soluții moderne și clasice pentru lucrări de protecție pe cursurile de apă

367 Pages·2014·15.82 MB·Romanian

O
l
im Olimpia BLĂGOI Amedeu MITROI
p
ia

B
L
Ă
G
O
I

A
m
e
d
e
u

M
IT
R SOLUȚII MODERNE
O
I

ȘI CLASICE PENTRU

S
O
L
U
Ț
II LUCRĂRI DE PROTECȚIE
M
O
D
E
R
N PE CURSURILE DE APĂ
E

Ș
I
C
L
A
S
IC
E

P
E
N
T
R
U

L
U
C
R
Ă
R
I
D
E

P
R
O
T
E
C
Ț
IE

P
E

C
U
R
S
U
R
IL
E

D
E
A
P
Ă
9 786066 851008
OLIMPIA BLĂGOI AMEDEU MITROI

SOLUŢII MODERNE ŞI CLASICE
PENTRU
LUCRĂRI DE PROTECŢIE PE
CURSURILE DE APĂ

E D I T U R A P E R F O R M A N T I C A
I A Ş I, 2 0 13
Editura PERFORMANTICA
Institutul Naţional de Inventică, Iaşi
[email protected]
Iaşi, Campusul Universitar “Tudor Vladimirescu”,
Corp T24, Etaj 1, CP 2002, OP 10, Iaşi
Tel/fax: [phone]

Descrierea CIP a Bibliotecii Naţionale a României

BLĂGOI, OLIMPIA
SOLUŢII MODERNE ŞI CLASICE PENTRU LUCRĂRI
DE PROTECŢIE PR CURSURILE DE APĂ/
OLIMPIA BLĂGOI, AMEDEU MITROI.
- Iaşi : Performantica, 2013
ISBN 978-606-685-100-8

