| Date post: | 22-Oct-2015 |
| Category: |
Documents |
| Upload: | nina-sandu |
| View: | 69 times |
| Download: | 4 times |
1
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCŢII BUCUREŞTI
FACULTATEA DE HIDROTEHNICĂ
TEZĂ DE DOCTORAT
(rezumat)
SOLUŢII INOVATIVE ÎN PROIECTAREA DESCĂRCĂTORILOR PENTRU
MICI ACUMULĂRI REALIZATE DE BARAJE DE PĂMÂNT
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC DOCTORAND
Prof.univ.dr.ing.Adrian POPOVICI Ing. Dan CÎRSTONIU
BUCUREŞTI
2011
2
3
CUPRINS
CAPITOLUL 1
Introducere. Importanţa tezei .............................................................................................. 8
Conţinutul tezei ................................................................................................................... 9
CAPITOLUL 2
STADIUL ACTUAL ÎN CONCEPŢIA ACUMULARILOR MICI
REALIZATE DE BARAJE DE PĂMÂNT
2.1. EVOLUTIA BARAJELOR DIN PĂMÂNT ............................................................... 10
2.1.1. Aspecte istorice ................................................................................................. 10
2.2. MATERIALE DE CONSTRUCŢII PENTRU BARAJE DE PĂMÂNT .................... 11
2.2.1. Recunoaşterea şi studiul materialelor de umplutura ......................................... 11
2.2.2. Tipuri de recunoaştere ....................................................................................... 11
2.2.3. Metode de recunoaştere .................................................................................... 13
2.2.4. Tipuri de materiale ............................................................................................ 15
2. 3. BARAJE DE PĂMÂNT OMOGENE ........................................................................ 17
2.3.1. Scurt istoric ......................................................................................................... 17
2.3.2. Clasificarea barajelor de pământ dupa metoda de execuţie ................................ 17
2.3.3. Drenarea barajelor de pământ ............................................................................. 18
2.3.4. Etanşarea corpului barajului de pământ omogen ................................................ 19
2.3.5. Condiţiile în care lucrează barajul de pământ ..................................................... 19
2.3.6. Infiltraţia apei în corpul unui baraj de pământ omogen ...................................... 20
2.3.7.Alegerea materialelor pentru umpluturi omogene în corpul barajului
de pământ............... ............................................................................................... 25
2.3.8. Execuţia barajelor de pământ omogene prin compactare ................................... 25
2.4. BARAJE DE PĂMÂNT CU MAŞTI DIN BETON ARMAT ..................................... 25
2.4.1. Sisteme de etanşare cu maşti din beton armat...................................................... 25
2.4.2. Caracteristici tehnologice specifice ..................................................................... 26
2.4.3. Tehnologia de execuţie a maştii de beton armat .................................................. 28
2.5. BARAJE DE PĂMÂNT CU MAŞTI DIN BETON BITUMINOS .............................. 29
2.5.1. Generalităţi ........................................................................................................... 29
2.5.2. Avantaje şi dezavantaje ale etanşarilor din beton bituminos ............................... 30
2.5.3. Metode de execuţie .............................................................................................. 30
2.6. FOLOSIREA MATERIALELOR GEOSINTETICE ÎN REALIZAREA .
BARAJELOR DE PĂMÂNT ....................................................................................... 32
2.6.1. Geotextile ............................................................................................................. 32
2.6.2. Geocelule ............................................................................................................. 33
2.6.3. Saltele preansamantate biodegradabile ................................................................ 37
2.6.4. Trisoplast ............................................................................................................. 38
2.6.5. Geocompozit bentonitic ....................................................................................... 40
2.6.6. Geomembrane ...................................................................................................... 41
2.6.7. Geocompozite de drenaj....................................................................................... 44
2.6.8. Saltele umplute cu beton ...................................................................................... 45
2.7. PARTICULARITĂŢI ALE BARAJELOR DE PĂMÂNT .......................................... 48
2.7.1. Polderul Vălenii de Munte ................................................................................... 48
2.7.2. Barajul şi acumularea Ezăreni .............................................................................. 52
CAPITOLUL 3
STATISTICA INCIDENTELOR ŞI ACCIDENTELOR ÎN DOMENIUL
ACUMULARILOR MICI REALIZATE DE BARAJE DE PĂMÂNT
3.1. STATISTICI ASUPRA INCIDENTELOR ŞI CEDĂRILOR DE BARAJ ................. 57
3.1.1. Aspecte introductive ......................................................................................... 57
4
3.1.2. Incidente şi cedări în timpul construcţiei sau primei umpleri ........................... 58
3.1.3. Incidente şi cedări în timpul exploatării ............................................................ 59
3.1.4. Mecanisme de cedare ........................................................................................ 60
3.2. DEFECŢIUNI LA BARAJELE DIN PĂMÂNT, CU NUCLEU DE ARGILA,
CU MASCĂ DE BETON ARMAT ŞI DIGURI DE CONTUR ................................... 62
3.2.1. Defecţiuni intalnite în activitatea de inspectare ................................................. 62
3.2.1.1. Infiltraţiile ............................................................................................. 62
3.2.1.2. Fisurări .................................................................................................. 63
3.2.1.3. Instabilităţi ........................................................................................... 65
3.2.1.4. Depresiuni ............................................................................................. 67
3.2.1.5. Degradarea pereelor .............................................................................. 68
3.2.1.6. Degradarea materialelor de etanşare .................................................... 69
3.2.1.7. Degradarea dalelor de beton ................................................................. 71
3.2.2. Probleme legate de întreţinere ............................................................................ 73
3.2.2.1. Protecţia neadecvată a taluzelor şi coronamentului .............................. 73
3.2.2.2. Eroziunea datorată valurilor şi protecţia taluzelor ................................ 73
3.2.2.3. Eroziunea datorată scurgerilor de suprafaţă .......................................... 74
3.2.2.4. Creşterea necontrolată a vegetaţiei ....................................................... 75
3.2.2.5. Grohotişul de pantă ............................................................................... 76
3.2.2.6. Vizuinile animalelor .............................................................................. 76
3.3. DEFECŢIUNI CE POT APAREA ÎN ACTIVITATEA DE INSPECTARE
A DESCĂRCĂTORILOR ........................................................................................... 76
3.3.1. Probleme ale betonului ......................................................................................... 76
3.3.2. Obturarea descărcătorilor de ape mari şi golirilor de fund .................................. 77
3.3.3. Deplasări .............................................................................................................. 78
3.3.4. Probleme ale fundaţiei şi umpluturii .................................................................... 80
3.3.5. Infiltraţii ............................................................................................................... 80
3.3.6. Drenaj defectuos .................................................................................................. 80
3.4. PROBLEME PRINCIPALE LA LACURILE DE ACUMULARE ............................ 81
3.4.1. Deficienţele ce se găsesc în chiuveta lacului de acumulare ................................. 81
3.4.2. Măsuri de întreţinere ............................................................................................ 82
3.5. INSTRUCŢIUNI PENTRU INSPECTAREA BARAJELOR DE PĂMÂNT .............. 84
3.5.1. Aspecte generale .................................................................................................. 84
3.5.2. Organizarea inspecţiei ......................................................................................... 85
3.5.3. Inspectarea barajelor de umpluturi ....................................................................... 86
3.6. CEDAREA ACUMULARILOR LA INUNDAŢIILE DIN IULIE 2005
ÎN BAZINUL HIDROGRAFIC ARGEŞ-VEDEA........................................................ 89
3.7. CEDAREA ACUMULARILOR LA INUNDAŢIILE DIN ANUL 2010
ÎN BAZINUL HIDROGRAFIC ARGEŞ-VEDEA...................................................... 101
3.8. ANALIZA STATISTICĂ PRIVIND CEDAREA BARAJELOR DIN ARIA
B.H. ARGEŞ –VEDEA LA VIITURILE DIN ANUL 2005 ŞI 2010 .......................... 119
CAPITOLUL 4
STUDII COMPARATIVE TEHNICO-ECONOMICE PRIVIND DESCĂRCĂTORII
DE SUPRAFAŢĂ ŞI DE ADÂNCIME AI ACUMULĂRILOR MICI REALIZATE
DE BARAJE DE PĂMÂNT
4.1.ASPECTE GENERALE .............................................................................................. 121
4.2. DESCĂRCĂTORII DE SUPRAFAŢĂ ..................................................................... 121
4.2.1.Deversor frontal de tip canal ........................................................................... 121
4.2.2.Deversor cu canal lateral ................................................................................. 122
4.2.3.Descarcatoare frontale echipate cu stavile ...................................................... 124
4.3.DESCĂRCĂTORI DE ADÂNCIME ......................................................................... 128
4.3.1.Golirile de fund ale barajelor .......................................................................... 128
5
4.3.2.Turn de priză şi conducte de golire ................................................................. 130
4.3.3 Goliri de fund cu secţiuni mari ........................................................................ 131
4.4. STUDIU DE CAZ ....................................................................................................... 132
4.3.1. Alegerea amplasamentului I ......................................................................... 132
4.3.1.1.Date hidrologice .................................................................................... 132
4.3.1.2.Dimensionarea corpului orizontal al golirii de fund ............................. 134
4.3.1.3.Varianta cu descărcător frontal inierbat ................................................ 137
4.3.1.4.Varianta cu descărcător tip canal lateral captuşit cu beton ................... 141
4.3.1.5.Varianta cu descărcător lateral cu admisie frontală cu structură
din gabioane .......................................................................................... 142
4.3.2. Alegerea amplasamentului II ........................................................................ 143
4.3.2.1. Date hidrologice ................................................................................... 144
4.3.2.2. Dimensionarea corpului orizontal al golirii de fund ............................ 145
4.3.2.3.Varianta cu descărcător tip canal cu acces frontal realizat din
gabioane ................................................................................................ 146
4.3.2.4. Varianta cu descărcător tip canal cu acces frontal căptuşit
cu beton armat ....................................................................................... 148
4.3.2.5. Varianta cu descărcător tip deversoare de beton + goliri
de fund în sistem compact (stavilar) .................................................... 150
4.3.2.6. Analiza economică a variantelor de descărcători ................................. 151
CAPITOLUL 5
EVALUAREA SIGURANŢEI ACUMULARILOR MICI DE PĂMÂNT
PE BAZA ARBORILOR DE EVENIMENTE
5.1. Importanţa înţelegerii unitare a conceptului de siguranţă .............................................. 154
5.2. Arborele evenimentelor adverse ...................................................................................... 157
5.3.Identificarea mecanismelor de evacuare necontrolată a apei din lac ............................... 159
CAPITOLUL 6
CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUŢII ÎN CADRUL TEZEI.
DIRECŢII DE DEZVOLTARE A CERCETARILOR ÎN DOMENIU
CONCLUZII GENERALE ......................................................................................... 175
CONTRIBUŢII ÎN CADRUL TEZE ......................................................................... 175
DIRECŢII DE DEZVOLTARE A CERCETARILOR ÎN DOMENIU ....................... 175
LISTA FIGURILOR ................................................................................................... 177
BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ .................................................................................... 182
CAPITOLUL 1
6
Introducere. Importanţă Tezei
Evacuatorii de ape mari sunt uvraje special realizate în corpul barajelor sau adiacente
acestora, cu scopul de a permite tranzitarea, din bieful amonte în bieful aval, a debitelor maxime
ce apar pe cursurile de apă în perioadele de ape mari, precum şi descărcarea apei din lac în caz de
revizii sau avarii ale barajului sau chiuvetei lacului de acumulare.
Ansamblul uvrajelor care formează evacuatorii de ape mari este format din deversoare de
diferite tipuri, goliri intermediare sau de fund şi disipatori de energie.
Descărcarea apelor mari, a gheţurilor şi plutitorilor, precum şi reglarea nivelului apei din
lacurile de acumulare se face fie cu scurgere liberă, prin dispozitive amplasate la partea superioară
a barajelor, numite descărcătoare de suprafaţă sau deversoare, fie sub presiune, prin dispozitive
amplasate la adâncime, numite goliri intermediare sau de fund.
În cadrul unei amenajări hidroelectrice, descărcătoarele de adâncime îndeplinesc următoarele
roluri funcţionale:
- permit evacuarea parţială sau totală a apei din lacul de acumulare pentru a se putea realiza revizii
şi reparaţii ale barajului, prizei de apă sau ale chiuvetei lacului;
- realizează spălarea depunerilor de aluviuni din lac din zona amonte de piciorul barajului;
- evacuează o cotă parte a debitelor maxime din perioadele de viitură.
Din punct de vedere construcţiv descărcătoarele de adâncime se împart în:
- descărcătoare amplasate în corpul barajelor, denumite goliri de fund sau intermediare;
- descărcătoare realizate în versanţi sub formă de galerii de golire.
Studiile şi cercetariile efectuate în domeniul descărcătorilor de suprafaţa şi de adâncime
abordeaza o serie întreagă de aspecte legate de proiectarea, execuţia şi exploatarea acestora, dintre
care enumeram câteva: calculul prin metoda elementului finit al structurii, cercetarea fenomenului
de lichefiere la diguri, gasirea unor soluţii pentru remedierea unor defecţiuni aparute, studiul privind
disiparea energiei în anumite situatii deosebite.
În timpul execuţiei sau exploatării acumularilor mici de pământ şi a descărcătorilor de ape mari,
au aparut o serie de incidente, datorita modului de dimensionare şi de execuţie a construcţiilor, în
limite de economicitate şi cu acceptarea ideii de a reveni cu reparatii în perioada de
exploatare.Trebuie mentionat faptul ca astfel de incidente, de multe ori cu implicatii grave
(accidente), au aparut şi în alte ţări cu o bogată tradiţie în domeniul hidrotehnicii, constituind
învăţaminte de viitor pentru proiectare, execuţie şi exploatare.
Conţinutul tezei
Teza tratează stadiul actual al acumulărilor mici precum şi unele soluţii inovative în proiectarea
descărcătorilor pentru acumulări mici realizate de baraje de pământ.
