a modelat o albie rectilinie;

dând apoi un mic impuls iniţial de şerpuire a urmărit evoluţia acestei mici albii timp de 10

ore.

108

Fig. 6.1

Nu a existat tendinţa de revenire la aliniament dacă s-a înlăturat ,,impulsul iniţial de deviere”.

Forma în plan poate fi uşor sau puternic sinuoasă, ramificată sau nu. Cauzele acestor situaţii

pot fi: caracteristicile fizice ale patului albiei, lăţimea fundului văii, panta, regimul

nivelurilor, debitul solid şi cel lichid.

Se defineşte noţiunea de meandră ca fiind o sinuozitate a albiei care cuprinde două praguri şi

două adâncuri şi care manifestă evoluţia formei în plan.

Distanţa între capetele extreme se numeşte pasul meandrei.

Râul are tendinţa de a dezvolta continuu curba, lungimea părţii curbe fiind tot mai mare, în

acelaşi timp crescând şi adâncimile în curbă. Meandra se poate considera ca un proces de

albie.

Fig. 6.2

Pasul meandrei se reduce cu timpul şi se poate ajunge la străpungerea naturală a gâtului.

Desfăşurarea procesului de meandrare se face sub formă de cicluri încheiate cu străpungerea

gâtului meandrei. Studiul se poate face în laborator sau prin fotografiere aeriană

(fotogrametrie).

Se pot întâlni următoarele tipuri de râuri:

1. râuri sinuoase fără evoluţiea formei în plan,

2. râuri cu meandrare :

a. limitată

b. liberă

109

1. Râurile sinuoase fără evoluţie în plan se întâlnesc în regiunile de munte, când forma

sinuoasă a rezultat prin procese geologice vechi sau datorită străbaterii unor defilee în

terenuri foarte tari. De asemenea, şi râurile regularizate au forma sinuoasă dar fără evoluţia

albiei în plan.

Aceste râuri au un transport mic de aluviuni şi stabilitate mare. Albia majoră lipseşte

sau este unilateral dezvoltată iar axele dinamice la ape mici şi mari coincid.

Fig. 6.3

2.a Râuri cu meandrare limitată

Meandrarea poate fi limitată de: versanţi rezistenţi, lăţimea mică a văii, depozite de

diverse materiale pe fundul văii.

Albia majoră este îngustă, unilaterală iar axele dinamice la ape mici şi mari nu mai

coincid.

Aceste râuri sunt caracteristice zonelor de deal.

Fig. 6.4

2.b Râuri sau sectoare de râuri cu meandrare liberă – au albia săpată în sedimente uşor

erodabile şi într-un strat suficient de gros. În zonele de şes văile sunt largi şi se formează albii

majore largi, cu lunci şi terase.

Axele dinamice la ape mici şi mari diferă.

Albia este, în general, pe mijlocul văii dar alternează de la un versant la altul.

110

Fig. 6.5

O altă caracteristică a albiilor râurilor este că în anumite zone ele pot fi ramificate.

Există albii ramificate cu braţe scurte (cu bancuri de nisip sau pietriş) sau albii ramificate cu

braţe lungi.

Fig. 6.6 Ramificaţii cu braţe scurte

Bancurile îşi pot schimba poziţia după viiturile mari; ele sunt formate din nisip,

pietriş, etc.

Fig. 6.7 Ramificaţie cu braţe lungi

Râurile ramificate cu braţe lungi au ostroave bine consolidate, cu vegetaţie

arborescentă pe ele. Ostroavele nu-şi schimbă poziţia la viituri. Se poate constata doar o

foarte lentă deplasare în timp spre aval, prin erodarea capului şi prin depuneri la coada

ostrovului.

6.3 Secţiunea transversală a albiei

În zonele de munte secţiunea transversală are în general forma de ,,V” sau ,,U”,

neapărând diferenţiate toate elementele albiei din zona de deal sau şes.

111

Fig. 6.8

În zonele de deal şi şes albia capătă un aspect etajat, observându-se clar formaţiunile

morfologice caracteristice albiei minore, medii şi majore.

Albia minoră este partea cea mai joasă a râului, ocupată permanent de apă, fără

vegetaţie, până la nivelul mediu al apelor mici.

Fig. 6.9

Albia medie (principală) include pe cea minoră şi partea imediat superioară

până la nivelul viiturilor anuale. Are pantă transversală spre râu, maluri abrupte şi o uşoară

vegetaţie.

Albia majoră (lunca inundabilă) este partea cea mai ridicată a albiei râului, prin care

curg viiturile mari. Are vegetaţie abundentă, inclusiv arborescentă. La albiile relativ înguste

ea are pantă spre râu dar la albiile largi, prin depunerile de aluviuni ce apar la retragerea

112

viiturii se formează un grind longitudinal şi poate apare pantă transversală spre versant (în

zonele de şes).

Albia medie este elementul morfologic supus permanent modificărilor (cea majoră

este mai stabilă).

La analizarea situaţiei în plan a unui curs de apă se reprezintă albia medie (principală)

şi limita zonei inundabile. Caracterul sinuos al râului este dat de forma albiei medii (fig.

6.10).

6.4 Profilul longitudinal şi corelaţia dintre forma în plan şi adâncimile apei

În terenuri omogene profilul longitudinal este aproximativ o hiperbolă cu concavitatea

în sus.

În terenuri neomogene profilul longitudinal are un aspect în trepte, fiind o succesiune

de adâncuri şi praguri.

Adâncurile sunt amplasate în curbe şi sunt porţiuni relativ lungi, cu pantă mică de

curgere şi cu adâncimi mari de apă.

Fig. 6.10

Pragurile sunt amplasate în dreptul punctelor de inflexiune (acolo unde albia îşi

schimbă curbura în plan) şi sunt zone relativ scurte, cu pante mari şi adâncimi mici.

La niveluri mici, pragurile (P) se comportă ca nişte deversoare înecate - se creează

remuuri în amonte de ele şi pante rapide ale suprafeţei apei în aval.

La ape mari, când râul nu iese din albia principală (şi se păstrează condiţiile de

rugozitate a albiei), pragurile se înalţă prin depuneri (deoarece panta i<i2)iar adâncurile se

adâncesc (deoarece panta i>i1; vezi fig. 6.11). La ape mici se reface situaţia iniţială. Aceste

fenomene se produc datorită pantei locale a suprafeţei apei.

113

Fig. 6.11

Există praguri cu traversadă favorabilă şi praguri cu traversadă nefavorabilă pentru

navigaţie.

Fig. 6.12 Prag cu traversadă favorabilă pentru navigaţie

Fig. 6.13 Prag cu traversadă nefavorabilă pentru navigaţie

6.5 Legătura dintre curbura râurilor şi adâncimile apei

114

Această legătură poate fi evidenţiată prin :

a) Formula Bousinesque,

b) Legile lui Fargue.

a. Formula Bousinesque dă legătura între curbura în plan şi adâncime la albiile în

terenuri aluvionare. Bousinesque a plecat de la formula lui Saint Venant pentru

pierderile de sarcină la conductele în curbă:

2vr

D

r

Lhc

6.4

unde:

D - diametrul conductei,

hc – pierderea de sarcină în cotul conductei,

r – raza curbei,

L – lungimea curbei,

v – viteza de curgere a apei în conductă,

= 0,05.

Se fac următoarele aproximări:

r

B

r

D

H

L

r

L c

c

şi

6.5

Hc – adâncimea medie a apei în curba râului,

Bc – lăţimea medie a albiei în curbă.

Obţinem:

2vr

B

H

Lh c

c

c

6.6

Panta datorată pierderilor de sarcină în curbă va fi:

2

1 vr

B

HL

hi c

c

c

6.7

cHc

viHicRicv

2

2

2

6.8

i2 - panta datorată curgerii generale în curbă

La ape mari panta în curbă şi în aliniament se uniformizează.

r

Bc

Hc

vv

r

B

HHc

v

Hc

v c

c

c

cc

2

2

22

2

2

2

2

1

6.9

notăm:

r

B

Hc c

c

11

H

1 2

6.10

115

r

BHH c

c 1

6.11

H - adâncimea albiei în aliniament

Dacă se notează lăţimea medie a albiei în aliniament cu B, se poate scrie Bc = (0,5÷0,75)B.

b. Legile lui Fargue

În anul 1908, în urma cercetărilor experimentale efectuate pe Garone, Fargue a constatat

anumite legături între adâncimi şi curburile albiei în plan, pe care le-a enunţat sub forma unor

legi calitative.

Făcând reprezentarea profilului longitudinal şi a curburii (c=1/r) la scări alese convenabil el a

obţinut următorul grafic:

Fig. 6.14

Legile enunţate de Fargue sunt următoarele :

1. Talvegul tinde să se apropie întotdeauna de malul concav (interior) iar depunerile se

aştern, sub formă de plajă, pe malul convex.

2. Adâncimea adâncului şi lăţimea plajei cresc odată cu creşterea curburii (scăderea razei de

curbură).

rc

1

; r2 r1 c1 c2 6.12

Fig. 6.15

3. Adâncimea maximă şi curbura maximă nu coincid. Adâncul maxim este decalat în aval

faţă de vârful curbei cu L/4 (L – distanţa dintre două praguri consecutive). Un decalaj

asemănător este şi între punctul de inflexiune al curbei şi pragul corespunzător (pragul

este în aval de punctul de inflexiune).

4. Stabilitatea şi netezimea albiei depind de caracterul variaţiei curburii. Modificări bruşte

ale curburii dau modificări similare în profilul longitudinal.

5. Lungimea meandrei (L) de la un prag la altul este de aproximativ 6÷8B (B - lăţimea

albiei râului).

116

Aceste legi s-au verificat pe toate râurile care au fost amenajate, ele având un aspect calitativ.

6.6 Curenţi interiori în albiile râurilor

6.6.1 Schema lui Leliavschi

În 1880 Leliavschi a pus în evidenţă curenţii interiori din albia râurilor cu ajutorul unui aparat

pentru determinarea direcţiei curenţilor. El a propus schema circulaţiei elicoidale a curenţilor.

Fig. 6.16

6.6.2 Curenţi transversali provocaţi de rotaţia Pământului

Se consideră un curs de apă în emisfera nordică şi un curs de apă în emisfera sudică.

Se au în vedere următoarele elemente:

θ - latitudinea punctului

R = 6332 km – raza Pământului

vr – viteza relativă de deplasare a punctului material (curgerea unei particuleă lichide

în albia unui râu)

- viteza unghiulară a Pământului; = 0,000073 rad/sec

Fig. 6.17

117

crt aaaa 6.13

unde:

a – acceleraţia totală

at – acceleraţia de transport

ar – acceleraţia relativă

ac – acceleraţia Coriolis

rc va 2 6.14

sin2;sin2 rrrc vvva

6.15

Acceleraţia Coriolis - ac - este un vector perpendicular pe planul vectorilor vr şi şi are

sensul burghiului la suprapunerea lui peste vr pe drumul cel mai scurt.

cic amF 6.16

Fic – forţa de inerţie Coriolis, este dirijată în sens invers acceleraţiei Corioils.

Legea lui Ber. În emisfera nordică Fic este dirijată spre malul drept (ac este normală pe

mal) provocând erodarea lui; în emisfera sudică Fic este orientată spre malul stâng, provocând

erodarea acestuia.

mg

F

G

F

dx

dzi icic

6.18

unde : i - panta transversală a suprafeţei apei din albie.

Fig. 6.18

p’ p p’- p = dz 6.19

118

dxvg

dz

dx

dziv

gmg

ma

mg

Fi

s

rcic

sin2

sin2

6.20

în care : vs – viteza la suprafaţa apei,

dxv

gz s

sin2

6.21

med

med

vgB

zi

Bvg

z

sin2

sin2

max

max

6.22

Se izolează volumul elementar dV = dH · dx · 1

Particulele lichide vor fi antrenate orizontal de două categorii de forţe:

- Forţa de inerţie Coriolis:

sin2 rcic vmmaF

6.23

- Forţa rezultantă a presiunilor hidrostatice, p’- p = dz, acţionează

asupra feţei laterale a elementului de volum dV, forţa rezultantă fiind:

dVidHdzP 1 6.24

Curenţii din albie vor avea, datorită rotaţiei Pământului, următorul aspect:

Fig. 6.19

Straturile superioare se mişcă spre malul drept (emisfera nordică) iar cele inferioare în

direcţia gradientului de presiune. Apare, astfel, circulaţia transversală în sensul acelor de

ceas.

Studierea pantei transversale a apei ne va da informaţii importante în ce priveşte

deplasarea aluviunilor de fund.

În emisfera nordică, curgerea longitudinală şi curenţii transversali dau o mişcare

elicoidală în sensul acelor de ceas.

119

Cu toate că ac (respectiv Fic) este mică, efectul ei se simte, având în vedere că

acţionează asupra unor mase mari de apă (fluvii, râuri) pe o perioadă îndelungată de timp.

Devierea spre dreapta a creat maluri drepte înalte şi abrupte şi maluri stângi sub formă

de lunci (în emisfera nordică). De asemenea, unele vechi porturi de pe malul stâng al Nilului

şi al fluviului Mississipi au rămas pe uscat.

Aplicaţie:

Pentru : B = 500 m; = 450; vmed = 1 m/s; = 0,000073 rad/s; rezultă : zmax = 5,25 mm şi i

= 0,0105%.

6.6.3 Curenţi transversali provocaţi de mişcarea apei în curbe

În curbele râurilor apare, în plan orizontal şi orientată spre malul exterior (concav) al râului,

forţa centrifugă Fc. Ca şi în cazul forţei de inerţie Coriolis, suprafaţa apei se va înclina în aşa

fel încât să fie perpendiculară pe rezultanta forţelor Fc şi G.

Conform figurii 6.19 se poate scrie:

rg

v

mg

r

vm

G

F

dx

dzi s

s

c 12

2

6.25

Deci:

rg

v

dx

dz s 12

6.26

- a -

120

- b -

Fig. 6.20

Din desen:

dxdr

xrr

1

6.27

crg

vz

r

dr

g

vdz

s

s

ln2

2

6.28

Pentru : 1

2

1 ln 0 rg

vczrr s

6.29

Aşadar : 1

2

lnr

r

g

vz s

6.30

Pentru : ms vv

1

2m

1

2

lgg

2,3vz

sau ln

r

r

r

r

g

vz m

6.31

Pentru : r = r2 B

zi

r

r

g

vz m

max

1

22

max ln

6.32

unde : i - panta transversală a suprafeţei apei datorată Fc.

Ca urmare a apariţiei pantei transversale apare şi circulaţia transversală:

121

Fig. 6.21

Straturile superioare se vor deplasa spre malul concav (exteriorul curbei) iar cele inferioare

spre malul convex (interiorul curbei). Malul concav va fi erodat iar pe cel convex se vor

forma depozite de aluviuni.

Compunerea curenţilor transversali cu cei longitudinali dă naştere la o mişcare

elicoidală, care în funcţie de concavitatea malului drept sau stâng are sensul acelor de ceas

sau sens invers.

În coturile cu concavitatea la mal drept (emisfera nordică) Fc şi Fic se cumulează şi se

intensifică circulaţia transversală. În coturile cu concavitatea la malul stâng circulaţia

transversală slăbeşte sau se poate anula.

Fig.6.22

La trecerea de la o curbură la alta există un punct în care circulaţia transversală se

stinge (în dreptul pragurilor).

6.7 Exemple de apariţie a pantei transversale

Înclinarea suprafeţei de apă, care apare în diferite situaţii, va implica dirijarea curenţilor de

fund încărcaţi cu aluviuni în direcţia pantei suprafeţei de apă a râului, aşa cum a rezultat din

demonstraţiile de mai sus.

1. Cazul unui braţ mort

Braţul mort se va colmata cu timpul. Pentru accelerarea colmatării se poate săpa un

canal de legătură cu râul în zona amonte a braţului mort. Porturile şi refugiile de iarnă nu se

vor amplasa în braţe moarte deoarece acestea au tendinţa de împotmolire.

122

Fig. 6.23

2. Bifurcaţiile (ramificaţiile)

Panta transversală este în funcţie de unghiul şi de rezistenţa capului ostrovului.

Amenajarea pentru navigaţie se va face pe braţul mai lung, braţul mai scurt având

tendinţa de împotmolire.

Fig. 6.24

3. Curenţii în zona captărilor de apă

Cota fundului canalului de captare se va alege mai sus decât cota fundului albiei râului pentru

a împiedica intrarea aluviunilor în captare.

123

Fig. 6.25

4. Curenţi în zona epiurilor submersibile

Depunerile se formează spre centrul albiei, în direcţia pantei suprafeţei apei. Curenţii de

suprafaţă deversează perpendicular pe coronamentul epiului submersibil.

Fig. 6.26

6.8 Curenţi sub formă de vârtejuri

Asemenea curenţi apar în dreptul unor obstacole şi discontinuităţi în distribuţia vitezelor.

124

Se pot forma vârtejuri dacă unghiul de deviere al malului sau al patului albiei depăsesc 7÷100:

cu ax vertical (de exemplu, la o lărgire bruscă a albiei, lângă o pilă de pod, etc.); pot fi

curenţi ascendenţi sau descendenţi.

cu ax orizontal (de exemplu, la o adâncire bruscă a albiei).

Fig. 6.27 Vârtej cu ax vertical

Fig. 6.28 Vârtej cu ax orizontal

6.9 Influenţa factorilor locali asupra formării şi evoluţiei albiei

Factorii locali care intervin în procesele de formare şi evoluţie a albiei sunt:

a) sursele suplimentare de aluviuni şi viiturile afluenţilor,

b) malurile albiei majore.

a) Sursele suplimentare de aluviuni sunt: eroziunea versanţilor de către torenţi şi malurile cu

rezistenţă slabă ale albiei râului.