AMEDEU MITROI

Consilier editorial:
Prof. univ. dr. Traian D. Stănciulescu

Secretar editorial:
Octav Păuneţ

EDITURĂ ACREDITATĂ DE CNCSIS BUCUREŞTI, 1142/30.06.2003
Copyright © 2013
Toate drepturile asupra acestei ediţii sunt rezervate autorilor
Profesorului nostru,
Victor ZAVATI
In natură, nu există
nici recompense,
nici pedepse,
există consecinţe.
Robert Ingersoll (1833-1899)
CAPITOLUL I
PRINCIPII DE PROTECŢIE ŞI REGULARIZARE A
CURSURILOR DE APĂ
I.1. Obiectivele amenajării şi regularizării cursurilor de apă
Cursurile de apă constituie o importantă bogăţie naturală a unei ţări.
Amenajarea şi utilizarea complexă şi raţională a resurselor hidraulice au rol
esenţial în activitatea economică şi socială.
Cursurile de apă sunt utilizate pentru:
 navigaţie,
 sursă de energie,
 alimentare cu apă industrială şi urbană,
 irigaţii,
 agrement.
În stare naturală, cursurile de apă nu îndeplinesc, întotdeauna, condiţiile
pentru aceste folosinţe, de aceea se execută lucrări de amenajare şi regularizare
pe traseul râurilor şi în bazinul lor hidrografic.
Variaţia continuă a regimului hidrologic al râului modifică forma şi
dimensiunile albiei. Procesele de albie au efecte nefavorabile ca:
 schimbarea traseului;
 erodarea malurilor şi periclitarea construcţiilor limitrofe;
 formarea de sedimente care perturbă navigaţia, funcţionarea prizelor de
apă şi a construcţiilor de traversare;
 inundarea terenurilor, căilor de comunicaţie şi construcţiilor riverane.
Amenajarea unui curs de apă reprezintă totalitatea lucrărilor inginereşti
executate în bazinul de recepţie şi în albie, pentru a elimina sau a reduce efectele
negative directe şi indirecte ale scurgerii naturale, necontrolate a apelor.
Lucrările din bazinul hidrografic (împăduriri, plantaţii, lucrări de fixare a
solului) urmăresc diminuarea eroziunii pe versanţi, care este produsă de
scurgerea superficială a apei din precipitaţii. Pentru folosirea complexă a apelor,
se realizează lacuri de acumulare.
Lucrările din albie au scopul de a limita procesele de modelare, de a
modifica sau de a consolida albia în mod artificial pentru a se obţine o albie
stabilă pe o perioadă de timp cât mai mare. Aceste lucrări se numesc lucrări de
regularizare şi consolidare a albiilor.
1
Obiectivele lucrărilor pentru regularizarea şi consolidarea albiilor sunt:
 protecţia malurilor;
 protejarea localităţilor, construcţiilor, culturilor agricole şi a altor bunuri
economice, sociale şi culturale riverane, împotriva inundaţiilor şi eroziunii
malurilor;
 protejarea construcţiilor de traversare (poduri, podeţe, apeducte) de
afuiere sau ocolire;
 creşterea capacităţii de transport a debitului lichid, pentru se evita
inundaţiile;
 asigurarea condiţiilor de funcţionare normală a lucrărilor hidrotehnice
de pe cursul de apă;
 asigurarea gabaritului de navigaţie;
 amenajarea punctelor de confluenţă;
 amenajarea albiilor torenţiale.
I.2. Clasificarea lucrărilor de protecţie şi regularizare
Lucrările de protecţie - regularizare se grupează după următoarele criterii:
a). după funcţia realizată:
─ lucrări de protecţie a sectoarelor ameninţate: se caracterizează prin
modificarea nesemnificativă pe care o produc în structura curenţilor (ex.: diguri
longitudinale de apărare a malurilor, diguri de inundaţie, consolidări de mal);
─ lucrări de protecţie-regularizare: se caracterizează prin modificarea
semnificativă a curgerii (ex.: epiuri, sisteme permeabile, panouri pentru protecţia
malurilor);
─ lucrări de regularizare a curenţilor: au funcţii diverse şi multiple precum
adâncirea albiei pentru navigaţie, asigurarea captării apei din râu la nivel scăzut,
protejarea captărilor de apă împotriva accesului aluviunilor şi a gheţii (ex.:
epiuri submersibile pentru navigaţie, panouri plutitoare,).
b). după acţiunea asupra curentului:
─ lucrări cu caracter activ: acestea limitează efectele dăunătoare ale apei,
prin modificarea structurii hidrodinamice a curentului (ex.: lucrări de protecţie-
regularizare, lucrări de regularizare);
─ lucrări cu caracter pasiv: acţionează asupra efectelor dăunătoare ale apei,
fără a schimba parametrii iniţiali ai curenţilor (ex. lucrările de protecţie).
c). după poziţia lucrărilor faţă de nivelul maxim:
─ submersibile: sunt inundate la niveluri mari;
─ insubmersibile: partea superioară se află deasupra nivelului maxim.
2
d). după durata de funcţionare:
─ lucrări temporare: au durată de serviciu mică din cauza materialelor;
─ lucrări definitive: au durată mare, fiind executate din piatră, beton.
e). după tipul construcţiilor:
─ lucrări permeabile (filtrante): în timpul funcţionării permit ca o parte din
debitul râului să treacă prin corpul lor;
─ lucrări nepermeabile (masive).
f). după principiul tehnologic:
─ lucrări realizate prin tehnologii structurale,
─ lucrări realizate prin biotehnologii.
Măsurile împotriva instabilităţii curentului şi a afuierii pot fi grupate
după funcţionalitatea lor, în 4 grupe [2, 74, 160]:
 măsuri hidraulice,
 măsuri structurale,
 măsuri bioinginereşti,
 măsuri de supraveghere.
 Măsurile hidraulice se referă la două categorii de lucrări: structuri de
modificare a curgerii (structuri transversale, structuri longitudinale, structuri
zonale) şi structuri de mărire a rezistenţei la acţiunea forţelor hidrodinamice
(apărări şi consolidări de albie, structuri împotriva afuierii locale).
Structurile de modificare a curgerii au ca efect atenuarea condiţiilor
nedorite de eroziune sau/şi de sedimentare în anumite locaţii sau tronsoane ale