Lucrarea este structurată în 6 capitole, dupa cum urmează:
În capitolul I (Introducere-importanta tezei) se prezintă rolul amenajarilor hidrotehnice în
gospodărirea apelor, contributia specialistilor hidrotehnicieni în cresterea siguranţei în
exploatare a acumularilor şi descărcătorilor de ape mari.
În capitolul II (Stadiul actual în concepţia acumulărilor mici realizate de baraje de pământ)
se prezinta evolutia, functiile şi alcatuirea construcţiva a acumularilor mici de pământ
precum şi folosirea materialelor geosintetice în realizarea acumularilor şi descărcătorilor de
ape mari.
În capitolul III (Statistica incidentelor şi accidentelor în domeniul acumulărilor mici
realizate de baraje de pământ) se prezintă o clasificare a evenimentelor produse la
construcţiile hidrotehnice, cauzele ce au generat evenimentele precum şi exemplificari de
acumulări mici de pământ ce au suferit avarii.
În capitolul IV (Studii comparative tehnico-economice privind descărcătorii de suprafaţă şi
adâncime ai acumulărilor mici realizate de baraje de pământ, Studiu de caz) este realizată o
clasificare şi descriere a tipurilor de descărcători, urmând a se face o analiza asupra
7
descărcătorilor ce pot fi realizati din punct de vedere tehnic în cele doua amplasamente
virtuale alese.
În capitolul V(Evaluarea sigurantei acumularilor mici de pământ pe baza arborilor de
evenimente) este realizată o identificare a mecanismelor de evacuare necontrolată a apei din
lac pe baza arborilor evenimentelor adverse.
În capitolul VI (Concluzii, contributii în cadrul tezei , directii de dezvoltare a cercetarilor în
domeniu) se pun în evidenţa contribuţii ale autorului, se prezintă concluziile ce se desprind
din situaţiile analizate.
Bibliografie selectivă.
CAPITOLUL 2
STADIUL ACTUAL ÎN CONCEPŢIA ACUMULĂRILOR MICI REALIZATE DE BARAJE
DE PĂMÂNT
2.1. EVOLUŢIA BARAJELOR DIN PĂMÂNT
Barajele din umpluturi sunt alcatuite din materiale naturale extrase din zona: balast, nisip,
materiale argiloase. Ele reprezintă ce mai veche categorie de de baraje construite de om, primele
baraje din materiale de umplutura fiind realizate în urma cu 5000 de ani.
Cele mai vechi baraje despre care dispunem de informaţii au fost cel puţin în parte din
umpluturi şi sunt localizate în Orientul Mijlociu. Astfel există unele date despre trei baraje pentru
irigaţii construite lângă Mokhrabluc în Armenia în jur de 3000 i.Hr. ele par să fi fost umpluturi
omogene de 2...3m înălţime şi 160...320m lungime. Mult mai multe date există în legatura cu
bazinele pentru alimentare cu apa a oraşului din deşert Jawa situat la 100 km NE de Amman
(Iordania).
Fig.2.1.Secţiune transversală prin barajul bazinului principal pentru alimentare cu apă a oraşului
Jawa (Iordania): 1-pereţi de zidărie; 2-umplutură de argilă; 3-umplutură de pământ ; 4- supraînalţare
de 1,00m.
Fig.2.2. Secţiune transversală prin barajul Sadd-el-Kafara (2600 i.Hr.,Egipt); 1-nucleu din balast şi
material alterat, 2-prisme din piatra, 3-protecţie paramente din blocuri de piatră asezate în trepte.
Barajul Sadd-el-Kafara situat pe un torent la circa 30 km sud de Cairo poate fi considerat ca
prima tentativa în istoria structurilor hidraulice pentru realizarea unor mari acumulări de apă.
8
Lucrarea este datată în jur de 2600...2700 i.Hr. şi ar fi avut scopul sa protejeze oazele din aval şi din
Valea Nilului de viiturile frecvente şi bruste cauzate de ploile prelungite.
Primele baraje cu acumulări pentru folosirea energiei hidraulice au apărut în zonele miniere
vechi (muntii Harz-Germania, Banska Stiavnica-Slovacia) în legatură cu creşterea capacităţilor de
pompare datorită adâncirii puţurilor miniere.
În Anglia cerintele de apa pentru populaţia urbană, canalele de navigatie, revolutia industriala
din secolele XVIII-XIX au necesitat realizarea a numeroase acumulări prin baraje de pământ.
Soluţia obişnuită a constat dintr-un nucleu subţire din argilă amestecată cu pietriş şi apa, compactată
în straturi subţiri şi prisme de umpluturi cu pante 1:2, (1:3)
Barajele de pământ construite în Anglia în secolul XIX-lea s-au dovedit foarte sigure,
înregistrandu-se doar două accidente grave.
2.2. MATERIALE DE CONSTRUCŢII PENTRU BARAJE DE PĂMÂNT
2.2.1. Recunoaşterea şi studiul materialelor de umplutură
Recunoaşterea începe în amplasamentul barajului tinându-se cont de materialul excavat pentru
derivatia provizorie, deversor etc. Se va studia, de asemenea, în zona de retentie tinand cont de
faptul ca eventuale excavatii vor mari capacitatea lacului. în acest caz nu trebuie uitat faptul ca
extractia materialelor argiloase din zona de retenţie compromite impermeabilitatea. Acest fapt a fost
ignorat uneori. Mai trebuie tinut seama de posibilitatea inundarii zonelor cu excavatii de către apa
retinuta de batardou în timpul lucranilor.
2.2.2.Tipuri de recunoaştere.
Tipurile de recunoastere depind de originea sau de procesul de formare al diferitelor materiale.
Cunoaşterea tipului de depozit este necesară pentru identificarea materialelor continute.
a) Depozite fluviale
Cursul de apă transportă şi depozitează materiale erodate, între care predomina aluviuni, nisip,
pietriş şi bolovaniş. Natura nisipurilor şi pietrisurilor va fi similara cu natura rocilor din amonte.
dacă în amonte există roci dure, depozitele fluviale vor avea o proporţie mare de nisip şi pietris.
dacă în amonte predomina roci calcaroase, în depozit se va găsi pietriş calcaros dar foarte puţin
nisip şi multă argila, deoarece calcarul nu se dezagreghează sub formă de nisip. Din contră,
dolomitele dau naştere unor depozite bogate în nisip. În cazul absenţei rocilor dure în amonte,
cursul apei nu va conţine pietriş, dar conţine materiale cu granulometrie fină. Granulometria
depozitelor depinde de viteza şi debitul râului, fracţiunea grosieră depunându-se în amonte de pante
accentuate şi în apropiere de zone cu roci, iar fracţiunea mai fină depunându-se acolo unde albia e
largă, iar panta mică.
b) Depozite de pantă
Rezulta din eroziune, din alterare şi din transportul materialelor de pe versant, materiale care
sunt depozitate la baza taluzului prin acţiunea apei şi prin alunecari. La baza masivelor din roci dure
şi slab alterabile, în general, se găsesc blocuri şi bolovanişuri cu muchii ascutite, volumul de
material fin fiind mic. în zone constituite din cuartite, gresii dure, roci vulcanice (magmatice) şi din
dolomite, se găsesc nisipuri iar în zone calcaroase şi sistoase argilă este prezenta în cantitati mari.
Pe versantii masivelor argiloase, cu rezistenta mica, sunt cantitati mari de materiale provenite
din alunecani: blocuri, bolovani şi pietriş spart (unghiular), argila.
c) Terenuri eluviale (reziduale)
Alterarea rocilor produce soluri reziduale, asociate cu fragmente de rocă mai mult sau mai
puţin alterate. Studiul gradului de alterare, grosimea acestor straturi şi caracteristicile lor este foarte
complex. Alterarea pietrelor de var de către apa prin dizolvare şi prin decalcificare, creeaza argile
rosii de decalcificare, care sunt omogene şi usor de recunoscut, dar sunt, de obicei, asociate cu un
relieful carstic neregulat.
d) Depozite eoliene
9
Sunt depozitele de loes şi dune provenite din acţiunea vântului. În general, ele au o
granulometrie de la medie la fină, dar uniformă. Sunt puţin utilizate. Loessurile conţin granule de
nisip, au puţin liant calcaros sau argilos care este distrus de apă, astfel folosirea lor în baraje este
dificilă.
e) Depozite glaciofluviale
Aceste depozite se intalnesc în zone afectate de actiunea glaciatiilor continentale sau în zone
muntoase inalte. în principal aceste depozite cuprind bobovani nerotunjiti şi blocuri rulate, cu nisip,
aluviuni şi argila. Uneori pietrişurile şi bolovanii sunt alterati. Depozitele sunt foarte neomogene, cu
forme de morena frontala, sau morena de fund, de ghetari, acumulări ramase în urma ghetanilor care
ocupau suprafeţe mari. Ele au fost utilizate în mai multe moduri de la materiale pentru nuclee la
materiale pentru banchete, în functie de caracteristicile lor.
f) Depozite de origine marină
Cu mult timp în urma cea mai mare parte a pământului era acoperită de gheţari, şi nivelul
mării era sub prezentul nivel cu circa l00 m. Astfel albiile râurilor aveau o cotă mult mai mică.
Aceasta albie a fost umpluta apoi cu namol şi nisip, odata cu topirea ghetii şi ridicarea
nivelului. Astfel s-au creat lagunele. Aceste albii adanci vechi au fost umplute cu pietrisuri şi
nisipuri, aluviuni, nisipuri şi argile cu densitatea foarte mica, cu conţinut mare de materiale
organice.
Aceste materiale nu sunt utilizate pentru construcţie de baraje de anrocamente. De asemenea,
ele pot crea probleme majore în cazul fundării pe vechea albie.
g) Depozite lacustre
Depozitele cuaternare recente prezintă un interes redus ca materiale pentru nuclee, ele au
caracteristici geotehnice necorespunzătoare. Depozitele lacustre terţiare care fomează mici bazine
pe un relief de eroziune vechi, sunt utilizate mult mai des.
h) Depozite artificiale
Materialele artificiale care pot fi folosite, sunt cenuşi sau zgură din centrale energetice,
deseuri miniere sau steriluri de mină.
2.2.3. Metode de recunoaştere.
a) Cercetari pe hărţi topografice
Volumele de depozite şi accesul la ele pot fi evaluate pe harta topografică care, de asemenea,
poate fi utilizată pentru determinarea morfologică a depozitelor aluviale în râul simplu, şi a teraselor
de la înalţimi diferite deasupra râului, conurile de dejecţie, alunecări cu pantă abrupta unde pot
există roci dure, etc.
b) Cercetari pe harti geologice
Hărţile geologice sunt disponibile pentru multe zone, cu scări diferite, preciziile lor în general
sunt variabile şi deci utilizarea lor este variabila. O scară prea mică nu poate evidenţia straturile
cuaternare, detaliile litologice, etc.
c) Fotografii aeriene
Fotografiile aeriene (stereoscopice) sunt un mijioc excelent de studiu rapid pentru zone mari,
specialiştii putând identifica zonele cu tipuri diferite de depozite cuarternare, şi tipuri diferite de
roci, etc. De asemenea, fotografiile aeriene se folosesc pentru localizarea de posibile drumuri de
acces şi pentru calculul preliminar al volumelor.
d) Studii pe teren
Vizitele ‖in situ‖ efectuate de către experţi permit punerea la punct a rezultatelor anterioare,
evaluarea caracteristicilor fiecarui material şi luarea de eşantioane.
e) Metode geofizice
Metodele principale folosite pentru recunoasterea materialelor sunt:
- măsurarea rezistivităţii electrice specifice verticale;
- refracţia seismică
f) Foraje
Forajele constau, dupa caz în luarea de carote continue şi de eşantioane netulburate, în
încercări cu penetrometrul, foraje distructive, etc.
10
Campaniile de foraje sunt convenabile la depozitele de grosimi mari, unde este necesar studiul
în profunzime. Distanţa între foraje variază între 150 - 300 m iniţial, urmând a fi indesită la 30 – 50
m în fazele ulterioare.
În ultimul timp se preferă forajele distructive, mai rapid de executat. Se inregistrează
parametrii forajului (viteza de avans, cuplul, etc. ), aceste inregistrări definind caracteristicile
terenului traversat.
g) Puţuri şi tranşee
Tranşeele sau puţurile sunt normal aplicate pentru adâncimi mici. În principal se excavează cu
excavator cu cupă întoarsă, ceea ce permite controlul vizual şi luarea probelor de sub stratul de la
suprafaţă. Aceste puluri sunt cele mai bune metode pentru investigatia depozitelor puţin adânci (în
pricipal aluviale şi coluviale) şi unde este cerută, luarea de probe reprezentative sau de dimensiuni
mari.
h) Excavaţii prin explozii, galerii, etc.
Excavaţiile prin explozii sunt aplicate normal pentru cariere. În anumite cazuri se pot
prevedea galerii de recunoaştere.
i) Diguri de test (ramblee)
Se pot construi diguri de încercare, utilizând materialele prevazute sau provenind din studii
preliminare. Este vorba de studiul metodelor de compactare, a caracteristicilor geotehnice obţinute,
caracteristicile de punere în opera, grosimea straturilor, numarul de treceri, etc. Utilizanea acestui
ansamblu de metode de recunoaştere depinde de volumul barajului.
Probele reprezentative vor fi luate din aflorimentul rocilor, foraje, tranşee, excavaţii, diguri de
test, etc., şi servesc la efectuarea unui numar suficient de teste în laboratoare sau în situu.
Aceste teste se fac pentru orice tip de material şi vor fi efectuate în acord cu normativele în
vigoare.
2.2.4. Tipuri de materiale.
a) pământuri pentru etanşarea nucleelor.