Aluviunile suplimentare duc la formarea de praguri şi bancuri de nisip, etc.

Viiturile de pe afluenţi pot influenţa evoluţia albiei cursului principal.

125

Fig. 6.29

Afluentul fiind mai scurt decât cursul principal, rezultă că viitura de pe afluent va ajunge la

confluenţă înaintea viiturii de pe cursul principal, iar în aval de confluenţă se va forma un

prag (prin ciocnirea curenţilor celor două cursuri de apă se va produce o disipare a energiei,

care va avea drept urmare depunerea unei părţi din aluviunile transportate).

La sosirea viiturii pe cursul principal, datorită pragului din aval de confluenţă va apare

un remu (deci o reducere a pantei de scurgere în amonte de confluenţă, urmată de depunerea

unei părţi din aluviunile transportate), formându-se un nou prag în amonte de confluenţă, iar

pragul din aval va fi spălat de apă.

b) În albia majoră pot apare eroziuni şi depuneri în funcţie de traseul malurilor.

Dacă albia majoră are o îngustare, acolo vor apare eroziuni datorate creşterii vitezelor de

curgere iar, datorită remuului creat, în amonte vor apare depuneri.

Fig. 6.30

Dacă albia majoră este largă şi există necoincidenţa direcţiei curenţilor din albia medie şi

majoră, atunci la ape mari se vor roduce eroziuni în albia medie acolo unde direcţiile coincid

şi depuneri acolo unde direcţiile curenţilor nu coincid (prin disiparea energiei curentului vor

fi favorizate depunerile).

Fig. 6.31

126

Cap. 7 TEORIA ŞI PRINCIPIILE REGULARIZĂRII ALBIILOR

7.1 Generalităţi şi clasificări

Regularizarea albiei unui râu este un ansamblu de măsuri şi construcţii menite să

creeze echilibru între procesele de albie (deci, între abie şi curentul de apă) astfel încât să se

înlăture efectele distructive ale curgerii şi să se creeze condiţii optime pentru utilizarea

complexă a cursului de apă.

Construcţiile de regularizare sunt lucrări inginereşti menite să transpună în teren

concepţia şi proiectul de regularizare (de exemplu : diguri, epiuri, praguri de fund, diguri de

dirijare sau de închidere, apărări de maluri, etc.).

Lucrările de regularizare reprezintă ansamblul de construcţii de regularizare executate

pe un râu, pe un tronson de râu sau local (de exemplu la prize de apă, la traversări cu pod, la

confluenţe, la ramificaţi, etc.), în scopul punerii în practică a concepţiei privind amenajarea

râului şi deci a proiectului de regularizare.

7.1.1 Clasificarea construcţiilor de regularizare

După funcţia construcţiilor :

- construcţii de apărare - protejarea zonelor ameninţate fără modificarea substanţială a

caracteristicilor scurgerii (consolidări de maluri, diguri longitudinale de apărare, diguri de

protecţie contra inundaţiilor),

- construcţii de apărare – regularizare - apără zonele ameninţate prin modificarea

structurii curentului (epiuri de apărare, sisteme permeabile, panouri plutitoare),

- construcţii de regularizare - modifică structura curentului pentru a împiedica pătrunderea

debitului solid şi a gheţii în captările de apă, asigură înălţimea de navigaţie, asigură

captarea apei la nivele scăzute (epiuri submersibile, panouri plutitoare, praguri de fund,

etc.).

După acţiunea asupra curentului :

127

- construcţii pasive – protejează albia de efectele dăunătoare ale curentului (lucrări de

apărare),

- construcţii active – remediază acţiunea dăunătoare a apei prin modificarea structurii

hidrodinamice a curentului (lucrări de apărare-regularizare şi lucrări de regularizare).

După poziţia crestei construcţiilor faţă de nivelul apelor mari :

- construcţi submersibile la ape mari (apele mari vor deversa peste coronamentul lor),

- construcţi insubmersibile.

După durata de serviciu :

- construcţii definitive (de lungă durată; se fac din piatră, beton, gabioane, ...),

- construcţii provizorii (temporare; din nuiele, stuf, panouri).

După permeabilitate :

- construcţii impermeabile (masive) – din beton, piatră, pământ,

- construcţii permeabile (filtrante; lasă curentul de apă să treacă pri corpul lor, cu o viteză

redusă faţă de cea normală de curgere) – garduri de nuiele, piatră, grătare din lemn sau

din prefabricate de beton, etc.

7.1.2 Tipuri de regularizări

După regimul de scurgere în care se face regularizarea:

- în curent liber – nu se modifică esenţial regimul natural de scurgere,

- în curent barat – se modifică scurgerea prin executarea retenţiilor (lucrărilor de barare);

profilul longitudinal al râului capătă aspectul ,,în trepte”.

Nodurile hidrotehnice pot cuprinde pe lângă baraje şi ecluze de navigaţie. Există noduri

hidrotehnice cu retenţii de joasă cădere (NNR - nivelul normal de retenţie - nu depăşeşte

malurile albiei medii), de medie şi mare cădere. Retenţiile de joasă cădere se folosesc

pentru navigaţie şi pentru captări, fără regularizarea debitului.

La retenţiile de medie şi mare cădere se face şi regularizarea debitului. La orice tip de retenţie

se urmăresc folosinţe complexe şi în primul rând hidroenergia.

După rolul pe care îl îndeplinesc:

- regularizări cu caracter nespecific – prevenirea efectelor distructive ale apei,

- regularizări cu caracter specific pentru anumite folosinţe.

După lungimea sectorului de râu regularizat:

- regularizări locale (la captări, ramificaţii, confluenţe, poduri),

- regularizări generale (fixarea albiei pe lungimi mari).

După albia şi nivelul de apă la care se urmăresc transformări:

- regularizări pentru ape mari (în albia majoră) – pentru evitarea necoincidenţelor între

direcţia apelor mari şi medii, pentru dirijarea viiturilor,

- regularizări pentru ape medii (în albia medie) – pentru înlăturarea efectelor negative ale

scurgerii: meandrare, divizare în braţe, împotmoliri, fixarea unui nivel dorit pentru apele

freatice de pe terenurile vecine,

- Regularizarea pentru ape mici – fixarea albiei şi îmbunătăţirea scurgerii la nivele mici

(pentru navigaţie, captări, etc.).

După gradul de folosire a vechiului traseu al albiei râului :

- regularizare conservativă – se urmăreşte utilizarea în cât mai mare măsură a vechiului

traseu al râului,

- regularizare radicală – include şi realizarea de porţiuni de albie nouă.

7.2 Albii stabile şi nestabile

128

În urma studierii dinamicii albiilor (adică a proceselor de albie : eroziuni, transport, depuneri,

evoluţia în timp a albiilor) s-a constatat că există albii cu transformări lente sau rapide.

După sensul de manifestare a acestor transformări se poate spune că unele dintre ele sunt

reversibile iar altele sunt ireversibile (permanente).

Transformările permanente sunt limitate de adâncime, de baza de eroziune a râului iar în

lateral de caracterul şi rezistenţa malurilor.

După caracterul deformaţiilor care se manifestă putem avea:

albii stabile – la care eroziunile sunt egale cu depunerile:

- de mare stabilitate – în teren stâncos,

- de stabilitate mijlocie – transport mare de aluviuni la viitură; variaţii reversibile

ale adâncimii în puncte relativ fixe.

albii instabile – suferă deformaţii permanente:

- de instabilitate mijlocie – au deformaţii ireversibile pe verticală,

- de instabilitate mare – deformaţii ireversibile atât în adâncime cât şi în plan.

albii divagante (de maximă instabilitate) – au deformaţii mari, bruşte şi neprevăzute

(uneori la viituri, îşi schimbă radical traseul pe anumite sectoare).

7.2.1 Criteriu de evaluare a gradului de stabilitate a albiilor

În 1897, Lohtin a studiat deplasarea particulelor de pe patul albiilor şi a arătat că există două

categorii principale de forţe care intervin în acest fenomen:

- forţele rezistente – care se opun deplasării (legate de greutatea particulelor de aluviuni

sub apă G0), Fr ,

- forţele active (de izbire frontală a particulei, forţe hidrodinamice) – care tind să deplaseze

particulele, Ff .

Aceste forţe au relaţiile simplificate următoare :

22

2

31

dvkF

dkF

f

r

7.1

Lohtin a apreciat stabilitatea albiilor prin raportul :

i

d

i

dk

F

Ff

f

r

7.2

f – coeficientul lui Lohtin (sau coeficientul de stabilitate al profilului longitudinal al râului),

d – diametrul mediu al particulei de aluviuni de pe patul albiei [mm],

i – panta medie a sectorului de râu [%],

După criteriul Lohtin, albiile se clasifică astfel :

- albii stabile – f = 30÷80,

- albii nestabile – f =3÷12,

- albii divagante – f =1÷2.

Între limitele prezentate există zone cu caracteristici de tranziţie.

7.3 Studii şi materiale necesare elaborării proiectului de regularizări

a) Documentaţia tehnică preliminară va cuprinde :

- cadastrul râului (hărţi, materiale grafice, tabele, descrierea bazinului hidrografic al râului),

- hărţi 1:25.000 şi 1:50.000 obţinute inclusiv prin aerofotogrametrie,

129

- ridicări topografice periodice (1:50.000 şi 1:10.000) care prin suprapunere arată sensul şi

intensitatea proceselor de transformare,

- înregistrări hidrometrice (debite, nivele, viteze, fenomene de îngheţ, transport solid, ...),

- hărţi geologice şi foraje hidrogeologice,

- descrieri privind clima şi vegetaţia.

b) Studii şi prospecţiuni de teren :

- cadastrul se completează cu ridicări topografice noi, cu ridicarea reliefului albiei, cu

datele înregistrate la posturi hidrometrice noi,

- se urmăreşte perioada cu cea mai intensă mişcare a aluviunilor de fund şi se determină

debitul de formare,

- se execută noi foraje în albie şi pe maluri.

c) Studii şi cercetări – după elaborarea proiectului pe baza calculelor hidraulice, la lucrări

mari se verifică aceste calcule prin modelarea (în laborator sau pe calculator) situaţiei din

natură.

d) Stadiile de întocmire a proiectelor de regularizări sunt :

- studiul tehnico-economic (de fezabilitate) - pe baza temei de proiectare se evidenţiază

necesitatea şi eficienţa economică a lucrării; se arată posibilităţile de realizare a lucrării şi

se evaluează preţul pe bază de indici pentru minim 2÷3 variante posibile de amenajare,

- proiectul de execuţie – pentru varianta care, în urma studiului de fezabilitate, s-a dovedit

cea mai avantajoasă .

7.4 Principiile proiectării traseelor de regularizare

7.4.1 Traseul de regularizare

Prin regularizare, albia capătă formă şi dimensiuni noi, corespunzătoare scopului regularizării

şi este stabilă.

Traseul de regularizare este fâşia de albie proiectată pentru a corespunde cerinţelor impuse de

regularizare.

Se trasează axa traseului de regularizare prin linia mijlocie a traseului.

Operaţiile de proiectare au următoarele faze :

a) determinarea secţiunii de regularizare (B – lăţimea albiei, H – adâncimea albiei).

b) trasarea pe planul de situaţie a poziţiei traseului regularizat,

c) cercetarea profilului longitudinal şi a profilelor transversale şi amplasarea construcţiilor

de regularizare.

Toate cele trei faze se execută în corelaţie.

130

Fig. 7.1

7.4.2 Debite de formare, debite şi nivele de calcul

O caracteristică a cursurilor de apă este neregularitatea regimului hidrologic. Fiecare debit,

mare sau mic, participă la formarea (modelarea) albiei. Toate sunt debite de formare. În

calcule nu se pot lua în considerare toate valorile debitelor şi de aceea se determină un debit

de formare echivalent, care are aceeaşi acţiune modelatoare cu succesiunea aleatoare de

debite reale.

Debitul de formare este debitul constant care poate crea în albie aceleaşi transformări cu sens

mic de manifestare ca şi succesiunea debitelor naturale neuniforme.

Debitul de formare se determină separat pentru fiecare sens de manifestare a proceselor de

albie în funcţie de scopul urmărit.

Pentru stabilitatea albiei ne interesează debitul din perioada cu cea mai intensă mişcare a

aluviunilor de fund.

Debitele se calculează pentru anumite asigurări (probabilităţi de producere):

- pentru râurile de munte şi deal, debitul cu asigurarea (probabilitatea de producere) de 3 ÷

10 % ,

- pentru râurile de şes, debitul care corespunde nivelului de apă din albia principală la

coborârea nivelului apei după viitură.

În calcule se pot avea în vedere două debite: debitul de dimensionare şi debitul de exploatare.

Nivelul de calcul al construcţiilor de regularizare este cota până la care se va ridica

coronamentul construcţiilor de regularizare pentru a obţine în albie nivelul de apă dorit.

La regularizarea apelor mari, nivelul de calcul se alege deasupra nivelului maxim al apelor cu

o anumită rezervă (0,5÷1m).

La regularizarea exclusivă a albiei medii şi minore construcţiile de regularizare vor fi

submersibile la ape mari.

Nivelul proiectat al apei este nivelul faţă de care trebuie asigurată adâncimea proiectată sau

înălţimea proiectată (gabaritul de aer sub lucrările traversare, mai ales în cazul râurilor

navigabile dar şi pentru a preveni lovirea construcţiei de traversare de către plutitori, la

râurile ne navigabile).

131

Fig. 7.2

7.4.3 Secţiunea de regularizare

Secţiunea de regularizare se caracterizează prin lăţimea la oglinda apei (B) şi adâncimea

medie (H). Ea trebuie să asigure gabaritul necesar pentru navigaţie, nivelul pentru desecarea

unor terenuri agricole vecine şi nivelele necesare la prizele de apă.

Secţiunea transversală se poate face unică, cu un etaj sau cu două etaje.

Secţiunea unică poate fi sub formă de trapez sau parabolică.

La râuri de munte şi de deal cu variaţii mici de nivel (1÷2m), la care Qformare = Q3÷10%, se

realizează secţiunea prin epiuri şi alte lucrări.

Fig. 7.3

Pe cursul mijlociu şi de şes al râurilor, în zone cu variaţii mari de nivel, se adoptă secţiunea

cu un etaj. În acest caz executarea unei secţiuni unice ar duce la împotmoliri la ape mici.

Se regularizează separat albia medie (pentru debitul Qm) şi separat albia majoră (pentru

debitul QM).

Fig. 7.4

132

Secţiunea cu două etaje se foloseşte atunci când se face şi regularizarea albiei minore pentru

navigaţie sau pentru a putea avea nivele suficiente la prizele de apă, la ape mici.

Fig. 7.5

7.4.4 Axa traseului de regularizare

Se recomandă ca axa traseului regularizat să aibă raze continuu variabile (între Rmin şi Rmax).

Se pot obţine trasee sub formă de sinusoidă, trasee formate din arce de cerc sau din arce de

elipsă.

În urma observaţiilor din teren s-a concluzionat că râurile curg cel mai aproape de traseul

sinusoidal dar, fiind greu de transpus pe teren, acest traseu se substituie cu o succesiune de

arce de cerc şi aliniamente scurte.

Altuin a propus următorul traseu:

Fig. 7.6

În figura de mai sus: R1 = (7÷8)Bm, R2 = R1/2, Rmin = 3Bm, Rmax = 8Bm.

Acest tip de traseu a fost folosit la regularizarea Siretului la Cosmeşti.

Pentru secţiunea transversală a albiei se vor propune forme şi dimensiuni diferite

pentru curbe (1-1) şi aliniamente (2-2):

133

Fig. 7.7

Formula Bousinesque dă :

R

BHH c

c 1

7.3

Bc = (0,5 ÷ 0,75)B 7.4

Dacă traseul regularizat ar avea raze sub Rmin = 3Bm ar apare eroziuni în malul concav

(fig. 7.8 – a).

Dacă se adoptă raze de curbură peste Rmax = 8Bm, râul se va comporta ca şi când ar

exista aliniamente foarte lungi, apărând tendinţa de oscilare a axei dinamice a curentului şi de

şerpuire a albiei (fig. 7.8 – b).

-a- -b-

Fig. 7.8

Pentru alcătuirea şi proiectarea traseelor regularizate trebuie avute în vedere următoarele

indicaţii:

a) se determină: B (lăţimea medie a albiei), H (adâncimea medie a albiei) şi razele de

curbură,

b) se trasează pe planul de situaţie traseul regularizat, cu respectarea următoarelor

recomandări:

1. lungimea traseului se va alege astfel încât panta care rezultă să fie panta stabilă stabilită în

calcule,

2. se va face o regularizare conservativă, urmărindu-se în primul rând malurile concave,

3. traseul se stabileşte pornind de la studierea sensului, direcţiei şi cauzelor proceselor de

albie,

4. se vor respecta tendinţele naturale de curgere ale râului,

5. se vor evita străpungerile abuzive de coturi,

6. se vor evita malurile permeabile, cu terenuri curgătoare,

7. capetele sectorului regularizat se vor prelungi până la sectoare de albie stabilă şi cu cote

fixe,

8. la râurile cu variaţii mari de nivel, traseul regularizat se va înscrie cât mai aproape de

direcţia de curgere a apelor mari de viitură,

9. traseele cu aliniamente lungi sau raze de curbură mari nu sunt stabile,

10. închiderea braţelor secundare sau moarte se face pentru ape medii, lăsând posibilitatea de

circulaţie a apelor de viitură, pentru a se produce – în timp – colmatarea acestora (uneori,

în acelaşi scop, închiderea se poate face şi cu construcţii permeabile),

11. lucrările de pe sectoarele de râu se vor înscrie în planul general de amenajare a bazinului,

134

12. lucrările vor fi estetice.

c) se amplasează construcţiile de regularizare care vor fixa traseul propus (printr-o

corelare a planului de situaţie cu profilul longitudinal şi cu profilele transversale prin albie).