râului. Specificul acestor lucrări este orientarea faţă de direcţia de curgere.
Structurile de creştere a rezistenţei la acţiunile hidrodinamice au, ca
specific, tipul de material.
Îmbrăcăminţile şi consolidările se folosesc pentru a proteja malurile şi/sau
albia împotriva eroziunii. Ele se aplică, obişnuit, sub formă de pătură pe zona de
protejat. Pot fi rigide şi articulate/flexibile. Protecţiile rigide sunt impermeabile,
în general, şi nu au capacitatea de adaptare la modificările produse în suprafaţa
de sprijin, ceea ce duce la distrugere prin subminare. Protecţiile
articulate/flexibile se pot adapta la modificările sub-bazei şi la tasări. Totuşi,
aceste lucrări pot eşua prin spălarea şi/sau deplasarea materialului constituent.
Consolidarea împotriva afuierii locale se aplică, în mod special, pentru a
proteja elementele individuale din infrastructura unui pod. În general, este
folosit acelaşi tip de material ca la protecţiile de albie, dar, cu adaptările de
proiectare şi de amplasare adecvate pentru a rezista la turbioanele şi şocurile
hidraulice create prin obstrucţia curgerii.
3
 Măsurile structurale cuprind: consolidarea fundaţiei, modificarea
geometriei pilelor.
Consolidarea fundaţiei include modificări la structura originală, cu scopul
de a consolida şi/sau a extinde fundaţiile podului. Aceste măsuri se proiectează
fie pentru a preveni avarierea dacă patul albiei va coborî la cota de afuiere
calculată, fie pentru a reface integritatea structurală, după ce s-a produs o afuiere
accidentală.
Modificările în geometria pilelor se aplică pentru a reduce afuierea locală,
dar pot fi adoptate şi pentru a transfera procesul de afuiere în alt loc.
 Măsurile bioinginereşti se folosesc tot mai mult împotriva eroziunii
malurilor sau pentru stabilizarea acestora. Vegetaţia poate fi aplicată
independent sau în combinaţie cu măsuri structurale. Biotehnologia poate fi un
instrument util în controlul eroziunii malurilor şi albiei, având, totodată, un rol
benefic din punct de vedere estetic şi ecologic. Totuşi, în cazul construcţiilor de
traversare sau în cazul structurilor şi amenajărilor riverane de mare importanţă,
se vor adopta măsuri inginereşti de tip hard.
 Monitorizarea are în obiectiv: instrumentaţia fixă, instrumentaţia
mobilă, monitorizarea vizuală.
Caracteristicile ansamblului de măsuri, grupate în 5 categorii, care
servesc la selectarea şi aplicarea lucrărilor adecvate sunt: funcţionalitatea,
efectul asupra mediului acvatic, întreţinerea, execuţia, principiile de proiectare.
Regularizarea scurgerii lichide şi solide a cursurilor de apă se realizează
după două concepţii:
 în regim barat,
 în curent liber.
 Regularizarea în regim barat constă din lucrări transversale (baraje)
executate în anumite secţiuni ale cursului de apă. Curgerea este modificată
radical, pe un anumit sector de râu, deoarece, panta longitudinală este
concentrată sub formă de trepte locale de cădere.
Ansamblul lucrărilor din sectorul treptei de cădere constituie un nod
hidrotehnic.
După diferenţa de nivel realizată, nodul hidrotehnic poate fi:
 de joasă cădere: se foloseşte pentru captări de apă şi îmbunătăţirea
condiţiilor de navigaţie, nu are funcţie de regularizare a debitului lichid, iar
nivelul normal de retenţie nu depăşeşte albia principală;
 de medie cădere şi de mare cădere: are funcţia principală de regularizare
a debitului lichid.
4
 Regularizarea în curent liber nu modifică esenţial regimul natural de
curgere. Poate avea caracter conservativ sau radical.
Regularizarea conservativă obţine albia regularizată, prin:
 folosirea la maximum a malurilor existente şi a talvegului iniţial,
 modificarea minimă a pantei longitudinale iniţiale.
Prin această metodă, curgerea este puţin influenţată, iar cantităţile
suplimentare de aluviuni puse în mişcare sunt reduse.
Regularizarea radicală constă în a crea o albie nouă pe lungimi mari, prin:
 executarea unor lucrări de străpungere şi de corectare a coturilor;
 modificarea traseului noii albii faţă de albia şi malurile iniţiale.
Prin această metodă, se modifică panta longitudinală şi scurgerea solidă. Se
deplasează cantităţi mari de aluviuni suplimentare, ceea ce are consecinţe
evidente: sectoarele amonte se adâncesc şi, în aval, apar bancuri de nisip.
Folosirea metodei de regularizare radicală necesită o justificare temeinică
prin calcul şi modelare hidraulică.
În concluzie, efectele lucrărilor realizate în bazinul hidrografic şi albie sunt:
 regularizarea debitului lichid,
 regularizarea debitului solid,
 regularizarea albiei şi fixarea ei,
 regularizarea scurgerii gheţurilor.
I.3. Documentaţii şi studii pentru proiectarea lucrărilor de protecţie şi
regularizare a cursurilor de apă
I.3.a. Documentaţia tehnică preliminară
În prima fază, se alege modul de regularizare folosind hărţi, descrieri,
tabele din cadastrul râului aflat în Cadastrul Hidrologic al râurilor din România,
care se referă la scurgerea medie, minimă, maximă lichidă şi de aluviuni pe
cursurile de apă cadastrate. Se consultă şi Cadastrul apelor subterane.
Documentaţia cuprinde:
1. Hărţile în proiecţie Gauss, la scara 1:50.000 şi 1:25.000, completate cu
planuri detaliate la scara 1:500 ÷ 1:10.000, întocmite de Administraţia Naţională
”Apele Române”. Din studiul hărţilor întocmite în diferite perioade, se stabileşte
evoluţia cursului de apă şi se prognozează evoluţia lui.
2. Profilurile în lung pentru fundul albiei şi pentru suprafaţa apei.
3. Măsurătorile înregistrate la posturile hidrometrice privind debitele
lichide, debitele de aluviuni, fenomenele de iarnă.
5