Pământurile pentru etanşarea nucleelor trebuie să aibă o permeabilitate mică ( 510 cm/s), o
bună compactibilitate, nu trebuie sa fie dispersive, trebuie să aibă un conţinut scazut în materiale
organice sau solubile şi trebuie să aibă o portanta bună. De asemenea capacitatea de reţinere a apei
trebuie sa nu depaseasca cu mult cantitatea de apa necesară compactarii optimale.
b) Filtre şi drenuri
Filtrele de materiale granulare sunt necesare pentru prevenirea migraţiei particulelor fine din
zonele de materiale adiacente. Volumele necesare sunt, în general foarte mici comparativ cu cele
pentru nuclee sau banchete, dar caracteristicile materialelor trebuie sa fie adaptate şi bine definite.
c) Anrocamente
Rolul banchetelor de anrocamente este de a asigura stabilitatea barajului. Rocile dure trebuie
să aibă granulometrie uniformă, partea fină fiind limitată (de exemplu, mai puţin de 15-20% pentru
particule sub 25mm) pentru asigurarea unei permeabi1ităţi mai mari de 10-3
cm/s.
În general, anrocamentele sunt compactate cu roulouri vibrante în straturi de 1-2m grosime
(0.5 la 0.8m pentru anrocamente selecţionate), cu numarul de treceri de la 4 la 6, cu dimensiunea
maxima nedepăşind 70% la 80% din grosimea stratului.
În cazul rocilor moi, alterate sau alterabile (şisturi argiloase, şisturi ardeziate, marne, etc.),
compactarea lor va fi în straturi de grosimi mai mici cu treceri mai dese, pentru obţinerea de
densităţi superioare valorii de 1.9-2 t/mc, şi deci pentru evitarea deformaţiilor excesive în timpul
sau dupa execuţie.
Testele efectuate mai frecvent sunt urmatoare:
-Proba/analiza de frecare;
-Rezistenta la compresiune simplă (uniaxiala) sau testul de încarcare punctuală (Franklin);
-Greutatea specifica şi absorbtie;
-Sensibilitatea la sulfati;
-Examenul petrografic de secţiune subtire;
11
-Testele de durabilitate;
-Coeficientul de formă;
-Cicluri de umiditate şi de uscare (teste ne normale);
-Abrazivitatea (forfecare).
d) Anrocamente de protecţie (Riprap)
Riprapul plasat pe taluzul atmonte protejază rambleul contra riscului de eroziune provocată de
valuri.Volumul necesar este mai mic decât volumul necesar pentru corpul barajului, dar pentru
evitarea alterarii, calitatea rocilor trebuie să fie bună.
Numai blocurile de dimensiuni mari sunt plasate la suprafaţa, cu contacte punctuale între
elemente. O rocă cu rezistenţă insuficientă riscă să se rupa şi să se taseze, cu efecte agravante la
acţiunea valurilor.
În consecinţă, este necesară determinarea rezistenţei şi alterabilităţii de protecţie, şi eliminarea
rocilor moi sau alterabile.
e) Agregate pentru betoane
Pentru fabricarea betonului necesar pentru construcţii anexe: deversor, derivatie, construcţii
de deviere şi golire, masca amonte, se utilizeaza nisip şi pietriş natural sau material de concasare.
Foarte rar se intalnesc masive de roci foarte dure şi foarte fracturate, care pot fi exploatate fără
explozii sau concasaj.
Nisipul şi pietrişul natural de râu are particule rotunjite, find usor de pus în opera.
Deoarece parţile moi sunt eliminate prin eroziune şi transport, granulele sunt foarte rezistente.
Pentru pietriş şi nisip, recunoaşterile sunt aceleasi ca în cazul materialelor pentru filtre şi
drenuri. În cazul rocilor de concasat recunoaşterea se face analog cazului anrocamentelor.
f) Materiale diverse pentru umpluturi
Pentru baraje omogene sau umpluturi la baraje de pământ, apar materiale diverse, cum ar fi
roci moi, şisturi argiloase, marne, nisipuri, aluviuni, pietrişuri, etc. Aceste materiale sunt, de obicei,
provenite din apropierea barajului, frecvent, de la excavaţii efectuate pentru barajul însuşi, de la
deversoare, de la galerii, etc.
Concepţia şi dispoziţia barajului trebuie adaptata la caracteristicile materialului existent, dacă
este necesar trebuie prevazute drenuri şi filtre, iar pantele taluzurilor vor fi în conformitate cu
experienţa acumulată la realizări similare.
2.3. BARAJE DE PĂMÂNT OMOGENE
2.3.1. Scurt istoric.
La începutul dezvoltării construcţiilor de baraje a existat decât o singură categorie: baraje de
părnânt. Şi astazi de altfel, denumirea este folosită uneori pentru a desemna mai simplu clasa
barajelor din materiale locale în intregime, indiferent de modul lor de alcatuire.
Barajele de părnânt sunt construite din nisipuri, nisipuri argiloase, argile nisipoase, argile şi
pietrisuri.
Corpul barajului poate fi construit dintr-un singur fel de material sau din amestecuri, astfel
zonate încât sa asigure etanşeitatea şi rezistenta lucrarii. Secţiunea transversală a unui baraj de
părnânt este de obicei tropezoidala, cu taluzurile (amonte şi aval) line, rezultate din conditule de
stabilitate.
2.3.2.Clasificarea barajelor din pământ după metoda de execuţie.
a) baraje de pământ compactate, execuţate prin asternerea unor straturi de pământ uscat (sau
cu anumita umiditate) care apoi se indeasa (se cilindreaza, se compacteaza).
b) baraje de pământ sedimentat hidraulic, când pământ ul extras din cariere este transportat
la locul de punere în lucrare şi special depus în corpul barajului cu ajutorul apei;
c) baraje mixte, la care nucleul se executa prin sedimentare, iar parţi1e laterale prin cilindrare.
2.3.3. Drenarea barajelor de pământ. În scopul micşorarii zonei de saturare cu apa în baraje şi pentru a mari stabilitatea taluzurilor,
pentru a obtine un profil mai compact şi mai economic al barajelor, acestea se drenează, adica în
corpul barajului se creează zone sau goluri umplute cu materiale mari (pietris, piatră spartă, piatră),
12
cu rezistentă foarte mică la infiltratie, iar uneori chiar şi tuburi, care interceptează curentul de
infiltratie. Prin drenaje se coboară curba de depresiune. Există urmatoarele tipuri de drenaje:
1) prismă de drenaj (fig.2.5.a)
2) saltea(pat) de drenaj (fig.2.5.b)
3) drenaj tubular (fig.2.5.c)
Sunt posibile şi tipuni combinate. În functie de existenta sau absenta drenajului barajele de
pământse impart în baraje drenate şi nedrenate.
Fig.2.5. Scheme de drenare a barajelor
a) prisma de drenaj; b) saltea de drenaj; c) drenaj tubular
2.3.4. Etanşarea corpului barajului de pământ omogen. Pentru baraje de pământ omogene se foloseste un tip de etanşare din pământ natural. În acest
caz matenialul cel mai folosit este argila, reprezentand o soluţie bună şi economica dacă se gaseste
în apropierea barajului. Această etanşare se executa ca un fel de ecran şi sambure.
2.3.5.Condiţiile în care lucrează barajul de pământ.
Materialul din care este format corpul barajului de pământ este, în general, într-o oarecare
masură permeabil la apă.
De aceea, în corpul barajului se creează un curent de apă care se infiltrează din bieful amonte
în cel aval. Suprafa libera a acestui curent de infiltraţie care coboară treptat spre bieful aval se
numeste suprafaţă de depresiune, iar linia de intersectie a acestei suprafeţe cu un plan vertical dus
perpendicular pe axa barajului poartă denumirea de linie de depresiune .
2.3.6. Infiltraţia apei în corpul unui baraj de pământ omogen.
a)Infiltraţia printr-un baraj omogen asezat pe un strat impermeabil.
Pentru calculul infiltraţiilor a fost dată o metodă generalã de N.N.Pavlovski, însă această
metodă necesită unele corectari pe baza cercetarilor ulterioare.
Baraje omogene nedrenate. Se face ipoteza ca mişcarea apei de infiltraţie este permanentă. Profilul barajului cu un
coeficient de permeabilitate k se imparte în trei zone:
1) prisma triunghiulară din amonte delimitată printr-o verticala dusă prin punctul de
intersecţie a oglinzii apei din amonte cu taluzul armonte (punctul A);
2) prisma triunghiulară din aval, determinata de verticala dusă în punctul C de ieşirea curbei
de depresiune pe taluzul aval;
3) partea centrala cuprinsă între cele doua verticale menţionate.
Baraje omogene drenate. În acest caz curba de depresiune se termină în drenaj.
2.3.7. Alegerea materialelor pentru umpluturi omogene în corpul barajului de pământ.
Nu se recomandă în corpul barajului pământuri care cuprind materiale organice, pământuri
formate din argile plastice care nu se pot compacta, pământuri care se dizolvă în apă (cu conţinut de
ghips, sare etc.). Alegerea materialelor se face diferit după funcţiunea pe care urmează să o
îndeplinească în corpul barajului, ca material pentru un baraj omogen, ca material pentru elementul
de etanşare, de rezistenţă, de protecţie sau filtru.
2.3.8. Execuţia barajelor de pământ omogene prin compactare.
13
Prin compactare se inţelege fenomenul prin care particulele de pământ se reaşeză într-o poziţie
mai densă, micşorându-se astfel volumul porilor umplut de aer.
Exista câteva metode de compactare: prin cilindrare, prin batere şi prin vibrare.
2.4. BARAJE DE PĂMÂNT CU MĂŞTI DIN BETON ARMAT
2.4.1. Sisteme de etanşare cu maşti din beton armat.
Barajele de pământ cu mască din beton armat fac parte din categoria barajelor din materiale
locale a căror etanşare se realizează prin intermediul maştii amonte ce reazema pe o vatra din beton
armat.
2.4.2. Caracteristici tehnologice specifice.
Pentru a se putea incepe turnarea dalelor maştii de etanşare, umplutura de anrocamente, trebuie
să aibă un avans pe verticala deasupra dalei în betonare pe toate lungirnea barajului.
Umplutura de anrocamente de sub dale trebuie ss aiba o vechime de minim un an în vederea
evitării eventualelor tasări. Nu se lucreaza la umpluturi în timpul execuţiei maştii de etanşare
(umplutura este deja realizată).
2.4.3. Tehnologia de execulie a măştii de beton armat.
- Pregătirea dalelor în vederea betonarii. Trasarea dalelor.
- Pregătirea paramentului amonte în vederea inceperii betonarii dalelor
- Betonarea vetrei de beton
- Urmarirea comportarii maştii din beton armat
2.5. BARAJE DE PĂMÂNT CU MASTI DIN BETON BITUMINOS
2.5.1. Generalitaţi
În anul 1935 a inceput folosirea betonului bituminos pentru ecrane. În ultimii 35 de ani
folosirea acestor ecrane a căpatat o largă răspândire, într-o serie de ţari din Europa (în special
Germania ) şi unele tari din Africa, Asia , SUA şi America Latină.
Tipurile principale de etanşare din beton bituminos ale barajelor se pot împărţi în două
categorii : ecrane (măşti) şi diafragme.
Tendinţa este de a realiza un beton biturninos simplu de calitate, care sa fie alcatuit din două
straturi subtiri: stratul inferior să îndeplinească funcţia portantă iar stratul superior funcţia de
etanşare.
2.5.2. Avantaje şi dezavantaje ale etanşarilor din beton bituminos
a)Avantaje
-posibilitatea utilizarii agregatelor (nisip, cribluri, pietriş) locale cât mai aproape de
amplasamentul barajului, când lipseşte materialul pământos;
-costuri în general mai scăzute decât la ecranele echivalente de beton sau metal;
-imbracămintea străpunsa nu este un pericol de distrugere, ci dimpotrivă, datorită curgerii
lente a bitumului ea işi autoinchide fisurile în timp;
-punerea în opera relativ uşoara şi într-un timp redus;
-posibilitatea de reparare foarte usoară şi eficace (mai ales a zonelor aflate deasupra nivelului
apei care se găsesc direct sub acţiunea intemperiilor ).
b)Dezavantaje
-trebuie sa fie folosite utilaje speciale corespunzatoare cu care se lucrează pe pante;
- grosimea stratului find foarte redusă, 4 - 7cm este necesar a acorda o grijă deosebită modului
de alegere ale utilajelor şi bitumului;
-in punerea în operă trebuie sa fie realizată o inaltă calitate pentru a rezolva problemele de
protecţie impotriva imbătrânirii şi temperaturii (mai ales în regiunile călduroase).
2.5.3.Metode de execuţie
14
După terminarea integrală a umpluturii corpului barajului şi a lucrărilor de beton aferente, se
organizeaza lucrările de execuţie a stratului suport şi apoi a celui de etanşare.
Stratul suport se realizează prin aşezarea liberă a unui strat de pietriş tip macadam de 15 - 40
cm sau a unui strat de binder de 15 - 25 cm care se nivelează şi se compactează mecanizat. Cilindrul
compactor care este tractat de excavatorul ce se deplasează pe platforma superioară a umpluturii sau
chiar în lungul coronamentului barajului, compactează pe taluzul paramentului amonte.
- Controlul compactarii
Şantierul trebuie dotat cu un laborator mobil care sa realizeze sarcina de control al calitaţii
etanşarii din beton bituminos. în afara de determinarea permanenta a caracteristicilor tehnice ale
materialelor (pentru bitumuri: proba de penetrare şi de inmuiere; pentru agregate: verificari
granulometrice; pentru preparare mixturi, separarea agregatelor facându-se cu ajutorul unui solvent
etc. ) mai trebuie să se controleze calitatea compactării etanşarilor din beton bituminos.
- Probleme de protecţie impotriva imbatranirii şi temperaturii
1) îmbatranirea betonului asfaltic era caracterizata de o pierdere moderată a plasticităţii şi o
creştere concomitentă a rezistenţei la compresiune şi forfecare;
2)îmbatranirea a fost mult mai pronunţata în secţiuni aflate deasupra nivelului maxim al
apei şi neînsemnate în zonele care se găseau continuu sub apă;
3) îmbatranirea a fost mai pronunţată acolo unde betonul bituminos a fost mai puţin bine
compactat şi mai poros;
4) permeabilitatea nu a fost influenţată de imbătranire.