7.5 Metode de detreminare a elementelor albiei stabile

7.5.1 Evoluţia metodelor de calcul

Dea lungul anilor au existat mai multe păreri şi metode privind regularizarea râurilor:

- şcoala paralelismului curenţilor – se va baza pe principiile hidraulicii canalelor artificiale

– lucrările executate au eşuat,

- metoda strâmtorării curentului – se executau albii cu B constant şi rectilinii – lucrări

eşuate,

- metoda normalizării albiei – se considera că profilul normal al râului este în formă de

trapez iar traseul în plan trebuie să fie sinuos,

- metoda fixării patului mijlociu a lui Fargue este bazată pe legile elaborate la amenajarea

fluviului Garona (Franţa); indicaţiile privind lăţimea albiei sunt vagi şi nu este lămurită

corespunzător nici trasarea malurilor în raport cu talvegul,

- metoda conservării pragurilor (Girardon) a fost pusă în practică la regularizarea fluviului

Rhone pentru navigaţie; metoda a dat rezultate bune dar fixarea albiei cere numeroase

construcţii şi investiţiile sunt mari şi greu de justificat în unele cazuri.

7.5.2 Metoda analogiilor naturale

S-a constatat că râurile care au albia săpată în terenuri aluvionare formează sectoare stabile,

cu anumite însuşiri naturale favorabile. Acestea au fost numite sectoare model.

Un sector model nu suferă modificări importante timp îndelungat (este stabil), albia este

neramificată, razele de curbură au variaţie lină, R3B (B – lăţimea albiei); aliniamentele sunt

scurte (aproximativ egale cu lăţimea B), secţiunea transversală pe prag este simetrică şi mai

lată decât în curbă, sunt diferenţe mici între adâncimea medie pe prag şi în curbă, panta

suprafeţei de apă este relativ uniformă.

Metoda analogiilor naturale constă în reproducerea caracteristicilor sectoarelor model pe alte

sectoare ale aceluiaşi râu (cu proprietăţi geologice şi hidrogeologice asemănătoare).

În unele condiţii se pot folosi sectoarele model de pe un râu la regularizarea altui râu din

acelaşi bazin hidrografic şi cu regim hidrologic şi proprietăţi geologice apropiate.

Metoda analogiilor naturale, bine aplicată, dă rezultatele cele mai sigure.

7.5.3 Metoda relaţiilor morfometrice

Lipsa sectoarelor model sau a condiţiilor de similitudine hidrologică şi geologică pentru

sectoarele aceluiaşi râu a dus la necesitatea exprimării matematice a legăturii între

dimensiunile albiei şi factorii hidraulici ai curentului de pe sectorul model pentru folosirea pe

râuri asemănătoare din acelaşi bazin. Acestea au fost numite relaţii morfometrice. Folosirea

lor a dus la apariţia metodei relaţiilor morfometrice.

Primele relaţii s-au stabilit empiric:

135

0k

H

B

7.5

unde : k0 - coeficient care depinde de sectorul de râu (munte, şes, deal).

Perfecţionând această relaţie, Altunin şi Buzunov au ajuns la forma:

k

H

Bm

7.6

unde: B – lăţimea albiei,

H – adâncimea apei în albie,

m = 1 pentru râuri de munte,

m =0,5 pentru râuri de şes.

Cu timpul, relaţiile morfometrice au evoluat şi au căpătat şi o bază teoretică. Tot

Altunin a dat şi relaţia:

2,0

5,0

i

QAB

[m] 7.7

unde: A – parametrul lăţimii stabile a albiei (în funcţie de sectorul de râu şi natura

malurilor: erodabile sau neerodabile),

Q – debitul de formare,

i – panta longitudinală a suprafeţei apei.

Există şi relaţii morfometrice elaborate de alţi autori.

Tab. 7.1 Parametrul lăţimii stabile a albiei – după S.T.Altunin şi I.A.Buzunov

Nr Caracterizarea albiei A m

1 Cursul supoerior al râului, în regiune muntoasă, albie din

stâncă, bolovăniş, galeţi (viteze şi pante apropiate de cele

critice)

0,7÷0,9 0,8÷1,0

2 Idem, în regiune de deal, la ieşirea spre şes, albie formată

din galeţi, pietriş şi nisip (curgere liniştită)

0,9÷1,0 0,67÷0,8

3 Cursul mijlociu (de şes) al râului, albie formată din pietriş

şi nisip (curgere liniştită)

1,0÷1,1 0,5÷0,57

4 Cursul inferior al râului, albie formată din nisip mărunt 1,1÷1,3

În care : m – exponentul din formula 7.6

7.5.4 Metoda morfometrico-hidraulică

Pentru eliminarea coeficienţilor empirici din metoda relaţiilor morfometrice se consideră că

stabilitatea secţiunii transversale în ansamblul ei va fi asigurată dacă se realizează stabilitatea

în lăţime (dedusă morfometric) şi stabilitatea în adâncime (dedusă hidraulic).

Stabilitatea în lăţime este dată de relaţia 7.7:

136

2,0

5,0

i

QAB

Pentru stabilitatea în adâncime:

H

HavRic

vv criticămed

2

1

1

7.8

în care :

α = 1/5 pentru albia majoră,

α = 1/4 pentru albia medie,

α = 1/3 pentru albia minoră,

a = 1÷1,5

v1 – viteza critică de antrenare determinată pentru diametrul mediu al aluviunilor existente pe

patul albiei (determinată pentru adâncimea apei de 1m).

Pentru albiile râurilor se admite HR.

n

iHRiR

nRic

2/13/26/11

7.9

Folosind consideraţiile de mai sus S.T.Altunin şi I.A.Buzunov au alcătuit un tabel cu

formulele elmentelor medii ale albiei stabile: istabil, Bst, Hst şi vst (tab. 7.2).

Tab. 7.2

α ist Bst Hst Vst

1/5

326,0

26,3

01

653,0

00192,0Q

vAi

2,0

5,0

i

QAB

111,1

333,3

01

)1000(732,0

i

vh

V= v01hα

1/4

268,0

21,3

01

563,0

00163,0Q

vAi

333,1

4

01

)1000(685,0

i

vh

1/3

154,0

15,3

01

31,0

00123,0Q

vAi

2

6

01

)1000(565,0

i

vh

Analiza pantei se face cu planul de situaţie în faţă. Dacă istabil calculat inat se poate lua o

pantă stabilă între cea calculată şi cea naturală sau chiar panta naturală (în această situaţie se

recalculează v1).

Dacă istabil calculat < inat atunci râul va fi făcut mai sinous decât cel natural. Şi în această

situaţie se poate adopta panta naturală drept pantă stabilă (în această situaţie se recalculează

v1).

Adoptarea pantei naturale sau a unei valori apropiate de ea ca pantă stabilă este legată

de ideea realizării unei ragularizări conservative, cu păstrarea în cât mai mare măsură a

traseului natural al râului şi cu evitarea realizării de porţiuni de albie artificială (care sunt

costisitoare şi ar trebui să acopere suprafeţe de teren suplimentare, care sunt proprietatea

cuiva, etc.).

Adâncimea în curbă se determină cu formula Bousinesque iar lăţimea în curbă va fi :

137

Bc = (0,5 ÷0,75) B 7.10

Metoda a fost folosită la regularizarea Siretului la Cosmeşti, pe circa 8 km, în zona

podului dublu de cale ferată şi şosea.

7.5.5 Metoda ecuaţiilor de regim

Este o metodă preponderent în ţările anglo-saxone. S-au făcut numeroase măsurători pe râuri

şi mari canale de irigaţii în India şi Pachistan. La elaborarea ei şi-au adus contribuţia mai

mulţi cercetători, printre care Lacey, T.Blench, Kennedy, L.B.Leopold, T.Maddok,

B.D.Simmons, M.L.Albertson, ş.a.

Prin prelucrarea înregistrărilor s-a dedus că există o legătură între parametrii albiei stabile şi

debitul lichid al râului.

Pentru debit s-au luat unele dintre următoarele valori :

- debitul care umple albia,

- debitul mediu multianual sau debitul maxim(în funcţie de începutul

transportului debitului solid târât),

- debitul de formare (sau ideal – Bureau of Reclamation – SUA), debit din

perioada cu mişcarea aluviunilor de fund, care poate transporta

aluviunile de fund ale anului hidrologic mediu,

- debitul cu asigurarea/probabilitatea de 5 – 20 %.

Echilibrul dinamic între albie şi debitul lichid este numit echilibru de regim. Albia stabilă este

numită albie de regim iar debitul corespunzător este numit debit de regim.

În teoria regimului se încadrează râurile cu regim hidrologic stabil şi albiiile săpate în

material aluvionar. În cazul nisipului foarte fin (sub 2 mm), rezultatele metodei sunt mai

degrabă calitative iar pentru albii în materiale coezive (argile, luturi) rezultatele nu mai au

relevanţă.

În teoria regimului nu se încadrează râurile care au în bazinul hidrografic lucrări hidrotehnice

care influenţează scurgerea (acumulări, centrale hidroelectrice, prize de apă,…). Ecuaţiile de

regim se potrivesc albiilor rectilinii sau cu raze de curbură reduse, relativ late şi cu pantele

malurilor de 1:1 până la 1:3.

Ecuaţiile de regim sunt funcţii exponenţiale de debit:

perimetrul udat: b

pu QAP 7.11

raza hidraulică: f

RQAR 7.12

panta albiei: z

iQAi 7.13

viteza medie: m

vQAv 7.14

coeficientul de rugozitate: QAk k

7.15

transportul solid târât: QAG Gf 7.16

transportul solid în suspensie: QAG Ss 7.17

Pe râuri se admite Pu = B şi R = H. Primele 4 ecuaţii dau dimensiunile geometrice ale albiei

şi viteza ; pentru dimensionare sunt suficiente daor 3 iar una o folosim la verificare.

Valoarea exponenţilor rămâne constantă pentru toate albiile de regim (independent de

condiţiile sau caracteristicile scurgerii). Ca urmare:

b = 0,46÷0,52

f = 0,3÷0,42 7.18

138

m = 0,1÷0,2

z = -(0,0833÷0,1)

Coeficienţii ,,A” sunt legaţi de caracteristicile cursului respectiv de apă şi includ

caracteristicile morfologice şi regimul aluviunilor.

Există în literatură formule şi valori pentru coeficienţii A, formule care variază de la

autor la autor. B.D.Simmons şi M.L.Albertson au propus valorile din tabelul 7.3 (pentru o

încărcare cu aluviuni în suspensie de până la 0,5 g/l).

Tab. 7.3

Patul albiei Malurile AP AR Q (m3/s)

Nisip Nisip 6,20 0,400 3-30

Nisip Argile coezive 4,75 0,476 0,2-400

Argile slab coezive Argile coezive 4,10 0,570 2-50

Pietriş Pietriş 3,45 0,273 1-300

Nisip Argile coezive 3,45 0,365 20-400

Pentru deducerea lor s-au folosit reprezentări dublu logaritmice.

Fig. 7.9

În urma măsurătorilor efectuate în albie, la diferite debite, se ridică perechi de valori

Q – PU, Q – R, Q – v, etc. Aceste valori se logaritmează şi se reprezintă pe grafic (vezi figura

7.9). Prin câmpul de puncte astfel obţinut se trasează o dreaptă (se folosesc metodele

matematice, dreapta trebuind să treacă prin „centrul de greutate” al câmpului de puncte).

Coeficientul unghiular al dreptei (panta) este tocmai exponentul debitului (de exemplu, b se

propune în intervalul 0,46÷0,52) iar tăietura pe axa ln PU este valoarea coeficientului AP. Cu

valorile coeficienţilor A determinaţi şi cu valorile exponenţilor propuse se scrie ecuaţia de

continuitate. Se obţine:

mfb

vRp

u

QAAAQ

RVPBHvQ

7.19

Coeficienţii A şi de exponenţii debitului Q trebuie să îndeplinească relaţiile :

1

1

mfb

AAA vRp

7.20

Dacă relaţiile 7.20 nu se verifică, se mai variază pantele dreptelor de pe grafice (în intervalele

date de relaţiile 7.18) şi implicit valorile coeficienţilor A.

139

La noi în ţară metoda a fost folosită la regularizarea Jiului la Rovinari (pentru

protecţia exploatării carbonifere la zi s-a săpat o albie nouă; s-au instalat chiar şi două posturi

hidrometrice la Cărbeşti şi Moii). Cele mai sensibile părţi ale metodei sunt tot cele legate de

panta stabilă.

7.5.6 Metoda indicatorilor de stabilitate

A fost elaborată de profesorul Radu Pop de la Facultatea de Hidrotehnică din Bucureşti.

Metoda se bazează pe ecuaţia de continuitate şi indicatori de regim.

6/1

2/13/22/13/2

21

1

rdk

ikHiHn

v

BHvQ

7.21

în care:

i - panta albiei,

H – adâncimea albiei,

B- lăţimea albiei,

vV – viteza de curgere,

dr = 0,75d90 - diametrul reprezentativ (diametrul ochiului sitei care lasă să treacă

90 % dintre aluviunile de pe fundul albiei; pentru cazul aluviunilor omogene dimensional

se poate lua dr=dm – diametrul mediu al aluviunilor).

7.5.7 Metoda disipării minime a energiei curentului

Se consideră că stabilitatea albiei este asigurată atunci când capacitatea de transport a

curentului corespunde cu cantitatea de aluviuni transportate (târâte).

Fig. 7.10

Dacă:

T2 T1 – s-au produs eroziuni

T2 T1 – s-au produs depuneri

T2 = T1 – stabilitate a albiei

Sau:

140

estabilitat 0

dx

dT

depuneri 0dx

dT

eroziuni 0

dx

dT

7.22

T – transportul de aluviuni - este funcţie de b, h, i, d, kr (d - diametrul aluviunilor târâte; kr -

caracteristică a rugozităţii albiei).

Pentru transportul solid T se foloseşte formula Mayer – Peter – Müler.

Se poate face o reprezentare grafică sugestivă :

Fig. 7.11

141

Cap. 8 PRINCIPALELE TIPURI DE LUCRARI DE REGULARIZARE

8.1 Generalităţi privind lucrările de regularizare

1. Tipurile caracteristice de lucrări (construcţii) de regularizare se clasifica dupa pozitia faţă

de albia râului în lucrări transversale şi lucrări longitudinale.

Lucrările transversale sunt:

- epiurile,

- digurile de inchidere,

- pragurile de fund.

Lucrările longitudinale sunt:

- digurile longitudinale de apărare a malurilor,

- digurile de dirijare,

- digurile de apărare contra inundaţiilor,

- consolidările de mal.

In practică se fac lucrări mixte (se execută combinat ambele tipuri de lucrări).

Epiurile sunt construcţii transversale asezate perpendicular sau sub un unghi oarecare faţă de

direcţia de curgere. Ele au un capăt incastrat in mal si celalalt liber in albie. Rolul lor este să

apere malurile, să adânceasca albia si sa dirijeze curentii.

Digurile de inchidere barează 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 adâncimi mari si

eroziuni intense ale patului albiei. Se executa in special pe torenti si pe râurile navigabile

pentru ridicarea cotei profilului in lung (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) sau protejarea altor lucrări

(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 ele pot asigura simultan si apararea impotriva inundatiilor. Digurile de

protectie contra inundatiilor apara de inundare la ape mari teritoriile cu cote joase, de lunca.

Ele se executa la minim 30÷40 m de mal (zona folosita pentru gropile de imprumut) 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 coroziune. Se executa chiar pe talazul in contact cu apa al malului râului.

Exista, de asemenea, şi lucrari speciale de regularizare:

-strapungeri de coturi (albii artificiale pentru scurtarea

sinuozitatilor).

-şanţuri de dragaj (se executa in albie intre doua zone de mare adâncime ).

-panouri plutitoare (nu au contact cu malurile sau fundul albiei; influenteaza circulatia

transversala in albie ).

142

Fig. 8.1

8.2 Epiuri

8.2.1 Generalităţi despre epiuri

Epiurile sunt construcţii de regularizare destinate apărării malurilor, dirijării curenţilor

şi adâncirii albiei. Au un capăt încastrat în mal şi celălalt liber în albie. Sunt alcătuite din

rădăcină, corp şi cap.

Secţiune A - A

Fig. 8.2

143

Radacina poate fi:

-ingropată - in functie de inaltimea malului, materialul folosit si

caracteristicile curentului de apă,

-neingropată.

Capul suporta cel mai intens actiunea de atac al curentului. Latimea coronamentului

este in functie de materialul din care se executa si de necesitatile de constructie si exploatare

(1,5÷4 m).

Coronament se realizează:

- orizontal pentru epiurile insubmersibile

- inclinat spre râu pentru epiurile submersibile (pentru a permite cresterea

progresiva a lungimii peste care deverseaza apa)

8.2.2 Clasificarea epiurilor

1. Dupa pozitia fata de directia de curgere:

- inclinate - a,

- normale - b,

- declinate - c.

Fig. 8.3

2. Dupa forma in plan:

- drepte - a,

- curbe - b,

- cu forme speciale :

- cu cirlig - c,

- cu trversa – d,

- în Y - e.

Fig. 8.4

3. Dupa influenta asupra conditiilor naturale de scurgere:

- epiuri scurte: 1< 0,33 Bst (fig. 8.5 – a),

- epiuri lungi: l > 0,33 Bst (fig. 8.5 – b).

144

a

b

Fig. 8.5

4. Dupa pozitia cronamentului fata de nivelul maxim al apelor mari:

- submersibile la ape mari (apele mari deversează peste

coronament),

- insubmersibile la ape mari.

5. Dupa permeabilitate:

- impermeabile (nu trece apa prin ele),

- permeabile (curentul de apa poate terece prin lucrare dar cu viteză

redusă).