2.6. FOLOSIREA MATERIALELOR GEOSINTETICE ÎN REALIZAREA
BARAJELOR DE PĂMÂNT.
2.6.1.Geotextile
Geotextilele sunt materiale textile permeabile realizate din polipropilenă, polietilenă sau
poliester utilizate la lucrări de construcţii fiind în contact cu pământul sau cu alte materiale. Ele pot
fi clasificate, dupa modul de fabricare, în următoarele categorii: ţesute, neţesute ( consolidate
mecanic sau termic), termofixate, speciale.
Fig. 2.14. Folosirea materialelor geosintetice la impermeabilizare.
2.6.2. Geocelule Geocelulele sunt sisteme de confinare tridimensionale celulare, formate din benzi perforate
şi texturate (care imbunatatesc considerabil caracteristicile materialelor de umplere). Aceste sisteme
au multiple utilizari, printre care : creşterea capacitaţii portante a terenurilor slabe, realizarea
15
structurilor de sprijin, protecţii de taluzuri şi control erozional, protecţii şi apărari de maluri etc.
Pentru a asigura o conlucrare cât mai bună cu materialul de umplere, materialul este texturat, iar
golurile practicate în pereţi asigura un drenaj eficient, permiţând dupa caz şi dezvoltarea vegetatiei.
Fig. 2.16. Folosirea geocelulelor pentru imbunatatirea proprietatilor
materialelor de umplere
2.6.3. Saltele preînsamânţate biodegradabile
În mod normal eroziunea solului rezulta din dislocarea particulelor de pământ în urma
impactului cu picăturile de ploaie, a siroirii sau a actiunii vântului pe o suprafaţa uscată.
Acolo unde vegetaţia naturală este singura soluţie, GREENFIX ajută natura prin simularea
mediului natural protector de creştere care, în cele din urmă, este restabilit şi ia locul saltelelor.
Saltelele biodegradabile previn eroziunea prin absorbţia energiei rezultată din impactul
precipitaţiilor, izolând şiroirea apei şi permiţând trecerea apei prin material în solul de dedesubt,
anulând astfel ambele forţe de eroziune.
Fig.2.21. Folosirea saltelelor preînsămânţate biodegradabile
Constituienţii naturali ai saltelei se degradeaza biologic fără afectarea mediului inconjurător.
Grila din polimeri ramâne intactă pentru mai mult timp, protejată impotriva radiaţiilor ultraviolete
de către vegetaţie, asigurând ranforsarea rădăcinilor gazonului. Dacă este nevoie, se foloseşte plasă
de iută în locul grilei de polimeri.
2.6.4. Trisoplast
Trisoplast reprezintă o inovaţie în domeniul mineralelor impermeabile care oferă un număr
însemnat de beneficii în comparaţie cu materialele de impermeabilizare minerale tradiţionale. În
Olanda, acest material a atins un stadiu avansat de dezvoltare tehnică şi a fost testat cu succes de
16
mai multe laboratoare independente cu privire la performanţele sale. Începând cu anul 1992, tot mai
multe ţari au aprobat utilizarea acestui material ca barieră de impermeabilizare pentru numeroase
aplicaţii, devenind soluţia preferată. Testele independente efectuate asupra materialului, precum şi
cercetările aflate în curs de desfaşurare confirmă performanţele deosebite ale acestui produs.
2.6.5. Geocompozit bentonitic
Geocompozitele bentonitice sunt produse prefabricate ce asociază materialele geosintetice şi
bentonita, formand o barieră etanşă şi eficace, dintr-un material usor de pus în opera, omogen şi
rezistent la pansonare.
Geocompozitele bentonitice sunt formate din trei straturi:
1. Un strat suport din:
- geotextil ţesut din polipropilenă;
- geomembrană de inaltă densitate;
2.Un strat de bentonită sub formă de pulbere sau granule;
3.Un strat de acoperire din geotextil neţesut din polipropilenă.
Funcţia de etanşare este asigurată în general de bentonită, care este supusă unui efort normal de
compresiune în timpul hidratării pentru a permite controlul variaţiei de volum.
Fig.2.27. Impermeabilizare cu materiale geocompozite betonitice
2.6.6. Geomembrane
Geomembranele sunt produse polimerice plane, subţiri, sub formă de folii, cu permeabilitate
extrem de scazută, utilizate pentru etanşare (impermeabilizare), în contact cu pământuri sau alte
materiale.
Asigurarea calitaţii geomembranei incepe prin alegerea raşinii sintetice utilizate.
Polietilenele de calitate superioară sunt fabricate pentru a raspunde exigenţelor extreme impuse
geomembranelor. Membranele din polietilenă de inaltă densitate (PEID) au o rezistentă chimică
excelentă, rezistentă la factorii de mediu şi la temperaturi inalte, se comercializează cu intr-o gamă
variată de grosimi (0,3 mm ÷ 5 mm), nu prezintă pericol pentru utilizatori, nu sunt toxice, nu
poluează, nu prezintă pericol pentru mediu şi sanatatea oamenilor.
Fig.2.28 Impermeabilizare cu geomembrane
2.6.7. Geocompozite de drenaj
17
Pietrişul a fost folosit inca din secolul I d.H. ca sistem de drenaj. Este un sistem de drenaj
eficient dar există şi multe dezavantaje cum ar fi transportul (material voluminos şi resurse limitate)
ca şi costurile de instalare.
S-a constat o creştere considerabilă a utilizării geosinteticelor în contructiile civile din lumea
intreagă. Astfel s-a dezvoltat un nou sistem de drenaj: geocompozite de drenaj alcătuite dintr-o geo-
reţea de drenaj cu unul sau două geotextile termofixate pe una sau ambele feţe cu funcţii specifice
de filtrare, drenaj şi separare.
Fig.2.34. Geocompozite de drenaj
2.6.8. Saltele umplute cu beton
În ultimii 20 de ani a existat o creştere semnificativa în folosirea saltelelor din geotextil
umplute cu beton la lucrările de apărări de mal sau lucrări de reparaţii subacvatice. Acest lucru a
fost posibil datorită apariţiei materialelor ţesute din fire de poliamidă/ poliester de inaltă rezistenţă
şi de procedeele de instalare simple cu o mare productivitate, care conduc la reducerea timpului de
lucru.
Fig.2.34 Stabilizare cu saltele umplute cu beton
Fig. 2.35 Saltea dublu tesuta din poliamidă/poliester cu puncte de
filtrare dispuse într-o reţea rectangulară
2.7. PARTICULARITĂŢI ALE BARAJELOR DE PĂMÂNT
2.7.1. Polderul Valenii de Munte
18
Aspecte generale:
-A.H.E. Măneciu – Vălenii de Munte pe râul Teleajen este amplasată pe cursul superior al râului
Teleajen, amonte de oraşul Vălenii de Munte, jud. Prahova.
-Nodul hidroenergetic de la MHC Vălenii de Munte este amplasat imediat în aval de podul rutier
Văleni-Drajna şi se dezvoltă în lungul malului drept al râului Teleajen, pe aproximativ 700 m,
urmând pe alţi 300 m de canale până la debuşarea acestora în lacul existent în aval (funcţional
pentru alimentarea cu apă a municipiului Ploieşti)
Fig.2.40. A.H.E. Măneciu – Vălenii de Munte pe râul Teleajen
Încadrarea în clase şi categorii de importanţă.
Polderul şi construcţiile anexe au fost incadrate la proiectare în clasa a III-a de importanţă,
în conformitate STAS 4273/83. Conform Regulamentului ―Metodologia privind stabilirea
categoriilor de importanţă a barajelor‖ şi NTLH-021/2002 privind stabilirea categoriei de
importanţă a construcţiilor, polderul se încadrează în categoria de importanţă C (construcţii de
importanţă normală).
Aspecte hidrologice şi hidraulice
Polderul Văleni tranzitează debitul uzinat la C.H.E. Valenii-de-Munte,
Qi = 19 mc/s.
Pentru protecţia exterioară a digului dintre polder şi râul Teleajen, s-a utilizat în conformitate
cu clasa 3 de importanţă a polderului, debitele din secţiunea respectivă cu asigurările:
• debitul de calcul Q2% = 364 mc/s
• debitul de verificare Q0.5% = 546 mc/s
19
Pentru regularizarea albiei râului în dreptul polderului s-a folosit debitul pentru clasa a IV-a
de importanţă Q10% = 207 mc/s.
Descrierea construcţiilor din cadrul amenajării polder Văleni.
• Treapta a-IV- a de cădere numită polder Văleni este compusă din: -polderul Valeni, cu un volum de cca. 200.000 mc de apă şi NNR 358,0 mdM, preia debitele uzinate
de centrala Valenii de Munte şi are rol de compensator în sistem;
-microhidrocentrala Vălenii de Munte, uzineza debitul care debuşeaza în polderul Văleni, folosind
căderea de cca. 6,0 m realizată de polder şi este echipată cu două turbine (Qi = 2x4 mc/sec; Kaplan
cu Hbr=5,8 m şi Pi=2x178 kW)
-Digul de contur care se inchide în amonte şi în aval în versant. Lungimea totală a digului de contur
este de 760 ml. În amonte, în polder debuşează canalul de fuga al centralei Valeni cu Qi=19 mc/s.
-În aval digul înglobează M.H.C.-ul Valenii de Munte, deversorul şi o priza pentru golire şi spălare.
Digul de inchidere al polderului are următoarele caracteristici construcţive:
• inăltimea - 6,50 m,
• lătimea la coronament - 4,00 m,
• cota coronamentului - 360,00 mdM,
• panta taluzelor - 1:2,
• ampriza digului - 26,00 m şi
• lungimea - 760,00 m.
Digul polderului are pe langă rolul de a inchide un volum de apă în polder şi pe acela de
separaţie între apa din polder şi râul Teleajen. Pentru realizarea etanşeitatii între cele doua incinte
digul a fost pereat pe ambele feţe.
Descărcătorul de ape mari al polderului este de tip lateral, cu creastă liberă şi descarcă un
debit de 19mc/s, având creasta la cota 358,00 mdM .Descărcătorul este prevazut la capătul dinspre
polder cu un mecanism de golire constituit dintr-o vană metalică de perete V–1x1m care permite
golirea polderului cu un debit de aproximativ 4 mc/s, adăugând astfel 2 mc/s în aval ca debit de
servitute, la cel lăsat în amonte de Mâneciu.
Fig. 2.43. Vedere deversor
Golirea de fund din polderul Vălenii de Munte permite evacuarea unui debit maxim de 4
m3/s la nivelul normal şi un debit de 2 m3/s la nivelul minim.
Priza MHC este o construcţie tip cuvă din beton armat, amplasată în corpul digului
polderului şi este prevăzută cu două deschideri echipate fiecare cu grătar şi batardou.
20
Clădirea MHC este amplasată la piciorul aval al digului şi este echipată cu două
microturbine Kaplan cu Qi= 2x4 m3/s, Hbr=5,8 m şi Pi=2x178 kW.
Clădirea adăposteşte şi echipamentele electrice aferente microhidroagregatelor. Construcţia
este din beton armat monolit, tip cuvă până la cota de acces. În interiorul infrastructurii sunt
înglobate în beton cele două tronsoane de racord între aducţiuni şi camerele turbinelor, iar în aval
cele două aspiratoare. Între priză şi MHC legătura se realizează prin două conducte scurte de
aducţiune.
Evacuarea debitului turbinat se face într-un bazin de liniştire alcătuit din ziduri şi dalaj din
beton. În continuare, urmează un canal de restituţie ce se uneşte cu cel al descărcătorului,
continuând cu regularizarea aval pe cca. 400 ml. Toată această zonă este protejată cu saltele de
gabioane pe versant.
În dreptul polderului, s-au executat lucrări de regularizare pentru albia Teleajenului constând
în praguri şi protecţii cu gabioane.
2.7.2. Barajul şi acumularea Ezareni
Aspecte generale
Acumularea Ezăreni face parte din complexul de lucrări ,,Regularizarea râului Bahlui la
Iaşi‖ (proiectat şi realizat în perioada 1960-1965). Barajul acumulării este amplasat pe cursul de apă
Ezăreni, afluent de stanga al râului Nicolina cu care confluează la circa 2 km aval de acumulare.
Funcţiile acumulării:
Acumularea complexă Ezăreni, face parte dintr-un complex de lucrări cu rol de apărare
impotriva inundaţiilor a municipiului Iaşi (acumulări, regularizări, indiguiri )
Descrierea lucrărilor din amenajare.
a)barajul - este din pământ , de tip omogen, cu înălţimea maximă de 8.60 m şi o lungime la
coronament 273 m;
b) evacuatorul de ape mari — este de tip frontal din beton armat cu o deschidere a
frontului de acces de 5 m. şi amplasat pe versantul drept al acumulării;
Fig.2.47. Evacuatorul de ape mari
c) golirea de fund - este din beton armat cu diametrul de 1000 mm. si
lungimea de 50 m.
21
CAPITOLUL 3
STATISTICA INCIDENTELOR ŞI ACCIDENTELOR ÎN DOMENIUL
ACUMULARILOR MICI REALIZATE DE BARAJE DE PĂMÂNT
Problema riscului avarierii construcţiilor hidrotehnice, în general, şi a barajelor, în special,
capătă alte dimensiuni în comparaţie cu celelalte tipuri de construcţii civile şi industriale.
Construcţiile hidrotehnice sunt elemente ale schemelor de amenajare de gospodărire
complexa a apelor în cadrul bazinelor hidrografice, cu mare importanţă socio-economica, având,
totodată, un impact major asupra mediului, în special în cazul accidentelor urmate de evacuarea
rapidă a unui volum mare de apă.
Gestiunea riscului la baraje este o problemă extrem de dificilă şi se afla atât în
responsabilitatea deţinatorilor de baraje, cu orice titlu, dar şi a autorităţilor, populaţiei şi agenţilor
economici din zonele obiectivelor posibil a fi afectate. Sunt necesare cheltuieli mari pentru
analizarea şi evaluarea stării de siguranţă a barajelor, precum şi pentru lucrările şi măsurile de
protecţie necesare de minimizare a pagubelor posibile.
Pagubele în caz de avarie totală sunt, de regulă, foarte mari, fie dacă provin din neasigurarea
unor utilităţi (în special alimentari cu apă), dar mai cu seamă dacă este vorba de pagube în aval de
baraj. În condiţiile densităţii relativ mari a populaţiei, concentrate cel mai adesea în zone inundabile
ale unor râuri, riscul pierderilor de vieţi omeneşti este real. Dacă la acesta se adaugă pagube
potenţiale economice sau efectele asupra unor monumente cultural - istorice ori asupra unor
habitate naturale, acceptarea unor niveluri înalte de risc este de neconceput.
Conform unor opinii larg răspândite şi acreditate de Comisia Internaţionala a Marilor Baraje,
„competenţa profesională a personalului este condiţia cea mai importantă pentru a obţine o
funcţionare sigura a barajelor”, iar instrumentul cel mai sigur în reuşita acestui deziderat este
„judecata bazată pe experienţă”.
3.1. STATISTICI ASUPRA INCIDENTELOR ŞI CEDĂRILOR DE BARAJE
3.1.1. Aspecte introductive
Siguranţa barajelor a fost în permanenţă în atenţia comisiilor specializate din cadrul ICOLD.
Dealungul timpului au fost realizate mai multe statistici asupra incidentelor sau cedărilor de baraje,
investigându-se în mod special cauzele care le-au provocat şi rata cedărilor în funcţie de tipul,
vârsta, înalţimea sau numarul total de baraje.
Aceste cercetari având ca obiectiv final reducerea numarului de incidente şi cedări de baraje
sunt pe deplin justificate dacă se are în vedere că cedarea unui baraj poate provoca pagube materiale
depăşind de zeci de ori costul lucrării şi ceea ce este şi mai grav, multe victime omeneşti.
3.1.2.Incidente şi cedări în timpul construcţiei sau primei umpleri
Cele mai multe incidente şi cedări care s-au produs în timpul construcţiei au fost o
consecinţă a uneia sau mai multora din următoarele cauze:
- erori de proiectare;
- defecţiuni de construcţie;
- deviere provizorie subdimensionată sau viitura mai mare decât cea considerată;
- întârzieri neprevazute în realizarea construcţiei.
3.1.3. Incidente şi cedări în timpul exploatării
Într-o analiză mai veche s-a remarcat că cele mai multe incidente şi cedări în timpul
exploatării barajelor sunt direct sau indirect cauzate de erori umane, incluzând absenţa sau
insuficienţa unor măsuri uzuale de precauţie, unei supravegheri şi întreţineri corespunzatoare. În
aceeaşi categorie se încadrează şi modificările intenţionate sau neintenţionate de detalii constructive
pe santier fără acordul proiectantului.
22
3.1.4. Mecanisme de cedare
În raportul general de la Q75 - Incidente şi cedări de baraje - de la Congresul al XIX-lea
ICOLD, Florenţa (1997), Budweg F.M.G. descria patru mecanisme posibile de cedare: hidrologică,
structurală, de natură seismică, voluntară (in timp de razboi sau prin acte teroriste).
Fig.3.1.Repartiţia debitelor unui curent de apă deversând coronamentul unui baraj de piatră cu
nucleu din material argilos: Qv – debit deversant, Q2 - debit extern, Q1 - debit intern,
Li-lungimea ariei de infiltraţii, Le – lungimea ariei de emergenţa
3.2. DEFECŢUNI LA BARAJELE DIN PĂMÂNT, CU NUCLEU DE ARGILĂ, CU MASCĂ
DE BETON ARMAT ŞI DIGURI DE CONTUR
3.2.1. Defecţiuni intalnite în activitatea de inspectare
3.2.1.1. Infiltraţiile
Infiltraţii necontrolate (figura 3.3.) reprezintă o cauză majoră a cedării barajelor din
umpluturi. Problemele cauzate de infiltraţii se pot împărţi în următoarele categorii:
a)Probleme de stabilitate
b) Probleme de eroziune internă
c) Aspectul infiltraţiilor
d) Zone predispuse la infiltraţii
e) Drenuri colmatate
3.2.1.2. Fisurări
Fisurile sunt deficienţe grave şi constau în deschideri care apar în coronamentul sau taluzele
barajului.
a) Fisurarea de contracţie
b) Fisurarea transversală
c)Fisurarea longitudinală
3.2.1.3.Instabilităţi
1)Alunecări
Alunecări de profunzime
Alunecările de profunzime sunt ameninţări serioase pentru siguranţa barajului. Pentru a
recunoaşte alunecările de profunzime este obligatorie identificarea:
• povârnişurilor bine definite (un povârniş este o zonă relativ plată cu o contrapantă abruptă);
23
• bombărilor la piciorul barajului (o bombare la piciorul barajului este produsă de mişcarea
rotaţională sau orizontală a materialului de umplutură);
fisurilor arcuite (fisurile arcuite în taluz indică începerea unei alunecări. Acest tip de fisură
poate deveni un povârniş mare în taluz la piciorul alunecării).
2) Bombări
Bombarea este un fenomen care se asociază de obicei cu deformarea pe laterală a barajului
sau cu alunecările. Bombarea ca rezultat al deformării laterale este însoţită de tasare. Bombarea este
mai evidentă la piciorul barajului.
Bombarea asociată cu alunecările este o problemă mult mai gravă şi de aceea zona de
deasupra bombării trebuie examinată cu grijă pentru a găsi alte indicaţii de instabilitate cum ar fi
fisurile sau povârnişurile.
3.2.1.4.Depresiuni
Depresiunile sunt provocate de:
• tasare localizată în umplutură sau fundaţie;
• deformarea umpluturii spre amonte şi/sau spre aval; acest tip de deformare poate avea ca
rezultat o reducere a gărzii de la coronament şi deversarea peste baraj;
• eroziunea; acţiunea valurilor asupra taluzului amonte care îndepărtează particulele fine sau
stratul suport de sub riprap poate duce la formarea unei depresiuni pe măsură ce riprapul se
aşează în spaţiile libere create.
3.2.1.5. Degradarea pereelor
Tabelul 3.1.
Forme de
degradare
Mod de
manifestare
Metode de remediere
A. Degradarea
materialelor
1. Degradarea
etanşării
a. maştic desprins Înlocuire maştic
b. maştic refulat /
curs
Înlocuire maştic + tub de
rost
c. Rosturi fracturate Reparaţii beton +
etanşare
2. Degradarea
betonului
a. oziune Rebetonare – Torcret
b. Îngheţ – dezgheţ Rebetonare – Rosturi noi
c. Coroziune
chimică
Rebetonare
B. Degradări
structurale
1. Fisuri din
contracţie
a. Fisuri plastice Mastic
b. Fisuri termice Mastic sau benzi lipite
2. Plăci NNR
fracturate
a. Longitudinal Rebetonare – Rosturi noi
b. Transversal Rebetonare – Rosturi noi
3. Tasări
diferenţiate
a. Fisuri
longitudinale
Benzi lipite
b. Rosturi deschise Benzi de etanşare
c. Fisuri în stea Rebetonare
4. Antrenare strat
suport
a. Plăci prăbuşite Refacere strat suport
3.2.1.6. Degradarea materialelor de etanşare
a) Sub acţiunea diferenţelor de temperatură Diferenţele de temperatură determină dilatarea sau contracţia dalelor şi respectiv închiderea
sau deschiderea rostului. Efectul posibil asupra materialelor de etanşare este fisurarea, ceea ce duce
la o deteriorare în timp
b) Sub acţiunea radiaţiilor calorice masticul poate curge din rost, şi fisura în
sezonul rece (fig. 3.21).
24
c) Fisurile care se formează în maştic (crăpături) permit acumularea de praf şi mâl fertil care
favorizează creşterea plantelor ale căror rădăcini favorizează extinderea fisurilor.
S-au întâlnit cazuri cu arbuşti cu rădăcinile care străpung toată grosimea dalei. Sub nivelul
permanent de exploatare a acumulărilor, în fisurile care se formează în maştic se depune un strat
uniform de mâl şi floră acvatică.
3.2.1.7. Degradarea dalelor de beton
a)Sub sarcina hidraulică (inclusiv cea a valurilor), stratul de dedesubt sau stratul de fundare a
pereului poate suferi tasări şi stabilitatea acestuia scade. Posibilele efecte sunt deformaţia taluzului
amonte, eroziuni (ce pot produce modificarea granulometriei stratului suport şi spălarea
materialului, precum şi eroziuni interne în stratul de fundare), fisurarea şi deteriorarea betonului.
Fig. 3.23. Spălarea stratului suprt al pereului şi prăbuşirea plăcilor
b)Diferenţele de temperatură determină dilatarea sau contracţia dalelor şi respectiv închiderea sau
deschiderea rostului. Posibilele efecte sunt fisurarea şi deteriorarea materialelor (beton şi maştic) şi
eroziunile (ce pot produce spălarea stratului suport şi fundaţiei).
c)Atacul chimic (atacul sulfatic şi reacţiile alcali-agregate) are efecte în special asupra dalelor de
beton
d)Acţiunea florei ca urmare a colmatării
e)Acţiunea scoicilor. O problemă destul de serioasă, întâlnită în special după anul 1990, o reprezintă
dezvoltarea scoicilor pe pereu, sub nivelul permanent de exploatare al acumulărilor
3.2.2. Probleme legate de întreţinere
Deficienţele legate de întreţinerea neadecvată includ:
3.2.2.1. Protecţia neadecvată a taluzelor şi coronamentului
Protecţia neadecvată a taluzelor (riprap, sol vegetal, etc.) poate duce la eroziuni pe taluzele
umpluturii.
3.2.2.2. Eroziunea datorată valurilor şi protecţia taluzelor
Acţiunea constantă a valurilor pe taluzul amonte poate avea drept rezultat formarea de plaje,
de povârnişuri abrupte şi degradarea protecţiei taluzelor. Dacă nu se iau măsuri pentru întreţinerea
adecvată a protecţiei taluzelor, valurile vor eroda materialul din umplutură.
3.2.2.3. Eroziunea datorată scurgerilor de suprafaţă.
Cele mai grave deteriorări datorate scurgerii de suprafaţă se manifestă prin formarea de
eroziuni verticale adânci pe taluze, atât la racordul taluz-versant cât şi în partea centrală a barajului.
3.2.2.4. Creşterea necontrolată a vegetaţiei.
Creşterea excesivă a vegetaţiei devine o problemă când se dezvoltă pe taluzele barajelor din
umpluturi. Vegetaţia excesivă poate:
• obstrucţiona vederea unor porţiuni mari din baraj, împiedicând inspectarea vizuală adecvată;
pot apare probleme care să ameninţe integritatea barajului şi ele să nu fie detectate datorită
vegetaţiei excesive;
• împiedica accesul la baraj şi în zonele înconjurătoare; accesul limitat este o problemă
deosebită atât în cazul inspectării cât şi al întreţinerii, în special în cazul unor urgenţe când
accesul este crucial;
25
• asigura un habitat pentru rozătoare şi animalele care-şi scurmă vizuini; animalele care-şi
scurmă vizuini constituie un pericol pentru barajele de umpluturi provocând afuierea.
3.2.2.5. Grohotişul de pantă.
• crearea unor grămezi de tufişuri şi buşteni pe baraj poate obstrucţiona vederea taluzului
amonte şi poate împiedica o inspecţie adecvată;
• grohotişul de pantă poate accelera procesul de degradare a riprapului sau al altor tipuri de
protecţie a taluzelor prin impactul datorat acţiunii valurilor;
• resturile lemnoase pot fi saturate cu apă şi se pot scufunda, blocând intrarea uvrajelor de
golire sau a descărcătorilor de ape mari. Blocarea acestor intrări ale uvrajelor poate provoca
deversarea barajului în cazul apelor mari.
3.2.2.6. Vizuinile animalelor.
Vizuinile animalelor pot fi periculoase pentru integritatea structurală a barajului deoarece
ele slăbesc umplutura şi pot crea căi pentru infiltraţii.
3.3. DEFECŢIUNI CE POT APAREA ÎN ACTIVITATEA DE INSPECTARE A
DESCĂRCĂTORILOR
3.3.1. Probleme ale betonului
a) Fisurarea (fig. 3.32.)
Fig. 3.32. Fisură în copertina unui descărcător sifon
a) Defectele de suprafaţă
Defectele de suprafaţă sunt defecte ale betonului care de regulă nu se extind în timp şi
rezultă din tehnologii neadecvate de execuţie. Cele mai obişnuite defecte de suprafaţă sunt structura
de fagure, stratificarea, alunecarea cofrajelor, petele şi deteriorarea datorită impactului.
b) Deteriorarea betonului
Deteriorarea betonului este o modificare defavorabilă a suprafeţei sau a interiorului
betonului provocată de separarea componentelor din beton.
3.3.2. Obturarea descărcătorilor de ape mari şi golirilor de fund (blocarea cu material a zonei
de admisie, reducând capacitatea de descărcare a
3.3.3. Deplasări
a) Deplasări diferenţiate
Cauzele deplasării diferenţiate sunt: spălarea de material din fundaţie sau umplutură,
fundaţii ce conţin şisturi argiloase expansive, drenaj defectuos ce provoacă presiuni în spatele
structurii.
b) Abateri la scară mare
Abaterea la scară mare este dislocarea întregii structuri din amplasamentul unde a fost
proiectată şi execuţată.
3.3.6. Infiltraţii
3.3.6. Drenaj defectuos
26
De obicei organele de evacuare au barbacane şi alte mijloace de drenare pentru a preveni ca
presiunea excesivă a apei să apară şi să se dezvolte în spatele structurii. Când nu există barbacane
sau sistem de drenare, sau când drenurile sunt înfundate, atunci apa în exces se acumulează.