8.2.3 Actiunea epiurilor insubmersibile asupra scurgerii

Prezenţa epiurilor insubmersibile produce următoarele modificari ale scurgerii:

- apare un mic remu amonte de epiuri,

- apar căderi locale la capul epiurilor,

- in câmpul dintre epiuri apar curenti circulari cu ax vertical.

La epiurile scurte apare curentul circular principal cu ax vertical si curenti secundari in

colturi, cu sens invers de rotatie.

145

Secţiune longitudunală A - A

Fig. 8.6

Linia vitezelor nule delimiteaza in plan latimea activa de scurgere.Valo- rile propuse

de diversi hidraulicieni pentru unghiul sunt:

Winkel : 5°÷7°

Grişsin : 5°÷15°

Altunin : 7°

Distanta dintre epiuri se determina cu conditia ca spatiul dintre doua epiuri sa fie

ocupat de un singur virtej principal. Se admite = 6°.

Fig. 8.7

L = l/2 ctg 6°= 4, 76 1 8.1

146

Epiurile producând strangularea scurgerii, va apare un remu pozitiv şi va creste viteza

de curgere în zona curentului strangulat (între capul epiului şi malul opus). Dacă patul albiei

este afuiabil se produce eroziunea si nivelul fundului va coborâ cu ∆h, împreună cu

nivelul apei. ∆h - arata cit se va afuia albia.

In dreptul capului epiului apar concentrari de viteze şi, prin urmare, afuieri mari. Pe

linia de separatie a vitezelor si in colţuri vor apare depuneri.

Fig. 8.8

Ha = Ka·Km·Ks·Ho 8.2

În care:

Ho = adancimea initiala,

Ha = adincimea dupa afluire,

Ka = coeficient al unghiului de inclinare a epiului fata de directia de

scurgere,

Km = coeficient al inclinarii talazului capului epiului,

Ks = coeficient al gradului de strangulare a sectiunii dată de pre-

zenţa epiului.

Tab. 8.1

30° 60° 90° 120° 150°

Ka 1,18 1,07 1 0,94 0,84

Fig. 8.9

Tab. 8.2

m o 0,5 1 1,5 2 3

147

Km 1 0,91 0,85 0,83 0,61 0,5

Fig. 8.10

Tab. 8.3

σ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Ks 2 2,65 3,22 3,45 3,67 3,87 4,06 4,20

σ = Qb/Q 8.3

Fig. 8.11 Strangularea scurgerii; Qb – debit barat de epiu

Epiurile declinate sunt mai putin supuse afuierii. Reducerea inclinarii la taluzele

epiurilor (marirea lui m) duce la reducerea afuierilor.

Cresterea gradului de strangulare (σ) duce la marirea considerabila a afuierilor.

Se recomanda ca epiurile declinate sa se faca la = 115°÷120°, taluz de presiune 1 :

2, taluz de cap 1: 3, caracteristici pentru care va rezulta o adancime de afuiere mică.

8.2.4 Distanta maxima dintre epiurile insubmersibile

Se recomanda ca linia de separatie a vitezelor sa imparta epiul in 2 zone: - lungimea

activă, la = 2/31

- Iungimea neactivă, ln = 1/31

Fig. 8.12

având în vedere că :

148

sin( 180 - ) = sin 8.4

cos(180 - ) = - cos 8.5

se poate scrie:

L = lacos(180- ) + lasin(180- )ctg = la(sin ctg -cos ) 8.6

distanta maximă se găseşte anulând prima derivată :

0

L

8.7

considerând că 09990 , rezultă pentru epiurile declinate :

sinmax_

adecl

lL

8.8

Exemplu pentru epiuri declinate: 0120 ;

09 ; L=6 la=4 l

Exemplu pentru epiuri inclinate: 060 ;

09 ; L=5 la=3,3 l

Practic epiurile se aseaza la distanta maxima doar pe râurile ne navigabile. Pe cele navigabile,

epiurile se asează la (1÷2)1 - l fiind lungimea epiului situat în amonte - indiferent de faptul ca

sunt submersibile sau insubmersibile.

8.2.5 Actiunea epiurilor submersibile asupra curentului

Peste curgerea de la epiurile insubmersibile se suprapun virtejuri cu ax orizontal sau

elicoidale.

Gradul de modificare a scurgerii este în functie de directia curentilor deversati si de

pozitia epiurilor.

Fig. 8.13

Fig. 8.14

149

Fig. 8.15

Aluvionarea cea mai intensă apare la cazul epiurilor inclinate. În acelasi timp se

adânceste albia (de aceea, aceste epiuri se utilizează în cazul albiilor minore si medii

amenajate pentru navigatie sau pentru contactul captarilor de apa cu nivelul din râu).

Epiurile declinate nu se fac submersibile pentru ca provoaca erodarea malului.

Epiurile normale se folosesc pe cursurile de apă în zona în care se simte fluxul şi

refluxul (în porţiunile de albie apropiate de vărsarea într-o mare cu maree semnificative).

La malurile convexe se recomanda epiuri cu traversa deoarece duc la o aluvionare

(colmatare) mai buna a spaţiilor dintre ele.

8.3 Construcţii şi lucrări de regularizare

a) Conditiile cerute construcţiilor de regularizare a albiilor sunt:

- Lucrarile de regularizare se aseaza in majoritatea cazurilor direct pe fundul albiei. De aceea

baza lucrarii trebuie protejata cu saltele de fascine (sau din/cu geotextile), berme sau pinteni

scurti,

Fig. 8.16

Fig. 8.17

150

Fig. 8.18

- Sa reziste la actiunea apei, valurilor si ghetii,

- Sa fie stabile la alunecare si rasturnare,

- Sa fie elastice pentru a permite tasari si afuieri fara a iesi din functiune - Sa aiba

baza asigurata impotriva afuierii,

- Sa fie usor de executat si intretinut (prin folosirea materialelor locale),

- Sa se poata executa mecanizat (cele cu volum mare).

b) Alegerea tipului de lucrare si a materialului de constructie depinde de următoarele

elemente:

- Destinatia lucrarii de regularizare,

- Durata de serviciu a lucrarii - provizorie sau definitiva,

- Importanta lucrarii,

- Caracteristicile hidrodinamice ale curentului (Q; v),

- 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, pamânt, lemn; pe râurile de munte: bolovanis, pietris, lemn; pe râurile de deal:

prundis, nisip mare (care vor fi eventual protejate cu dale de beton sau beton armat,

prefabricate coborite pâna la cota afuierilor probabile); pe râurile de ses: nisip si material

lemnos.

8.3.1 Lucrări permeabile (filtrante)

Actiunea lucrărilor filtrante asupra curentului de apă este legată în primul rând de disiparea

(consumarea, reducerea) energiei curentului de apă care străbate corpul lucrării.

151

Fig. 8.19

Avantajele lucrarilor filtrante:

- Actiune atenuata a curentului asupra lucrarii,

- Nu produc curenti circulari,

- Permit trecerea Qlichid iar a lui Qsolid doar partial,

- Afuieri 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

nepermeabile fara sa fi fost calculate ca atare (se distrug).

Se utilizeaza frecvent pe cursurile mijlocii si inferioare ale riurilor.

Lucrarile permeabile se executa sub forma de:

- Perdele şi lucrări de apărare din 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 1,5 m/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).

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).

152

a – fixarea traseului albiei

b – fixarea arborilor

c - apărare de mal

153

d – epiuri din arbori

e - fixarea arborilor

Fig. 8.20 Lucrări din arbori

2. Panouri oscilante se realizeaza din 5-6 fascine alaturate, solidarizate printr-o "bila"

de lemn sau din gratare de lemn.

a - din fascine

b– din grătare de lemn

Fig. 8.21 Panouri oscilante

154

3. Garduri de nuiele se pot realiza şi utiliza în mai multe variante constructive:

- simple,

- cu fascine la baza,

-cu contrafisa,

- cu deschidere la fund - duble (moazate).

a – gărduleţ simplu b – gărduleţ cu contrafişe

c – gărduleţ cu fascine la bază

d – gărduleţ cu deschidere la fund

155

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

Fig. 8.22 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.

Se pot realiza din lemn sau din tablă sudată dar utilizarea lor este similară.

a – din tablă sudată b – din lemn

156

c– amplasarea bateriei de panouri

Fig. 8.23 Panouri plutitoare

5. Estacade sau şiruri de piloţi se pot realiza din piloţi din lemn sau beton armat). Lucrari care

pot fi executate din piloţi:

- epiuri,

- diguri longitudinale si de inchidere.

Avantaje:

- executie rapida,

- cost scazut (mai ales la piloţii de lemn),

- mecanizarea execuţiei.

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

157

Fig. 8.24 Epiu din şiruri de piloţi

6. Tetraedre şi carcase

Tetraedrele se fac din beton hidrotehnic (simplu sau, foarte rar, armat).

a b

Fig. 8.25 Tetraedru din beton simplu (a) şi carcasă tetraedrică din profile laminate (b)

Carcasele (tetraedrice sau tip Jack) se fac din şine de cale ferată sau alte profile metalice grele

(uzate). Din carcase sau tetraedre de beton se pot realiza epiuri, diguri de apărare a malurilor,

diguri de închidere, etc. Ele se vor aşeza pe saltele de fascine sau din geotextil (umplute cu

pământ).

Fig. 8.26 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)

158

Fig. 8.27 Epiuri permeabile executate din prefabricate din beton armat

Avantajele acestor construcţii sunt:

- Lucrarile se pot lungi sau scurta fără greutate, prin montare sau demontare de prefabricate,

- Se pot executa cu protejarea prealabilă a fundului albiei cu saltea de fascine sau din

geotextil.

8.3.2 Lucrări (construcţii) impermeabile

Principalele tipuri de lucrari impermeabile sunt:

1. Din pachetaje de nuiele si piatră,

2. Din pachetaje cu schelet de rezistenţă,

3. Din gabioane,

4. Din casoaie,

5. Din piatră,

6. Din pamânt,

7. Mixte.

1. Pachetaje de nuiele şi piatră

Se folosesc pentru lucrari provizorii pe râuri de munte si deal, pentru aparare si regularizare.

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

159

Fig. 8.28 Secţiune în dig sau epiu

2. Pachetajele cu schelet de rezistenţă sunt realizate prin baterea de piloţi de lemn prin corpul

lucrării şi legarea (moazarea) acestora.

Fig. 8.29 Epiu din pachetaje cu schelet de rezistenţă

3. Lucrări de gabionare

Se pot realiza 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.

Avantajele lucrărilor din gabioane sunt:

- lucrari elastice,

- usor de pus in operă,

- valorifica piatra marunta,

- se comporta bine in orice conditii climatice si hidrologice.

Dezavantajele lor sunt legate de posibila degradare prin ruperea plaselor datorita

deformatiilor (necesită executarea atenta a patului de fundare) sau/şi coroziunii.

160

a – pe saltea de fascine

1 - 1

b – pe saltele din gabioane

Fig. 8.30 Epiu din gabioane

4. Lucrări din căsoaie

Sunt compuse din cutii de lemn sau din prefabricate de beton armat, umplute cu piatră de râu.

Sunt rezistente, elastice, se executa repede (deasupra sau sub nivelul apei).

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

Fig. 8.31 Căsoaie din lemn îmbinat fără chertare (fără cioplirea

lemnului la zonele de intersecţie - suprapunere)

161

Fig. 8.32 Căsoaie realizate prin chertarea lemnului [1]

5. Lucrări din piatră

Sunt lucrari permanente, de mare rezistenta, se executa pe orice râu, in orice conditii

hidrologice. Executia se poate realiza la uscat sau sub apa.

Se pot executa epiuri, diguri de inchidere, diguri longitudinale de apărare a malurilor, praguri

de fund.

Avantaje:

- rezistenta mare,

- executie simpla,

- reparare usoara,

- executie mecanizata.

Fig. 8.33 Dig longitudinal de apărare a malurilor

162

Fig. 8.34 Epiu submersibil

Lucrarile din piatra se execută intotdeauna când avem piatra la dispozitie.

6. Lucrări din pământ

Au o larga raspindire in lucrarile de regularizari. Materialul se consideră pământ dacă are

diametrul granulelor sub 2 mm. Nu se admite folosirea pământului vegetal, a mâlurilor sau a

turbei.

Avantaje:

- folosirea materialelor locale,

- simplitate,

- cost redus,

- mecanizarea executiei.

Metode de executie:

- prin aluvionare (hidromecanizare),

- cu ajutorul masinilor terasiere.

Fig. 8.35 Dig din pământ

7. Lucrări mixte

Lucrarile se pot executa din saltele de fascine (la partea inferioara) combinate cu

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

163

Fig. 8.36 Epiu submersibil din piatră şi fascine (secţiune transversală)

Fig. 8.37 Epiu insubmersibil din piatră şi fascine (vedere longitudinală

a zonei capului şi secţiunea transversală) [1]

8.4 Apărări si consolidări de maluri

8.4.1 Cauzele de producere şi metodele de combatere a degradării malurilor

Cauzele degradării malurilor pot fi:

1. Actiunea hidrodinamica a apei (curent sub un anumit unghi, valuri, virtejuri).

2. Actiunea statica sau dinamica a gheţurilor sau flotanţilor (plutitorilor) : aderenta, presiunea

statica - prin dilatare, presiunea dinamica - prin izbire, blocarea sectiunii prin zai (strat de

gheaţă aciculară) şi zăpoare (aglomerări de sloiuri).

3. Dezagregarea pamântului (malului) sub actiunea agentilor atmosferici (inghet-dezghet,

scurgerea apei - siroire, vânt).

4. Alunecarea malului (prin afuierea bazei taluzului, stagnarea apelor mari, coborârea brusca

de nivel a apei, infiltratii prin taluz, straturi acvifere).

Metodele de combatere a degradării maluri lor sunt:

1. Impotriva actiunii hidrodinamice a apei:

- reducerea vitezei,

- devierea curentului,

-eliminarea vârtejurilor (racordari progresive si hidrodinamice),

- reducerea inaltimii valurilor,

- protectia malurilor cu imbracaminti adecvate.

164

2. Impotriva actiunii ghetii:

- reducerea vitezei,

- devierea curentului,

-eliminarea vârtejurilor (racordari progresive si hidrodinamice),

- reducerea inaltimii valurilor,

-masuri specifice: sectiuni suficiente pentru scurgerea sloiurilor

care duc la evitarea aparitiei zăpoarelor 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 palplanşe la baza taluzului.

8.4.2 Lucrări de apărare 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).

Fig. 8.38

Cazuri întâlnite:

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.

165

Fig. 8.39Amplasarea epiurilor în lungul malului: 2,3,4 - epiuri solicitate normal; 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 încât

curentul sa nu le loveasca la radacina lor şi în lungimea neactivă (existind riscul de distrugere

a epiurilor şi de degradare a malului).

8.4.3 Consolidări de maluri

Consolidările (protectiile) de mal se fac diferentiate pe zone, in funcţie de gradul de

solicitare a taluzului de către curentul de apă.

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

Zona II : necesită imbracaminte rezistenta la actiunea valurilor şi gheţii; 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. insămânţare cu ierburi,

2. brazduire continua sau in carouri,

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

B) Consolidari in Zona II:

1. Protectie din nuiele:

- straturi de nuiele fixate cu ţărusi,

- gardulete de nuiele - in carouri sau geogrile, umplute cu

piatra sparta.

166

Fig. 8.40 Zonarea protecţiilor de mal

2. Protectie din piatra:

- anrocamente,

- pereu uscat - simplu sau dublu,

- pereu rostuit - simplu sau dublu,

3. Imbracaminti din beton si beton armat:

- turnate la faţa locului (monolite),

- din prefabricate.

4. Materiale şi îmbracaminţi asfaltice:

- mastic bituminos – utilizat la rosturile dintre dale (bitum +

filer de calcar),

- mortar bituminos (bitum + filer + nisip),

- beton asfaltic (bitum + filer + nisip + pietris dublu

concasat, numit criblură)

C) Consolidari in Zona III:

- saltele de fascine, de gabioane sau din geosintetice

(umplute cu pământ),

- anrocamente,

- blocuri mari din beton sau piatra naturală,

- saltele din dale din beton armat, articulate.

167

Fig. 8.41 Protecţie de mal din panouri împletite [16]

Fig. 8.42 Protecţie de mal din nuiele (a) şi nuiele lestate (b) [16]

168

Fig. 8.43 Protecţie de mal cu pereu uscat de piatră şi cilindri de fascine [16]

Fig. 8.44 Protecţie de mal din pereu de piatră rostuit cu mortar[16]

169

Fig. 8.45 Protecţie de mal cu pereu de piatră: a – rostuit cu mortar; b – uscat [16]

Fig. 8.46 Apărare de mal din dale de beton

1-anrocamente, 2-grindă din beton 60x40 cm, 3-dale din beton 2x1,5x0,1 m, 4-umplutură de

pământ vegetal (pentru înierbare) [16]

Cap. 9 LUCRĂRI DE REGULARIZARE CU CARACTER LOCAL

170

9.1 Străpungeri de coturi

9.1.1 Scop şi consecinte

In anumite conditii (teren slab, obstacole) sinuozităţile râului se pot dezvolta excesiv,

formând meandre. Acestea pun in pericol constructii, localităţi si căi de comunicatie. Coturile

pronunţate si cu evolutie nefavorabilă se rectifică pentru o mai buna utilizare a râului

(navigatie, traversări, captări). Se va evita abuzul de strapungeri (Missisipi a fost "rectificat"

cu 32 mile la inceputul sec. IXX si la sfirsitul aceluiasi secol a revenit la lungimea initiala,

prin eroziuni).

Strapungerile se fac pentru:

- stabilirea unor trasee optime de navigatie,

- coborirea nivelului de scurgere al apelor (se combat inundatiile si

se face desecarea terenurilor),

- asigurarea scurgerii gheturilor,

- orientarea curgerii spre o anumita directie (de exemplu, pentru

captari de apa).

Lungimea traseului râului pe direcţia străpungerii - l – este mai mică decât pe traseul

meandrat, iniţial - L. De aceea panta de curgere prin străpungere este mai mare decât cea

iniţială. Atunci când panta de curgere, i, creste, va creşte şi viteza apei, şi forta de antrenare a

aluviunilor şi ca urmare se vor produce eroziuni in amonte de străpungere.

9.1.2 Modificarea suprafeţei de apă şi evoluţia profilului longitudinal

Fig. 9.1

Se produc următoarele modificări morfologice (eroziuni si depuneri)şi hidraulice:

- Apar in profilul longitudinal frinturi de panta ale fundului:

i2 > i1 - prin ecuatia de continuitate rezultă H2 < H1

- Apare un remu de coborâre a suprafetei apei în capătul amonte şi

un remu de ridicare în capătul aval al străpungerii.

- Deoarece i1 < i2 apar eroziuni pe traseul străpungerii şi deci apare

o noua coborire de nivel (avantajos pentru unul dintre scopurile

strapungerii – desecarea terenurilor vecine)

171

- Materialul erodat se poate depune undeva în aval de străpungere,

unde panta de scurgere rămâne cea iniţială (i1).

9.1.3 Calculul coborârii de nivel în urma străpungerii

Calculul coborârii de nivel se poate face prin trei metode:

1. Metoda aproximativă,

2. Metoda analitică prin încercări,

3. Metoda grafoanalitică.

Metoda aproximativă dă următoarea evaluare :

∆h = i1L – i2l 9.1

se face aproximaţia : i1 ≈ i2

şi rezultă : ∆h = i1(L – l) 9.2

9.1.4 Execuţia lucrărilor de străpungere

Străpungerile se pot executa prin două metode:

1. Metoda saparii manuale şi mecanice a albiei artificiale la intreaga sectiune din proiect,

2. Metoda saparii mixte, partial mecanica si partial prin autodragaj.

1. Saparea mecanica este metoda cel mai general folosita in orice teren si pentru orice

folosinte ale riului. Se executa cu excavatorul cu cupă inversă sau cu draglina, de pe mal

(eventual cu draga). Materialul rezultat se transporta si se depoziteaza in depresiuni ale albiei

majore sau sub forma de diguri. El nu trebuie sa constituie o sursa suplimentara de aluviuni

pentru râu. Se aplica pe râuri navigabile sau care au albia sapata in terenuri neerodabile.

Dezavantajul il reprezinta costul ridicat al lucrarilor. Executia se poate face si partial

la uscat, partial sub apa.

In jurul excavatiei se fac diguri de protectie pentru a nu se inunda lucrarea la ape mari (în

cazul execuţiei la uscat).

Vedere în plan

172

Fig. 9.2 Executarea străpungerii prin săpare mecanică

Cind diferenta de cota intre B si C este mai mare decit adincimea apei in aval (C) atunci

evacuarea apelor de infiltratie se poate face si prin scurgere gravitationala (se evita

pomparea).

Tranşeea se sapa din aval spre amonte pentru a permite drenarea gravitaţională a apelor din

amonte spre râu.

2. Saparea mixta se aplica pe râuri de munte si deal, cu pante mari, cu albia in teren erodabil

si ne navigabile. Pe cale mecanica se executa o transee pionier care apoi se largeste si

adânceste la forma definitiva prin actiunea de eroziune a râului (autodragaj).

Metoda este avantajoasa pentru că se face economie de carburant si utilaje.

În aval de această lucrare se vor lua măsuri pentru mărirea capacităţii de transport al

aluviunilor (de exemplu, epiuri, şanţuri de dragaj, etc.).

Fig. 9.3 Săparea mixtă

Saparea mixtă se poate face după mai multe scheme:

1. Săparea tranşeei pionier pe axa viitoarei străpungeri, pe toată adâncimea finală dar pe o

lăţime b < B (fig. 9.4).

173

Fig. 9.4

2. Săparea tranşeei pionier pe axa viitoarei străpungeri, pe toată lăţimea finală dar pe o

adâncime mai mică decât cea finală (fig. 9.5).

Fig. 9.5

3. Săparea tranşeei pionier pe axa viitoarei străpungeri, pe o adâncime şi o lăţime mai

mici decât cele finale (fig. 9.6).

Fig. 9.6

Notaţii :

B - latimea definitiva a strapungerii,

b - latimea transeei pionier

b = (1/5+1/10)B

Varianta 1. se aplica atunci când nivelul minim este foarte scazut.

174

Variantele 2 şi 3 se aplica in cazul când nivelul minim este destul de ridicat.

Daca strapungerea este in curba, transeea pionier se dispune in apropierea malului convex

(malul interior al curbei) deoarece eroziunea se va face mai repede catre malul concav (la

exteriorul curbei).

9.2 Ramificaţii

9.2.1 Curgerea ramificată a râului

În natură, curgerea ramificata a râului se poate întâlni în următoarele situaţii:

- cu brate lungi, cu formare de ostroave (insule fluviale) neinundabile la ape mari (situaţie

stabilă pe termen mai lung),

- cu brate scurte, cu formare de bancuri de nisip sau pietriş inundabile la ape medii si chiar

deplasabile de la o viitură la alta (situaţie specifică albiilor divagante).

Ramificaţiile cu braţe lungi se vor amenaja pentru diverse utilizări (de exemplu,

navigaţie) sau pentru stabilizarea albiei (conservarea situaţiei existente). În zona ramificaţiilor

cu braţe scurte se va evita amplasarea oricăror lucrări (cu excepţia celor de regularizare –

stabilizare) deoarece albia este foarte instabilă.

Aspectul hidraulic al unei ramificaţii cu braţe lungi este prezentat mai jos.

Fig. 9.10

175

Debitul râului – Q – se împarte pe cele două braţe – Q1 şi Q2.

Q = Q1 + Q2 9.3

HicRicv 9.4

Deoarece pe râuri albia este cu mult mai lată decât adâncă se poate considera R ≈ H . Debitul

va deveni:

Q 2

222

1

111l

zHc

l

zHc

9.5

în care:

∆z - diferenta de cota intre nivelul apei inainte de ramificatie si după

confluenţă,

ω1 şi ω2 – secţiunile de scurgere ale celor două braţe,

c1 şi c2 – coeficienţii Chezy pe cele două braţe,

H1 şi H2 – adâncimile albiei pe cele două braţe,

l1 şi l2 – lungimile celor două braţe

Curenţii de suprafaţă erodează capul ostrovului iar cei de fund transportă materialul şi fac

depuneri la partea aval (coada ostrovului) ducând la deplasarea foarte lentă a ostrovului spre

aval.

9.2.2 Lucrări de regularizare la ramificaţii

Lucrările de regularizare la ramificaţii se fac cu unul din următoarele motive:

1. Consolidarea situatiei existente,

2. Dezvoltarea unuia din brate fara impotmolirea celuilalt,

3. Inchiderea completa a unui brat.

Consolidarea situatiei existente este prezentată în figura 9.11.

Fig. 9.11

Dezvoltarea unuia din brate fara impotmolirea celuilalt este prezentată în figura 9.12.

176

a

b

Fig. 9.12

Inchiderea completa a unui brat este prezentată în figura 9.13.

Fig. 9.13

9.3 Confluenţe

9.3.1 Factorii regimului hidromorfologic al confluenţelor

La confluenţe au loc procese de albie caracterizate prin eroziuni si depuneri.

Factorii hidraulici care influenteaza procesele de albie sunt:

1. Raportul dintre amplitudinea variatiilor de nivel ale râului si afluentului.

Dacă amplitudinea variatiilor de nivel ale afluentului depaseste cu mult amplitudinea

variatiilor cursului principal şi panta afluentului este mare, rezultă eroziuni in albie in zona de

confluenta.

Daca amplitudinea variatiilor de nivel ale cursului principal este mai mare şi panta afluentului

este mică rezultă depuneri in albie la confluenta şi se formează praguri.

2. Decalajul in timp intre momentul sosirii viiturilor pe afluent si pe cursul principal:

177

a) - întîi soseşte viitura pe afluent,

b) - în etapa a doua soseşte viitura pe cursul principal.

a b

Fig. 9.14

3. Raportul dintre turbidităţile si mărimile hidraulice ale aluviunilor celor două râuri.

Turbiditate (încărcare cu aluviuni în suspensie) si mărime hidraulică mai mici pe afluent duc

la pierderi de energie şi depuneri in amonte de confluenţă, fenomen care are ca consecinţă

reducerea unghiului de confluenţă.

Fig. 9.15

Turbiditatea si marimea hidraulica mai mari pe afluent duc la depuneri in aval de confluenţă

şi au drept consecinţă marirea unghiului de confluenta si erodarea malului opus.

Fig. 9. 16

4. Caracteristicile scurgerii gheţurilor pe cele doua râuri.

9.3.2 Lucrarile de regularizare la confluenţe

178

Proiectarea corectă a acestor lucrări se bazeaza pe cunoasterea regimului hidromorfologic si

pe determinarea factorilor care au ponderea principala in evolutia proceselor de albie la

confluente.

Unghiul optim de confluenta este de 25 ÷ 300.

Daca unghiul de confluenta este prea mare se pot lua masuri de reducere a lui (fig. 9.17).

Fig. 9.17

Lucrarile care se fac pentru stabilizarea situatiei existentei la o confluenta sunt prezentate în

figura 9.18.

_

Fig. 9.18

Confluentele pot fi:

- favorabile (confluenta la mal convex), când râurile au curburi diferite; axele dinamice se

intretaie aproape de confluenta; lătimea sectiunii nu e prea mare si se asigură transportul

materialului aluvionar; albia după confluenţă este stabilă.

179

Fig. 9.19

- nefavorabile, cand râurile au aceeasi curbură (confluenţă la mal concav); sectiunile cu

lăţime mare si transport slab de aluviuni duc la depuneri sub forma de bancuri şi la

instabilitatea albiei.

Fig. 9.20 Confluenţă la mal concav

9.4 Traversări cu pod

9.4.1 Indicatii privind alegerea amplasamentului podului

Complexul de lucrari de la o traversare cu pod este format din urmatoarele lucrari:

- podul propriu-zis (fundaţii, pile, culei, suprastructură),

- rampele de acces (ramblee care leagă podul cu calea de comunicatie de pe malul albiei

majore),

- lucrarile de regularizare - constructii in albia râului, in amonte sau in aval de axul podului,

constructii de dirijare, traverse.

Alegerea amplasamentului este esentiala pentru siguranta lucrării si se face in functie de

factori topografici, geologici, morfologici si hidrologici.

Conditiile pe care trebuie sa le indeplineasca un sector de râu ales pentru traversare:

- albie stabila, rectilinie, fara curenti transversali si ostroave;

- directiile de curgere ale apei in albia medie si majora sa fie similare;

- latimea zonei de inundatie a albiei majore si adincimea apei in albia majora (la viituri) sa fie

cit mai mici;

- axul podului si rampele de acces se vor face pe cit posibil rectilinii si perpendiculare pe

directia curentului (pentru direcţia pilelor se admite o abatere de maxim 10°);

180

Fig. 9.21 Complexul de lucrări la o traversare cu pod

Când malurile albiei majore şi medii nu sunt paralele, atunci axa podului va fi:

- perpendiculară pe direcţia albiei medii dacă ea transportă un debit Q > 70% din Q de

calcul,

- perpendiculară pe direcţia albiei majore in caz contrar.

Cînd râul face meandre se recomanda ca traversarea sa se faca la virful unei meandre

si sa se consolideze malul concav.

181

Fig. 9.22

Când directia căii de comunicatie (sosea, cale ferata) ne obliga sa renunţăm la forma rectilinie

a rampelor de acces (fig. 9.23, traseul c - traseul optim) se alege traseul cu concavitatea in

amonte (a). Traseul cu concavitatea spre aval (b) crează (dupa retragerea apelor mari) pungi

de apa intre rampă si malul albiei majore, ceea ce face să fie necesare poduri de descarcare

(d).

Fig. 9.23

În cazul albiilor divagante (traversari cu cost ridicat) se prefera ampla- samente in locuri in

care albia este mai ingusta.

În cazul confluentelor este preferabila traversarea in amonte de confluenta pentru evitarea

formarii bancurilor de nisip sau pietriş in zona podului.

9.4.2 Calcule la traversările cu pod

182

1. Calcule hidraulice:

-determinarea debitelor si vitezelor in sectiunea strangulată,

-determinarea remuului.

2. Calcule de albie:

-calculul afuierii generale, necesar la determinarea lungimii efective a podului (L),

-calculul afuierii locale, în zona pilelor,

-calculul afuierii totale, necesar la determinarea cotei de fundare a pilelor si culeelor,

-calculul constructiilor de dirijare a scurgerii pe sub pod.

3. Calcule economice

Pentru realizarea calculelor sunt prezentate mai jos: vederea în plan a traversării

(9.25), secţiunea longitudinală prin construcţiile de traversare (pod şi rampe de acces; 9.24),

detaliul cu distanţa între pilele podului şi contrascţia scurgerii şi construcţiile de dirijare

(9.26).

Fig. 9.24

183

Fig. 9.25

Fig. 9. 26

În figurile de mai sus s-au folosit următoarele notaţii:

L – lungimea podului (se propune),

Bm – lăţimea albiei medii (MS, MD – malurile albiei medii),

BMS, BMD – lăţimile albiilor majoră stânga şi majoră dreapta,

ωm – secţiunea de scurgere a albiei medii, la nivelul de calcul (cu

asigurarea/probabilitatea de calcul),

ΩMS, ΩMD - secţiunile de scurgere ale albiilor majoră stânga şi

majoră dreapta,

ΩbS, ΩbD - secţiunile de scurgere barate de rampele de acces

construite în albiile majoră stânga şi majoră dreapta,

l – distanţa între axele pilelor podului,

l1 – distanţa (lumina) între feţele pilelor,

l`1 – secţiunea contractată de scurgere între pile (secţiunea efectivă

de curgere),

b – grosimea pilelor (poate fi diferită în albia medie şi în cea

184

majoră),

R – raza de calcul pentru proiectarea construcţiilor de dirijare tip

mâner de coş.

Pentru atacarea calculului este necesară ridicarea topografică a secţiunii transversale

prin albie, în amplasamentul propus pentru pod, şi determinarea nivelului de calcul al apei.

Cu aceste ele mente se vor putea calcula lăţimile albiilor medie şi majoră şi secţiunile de

scurgere (ca în figura 9.24). calculele se pot sintetiza într-un tabel:

Mărimea Albia medie Albia majoră

Lăţimea albiei - m Bm – se determi-

nă pe secţiunea

tranversală

BM – se determi-

nă pe secţiunea

tranversală

Secţiunea de scurgere – m2 ωm – se determi-

nă pe secţiunea

tranversală

ΩM – se determi-

nă pe secţiunea

tranversală

Adâncimea medie - m Hm = ωm/ Bm HM

Debitul de calcul (de exemplu Q1%)– m3/s Qm QM

Viteza medie de curgere – m/s vm = Qm/ ωm vM

Diametrul mediu al particulelor din care este

alcătuit patul albiei – mm

Dm DM

Grosimea propusă pentru pilele podului - m bm bM

Distanţa propusă între axele pilelor podului – m lm = bm + l1 lM

Coeficientul de contracţie a curentului între

pilele podului, ε = l`1/l1

εm εM

În etapa următoare se calculează coeficientul de îngustare a albiei datorită prezenţei

pilelor podului (care poate avea valori pentru albia medie, pentru albia majoră stângă sau

dreaptă – în funcţie de grosimea diferită a pilelor şi de distanţele între pile):

l

b

lb

b

1

9.6

Se determină apoi coeficientul secţiunii de scurgere – Cs – care poate fi diferit pentru

albia medie, pentru albia majoră stângă sau dreaptă :

)1( SC 9.7

Se calculează ariile de scurgere ale albiilor (medie, majoră stângă sau dreaptă), reduse

datorită prezenţei pilelor podului :

Smmm C '

SMDMDMD C '

9.8

SMSMSMS C '

Se au în vedere relaţiile :

' mMDMS 9.9

185

''''

mMDMS

În etapa următoare se determină debitele barate în albiile majoră stânga – QbS - şi

majoră dreapta – Qbd - de construcţia rampelor de acces (lungimea rampelor de acces se

propune de către proiectant în aşa fel încât între capetele lor libere în albie să rămână

lungimea dorită a podului – L) şi debitul barat total - Qb :

MbDMbSbDbSb vvQQQ 9.10

Debitul barat total – Qb – se redistribue secţiunilor de scurgere rămase disponibile

(albia medie şi porţiunile nebarate din albiile majoră stânga şi dreapta, reduse deja de

construcţia pilelor podului), proporţional cu suprafeţele lor :

'*

'

'

m

bmm QQQ

'*

'*

' )(

MS

bbSMSMS QQQQ 9.11

'*

'*' )(

MD

bbDMDMD QQQQ

Notaţiile folosite mai sus sunt :

SMSbSMSMS C)('*

SMDbDMDMD C)('* 9.12

'*'*''*

MDMSm

Deoarece după redistribuirea debitului barat către secţiunile rămase disponibile

debitele în aceste secţiuni sunt mai mari, se pot calcula coeficienţii de creştere a debitelor -

- în albiile medie, majoră stânga şi majoră dreapta :

m

mQ

mQ

Q '

bSMS

MSQ

MSQQ

Q

'

9.13

bDMD

MDQ

MDQQ

Q

'

În mod evident, valorile coeficienţilor sunt supraunitare. Debite crescute

însemnând viteze crescute, se pot calcula coeficienţii de creştere ai vitezelor în secţiunile de

scurgere rămase disponibile sub pod :

Sm

Q

m

m

mv

mCv

v

'

186

SMS

Q

MS

MS

MSv

MSCv

v

'

9.14

SMD

Q

MD

MD

MDv

MDCv

v

'

Evident, coeficienţii de majorare a vitezelor sunt mai mari decât cei de majorare a debitelor

corespunzători aceleiaşi albii. Din membii 2 şi 3 ai relaţiilor de mai sus se pot calcula vitezele

majorate, care apar în secţiunile de albie rămase disponibile sub pod după construcţia pilelor

şi bararea unei părţi din albia majoră (vitezele în albiile majoră stânga şi dreapta pot fi egale –

vM – sau diferite – vMS, vMD):

v

mmm vv '

v

MSMSMS vv '

9.15

v

MDMDMD vv '

Cu cât vitezele vor fi mai mari cu atât afuierea albiei (erodarea, spălarea) va fi mai mare . Cu

relaţia următoare se poate calcula afuierea generală în albia medie (relasţii similare se pot

scrie şi pentru albia majoră) :

2,1

1

''

va

vHH mm

m

9.16

În relaţia de mai sus :

H’m – adâncimea albiei după producerea afuierii generale (o afuiere într-un

strat aproximativ uniform pe toată suprafaţa albiei; vezi figura de mai sus),

a = 1÷1,15 ; coeficient al încărcării cu aluviuni a curentului de apă,

v1 – viteza de antrenare a particulelor izolate cu diametrul Dm.