3.4. PROBLEME PRINCIPALE LA LACURILE DE ACUMULARE
3.4.1. Deficienţele ce se găsesc în chiuveta lacului de acumulare sunt în principal aceleaşi cu cele
din fundaţie şi versanţi.
a)Alunecările
b)Infiltraţiile
c)Grohotişul de pantă.
d)Eroziunea
e)Sedimentarea excesivă
3.5. INSTRUCTIUNI PENTRU INSPECTAREA BARAJELOR DE PĂMÂ
3.5.1. Aspecte generale
Un program eficient de inspecţii este esential pentru identificarea problemelor şi asigurarea
unei întreţineri sigure ale unui baraj. Un program de inspecţii ar trebui sa implice trei tipuri de
inspecţii:
• inspecţii tehnice periodice;
• inspecţii de întreţinere periodice;
• observatii informale realizate de către personalul amenajarii efectuate în
timpul exploatării
Fig.3.41 Schema unei inspectţi
3.5.2. Organizarea inspecţiei Toate inspecţiile ar trebui sa fie organizate şi sistematice, şi inspectorii ar trebui sa
foloseasca echipamentul corespunzator pentru aceasta activitate, sa faca inregistrarea observaţiilor
cu acurateţe, şi studiul structurii şi amplasamentului în mod profesionist.
INSPECTIE
REPARATII &
ÎNTREŢINERE
INSTRUCŢIUNI
DE EXPLOATARE
MONITORIZARE
INTERVENŢIE
DE URGENŢA
27
3.5.3. Inspectarea barajelor de umpluturi
Barajele de pământ constituie majoritatea structurilor de retentie din intreaga lume. Partea
superioară a tabelului prezintă un catalog al elementelor ce trebuie inspectate şi a starilor ce trebuie
urmărite.
Elementele principale sunt: taluzul amonte, taluzul aval, coronament, zonele de exfiltraţii.
3.6. CEDAREA ACUMULARILOR LA INUNDAŢIILE DIN IULIE 2005 ÎN BAZINUL
HIDROGRAFIC ARGEŞ-VEDEA
În zona administrată de Direcţia Apelor Argeş – Vedea Piteşti, se afla un numar de 504
baraje care realizează acumulări mici, cu folosință piscicolă, de agrement sau de interes local, din
categoriile de importanţă C şi D, din care 37 sunt în administrare proprie sau a S.C. Hidroelectrica
S.A.-Sucursala Hidrocentrale Curtea de Argeș.
Fig.3.42. Zona administrată de Direcția Apelor Argeș – Vedea Pitești
28
2 10 726
273
121
42
9 14
0
50
100
150
200
250
300
Nu
mar
bara
je
1920-
1930
1930-
1940
1940-
1950
1950-
1960
1960-
1970
1970-
1980
1980-
1990
1990-
2000
>2000
Timp(decade)
Evolutia constructiei de baraje din categoriile de importanta C si D pe
intervale de timp
Fig.3.43. Evoluția construcţiei de baraje pe intervale de timp
în zona administrată de Direcția Apelor Argeș
378
71
389 1 1 1 0 1 4
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Nu
mar
acu
mu
lari
<0.5 1÷2 2÷3 3÷4 4÷5 5÷6 6÷7 7÷8 8÷9 >10
Volume(mil.mc.)
Repartitia volumelor de apa acumulate
Fig.3.44.Repartiția volumelor de apă acumulate
în zona administrată de Direcția Apelor Argeș
29
Fig.3.45. Vedere din amonte a bresei
Fig.3.46. Vedere din aval a bresei.
Acumularea Tecuci : Vacumulare=0,600 mil. mc
H baraj=5,0 m
An PIF=1967
Curs de apa: v.Tecuci BH Vedea
Efecte ale inundaţiilor (04.07.2005): breşa (L= 25 m, H = 5 m) în corpul central al
barajului, datorită
3.7. CEDAREA ACUMULĂRILOR LA INUNDAŢIILE DIN ANUL 2010 ÎN BAZINUL
HIDROGRAFIC ARGEŞ-VEDEA
În data de 16.02.2010 au fost transmise avertizări către Comitetele locale pentru situaţii de
urgentă pe raza cărora se află acumulările de categorie de importanţă C şi D, pentru a lua toate
30
măsurile nesesare care se impun în astfel de situaţii şi să actioneze conform regulamentelor de
exploatare, urmărind evolutia debitelor afluente şi a nivelurilor din acumulări eventual să efectueze
manevre de pregolire a acumulărilor şi să actioneze conform reglementarilor legale şi a
instrucţiunilor transmise.
În data de 19.02.2010 ora 13 s-a intrat în dispozitiv de aparare prin dispoziţia Presedinţilor
Comitetelor Judeţene pentru Situaţii de Urgenţă, ca urmare a atingerii unor cote de atenţie pe râurile
interioare din BH Argeş-subbazinele: Neajlov, Câlnistea, Colentina.
Cantităţile totale de precipitaţii cazute în această perioadă, cumulate cu echivalentul în apă al
stratului de zăpadă existent care s-a topit brusc datorită creşterii temperaturilor, au condus la creşteri
de debite pe cursurile de apă cu atingerea şi depăşirea cotelor de apărare, producând creşteri de
debite cu consecinţe nedorite.
Toate aceste fenomene au dus la revărsare a cursurilor de apă principale şi a afluenţilor
acestora, ca urmare a creşterilor de debite pe râuri cu evoluţie rapidă în timp scurt producând viituri
cu efecte asupra micilor acumulări de categorie de importanţă C şi D.
Incidentul de la barajul Sabieşti din data de 21.02.2010
Fig.3.68. Breşă formată în zona de racord amonte a descărcătorului de ape mari
cu barajul dinspre malul drept
Fig. 3.72. Executarea blocajului breşei cu cuburi din beton
Concluzii:
Mecanismul de cedare a barajului a fost declanşat datorită unor eroziuni interne, ce au fost
provocate de infiltraţii concentrate pe 2 căi principale:
• în lungul tubulaturii călugărului, ce a fost prevăzută într-un mod nefericit cu traseul prin
terenul de fundaţie a descărcătorului;
• printre rosturile umpluturilor din pământ ale barajului şi elementele din beton ale
descărcătorilor.
31
Eroziunile interne au format caverne importante atât în terenul de fundare cât şi prin corpul
barajului, care s-au amplificat până la formarea breşei dintre zidul mal drept al descărcătorului şi
barajul din pământ.
Dimensiunile breşei iniţiale de cca. 2,00 m lăţime medie, au fost amplificate datorită
timpului mare de reacţie cca. 12 ore, ce s-a scurs de la apariţia incidentului şi până la începerea
lucrărilor de intervenţie, inclusiv de execuţia nejudicioasă a blocajelor realizate cu diverse
materiale.
3.8. ANALIZA STATISTICĂ PRIVIND CEDAREA BARAJELOR DIN ARIA B.H.
ARGEŞ–VEDEA LA VIITURILE DIN ANUL 2005 ŞI 2010
Ca urmare a viiturilor produse în perioada iunie-septembrie 2005, un numar de 68 de
acumulări mici din categoriile C şi D din administrarea terţilor, situate în zona de administrare a
Direcţiei Apelor Argeş-Vedea Pitesti au suferit avarii majore –breşe în corpul barajului sau în zona
descărcătorului de ape mari sau ruperea barajului.
Cauza principală, cu rol determinant în producerea accidentelor a fost viitura puternică din
data de 01.-05.07.2005, iar cauzele cu caracter favorizant, complementar, au fost:
- capacitatea insuficientă de evacuare a descărcătorilor de ape mari care a determinat
creşteri periculoase de nivel în lac, deversarea debitelor peste coronament, erodarea
taluzurilor aval şi în final distrugerea barajului;
- colmatarea lacurilor de acumulare care a redus capacitatea de stocare şi respectiv de
atenuare în lac a viiturilor;
- amenajarile în cascada ;
În urma analizei efectuate la cele 68 de acumulări care au suferit avarii majore s-a facut o
statistica procentuală a cauzelor care au generat aceste cedari:
- 15% eroziuni regresive la debuşarea golirii de fund;
- 45% erodarea regresiva a descărcătorului de ape mari;
- 25% alunecari de taluz ca urmare a ridicarii nivelului curbei de infiltraţie prin
corpul barajului şi zonei de izvorare pe taluzul aval;
- 15% degradarea sistemului de etanşare.
CAPITOLUL 4
STUDII COMPARATIVE TEHNICO-ECONOMICE PRIVIND DESCĂRCĂTORI DE
SUPRAFAŢA ŞI DE ADÂNCIME A ACUMULARILOR MICI REALIZATE DE BARAJE
DE PĂMÂNT
4.1.ASPECTE GENERALE
Evacuatorii de ape mari sunt uvraje special realizate în corpul barajelor sau adiacente
acestora, cu scopul de a permite tranzitarea, din bieful amonte în bieful aval, a debitelor maxime ce
apar pe cursurile de apă în perioadele de ape mari, precum şi descărcarea apei din lac în caz de
revizii sau avarii ale barajului sau chiuvetei lacului de acumulare.
4.2.DESCARCATORI DE SUPRAFAŢĂ
4.2.1. Deversor frontal de tip canal
Deversoarele frontale canal sunt deversoare situate în afara corpului barajului şi au creasta
normală pe axa canalului de evacuare. Ele se folosesc la baraje la care nu este posibilă evacuarea
debitelor peste corpul barajului, în mod frecvent la barajele din material locale.
Amplasarea se face la racordul barajului cu malul sau pe unul din versanţi, în funcţie de
configuraţia terenului. Uneori se prevăd deversoare pe ambele maluri, dacă execuţarea unui singur
descărcător de dimensiuni mai mari necesită volume prea mari de lucrări.
32
4.2.2. Deversor cu canal lateral
Deversoarele cu canal lateral sunt deversoare izolate de baraj, la care creasta deversorului este
paralelă cu axa canalului sau galeriei de evacuare.
Astfel de evacuatori se folosesc în cazul barajelor din materiale locale atunci când
configuraţia terenului nu permite realizarea unui deversor frontal canal. Acest lucru se întâmplă în
general dacă barajele respective sunt situate în văi cu versanţi abrupţi mult peste cota
coronamentului.
4.2.3. Descărcătoare frontale echipate cu stavile
În privinţa alcătuirii de ansamblu a stăvilarelor (înălţime, lungime, număr de deschideri) în
practica mondială există două tendinţe:
-o tendinţă spre deschideri mari şi stavile puţine, aplicată în special în Franţa şi Germania .
-o tendinţă spre deschideri multe şi mici, aplicata în USA şi fostele ţări sovietice.
Factorii care conduc la adoptarea unor deschideri mici sunt următorii:
-micşorarea pericolului de inundare a zonei amonte când este blocată o deschidere.
-scăderea preţului batardourilor cu cât numarul deschiderilor este mai mare.
-la sistemul cu cuve, deschiderea determină momentele incovoietoare în câmp; calculele
arată că, pentru înălţimi mici ale semipilelor (4-5 m), limita raţională a deschiderilor este de cca.15
m în condiţiile ţarii noastre.
4.3.DESCĂRCĂTORI DE ADÂNCIME
4.3.1. Golirile de fund ale barajelor
Golirile de fund sunt tubaţii metalice care străbat corpul barajelor de la paramentul amonte
la cel aval, la câţiva metri deasupra talvegului.
4.3.2. Turn de priza şi conducte de golire
În proiectarea conductelor de golire trebuie considerate următoarele probleme de baza:
-alegerea cotei de intrare în conducta şi stabilirea sarcinii hidraulice de calcul
-stabilirea traseului, dimensiunilor şi căptuşelii conductei
-determinarea vitezelor de curgere prin conductă
-alegerea tipurilor şi dispunerii vanelor (stavilelor) batardou şi de serviciu pentru
controlul curgerii
-stabilirea sistemului de disipare a energiei apei descarcate.
Cota radierului prizei de apă a conductelor de golire se amplasează la nivelul superior al
volumului mort al lacului de acumulare, calculată astfel încât să poată prelua volumul prognozat al
depunerilor pe perioadă normată de funcţionare a amenajării, dacă nu se prevăd decolmatări
periodice ale lacului. Înălţimea apei deasupra părţii superioare a prizei trebuie sa fie de 2,5...3,0 ori
diametrul conductei de goliure pentru a împiedica sucţiunea plutitorilor şi a gheţii sau formarea
unor pungi de aer în timpul funcţionării. Intrarea în golire este protejată cu un gratar cu lumină de
1/4...1/5 din dimensiunea minimă a secţiunii de curgere (diametrul sau lăţimea vanei de
închidere).Viteza admisibilă prin gratar raportată la secţiunea brută , se recomandă de 1...2 m/s.
Racordarea între secţiunea de intrare şi secţiunea curentă a conductei de golire se face
după curbe care modelează liniile de curent ale curgerii, pentru limitarea fenomenului de cavitaţie.
Golirile de fund se echipeaza uzual cu doua organe de inchidere, şi anume: o vana de
avarie şi de reparaţie, dispusă în amonte şi o vană de lucru dispusă în aval. Uneori din considerente
economice în locul vanei de avarii şi de reparaţie se prevede un batardou. Vanele de avarii şi de
reparaţie şi uneori şi vanele de serviciu se prevăd cu conducte de ocolire (by pass) în scopul
egalizării presiunii pe cele două feţe.
33
4.3.3. Goliri de fund cu secţiuni mari
Descărcătorii de suprafaţă pot îndeplini numai unele din funcţiile descărcătorilor, iar golirile
de fund au capacitatea sa îndeplinească cea mai mare parte din functiile acestora.
În ceea ce priveste siguranţa oferită de golirile de adâncime se poate face constatarea că
performanţele lor sunt practic limitate la debitul de calcul; dacă regimul viiturilor în amplasament
este puţin cunoscut ele oferă un grad de siguranţă mai mic decât evacuatorii de suprafaţă tradiţionali
(la care capacitatea de descărcare creşte cu sarcina pe deversor).
4.3. STUDIU DE CAZ
Se aleg două amplasamente tipice în care se analizează comparativ tehnico-economic pentru
fiecare dintre acestea câteva soluţii de descărcători. Pe baza analizelor tehnico-economice se vor
trage concluzii, cu soluţiile care se recomanda în diverse situaţii.
4.3.1. Alegerea amplasamentul I
Se alege un amplasament într-o zona de şes în care barajul să aibă urmatoarele caracteristici
principale:
• baraj frontal, din materiale locale având:
- înălţimea de 5,50 m;
- cota coronamentului 80,50 mdM;
- laţimea la coronament de 5,00 m;
- lungimea frontului de retenţie - cca. 120 m;
- ampriza medie de 36,00 m.
• o golire de fund realizata dintr-un tub de otel Ø800 mm, echipată cu stavilă plană şi batardou;
• descărcător de ape mari
Barajul este realizat din materiale locale argiloase, iar taluzul amonte şi taluzul aval au panta
generală de 1:3. Protecţia taluzului amonte este realizata din dale de beton poziţionate direct pe
umplutura barajului, fără existenta unui strat drenant, iar cea a taluzului aval prin înierbare.
4.3.1.1. Date hidrologice
Debite maxime cu diverse probabilităţi de depăşire în secţiunea barajului:
Q1%=81 mc/s
Q5%=44,5 mc/s
Q10%=28,4 mc/s
Calcule de gospodărirea apelor
S-au efectuat calculele hidraulice pentru probabilităţile de depasire de 1%, 5% şi 10% prin
lacul de acumulare, în situatia când deversorul central este funcţional şi când golirea de fund este
echipata cu stavilă (aceasta fiind deschisa complet).
Sunt necesare ca şi date de baza:
- curba capacitaţii lacului;
- curbele descărcătorilor, respectiv golirea de fund şi deversorul central;
- hidrograful undelor de viitura.
Hidrograful undei de viitura
90.00
80.00
70.00
60.00
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
5040302010 0
Q 1%
Q 5%
Q 10%
Q(m
c/s)
Timpul (ore)
34
Fig.4.11. Hidrograful undei de viitură
Fig.4.12. Curba capacităţii lacului
S-au luat în considerare două ipoteze privind nivelul apei în lac în momentul sosirii undei de
viitură:
a) lacul este plin, respectiv nivelul în lac este la N.N.R. asigurat de către stavila plană
1,0 x 2,55 m amplasată în turnul existent);
b) lacul este gol, respectiv nivelul în lac este la cota radierului golirii de fund
Rezultatele calcului de tranzitare a viiturii în lac constau în obtinerea de debite şi nivele în lac şi
aval de lac, precum şi în determinarea volumul de apă stocat în acumulare.
a) lac plin:
Tabelul 4.1
Niveluri în lac
(mdM)
Debite maxime
(m3/s)
Viitura 10% 79,52
Qafluent = 28,4 m3/s
Qdefluent = 23,15 m3/s
Qgolire = 4,95 m3/s
Qdeversor = 18,2 m3/s
Volum acumulat = 0,3 mil. m3
Viitura 5% 79,74
Qafluent = 44,5 m3/s
Qdefluent = 38,18 m3/s
Qgolire = 7,01 m3/s
Qdeversor = 31,17 m3/s
Volum acumulat = 0,42 mil. m3
Viitura 1% 80,16
Qafluent = 81 m3/s
Qdefluent = 72,72 m3/s
Qgolire = 11,95 m3/s
Qdeversor = 60,77 m3/s
Volum acumulat = 0,67 mil. m3
b) lac gol:
Tabelul 4.2
Niveluri în lac
(mdM)
Debite maxime
(m3/s)
Viitura 10% 79,17
Qafluent = 28,4 m3/s
Qdefluent = 6,20 m3/s
Qgolire = 2,23 m3/s
Qdeversor = 3,97 m3/s
Volum acumulat = 1,04 mil. m3
Viitura 5% 79,49
Qafluent = 44,5 m3/s
Qdefluent = 21,47 m3/s
Qgolire = 3,75 m3/s
35
Qdeversor = 17,72 m3/s
Volum acumulat = 1,22 mil. m3
Viitura 1% 80,03
Qafluent = 81 m3/s
Qdefluent = 61,29 m3/s
Qgolire = 10,43 m3/s
Qdeversor = 51,09 m3/s
Volum acumulat = 1,53 mil. m3
Analizând datele prezentate mai sus se constata că în situatiile de ape mari, atenuarea
undelor de viitură în lac este semnificativă doar în situatia când lacul este gol, adică când nivelul în
lac este la cota radierului golirii de fund.
4.3.1.2.Dimensionarea corpului orizontal al golirii de fund
În proiectarea conductelor de golire trebie considerate urmatoarele probleme de bază:
-alegerea cotei de intrare în conductă şi stabilirea sarcinii hidraulice de calcul
-stabilirea traseului, dimensiunilor şi căptuşelii conductei
- determinarea vitezelor de curgere prin conductă
-alegerea tipurilor şi dispunerii vanelor (stavilelor) batardou şi de serviciu pentru controlul curgerii
-stabilirea sistemului de disipare a energiei apei descarcate
4.3.1.3.Varianta cu descărcător frontal înierbat
Structura tip deversor se va realiza din material local bine compactat, va fi acoperită cu un
material geosintetic tridimensional realizat din polipropilenă extrudată monofilament (numit şi
saltea antierozională). Peste acest strat de material geosintetic se va asterne un strat de material
vegetal de 3 - 5 cm grosime, care se va inierba.
Aceasta structura tip deversor care se propune a fi realizata este o structură pilot, fiind o
combinatie între metoda clasică (umplutură cu material local) şi una modernă (material geosintetic
tip Polymat Polyfelt) putănd fi deversată fără a fi avariată.
Acest tip de geosintetic oferă stabilitate pamântului vegetal incă din faza de plantare,
radacinile plantelor impreună cu monofilamentele produsului geosintetic creează un strat armat cu
rezistentă mare impotriva eroziunii.
Fig.4.16. Reprezentarea în plan a descărcătorului inierbat
79.00
Deversor
L=42.50
Protectie
anrocamente
Prism din anrocamente
Dig lateral
Umplutura
material local
74.00
BARAJ 80.50
36
Fig.4.17. Profil transversal prin descărcător înierbat
Pentru determinarea pantei aval a deversorului central s-au efectuat calcule în regim
neuniform de scurgere pentru canale rapide,
L = ho/i x {η2-η1 - (1 - jmed) x [(φ(η2) - φ(η1)]}
unde:
ho = adăncimea normala pentru debitul considerat,
η1,2 = h1,2/ho
h1,2 = adăncimea apei în sectorul amonte şi aval al sectorului de calcul;
jmed = panta medie determinată direct din elementele cunoscute ale profilului
transversal al albiei la inceputul şi sfarsitul tronsonului de calcul.
φ(η1,2) - functii determinate tabelar functie de exponentul hidraulic al albiei astfel încât viteza apei
la baza taluzului aval al deversorului sa fie sub valoarea de 5,5 - 6,0 m/s, valoare până la care
materialul geotextil tridimensional care se înierbeaza este recomandat a se utiliza.
Au fost determinate grafice de variaţie a vitezei apei pe taluzul aval, funcţie de lungimea
paramentului, prezentate mai jos:
Fig.4.18. Variaţia vitezei pe taluzul aval –Q10%=28,4mc/s
Cota coronament-80.50
1:4.5
1:3
NNR
1:3
79.00
Material din
geotextil drenant
Geosintetic-material tridimensional realizat
din propilena extudata monofilament
Linie fundatie
Umplutura din material local
45.10
35.10 10.00
10.0020.205.009.90
0
1
2
3
4
5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
5
V(m
/s)
L(m)
37
Fig. 4.19. Variaţia vitezei pe taluzul aval –Q5%=44,5 mc/s
Fig.4.20. Teste pe diferite tipuri de material
Deasemeni, utilizarea materialul geotextil tridimensional inierbat este recomandat cu
rezultate bune în exploatare, chiar pentru viteze de 6,0 m/s, pentru un timp de expunere de până la
48 ore (durata viiturii). Pentru deversorul central propus, variaţia efortului tangenţial pe paramentul
aval pentru debitul cu probabilitatea de 5% şi pentru cel cu probabilitatea de 10% este prezentat mai
jos:
Fig.4.21. Variaţia efortului tangenţial pe paramentul aval -Q10%=28,4mc/
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
L(m)
0
1
2
3
4
5
6
V(m
/s)
7,6
6,1
4,6
3,0
1,5
0
10 20 30 40 50 60 0
Teste Mac Mat- Rezultae experimentale
Mac Mat
Mac Mat R
Mac Mat & Mac Mat R cu vegetatie
Timp (ore)
Vit
eze
lim
ita
(m/s
)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.20 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
h(m
)
Efort tangential (N/mm2)
38
Fig.4.22. Variaţia efortului tangenţial pe paramentul aval –Q5%=44,5 mc/s
Pentru varianta cu deversor frontal inierbat sistemele celulare pot fi proiectate pentru
condiţiile specifice lucrarii, astfel încât sa fie compatibile cu mediul local, sa fie ecologice şi
estetice şi sa corespunda debitelor previzionate şi solicitarilor hidraulice asociate. Eficienta
hidraulica şi rugozitatea pot fi modificate pentru a controla debitele. Pot fi luate în discutie cerinte
de drenaj şi potentialul de deformare în cadrul structurii.
4.3.1.4. Varianta cu descărcător tip canal lateral captusit cu beton
Este utilizat frecvent în cazul barajelor din material locale unde deversarea apelor peste
corpul barajului nu este permisă. Astfel de descarcătoare sunt situate în zonele de record cu
versantii, albii secundare sau şei situate la cote apropiate de nivelul de retenţie.
Acest tip de descărcător este realizat pe versantul drept iar materialul rezultat din sapatura
canalului este inclus în corpul digului.
Dimensionarea deversorului frontal
Q1%=81 mc/s
Q=m*La*√2gH3/2
m=0.48
H=1.5m
La=27.9m
Fig.4.24. Descărcător canal căptuşit cu beton
0
0.1
0.20 0.4 0.6 0.8
0.1
0.5 1 1.5 2 2.50.2
0
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Efort tangential (N/mm2)
h(m
)
79.00BARAJ 80.50
Dale din beton
Rizberma mobila
Rosturi de dilatare
Protectie
anrocamente
Golire de fund
11
39
Captuşirea acestui canal se v-a realiza cu dale de beton armat aşezate pe un material drenant
avand grosimi cuprinse între 15…30 cm şi dimensiuni în plan de 4x4 mp până la 8x8 mp.
Placile se armeaza construcţiv cu plase din bare cu diametrul Φ=10mm şi cu procente de
armare de 0,3…0,5.
Fig.4.25. Sectiune prin descărcător canal căptuşit cu beton
4.3.1.5. Varianta cu descărcător lateral cu admisie frontala cu structura din gabioane.
Dimensionarea acestui tip de canal este identica cu cea de la canalul căptuşit cu beton armat.
Căptusirea canalului se face cu saltele de gabioane avand grosimea de 1m, fiind asezate pe
un filtru invers acoperit cu material geotextil.
Fig.4.26.Descărcator lateral cu admisie frontala cu structura din gabioane.
Fig.4.27. Sectiune prin descărcător canal căptuşit cu gabioane
4.3.2. Alegerea amplasamentul II
Se alege un amplasament într-o zona de munte în care barajul să aibă urmatoarele
caracteristici principale:
SECTIUNEA 1-1
Dala de beton Strat drenant
79.00BARAJ 80.50
Rizberma mobila
Protectie
anrocamente
Golire de fund
11
74.00
SECTIUNEA 1-1
Strat drenant
Saltele din gabioane
Geotextil
40
• baraj frontal, din materiale locale având:
- înălţimea de 18 m;
- cota coronamentului 505,00 mdM;
- latimea la coronament de 7,00 m;
- lungimea frontului de retenţie - cca. 231 m;
-volumul lacului 522.000 mc
• o golire de fund realizată dintr-un tub de otel Ø 600mm, echipată cu stavilă plană şi batardou;
• descărcător de ape mari
Barajul este realizat din materiale locale, taluzul amonte are panta generala de 1:3 şi taluzul
aval 1:2. Protecţia taluzului amonte este realizată din dale de beton.
4.3.2.1.Date hidrologice
Debite maxime cu diverse probabilităţi de depasire în sectiunea barajului:
Q1%=32,5 mc/s
Q5%=22,5 mc/s
Q10%=14 mc/s
S-au efectuat calculele hidraulice privind tranzitarea undelor de viitură cu probabilităţile de
depaşire de 1%, 5% şi 10% prin lacul de acumulare, în situaţia când deversorul central este
funcţional şi când golirea de fund este echipată cu stavilă (aceasta fiind complet deschisă).
Sunt necesare ca şi date de bază:
- curba capacitătii lacului;
- curbele descărcătorilor, respectiv golirea de fund şi deversorul central;
- hidrograful undelor de viitură;
Hidrofraful determinat al undelor de viitură cu diverse probabilităţi de depasire este prezentat
mai jos, (avand o durată totala de cca. 45 ore şi un timp de creştere de cca. 11 ore).
Fig.4.28. Hidrograful undei de viitură
Fig.4.29. Curba capacităţii lacului
Hidrograful undei de viitura
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
5040302010 0
Q 1%
Q 5%
Q 10%
Timpul (ore)
Q(m
c/s)
505.00
500.00
495.00
490.00
0,1 0,2 0,3 0,4 0,50
H(m
dM
)
V(mil.mc.)
41
4.3.2.3.Varianta cu descărcător tip canal cu acces frontal realizat din gabioane
Dimensionarea deversorului frontal:
Q1%=32.5 mc/s
Q=m*La*√2gH3/2
m=0.48
H=1m
La=15.18 m
În cazul gabioanelor putem creea orice formă a structurii, chiar zone curbe cu
mare uşurinţă, urmărind constant forma canalului.