Adâncimea de afuiere generală va fi :

mmgenaf HHH '

. 9.17

Coeficientul de afuiere generală - A -se determină cu :

5,14,1'

m

m

H

HA

9.18

Valoarea 1,4 este limita de economicitate iar valoarea 1,5 este limita de siguranţă.

Dacă valoarea lui A nu se înscrie în intervalul de mai sus, se va propune o nouă lungime a

podului (noi secţiuni barate, ...) – mai mică sau mai mare, după caz - şi se reia calculul.

Datorită curenţilor verticali descendenţi şi vârtejurilor, în apropierea fiecărei pile se va

produce şi o afuiere locală, adăugată la cea generală (vezi figura 9.24) – Haf.loc :

critic

mlocafv

bvH '

. 442,0

9.19

187

2,0'

1 mcritic Havv

Afuierea totală – Haf.tot – se obţine prin însumarea celor două amintite şi ajută la

stabilirea cotei de fundare a pilelor podului (pilele vor fi fundate sub adâncimea de afuiere

totală cu o valoare care să asigure securitatea podului, ţinând seama şi de natura terenului de

fundare) :

locafgenaftotaf HHH ... 9.20

O altă problemă importantă este legată de apariţia, în amonte de pod, a unui remu de

ridicare datorat strangulării scurgerii apelor mari de către rampele de acces. Remuul se poate

calcula cu relaţia de mai jos :

'*'*'

'''''''

MDMSm

MDMDMSMSmmMDMDMSMSmm vQvQvQvQvQvQ

gZ

9.21

În această relaţie : ' = 1,05÷1,1 ; coeficient care ţine seama de cantitatea reală de mişcare (impuls),

g = 9,81 m/s2.

Pentru evitarea vârtejurilor care ar putea eroda şi distruge rampele de acces se vor

executa nişte construcţii de dirijare cu rolul de a contracta şi elibera treptat curentul

contractat. Sunt posibile mai multe forme de construcţii de dirijare. Raza de trasare a

construcţiilor tip „mâner de coş” – R – se poate determina ca mai jos.

R = m·L 9.22

În această relaţie :

L – lungimea podului (care a satisfăcut coeficientul de afuiere generală),

M – coeficient în funcţie de procentul din debitul de calcul - Qmax = QM +Qm – care trece

prin deschiderea podului în regim natural :

100%max

max

max

Q

QQQ barat

[%] 9.23

%Qmax 50 60 70 80 90 100

m 1 0,7 0,5 0,3 0,2 0,1

Desenul construcţiilor de dirijare se face conform figurii 9.26.

9.5 Lucrări de regularizare la prize de apă (captări)

Conditiile de amplasare a prizei, tipul de priza si modul ei de functionare depind de

consumatorul deservit (problemele se studiaza la disciplinele: construcţii hidrotehnice, irigatii

si alimentari cu apa).

In acest paragraf sunt descrise doar lucrarile de regularizare care au drept scop:

- captarea să fie posibilă la orice nivel al apei in râu;

- impiedicarea accesului aluviunilor de fund in priza (captare);

188

- prevenirea blocarii prizei cu gheturi sau alţi plutitori;

- impiedicarea eroziunii.

Principalele tipuri de captari (prize) sunt cele in curent liber si cele cu prag.

Captarile in curent liber preleveaza parti din debitul râului cu urmări asupra regimului

de scurgere din aval: scade nivelul apei si viteza curentului si prin urmare sunt provocate

depuneri de aluviuni. Aceste depuneri duc la reducerea pantei de scurgere in sectorul amonte

si se extind spre amonte. In acest fel se ridica patul albiei si sunt favorizate inundatiile.

Locul optim de amplasare a prizei este in curbă, la mal concav, ca în figura 9.24. R = (5÷8)B

stabil .

Fig. 9.27 Zona favorabila pentru amplasarea prizei la mal concav

Pentru amplasarea prizei, atunci când nu există posibilitatea amplasării la mal concav,

se poate recurge la crearea unei curburi artificiale cu ajutorul câmpurilor de epiuri.

Fig. 9.28 Crearea unei curburi artificiale

Se mai pot executa amonte de priza, epiuri submersibile şi la ape mici (pentru

devierea curentilor de fund incarcati cu aluviuni) sau câmpuri de panouri plutitoare

(Potapov).

189

Fig. 9.29 Amplasarea amonte de priza a unui epiu submersibil

a – din tablă sudată b – din lemn

c– amplasarea bateriei de panouri

Fig. 9.30 Amplasarea unui grup de panouri plutitoare

în figură :

= 16°÷22°

- unghi de inclinare a panoului fata de directia de curgere a curentului,

- unghiul câimpului de panouri fata de mal,

190

= 16°÷20°

Qc - debitul captat (preluat) de priză,

Qr - debitul râului (media debitelor medii anuale pe 10 ani),

bc si br - latimile canalului de captare si a râului,

bo – lăţimea ocupată (începând de la mal) de grupul de panouri plutitoare.

hp = (1/3÷1/4)hr - adâncimea de cufundare a panoului plutitor.

hr - adâncimea râului pentru debitul Qr

l - lungime panou

l = 0,6 hr / sin

f - "sageata" panoului executat în soluţia din tablă sudată

f = (1/4÷1/5)1

Captarile cu prag functioneaza in doua etape:

- pâna la colmatarea cu depuneri a pragului,

- dupa colmatarea pragului.

In prima etapa, prin depuneri de aluviuni in amonte de prag (prin reducerea pantei), apa care

trece in aval e mai limpede si are o mai mare capacitate de a eroda si transporta material

solid.

Eroziunile din sectorul aval de priza pot periclita fundatiile unor lucrari. In amonte de prag,

prin depuneri, apare riscul de inundatie si o ridicare a nivelului apelor freatice pe terenurile

vecine râului.

Depunerile se extind spre amonte pe lungimea:

L = k H/i (m) 9.24

in care:

H - inaltimea pragului, m,

i - panta naturala a râului (inainte de constructia pragului),

k - coeficient variabil in timp:

k = 2 - pe râuri de munte

k = 5 - pe râuri de deal

k = 10 - pe râuri de ses

Valorile lui k se reduc cu cât stavilele de spalare ale pragului (daca exista) sunt mai mari (ca

suprafata). Pragul poate fi înlocuit, eventual, de un baraj.

In etapa a doua (dupa colmatarea pragului) fenomenele evolueaza ca la captari libere.

Este avantajos sa se mentina cât mai mult functionarea prizei in prima etapa si de aceea se

recomanda stavile de spalare. Pentru a se evita depunerile aval de priza se recomanda taieri

de coturi, ingustarea albiei prin epiuri sau diguri sau inlaturarea pragurilor de fund naturale

(şanţuri de dragaj) – lucrări care maresc capacitatea de transport a albiei in aval de priza.

Daca in aval de priza se produc eroziuni, atunci se vor lua masuri de consolidare a albiei in

zona prizei. In amonte de priza (mai ales la cele in curent liber) se executa lucrari de

indepartare a aluviunilor si gheturilor. Daca albia este instabila se va realiza regularizarea ei.

In cazul prizelor cu prag (baraj), in amonte se executa diguri longitudinale contra inundatiilor

(dacă malurile sunt joase) iar pentru evitarea ridicarii nivelului apelor freatice, in terenurile

vecine cu albia se executa drenaje.

Uneori priza poate fi cu captare frontala prin una din deschiderile stavilarului

(barajului).

191

Fig. 9.31 Captare cu prag (baraj)

Daca pe râul din care se capteaza apa se formeaza zai (gheaţă poroasă, sub forma de

ace, situată sub podul de gheaţă ) atunci este avantajoasă captarea cu bazin (figura 9.28).

Fig. 9.32 Captare cu bazin; 1- prag; 2- bazin; 3- priză; 4- refulare

Pentru sporirea debitului captat, solutia din figura 9.27 se poate completa cu o galerie

in corpul barajului in care apa patrunde printr-un gratar situat pe creasta deversorului (fig.

9.29 – b, c). Un asemenea baraj pentru captare va avea inaltimea de 1,20 - 2,50 m .

a b

192

c

Fig. 9.33 Captare cu canal şi prag, din râuri cu adâncime mică

1- canal de captare 6- canal de spalare

2- prag 7- braj deversor

3- fereastra cu gratar 8- disiptor de energie

4- vana control captare 9- rizberma

5- vana de spalare 10- conductă de spălare

CAP. 10 ÎNDIGUIRI DE APARARE CONTRA INUNDATIILOR

10.1 Generalităţi

In tara noastra pericol de inundatie creaza atât Dunarea cât si toate râurile interioare. De

asemenea, se pot produce inundaţii şi prin concentrarea scurgerilor de pe versanţi. Sunt

periclitate circa 3,5 mil ha de teren arabil.

Impotriva inundatiilor trebuie protejate terenul agricol, centrele populate, obiectivele

economice si căile de transport.

Apararea impotriva inundatiilor se poate realiza prin:

- regularizarea scurgerii pe versantii bazinului hidrografic;

- marirea capacitatii de transport a albiei medii (principale) a râului;

- derivarea (devierea) unor debite catre alte râuri sau catre sectoare situate in aval de

obiectivul care trebuie aparat;

- realizarea de lacuri de acumulare;

- lucrari de indiguire a albiei medii.

193

Fig. 10.1

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 râului si, cu prudenta, in sectorul superior

si mijlociu, pentru ca produc dezatenuarea viiturilor (atenuare realizata în regim neândiguit

chiar in albia majora) pentru sectorul de râu situat în aval de cel îndiguit.

Pentru a nu produce perturbari mari in regimul hidrologic al râului 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 pot inlatura doar prin indiguiri, el

având si alta provenienta decât revarsarea râurilor (se vor aplica si lucrări de desecari,

irigatiile vor fi bine gândite si agrotehnica utilizată va fi stiintifica).

Indiguirile sunt cele mai vechi si mai raspindite lucrari de aparare contra inundatiilor. In tara

noastra din cele cca 3,5 mil ha de teren arabil cu risc de inundare, doar 3 mil ha reprezinta

suprafete potential indiguibile (restul suprafeţei nu este rentabil din punct de vedere economic

să fie îndiguită). În mare parte această suprafaţă a fost indiguită (conform unor surse ale

vremii, care trebuie luate în discuţie cu o anumită neâncredere, circa 2,7÷2,8 mil ha în 1990).

O promblemă serioasă este că, după 1990, aceste lucrări nu s-au bucurat de o întreţinere

corespunzătoare şi nu au putut face faţă unora dintre viituri.

Cauzele inundatiilor sunt urmatoarele:

- viiturile râurilor (ploi abundente sau topirea zapezilor),

- 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 (încheiate) în bazinul hidrografic (cresterea

coeficientului de scurgere),

- exploatarea nerationala a terenurilor din bazinul hidrografic: defrisarea padurilor,

păşunatul excesiv, metodele agrotehnice necorespunzatoare (de exemplu, executarea

arăturilor pe linia de pantă a terenului),

- existenta proceselor de eroziune de suprafata si in adâncime 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 (de exemplu, prize de apă, etc.),

- indiguirile realizate pe lungimi mari si prea apropiate de malurile albiei medii.

Valorile debitelor maxime de viitura (Qa) se stabilesc conform metodologiei elaborate

de Institutul Naţional de Hidrologie (I.N.H.), in functie de suprafata bazinului hidrografic.

Trebuie mentionat rolul de atenuare naturala a viiturilor pe care il indeplineste albia

majora (acolo, în regim neândiguit, „staţionează” o parte din volumul de apă transportat de

viitură). Prin indiguire se produce o dezatenuare care poate avea efecte daunatoare (inundatii)

in aval de sectorul indiguit.

194

Fig. 10.2

În figură, Qa - debitul maxim afluent al viiturii de calcul in regim natural (neindiguit).

10.2 Clasificarea digurilor

Suprafata terenului inundabil este delimitata de curba de nivel pâna 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 digului).

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 râului de la minim

minimorum la maxim maximorum) variaza de la o sectiune la alta a râului si se modifica

dupa indiguire pentru o sectiune studiata, datorita supraânaltarii nivelelor (x) prin

incorsetarea (strangularea) scurgerii. Datorita unor ingustari exagerate prin indiguire,

hidrogradul poate atinge valori foarte mari (de exemplu, pe Timis, Somes şi Crisuri este de

circa O,6÷0,8m).

1. Clasificarea digurilor dupa rolul functional:

- diguri de râu pentru (combaterea inundatii in timpul viiturilor),

- diguri de lac (inclusiv pentru eliminarea zonelor cu adâncime mica, favorabile

înmulţirii ţânţarilor),

- diguri maritime (apărare împotriva fluxului, valurilor şi câştigarea unor terenuri

din mare).

2. Clasificarea digurilor dupa modul de amplasare fata de cursul de apa:

- diguri longitudinale,

195

Fig. 10.3 Poziţionarea diverselor tipuri de diguri ; Dl-dig longitudinal; Dt-dig transversal;

Dr-dig de remu; Dc-dig transversal de compartimentare; Di-dig inelar (de centură); Li-limita

zonei inundabile; Tn-terasa neinundabilă [1]

- diguri transversale (leaga digul longitudinal cu terasa neinundabila sau

compartimenteaza unitatea inundabila),

- diguri de remu (urmaresc cursul de apa şi afluenţii acestuia spre amonte pina la

limita remuului produs de strangularea scurgerii în zona îndiguită),

- diguri de separare a folosintelor (de compartimentare; in interiorul incintei

indiguite),

- diguri de centura (sau inelare; diguri inchise ce apara o incinta pe toate

laturile-insulă).

Digurile longitudinale sunt cele mai importante si se amplaseaza in albia majora a

râului, 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 cursului principal. Raza minima de racordare a digurilor transversale si de remu cu

digul longitudinal se va determina dupa conditiile hidraulice locale, pentru evitarea

virtejurilor (rmim = 50 m).

3. In functie de conditiile hidrologice, digurile longitudinale pot fi:

- diguri tip Lunca Dunarii (viituri cu h = 1,5÷3 m si o durata de 30÷60zile),

- diguri tip Delta Dunarii (viituri cu h = 0,5÷1 m si durata pina la 120zile),

- diguri tip riurile interioare (viituri cu h = O,5÷2,5 m si durata de 1÷10 zile).

Trebuie precizat că variaţiile de nivel, h, şi duratele viiturilor arătate mai sus sunt valori

medii, ele putând fi depăşite în situaţii excepţionale (de exemplu, la viiturile din 1970 au

existat şi unde de viitură cu h = 5÷8 m).

4. Dupa importanţă (STAS 4273 – 83), digurile se clasifica in:

- categoria 2* - apara mijloace fixe peste 500 mil.lei (20.000÷50.000 ha)

sau peste 10.000locultori

- categoria 3 - apara mijloace fixe de 100÷500 mil.lei (5.000÷20.000 ha)

sau 2.000÷10.000locultori

- categoria 4 - apara mijloace fixe sub 100 (sub 5.000 ha) sau sub

2.000locultori

*Se admite incadrarea intr-o categorie superioara atunci când in incinta sunt localitati sau

obiective economice importante. In functie de categoria de importanta,

asigurarările/probabilităţile de calcul si de verificare vor fi:

196

- pentru categoria 2* - 1 % si 0,1%

- pentru categoria 3 - 2% si 0,5%

- pentru categoria 4 - 5% si 1 %

10.3 Influenţa îndiguirilor asupra regimului hidrologic

Influenta îndiguirilor asupra regimului hidrologic se manifestă asupra debitelor şi

nivelelor de apă.

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

de zona indiguita.

Debitul dezatenuat va fi :

Qdez = Qa V / (V-Wat) 10.1

unde:

Qa - debitul maxim afluent (al viiturii de calcul in regim neândiguit),

V - volumul viiturii de calcul,

Wat - volum de apa, la nivelul viiturii de calcul, care se gaseste în incinta care se va

îndigui (zona din albia majoră).

Tot datorită încorsetării albiei prin îndiguire, în amonte de sectorul îndiguit se creaza un remu

pozitiv (de ridicare a nivelului apei) pe o lungime D:

D = 2x / ia

10.2

unde:

x - suprainaltarea nivelului ca urmare a incorsetarii sectorului indiguit,

ia - panta de scurgere, la nivelul de calcul in regim neândiguit, pe sectorul

amonte ds cel îndiguit.

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 şi mari) eroziunea malurilor

este deosebit de intensa in perioada imediat urmatoare trecerii vârfului viiturii.

Indiguirile pe lungimi reduse (citiva kilometri) se comporta ca lucrarile de dirijare in albie la

traversari (poduri): in sectorul amonte creează remu si depuneri, in sectorul indiguit afuieri,

iar in cel aval, depuneri.

Indiguirile pe lungimi mari (zeci sau sute de kilometri) dau o scurgere mai linistita pentru că

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 (încărcare mare cu aluviuni în

suspensie), cu tot sporul de viteza datorat ingustarii albiei se produc colmatari intense si in

albia principala dar mai ales in zona dig-mal (de exemplu, Dunărea pe sectorul mijlociu şi în

zona Călăraşi – Hîrşova). Apare astfel necesitatea suprainaltarii continue a digurilor (se

ajunge uneori ca patul albiei indiguite sa aiba cote superioare incintei indiguite (de exemplu,

pe Crişuri si pe fluvii din China). Efectul de dezatenuare este mult mai puternic in cazul

digurilor lungi.

Pericolul formarii zăpoarelor (aglomerări de sloiuri care pot bloca albia şi pot provoca

inundaţii) pe sectorul corect indiguit este mai redus decât inainte de indiguire, dacă digurile

au fost amplasate corect.

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 poldere de atenuare a viiturilor (dar acest lucru trebuie gândit de la început şi

197

trebuie prevăzute lucrări pentru accesul şi pentru evacuarea apei din poldere), iar in sectorul

superior al râului sa se realizeze acumulari pentru regularizarea debitelor.

Trebuie amintit că la inundaţiile provocate de Dunăre în 2005, digurile din zona

Olteniei au fost tăiate în câteva locuri pentru ca, prin inundarea unor suprafeţe agricole să se

prevină inundarea unor localităţi (funcţononarea a fost asemănătoare cu a polderelor dar au

lipsit lucrările pentru accesul şi pentru evacuarea apei din poldere (deversoare pentru accesul

apei şi conducte de golire sau stăvilare pentru evacuarea ei).

10.4 Date de baza necesare proiectării îndiguirilor

Având în vedere complexitatea fenomenelor care se produc în râuri şi în bazinele lor

hidrografice, sunt necesare numeroase informaţii şi studii pentru a face proiectarea corectă şi

eficientă a lucrărilor de apărare împotriva inundaţiilor. Pincipalele date şi studii necesare sunt

enumerate mai jos.

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 râu (cu

proprietăti si folosinţe),

- planuri de detaliu cu echidistanţa curbelor de nivel de 0,5 m,

-profile longitudinale si transversale prin albia râului (profilele

longitudinale prin albia majora se fac de la 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 (pentru debitul solid şi lichid).

3. Date geotehnice:

- natura, omogenitatea si caracteristicile fizico-mecanice ale terenului de fundatie

pentru viitoarele diguri,

- idem despre pamântul care va fi folosit ca material de constructie pentru diguri,

- evaluarea tasărilor în corpul digului şi în terenul de fundaţie,

- recomandari privind inaltimea maxima a digurilor, adâncimea de

fundare si modul de comportare a terasamentelor.

4. Date hidrologice si hidraulice:

- nivele si debite minime, medii si maxime, cu asigurarea/probabilitatea

de calcul necesară lucrării,

- nivele si debite maxime istorice,

- profil longitudinal al suprafetei de apa inainte si dupa indiguire,

- influenta 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 râu unde se pot forma zăpoare

5. Date social-economice:

- evidenţa cadastrală pe sectorul care se indiguieste,

- folosintele existente in zonă si proprietatea asupra terenurilor,

- date referitoare la agricultura practicata in sectorul care se indiguieste,

- pagubele produse in zona de inundatii, exces de umiditate, instabilitatea albiei,

etc.

198

- clasa de importanta a lucrarilor de indiguire pentru determinarea

asigurarii/probabilităţii de calcul pentru proiectare,

- posibilitati locale de organizare a santierului (forta de munca, materiale de

constructie locale, căi de comunicatie, mijloace de transport),

- comportarea altor indiguiri din zona, daca există.

10.5 Materiale folosite la construcţia digurilor

Digurile se executa in general din pamântul aflat in zonă (luncă). Când digul apara centre

populate, obiective economice importante sau are la partea superioara o cale de comunicatie,

va fi prevazut, eventual, cu un zid de garda din materiale mai rezistente (de regula, beton).

Fig. 10. 4

De exemplu, pamâinturile din lunca Dunarii se pot imparti in 5 clase, in functie de continutul

de argila:

1. Nisipuri si prafuri putin argiloase (argila - până la 10%),

2. Nisipuri si prafuri argiloase (argila - 10÷20%),

3. Luturi (argila - 20÷30%),

4. Argile (argila - peste 30%),

5. Mâluri (argila absentă) - nu sunt admise ca material de construcţii.

Unghiurile de frecare interna si coeziunea acestor pamânturi 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 (aproximativ egal cu φ) se micsoreaza in prezenţa

apei cu 2÷5° fata de al aceluiasi material in stare uscata. Nu pot fi folosite ca materiale de

constructie:

- mâlurile,

- pamânturile argiloase moi sau curgatoare, care contin substante organice

nedescompuse, humus (peste 8%) sau săruri solubile (peste 6%),

- turba.

Pamânturile cele mai bune sunt cele constituite din fractiuni grosiere si cu golurile dintre

granule umplute cu material argilos.

Utilizarea nisipurilor impune grijă pentru pierderile de apa prin dig, pentru spulberarea de

catre vânt si eroziunea pe care o pot produce valurile sau şiroirile de apă din ploi torenţiale.

Nota. Solutiile tehnice privind combaterea infiltratiilor prin diguri (câteva sunt prezentate în

figurile 10.10 până la 10.13), utilajele si gradul de compactare care trebuie realizat si modul

de verificare pe santier a realizarii compactarii, se studiaza la disciplinele de geotehnica si

tehnologie.

Pamânturile argiloase cu umiditate ridicata vor trebui supuse unui proces de uscare pâna la

umiditati de maxim 30÷32%. În caz contrar, nu vor putea fi puse in operă si compactate : nu

se compacteaza, se lipesc de părţile active ale utilajelor, refulează la trecerea utilajelor de

compactare. Umiditatea optimă de compactare este de ordinul a 14 ÷18 %, cu variaţii de ±

3%.

199

10.6 Amplasarea digurilor (stabilirea traseului)

Traseul digurilor se stabileste, pe cât este posibil, paralel cu directia de curgere a

apelor mari, urmărind curbele mari ale râului. Nu se fac aliniamente prea lungi si nici nu se

urmaresc toate coturile albiei principale (astfel se va evita favorizarea formării zăpoarelor).

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 (exterior curbei) si sa se micsoreze (digurile se apropie) la

malul convex.

Fig. 10.5 Stabilirea traseului digurilor; B-lăţimea culoarului îndiguit;

R-raza de curbură a digului

Daca albia principala este instabila, se pot aplica urmatoarele strategii:

- se stabilizeaza albia prin regularizare,

- se indeparteaza digurile faţă 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);

a doua reţea de diguri se execută într-o etapă ulterioară execuţiei

primelor diguri.

Dintre cele trei strategii se adopta cea care se dovedeşte cea mai economica în urma

studiului de fezabilitate.

La stabilirea traseului digurilor se au in vedere urmatoarele 4 criterii de baza: hidraulic,

geotehnic, economic şi 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 medii), urmarind curbele cu rază mare ale albiei (fara a

urmari toate coturile si meandrele). La curbe, distanta dig-mal se micsoreaza la malul concav

in amonte de curba iar pe malul convex, in aval de acesta.

Când se fac diguri pe ambele maluri, acestea se fac pe cât 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 zăpoarelor, razele

de racordare vor fi de 10B sau mai mari. Distanta minima dig-malul albiei medii va fi astfel

aleasă incât supraânaltarea nivelului apei (x) provocata de indiguire sa nu fie mai mare de

0,5÷1 m. Această distanţă poate fi intre 50÷300m. De exemplu, pentru Dunare ea este in jur

de 250÷300 m, pentru râurile interioare mari este de ordinul a 150÷200 m iar pentru râurile

mijlocii sau mici, circa 50÷100 m.

200

Daca se impun distante mai mici sau razele de curbura sunt sub valorile minime recomandate,

se vor executa obligatoriu protectii pe taluzurile in contact cu apa ale digurilor.

Razele minime de curbură recomandate pentru diguri sunt :

- la Dunăre 300÷400 m,

- pe râurile mari 200÷300 m,

- pe râurile mijlocii şi mici 100÷200 m.

2. Dupa criteriul geotehnic, traseul digurilor trebuie sa evite zonele cu teren de fundare

necorespunzator (turbe, miluri, teren afânat si imbibat cu apa, mlaştini, nisipuri sau pietrisuri

grosiere).

3. Dupa criteriul economic, traseul digurilor trebuie sa fie cât mai apropiat de albie (cu

respectarea distantei minime impuse de criteriul hidraulic) pentru ca suprafata de teren

protejata de inundatii sa fie cât mai mare. In acelasi timp sa fie necesare câit mai putine

mişcări de terasamente si cât mai putine protectii de taluze (care sunt costisitoare).

4. Dupa criteriul punctelor obligate, traseul digurilor trebuie sa satisfaca cerintele de aparare a

obiectivelor periclitate de inundatii.

Se constată statistic că pentru un km de dig la Dunare sunt protejate circa 350 ha de pamânt,

iar pentru un km de dig pe râurile 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 unei protecţii totale si ramân submersibile la apele foarte mari (acest aspect este

justificat de asigurările/probabilităţile de calcul şi de verificare stabilite în normative în

funcţie de clasa de importanţă a construcţiilor avute în vedere – STAS 4273/1983).

Din punct de vedere economic, solutia aleasa va fi un compromis intre costul lucrarilor si

riscul inundarii suprafetei indiguite.

Pentru ca digurile sa fie cât mai putin solicitate, este bine ca indiguirile sa se combine cu

realizarea de acumulari pentru regularizarea debitelor, cu lucrări de mărire a capacităţii de

transport a albiei şi, obligatoriu, cu amenajarea scurgerii pe versanti.

10.7 Dimensionarea digurilor

Proiectarea digurilor implica doua aspecte:

1. Stabilirea profilului longitudinal si a cotei coronamentului,

2. Stabilirea profilului transversal al digului (sectiunii).

1. Stabilirea profilului longitudinal consta in stabilirea cotelor pentru coronamentul digului 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 prezinta interes si urmatoarele date:

- cota maxima a apelor (viitura cu asigurarea/probabilitatea de calcul si de

verificare),

- aliniamentele si curbele digului,

- folosinta terenurilor ocupate de dig sau apărate contra inundării,

- stratificatia geologica pe traseul digului,

- kilometrarea digului.

Profilul longitudinal se executa la urmatoarele scari:

- pentru lungimi, la scara planului de situatie,

- pentru inaltimi, la scara 1: 100.

Pe profilullongitudinal se reprezinta:

- linia terenului natural,

201

- linia nivelului apelor maxime (la viitura cu asigurarea/probabilitatea

de calcul),

- linia coronamentului digului (proiectată si 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 (cu

asigurarea/probabilitatea 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 (prin depuneri) sau aproximatiilor metodelor de lucru.

Fig.10.6 Stabilirea cotei coronamentului digului [1]

Inaltimea de ridicare a valului pe taluz se poate calcula cu formula lui Djunkovski:

h'v = 3,2 hv K tg α [m] 10.3

iar hv, conform formulei lui Diakonov, este:

hv = 0,0372 W0,71

L0,24

h0,54

[m] 10.5

in care:

W - viteza vântului (m/s) (de la statiile meteorologice sau din anuare

meteorologice),

L - lungimea luciului de apa pe directia vântului (km),

h - adâncimea medie a apei (m),

K – coeficient care depinde de rugozitatea taluzului:

K = 1÷1,25 - taluz betonat sau dalat,

K = 0,75÷1,0 - pavaj de piatra (peren restuit),

K = 0,68÷0,9 - taluz inierbat,

K = 0,5÷0,77 - pereu din bolovani nerostuit sau piatra sparta.

tg α = 1/m - panta taluzului dinspre apa.

Pentru L < 1 km se poate admite hv = 0,5m. Inaltimea suplimentara (2) se ia de pina la 0,3 m

plus valoarea eventualelor colmatari ale albiei, când sunt de presupus depuneri in albie

(numai foarte bine justificate).

Cota de executie a coronamentului este superioara cotei de proiectare (de aparare) cu

valoarea tasarilor cumulate estimate in fundatia si in corpul digului (acestea se stabilesc

conform cunoştinţelor de la disciplina "Geotehnica si fundatii").

202

In ceea ce priveste debitele si nivelele maxime cu asigurarea/proba- bilitatea 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 STAS 4068/1 - 1982; STAS 4068/2 – 1987.

Asigurarile/probabilităţile de calcul se stabilesc conform ST AS 4273 - 1983.

In regim indiguit nivelul apei se supraânalţă datorita încorsetării (strangulării) scurgerii.

Supraânaltarea va fi cu atit mai mare cu cât digurile sunt mai apropiate de malurile albiei

principale (xadmisibil = 0,5÷1 m).

Fig. 10.7 Supraânălţarea nivelului apei prin îndiguire – x

Calculul suprainaltarii prin indiguire se face prin aplicarea urmatoarei metode

[Bogdanffy, 1]:

A - înainte de indiguire

- din: hicRicv 10.6

Pentru râuri se admite aproximaţia R = h (R – raza hidraulică; h – adâncimea medie a

albiei). Rezultă, pentru albiile medie, majoră stânga şi majoră dreapta:

2

1

2

11

c

vih

10.7

2

2

2

22

c

vih

10.8

2

3

2

33

c

vih

10.9

notaţiile sunt:

v - viteza medie in sectiune inainte de indiguire,

i - panta de scurgere,

c - coeficientul lui Chezy.

B - dupa indiguire

2

1

2

1

1 )(c

vixh i

10.10

203

2

2

2

2

2 )(c

vixh i

10.11

2

3

2

3

3 )(c

vixh i

10.12

unde:

vi - vitezele medii in sectiune in regim indiguit,

x - suprainaltarea de nivel prin îndiguire (incorsetare).

Se scot produsele C·i din cele două grupuri de relaţii:

1

2

1

1

2

1

1h

v

xh

vic i

, etc. 10.13

Se exprimă vitezele de curgere în regim îndiguit:

1

12

1

2

1h

xhvv i

, etc. 10.14

1

111

h

xhvv i

10.15

2

222

h

xhvv i

10.16

3

333

h

xhvv i

10.17

Debitul in sectiunea indiguita va fi:

Q = Q1+Q2+Q3 = ω1V1i + ω2 V2i + ω3 V3i = Q(x) 10.18

in care:

ω1= (h1+x)B1 10.19

ω2= (h2+x)b2 10.20

ω3= (h3+x)b3 10.21

în relaţia de mai sus:

Q - debitul de calcul,

b2, b3 - se propun ca distanţe dig-mal, ca în paragrafele anterioare.

Suprainalţarea x se determina din relatia de calcul a debitului Q prin încercări sau cu ajutorul

graficului Q = f(x) (x admisibil este de obicei O,5÷1m).

Fig. 10.8

204

Vitezele dupa indiguire pot creste pâna la limita admisibila a erodarii patului si

malurilor albiei. Valorile acestor viteze, pentru terenuri necoezive şi pentru terenuri coezive

sunt date în tabelele 10.3 şi 10.4 [8].

Pentru calculele tehnico-economice (de fezabilitate) se analizeaza mai multe variante de

pozitionare sa digurilor care sa dea supraânalţări x diferite cu circa 0,3÷0,5m intre ele. Dintre

aceste variante se alege cea mai sigura si mai economica.

2. Profilul transversal al digului se stabileste prin:

- latimea la coronament (b),

- panta taluzelor spre apa (1:m) si spre incinta indigita (1:n),

- latimea banchetelor de la picioarele taluzurilor (daca se executa).

Fig. 10. 9

Latimea la coronament se stabileste din necesitatea circulatiei pe dig (pentru intretinere sau

chiar pentru amplasarea unor căi de comunicatie permanente) si pentru stabilirea punctului de

iesire al curbei infiltratiilor pe taluzul dinspre incinta indiguita (la piciorul taluzului sau cel

mult în zona protejată de bancheta de piatră, dacă aceasta există).

Pentru pantele taluzurilor se recomandă următoarele valori:

Tab 10.1

Material 1 : n 1 : m

Dunăre Râuri interioare Dunăre Râuri interioare

Nisip fin, praf 1 : 3 1 : 3 1 : 3,5 1 : 2

Nisip argilos

sau argilă

nisipoasă

1 : 3 1 : 3 1 : 3 1 : 2

Lut 1 : 3 1 : 3 1 : 3 1 : 2

Argilă 1 : 3 1 : 3 1 : 2,5 1 : 1,5 ÷ 1 : 2

Valorile din tabel sunt valabile pentru γp > 15 kN/m3 iar pentru γp sub această valoare se vor

mări (pantele taluzelor vor fi mai mici).

Nota. Stabilirea curbei de infiltratie, calculul debitului infiltrat prin dig si calculul

stabilităţii la alunecare a taluzelor se fac conform celor studiate la disciplina „Geotehnică”.

Solutiile tehnice de etansare a digului şi de drenare a apelor infiltrate prin corpul

acestora sunt cele studiate la Constructii hidrotehnice. Câteva dintre acestea sunt prezentate

mai jos.

205

Fig. 10.10 Etanşare cu nucleu de argilă

Fig. 10.11 Etanşare cu argilă

Fig. 10.12 Etanşare cu ecran din beton

206

Fig. 10.13 Etanşare cu beton

Digurile transversale de capăt au coronamentul la o cota constantă, egală cu cota

digului longitudinal in punctul de racordare si sectiunea transversală identică 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 joasă decât a digului longitudinal. Latimea la

coronament va fi echivalentă unui drum de exploatare (circa 3 m).

Digurile de remu se proiecteaza asemănător cu digurile longitudinale, tinind seama de

lungimea remuului pe afluenţi (D) si inaltimea sa (egală cu supraânălţarea nivelului apei în

cursul principal în zona de confluenţă).

10.8 Consolidarea şi protecţia digurilor

Diversele soluţii de protecţie şi consolidare se aplica in scopul protejarii taluzelor si a

coronamentului faţă de agentii atmosferici (ploi torentiale), scurgerea apelor, a plutitorilor

(lemne, sloiuri de gheaţă, etc.) si faţă de valuri. Protectia cea mai obisnuită se realizează

prin inierbarea digului si prin plantarea unor perdele de protectie (din arbori si arbusti) in

zona dig-mal.

Fig. 10.14 Perdea forestieră de protecţie a digului

In cazul unui pericol sporit de erodare (viteze mari ale apei, curenţi concentraţi la coturi,

valuri mari, sloiuri) taluzul dinspre apa se va proteja prin lucrări speciale:

- in functie de viteza apei:

v = 1÷1,5 m/s - brazduire,

v = 1,5÷2 m/s - nuiele si fascine,

207

v = 2÷4 m/s - anrocamente sau pereu intr-un strat,

v = 3,5÷5 m/s - pereu dublu strat

- in functie de inaltimea valurilor:

- 0,4÷1 m - perdele de protectie din arbori şi arbuşti 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 consolidările de piatra se executa un strat filtrant din pietris (10÷20 cm grosime,

constructiv). 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 [28].

În lucrarea [1] sunt date indicatii privind alegerea speciilor de arbori si arbusti folositi

la perdele de protectie.

Tab. 10.2

Inundabilitatea terenului

(hidrograde)

Arbori Arbuşti

3 ÷ 5 Salcie, frasin pufos. Salcie roşie, sălcioară.

5 ÷ 7 Plop negru, frasin american,

frasin de baltă, ulm, arin.

Sânger, cătină roşie, salbă

moale, lemn câinesc.

7 ÷ 10 Stajar, arţar, jugastru, ulm,

păr şi măr pădureţ, dud,

gutui, cireş.

Corn, salcie mirositoare,

păducel, caprifoi, cătină albă,

mur, agriş.

10.9 Sisteme tehnice de intervenţie rapidă pentru apărarea contra inundaţiilor

O metodă simplă şi larg utilizată de intervenţie rapidă în cazul riscului imediat de

deversare a apelor de viitură peste coronamentul unui dig de apărare contra inundaţiilor este

supraînălţarea acestuia cu saci umpluţi cu pământ.

208

Fig. 10.15 Lucrare din saci cu pământ [29]

La ora actuală mai există şi alte sisteme de intervenţie rapidă funcţionale iar altele

sunt în fază de propunere tehnică – brevetare :

a) – diguri Aqua – stop,

b) – diguri din structuri umplute cu apă,

c) – sistem cu ecran de protecţie flexibil (în fază de propunere tehnică – brevetare).

Digurile Aqua – stop sunt realizate dintr-un material sintetic de tip răşină armată, numit

monopan, în formă de elemente liniare sau colţare cu diferite unghiuri şi cu secţiune

transversală asemănătoare literei A. După montarea lor în jurul obiectivului de protejat se

îmbracă cu o folie de polietilenă pentru aşigurarea etanşeităţii (în ambele părţi ale structurii –

spre apă şi spre uscat – aceasta se lestează).

Digurile din structuri umplute cu apă (propuse de David Dooleage la începutul anilor 1980)

pleacă de la ideea înlocuirii sacilor umpluţi pământ. Ele constau din trei tuburi de polietilenă :

unul exterior în care sunt introduse alte

209

Fig. 10.16 Dig Aqua – stop [29]

două tuburi în paralel (care vor fi umplute cu apă). S-a aplicat această soluţie deoarece un

singur tub umplut cu apă s-ar fi rostogolit sub presiunea apei exterioare lucrării (a apelor de

inundaţie).

Structura este desfăşurată de pe un tambur, în jurul obiectivului de protejat, şi apoi

este umplută cu apă. După retragerea viiturii structura se goleşte de apă, se strânge din nou pe

tambur şi se depozitează.

Sistemul de apărare cu ecran flexibil a fost propus de ing. Dan Dăscăliţa în teza de

doctorat [29].

210

Fig. 10.17 Dig din structură umplută cu apă [29]

El poate fi instalat în jurul unui obiectiv care trebuie protejat de inundare sau poate fi

montat pe coronamentul unui dig de pământ ca soluţie de supraînălţare provizorie a digului.

În alcătuirea sistemului intră :

- membrana - ecran din pânză cauciucată sau polietilenă (se încastrează în

teren circa 50 cm),

- plasă metalică de susţinere – protecţie care se desfăşoară şi se fixează în

spatele membranei – ecran (nu se încastrează în teren),

- stâlpi de susţinere metalici,

- cârlige pentru suspendarea membranei şi a plasei de sârmă de stâlpi.

Montarea se va face cu un utilaj specializat, cu trei muncitori deservenţi.

Fig. 10.18 Sistem de apărare cu ecran flexibil [Dăscăliţa Dan, 29]

211

212

Tab. 10.3 Vitezele medii admisibile ale curentului pentru terenuri necoezive [8]

Natura terenului Dimensiunile

prticulelor

(mm)

Adâncimea medie a curentului (m)

0,4 1,0 2,0 3,0 5,0 > 10,0

Viteze medii admise ale curentului (m/s)

1 Praf şi mâl 0,005-0,05 0,15-0,2 0,2-0,3 0,25-0,4 03,-0,45 0,4-0,55 0,45-0,65

2 Nisip fin 0,05-0,25 0,2-0,35 0,3-0,45 0,4-0,55 0,45-0,6 0,55-0,7 0,65-0,8

3 Nisip mijlociu 0,25-1,0 0,35-0,5 0,45-0,6 0,55-0,7 0,6-0,75 0,7-0,85 0,8-0,95

4 Nisip grosier 1,0-2,5 0,5-0,65 0,6-0,75 0,7-0,8 0,75-0,9 0,85-1,0 ,095-1,2

5 Prundiş mărunt 2,5-5,0 0,65-0,8 0,75-0,85 0,8-1,0 0,9-1,1 1,0-1,2 1,2-1,5

6 Prundiş mijlociu 5,0-10,0 0,8-0,9 0,85-1,05 1,0-1,15 1,1-1,3 1,2-1,45 1,5-1,75

7 Prundiş grosier 10,0-15,0 0,9-1,1 1,05-1,2 1,15-1,35 1,3-1,5 1,45-1,65 1,75-2,0

8 Pietriş mărunt 15,0-25,0 1,1-1,25 1,2-1,45 1,35-1,65 1,5-1,85 1,65-2,0 2,0-2,3

9 Pietriş mijlociu 25,0-40,0 1,25-1,5 1,45-1,85 1,65-2,1 1,85-2,3 2,0-2,45 2,3-2,7

10 Pietriş mare 40,0-75,0 1,5-2,0 1,85-2,4 2,1-2,75 2,3-3,1 2,45-3,3 2,7-3,6

11 Bolovani mici 75,0-100,0 2,0-2,45 2,4-2,8 2,75-3,2 3,1-3,8 3,3-3,8 3,6-4,2

12 Bolovani mijlocii 100,0-150,0 2,45-3,0 2,8-3,35 3,2-3,75 3,8-4,1 3,8-4,4 4,2-4,5

13 Bolovani mari 150,0-200,0 3,0-3,5 3,35-3,8 3,75-4,3 4,1-4,65 4,4-5,0 4,5-5,4-

14 Bolovăniş mic 200,0-300,0 3,5-3,85 3,8-4,35 4,3-4,7 4,65-4,9 5,0-5,5 5,4-5,9

15 Bolovăniş mijlociu 300,0-400,0 - 4,35-4,75 4,7-4,95 4,9-5,3 5,5-5,6 5,9-6,0

16 Bolovăniş f. mare >400,0 - - 4,95-5,35 5,3-5,5 5,6-6,0 6,0-6,2

213

Tab. 10.4 Vitezele medii admisibile ale curentului pentru terenuri coezive [8]

N

r.cr

t

Natura

tere-

nului

Conţinut

de parti-

cule (%)

Caracteristica terenurilor

Puţin compacte mijlocii compacte Extrem de compacte

Porozitatea

Pân

a la

0,0

05

mm

0,0

05-0

,05

mm

0,9-1,2 0,6-0,9 0,3-0,6 0,2-0,3

Greutatea specifică a pământului uscat şi aerisit (kN/m3)

12 12-16 16,6-24 20,4-21,4

Adâncimea medie a curentului (m)

0,4 1,0 2,0 3,0 0,4 1,0 2,0 3,0 0,4 1,0 2,0 3,0 0,4 1,0 2,0 3,0

1 argilă 30-

50

70-

50

0,35

0,4

0,45

0,5

0,7

0,85

0,95

1,1

1,0

1,2

1,4

1,5

1,4

1,7

1,9

2,1 2 argile

nisi-

poase

grele

20-

30

80-

70

3 idem,

uşoare

10-

20

90-

80

0,35 0,4 0,45 0,5 0,65 0,80 0,90 1,0 0,95 1,2 1,4 1,5 1,4 1,7 1,9 2,1

4 loessuri

tasate

- - - - - - 0,6 0,7 0,8 0,85 0,8 1,0 1,2 1,3 1,1 1,3 1,5 1,7

5 nisip

argilos

5-

10

20-

40

Se folosesc valorile pentru terenuri necoezive – tab. 10.1

11 BIBLIOGRAFIE

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

Bucureşti - 1967

2. Băloiu V. - Îndiguiri, regularizări şi gospodărirea apelor, IP Iaşi 1979

3. Băloiu V., Ionescu V. – Apărarea terenurilor agricole împotriva eroziunii, alunecărilor şi

inundaţiilor, Ed. Ceres 1980

4. V.Baloiu - Combaterea eroziunii solului, I.P.lasi – 1980

5. Băloiu V. – Amenajarea bazinelor hidrografice şi a cursurilor de apă, Ed. Ceres 1980

6. Băloiu V., Popovici N., Giurma I. – Îndrumător pentru întocmirea proiectelor de

regularizarea cursurilor de apă, IP Iaşi 1980

7. Chiriac V. ş.a. – Prevenirea şi combaterea inundaţiilor, Ed. Ceres 1980

8. Dan E. – Regularizări de râuri, EDP 1965

9. Giurma I. – Viituri şi măsuri de apărare, Ed. Gh. Asachi Iaşi 2003

10. Hâncu C.D., Maftei C.E., Roşu L., Buta C. - Îmbunătăţiri funciare – vol. II, Combaterea

eroziunii solului, deplasări de terenuri şi amenajarea râurilor (regularizări, acumulări de apă şi

îndiguiri), Curs pentru CCINA Constanţa, program PHARE, 2008

11. Hâncu S. – Regularizarea albiilor de râuri, Ed.Ceres 1976

12. Ichim I. Ş.a. – Morfologia şi dinamica albiilor de râuri, Ed. Tehn. Bucureşti, 1989

13. Maftei C.E., Roşu L., Buta C. – Eroziunea de adâncime. Măsuri de protecţie, Ed. Matrix

Rom Bucureşti, 2007

14. Manoliu I. – Regularizări de râuri şi căi de comunicaţie pe apă, EDP 1973

15. Manualul inginerului hidrotehnician, Ed. Tehn. 1970

16. Mărăcineanu F., Mitoiu C., Nistreanu M. - Amenajări de râuri în vestul României, Ed.

Cogito Oradea 2000

17. Moţoc M. ş.a. – Eroziunea solului şi metode de combatere, Ed. Ceres 1975

18. Păcurariu M. – Hidrologie – I.P.Traian Vuia, Timişoara 1975

19. Popovici N. – Regularizări şi gospodărirea apelor, IP Iaşi 1992

20. Popovici N. – Îndiguiri, regularizări şi gospodărirea apelor – îndrumător de proiectare, IP

Iaşi 1986

21. Popovici N. - Combaterea eroziunii solului, I.P.lasi – 1976

22. Prişcu R. – Construcţii hidrotehnice, EDP Bucureşti 1974

22. STAS 4273 / 83 – Construcţii hidrotehnice. Încadrarea în clase de importanţă

23. STAS 4068/1 – 82 Determinarea debitelor şi volumelor maxime ale cursurilor de apă.

24. STAS 4068/2 – 87 Debite şi volume maxime de apă. Probabilităţi teoretice ale debitelor

maxime în condiţii normale şi speciale de exploatare

25. STAS 8593 – 79 – Lucrări de regularizarea albiei râurilor. Prescripţii pentru întocmirea

studiilor

26. STAS 9268- 73 – Lucrări de regularizare a albiei râurilor. Diguri. Condiţii de execuţie şi

de verificare

27. Univers Ingineresc nr. 2, din ianuarie 2004

28. Hâncu C.D. – Căi navigabile, Ovidius University Press, Constanţa, 1999

29. Dăscăliţa D. – Contribuţii la elaborarea unui sistem şi a tehnologiei aferente destinate

intervenţiei rapide în apărarea împotriva inundaţiilor, teză de doctorat, Universitatea Tehnică

Gh. Asachi, Iaşi, 2007

CUPRINS

CAP. INTRODUCERE 5

1.1 Obiectul disciplinei 5

1.2 Scurt istoric 6

1.3 Rezolvarea problemei apelor în România 9

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

pentru gospodărirea apelor în România 10

CAP. 2 AMENAJAREA BAZINELOR HIDROGRAFICE 13

2.1Generalităţi asupra cursurilor de apă 13

2.2 Clasificarea cursurilor de apă 15

2.6 Elementele regimului hidrologic 16

2.7 Eroziunea solului. Probleme generale şi clasificare 17

Eroziunea eoliană 19

2.8 Principiile generale privind acţiunea de C.E.S. 21

2.9 Valuri de pământ 22

2.10 Canale de coastă din pământ 29

2.8 Terase 32

2.9 Debuşee 34

CAP. 3 AMENAJAREA TORENŢILOR 40

3.1 Generalităţi 40

3.2 Caracteristicile torenţilor 41

3.3 Clasificarea torenţilor 43

3.4 Calculul pantei de amenajare a torenţilor 44

3.5 Amenajarea formaţiunilor de eroziune în adâncime 47

3.6 Materiale şi elemente de construcţii utilizate în amenajarea torenţilor

şi regularizări de râuri 62

Cap. 4 REGULARIZAREA DEBITELOR PRIN BAZINE DE

ACUMULARE 78

4.1 Generalităţi 78

4.2 Clasificarea acumulărilor 79

4.3 Date şi studii necesare proiectării bazinelor de acumulare 81

4.4 Condiţiile de amplasare a bazinelor de acumulare 82

4.5 Curbele caracteristice ale acumulărilor 84

4.6 Calculul volumelor caracteristice ale lacurilor de acumulare 85

CAP. 5 ALUVIUNILE ŞI DINAMICA ALBIILOR 105

5.1 Definiţii şi caracteristicile aluviunilor 105

5.2 Viteza de sedimentare în curent 107

5. 3 Starea critică de antrenare 108

CAP. 6 ALBIA RÂURILOR 118

6.1 Factorii proceselor de formare şi evoluţie a albiilor 118

6.2 Traseul în plan al albiilor 119

6.3 Secţiunea transversală a albiei 123

6.4 Profilul longitudinal şi corelaţia dintre forma în plan

şi adâncimile apei 124

6.5 Legătura dintre curbura râurilor şi adâncimile apei 126

6.6 Curenţi interiori în albiile râurilor 128

6.7 Exemple de apariţie a pantei transversale 134

6.8 Curenţi sub formă de vârtejuri 137

6.9 Influenţa factorilor locali asupra formării şi evoluţiei albiei 137

Cap. 7 TEORIA ŞI PRINCIPIILE REGULARIZĂRII ALBIILOR 140

7.1 Generalităţi şi clasificări 140

7.2 Albii stabile şi nestabile 142

7.3 Studii şi materiale necesare elaborării proiectului de regularizări 143

7.4 Principiile proiectării traseelor de regularizare 143

7.5 Metode de detreminare a elementelor albiei stabile 149

Cap. 8 PRINCIPALELE TIPURI DE LUCRARI DE REGULARIZARE 157

8.1 Generalităţi privind lucrările de regularizare 157

8.2 Epiuri 158

8.3 Construcţii şi lucrări de regularizare 166

8.4 Apărări si consolidări de maluri 180

Cap. 9 LUCRĂRI DE REGULARIZARE CU CARACTER LOCAL 187

9.1 Străpungeri de coturi 187

9.2 Ramificaţii 191

9.3 Confluenţe 194

9.4 Traversări cu pod 197

9.5 Lucrări de regularizare la prize de apă (captări) 206

CAP. 10 ÎNDIGUIRI DE APARARE CONTRA INUNDATIILOR 212

10.1 Generalităţi 212

10.2 Clasificarea digurilor 214

10.3 Influenţa îndiguirilor asupra regimului hidrologic 215

10.4 Date de baza necesare proiectării îndiguirilor 217

10.5 Materiale folosite la construcţia digurilor 218

10.6 Amplasarea digurilor (stabilirea traseului) 219

10.7 Dimensionarea digurilor 221

10.8 Consolidarea şi protecţia digurilor 227

10.9 Sisteme tehnice de intervenţie rapidă pentru apărarea contra

inundaţiilor 229

11 BIBLIOGRAFIE 235