Gabioanele se pot lega între ele cu sarma sau cu inele din sarmă, oferind astfel continuitate
şi rezistentăă pe toata lungimea.
Gabioanele din plasã tip Maccaferri.
Au secţiuni de 1x1m sau 1x0,5m şi lungimi de la 1,5m pânã la 4,0m. Cele care au o lungime
> 2,00m sunt prevãzute la interior cu diafragme transversale, amplasate din metru în metru.
Gabioanele au rame din sârmã de otel Φ 3,4mm cu o elasticitate foarte mare rezultând astfel o
capacitate mare de absorbţie a deformaţiilor.
Avantajul ramelor de sarmă este vizibil în special la lucrarile execuţate în albii cu eroziune
continuă, unde saltelele de gabioane Maccaferri® pot urmari cu usurinta sectiunea profilului albiei.
Fig.4.31. Vedere în plan a descărcătorului canal căptuşit cu gabioane
(505.00)
Rizberma mobila
Gabioane
(1.00x1.00x1.00)
(501.60)
Excavatie canal de fuga
(488.10)
42
Fig.4.32. Canal căptuşit cu gabioane
Fig.4.33. Secţiune longitudinala prin descărcătorul lateral realizat din gabioane
Sectiunea A-A
Fig.4.34. Secţiune transversala prin descărcătorul lateral realizat din gabioane
4.3.2.4.Varianta cu descărcător tip canal cu acces frontal captuşit cu beton armat
Dimensionarea deversorului frontal
Q1%=32.5 mc/s
Q=m*La*√2gH3/2
m=0.48
H=1m
La=15.18 m
Captuşirea acestui canal se v-a realiza cu dale de beton armat aşezate pe un material drenant
avand grosimi cuprinse între 15…30 cm şi dimensiuni în plan de 4x4 mp până la 8x8 mp.
Placile se armeaza constructiv cu plase din bare cu diametrul Φ=10mm şi cu procente de armare
de 0,3…0,5.
(505.00)
Linie teren natural
(488.10)
(489.10)
(505.00)
(501.60)
(504.00)
(502.75)
Rizberma mobila
A
A
Geotextil Gabioane
(1.00x1.00x1.00)
43
Fig.4.35. Vedere în plan a descărcătorului canal căptuşit cu beton armat
Sectiunea 1-1
Fig.4.36. Secţiune prin descărcător canal căptuşit cu beton
4.3.2.5.Varianta cu descărcători tip deversoare de beton +goliri de fund în sistem compact
(stavilar).
Fig.4.37. Vedere în plan a deversorului de beton cu golire de fund în sistem compact
(505.00)
Rizberma mobila
Dala b.a.
(501.60)
Excavatie canal de fuga
(488.10)
Dala de beton Strat drenant
(505.00)
(488.00)
44
Fig.4.38. Sectiune prin dever de beton cu golire de fund în sistem compact
4.3.2.6. Analiza economică între variante de descărcători
Amplasamentul I
În acest amplasament cel mai avantajos tip de descărcător de suprafaţa a reieşit cel de tipul
frontal înierbat, rezultănd un preţ de cost de 213155 lei.
Descarcatorul tip canal lateral căptuşit cu gabioane are un preţ de cost cu 15,5% mai mare
decât cel înierbat iar descărcătorul tip canal lateral căptuşit cu beton cu 62,5% mai mare.
Amplasamentul II
În acest amplasament cel mai avantajos tip de descărcător de suprafaţa a reieşit cel de tipul
canal lateral căptuşit cu gabioane, rezultand un preţ de cost de 714859 lei.
Descarcatorul tip canal lateral căptuşit cu beton armat are un preţ de cost cu 42,8 % mai
mare decât cel căptuşit cu gabioane iar deversorul de beton +golire de fund în sistem compact cu
106,5% mai mare.
CAPITOLUL 5
EVALUAREA SIGURANŢEI ACUMULĂRILOR MICI DE PĂMÂNT
PE BAZA ARBORILOR DE EVENIMENTE
5.1. Importanţa înţelegerii unitare a conceptului de siguranţă
În toate ramurile ingineriei, scopul primordial al proiectarii şi realizarii produselor este
obţinerea unui grad inalt de siguranţă. Pentru un produs cu grad de siguranţă scăzut, restul
atributelor (cost, aspect, utilitate) aproape ca nu mai au importanţă.
In termeni practici ingineresti, siguranţa este speranta ca o construcţie să se comporte
conform asteptărilor, respectiv sa nu se producă cedarea (ruperea) sa sub actiunea valurilor virtual
posibile dar rational limitate, într-un interval de timp dat (de regulă durata de viată proiectată a
acesteia). Ea nu poate fi confundată cu ―certitudinea‖; de aceea corect ar fi să se vorbeasca despre
gradul de siguranţă sau nivelul de sigurantă; în practică se admite să se folosească noţiunea de
―siguranta”, dar cu inţelesul de probabilitate care nu implică certitudine.
5.2. Arborele evenimentelor adverse
Arborele evenimentelor adverse constă într-o reprezentare grafică a combinaţiilor logice de
evenimente care conduc la un eveniment final predefinit.
În tabelul 5 se prezintă un sistem de conversie (după Mc. Leods şi Plewes, 1999). În ultima
coloană a fost adăugat şi indicele parţial PC, utilizat în evaluarea indicelui de gravitate.
Tabel de conversie a judecăţii inginereşti în probabilităţi de apariţie anuale
NNR=502,75
Nav=488.00
505.00
45
Tabelul 5.1
Catalogare Probabilitate
anuală
Descriere Exemple echivalente PC
Neglijabil < 610 Aproape
imposibil
Deces provocat de căderea
unui meteorit
1
Foarte
redus
410 ... 610 Foarte puţin
posibil
Deces provocat de
incidenţa directă a unui
fulger
2
Redus 210 ... 410 Este posibil Deces datorită
îmbolnăvirii de cancer
3
Mediu 21 10...10 Se va
întâmpla
Deces prin accident de
circu–laţie
4
Ridicat > 110 Se întâmplă
adesea
Accident curent de
circulaţie
5
5.3. Identificarea mecanismelor de evacuare necontrolata a apei din lac.
Pentru exemplificare, se prezintă arborele evenimentelor adverse realizat pentru o acumulare
mică de pământ la care evenimentul final este evacuarea necontrolată a apei din lac.
Dintre cauzele probabile ale evacuării necontrolate a apei din lac se evidenţiază:
- deversarea peste coronament;
- eroziunea internă;
- alunecarea taluzelor;
În cadrul acestei analize de risc s-a studiat influenţa tipurilor de descărcători privind evacuarea
necontrolată a apei din lac.
Fig.5.2. Influenţa descărcătorului frontal căptuşit cu beton armat situat pe
paramentul aval al acumulării
SAU
Evacuarea
necontrolata a
apei din lac
Deversare peste
coronament
Alunecarea
taluzelor
Eroziune
interna
4.44x10-4
1.234x10-3
7.4x10-4
5x10-5
Deversare peste
coronament
Alunecarea
taluzelor
Eroziune
interna
46
Fig. 5.7. Influenţa descărcătorului frontal căptuşit cu beton armat situat pe
paramentul aval al acumulării
SAU
SAU
SAU
Viitura peste capacitatea
de tranzitare a
descărcătorului
Blocarea
descărcătorului
Precipitatii excesive.
Viitura depaseste
asigurarea de verificare
Viitura accidentala
in amonte
Descarcator de
suprafaţa
Descarcator de
adancime
Rupere baraj
amonte
Greseli de
exploatare
Blocarea
echipamentelor
mecanice
Obturare cu
plutitori
SAU SAU
Colmatare
6x10-6
4x10-6
3x10-5
10-4
3x10-4
4x10-6
10-5
1.4x10-4
4.44x10-4
4.3x10-4
4x10-4
3x10-5
Deversare peste
coronament
Deversare peste
coronament
47
Fig.5.12. Influenţa descărcătorului frontal căptuşit cu beton armat situat pe
paramentul aval al acumulării
Diguri de
inchidere
Eroziune corp
baraj frontal din
umpluturi
La contactul cu
structura beton
armat
SAU
SAU SAU SAU
In
corpul
digurilor
In
fundaţie
(vechi
brate şi
meandre)
Pe sub
fundatii
Prin
corp baraj
La
contactul
descărcăto
rii de
suprafaţ
din beton
armat
La
contacul
structurii
stavilar din
beton armat
cu
umplutura
3x10-5
2x10-5
1x10-5
3x10-5
8x10-5
2x10-4
4x10-4
7.4x10-4
1.1x10-4
6x10-4
Eroziune
interna
Eroziune
interna
48
Fig.5.17. Influenţa descărcătorului frontal căptuşit cu beton armat situat pe
paramentul aval al acumulării
În urma acestei analize a siguranţei acumulărilor mici şi a diferitelor tipuri de descărcători
am obţinut următoarele valori ale probabilităţilor de evacuare necontrolată a apei din lac:
- descărcător frontal căptuşit cu beton armat situat pe paramentul aval al acumularii
p=1.234x10-3
;
- descărcător tip canal lateral căptuşit cu beton armat p=1.01x10-3
;
- descărcător tip canal lateral căptuşit cu gabioane p= 0.934x10-3
;
- descărcătorului frontal înierbat p=1.004x10-3
;
- descărcătorului frontal tip stăvilar p=0.22x10-3
.
Evaluând probabilităţile finale rezultă că cel mai sigur tip de descărcător este cel de tipul
descărcătorului frontal tip stăvilar p=0.22x10-3
.
CAPITOLUL 6
CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUŢII ÎN CADRUL TEZEI. DIRECŢII DE
DEZVOLTARE A CERCETARILOR ÎN DOMENIU
CONCLUZII GENERALE
Necesitatea obiectivă a abordării subiectului decurge din efectele viiturilor din ultimii ani
care au afectat foarte multe acumulări mici de pământ de pe teritoriul ţării noastre.
În această lucrare sunt abordate o serie de măsuri privind exploatarea în condiţii de
siguranţă, în vederea evitării efectelor negative asupra populaţiei şi bunurile materiale din aval, prin
eliberarea necontrolată a volumelor de apă acumulate.
În lucrarea de faţă s-a prezentat o evolutie a barajelor din pământ precum şi stadiul actual în
concepţia acestor acumulări.
Alunecarea
taluzelor
SAU
Ridicarea curbei de
depresie în corpul
umpluturii
Seism pe material
lichefiabil
Obturarea
drenajului de picior
5x10-5
2x10-5
3x10-5
2x10-5
Alunecarea
taluzelor
Alunecarea
taluzelor
49
Sunt tratate cauzele care au condus la producerea unor incidente şi accidente la acumularile
mici de pământ şi măsurile care trebuie luate pentru evitarea acestora.
În ultimii ani a avut loc o adevarată explozie în fabricarea şi utilizarea de materiale
geosintetice. Lucrarea tratează modul în care aceste materiale pot fi folosite la diversele lucrări în
domeniul construcţiilor hidrotehnice.
CONTRIBUŢII ÎN CADRUL TEZEI
Pentru elaborarea lucrării am consultat şi analizat materiale documentare având
drept scop creşterea siguranţei în exploatare a evacuatorilor de ape mari.
În lucrare s-au selectat, aprofundat şi consemnat date referitoare la siguranţa în exploatare a
evacuatorilor de ape mari şi s-au analizat tendinţele actuale în proiectarea lucrărilor de descărcare –
disipare.
În scopul creşterii siguranţei în exploatare a evacuatorilor de ape mari s-au studiat incidentele
şi accidentele produse la câteva acumulări mici luând ca exemplu cedare unor acumulări din bazinul
hidrografic Argeş-Vedea.
În cadrul studiului de caz s-au ales două amplasamente tipice în care s-au analizat comparativ
tehnico-economic pentru fiecare dintre acestea câteva soluţii de descărcători. Pe baza analizelor
tehnico-economice s-au tras concluzii, cu soluţiile care se recomandă în diverse situaţii de realizare
a unor acumulări mici de pământ.
În cadrul analizei economice sau facut calcule pe baza indicilor de preţuri ai diferitelor
categorii de lucrări, rezultând cele mai avantajoase tipuri de descărcători pentru fiecare variantă de
amplasament.
Pentru analiza siguranţei acumularilor mici de pământ, utilizând arborii probabilistici ai
evenimentelor, am prezentat comportarea fiecarui tip de descărcător privind evacuarea necontrolată
a apei din lac.
DIRECŢII DE DEZVOLTARE A CERCETĂRILOR ÎN DOMENIU
Informaţii dintre cele mai recente asupra unor lucrări de descărcare-disipare aflate în curs de
realizare în diverse ţări, ilustrează o tendinţă evidentă spre creşterea gradului de compactitate, cu
scopul obţinerii unor performanţe superioare în condiţii economice avantajoase. În timp, concepţia
proiectanţilor a evoluat de la preferinţele pentru evacuatori de suprafaţa continuaţi de un parament
deversant (canal rapid) terminat cu un bazin disipator, la evacuatori de acelasi tip continuaţi de un
parament deversant terminat cu un sistem cu devierea jetului (bazin cilindric, prag terminal,
trambulină) şi mai recent preferinţele se îndreaptă către orificii sub presiune, de secţiune mare,
terminate cu trambuline foarte scurte.
Orientarea către orificiu de secţiune mare cu curgere sub presiune se justifica prin
capacitatea lor de descarcare şi elasticitate în funcţionare, lungimea frontului de descarcare fiind în
aceste condiţii sensibil mai mică decât în soluţiile tradiţionale.
Adoptarea unor secţiuni mari de orificii a devenit pe deplin posibilă în paralel cu progresele
din domeniul industriei vanelor de inchidere. Combinarea descărcătorilor de suprafaţă cu cei de
adâncime în condiţiile când lucrările de disipare sunt comune, asigura scurtarea frontului deversant
şi realizarea întregului ansamblu de descărcare-disipare cu economii de cost.
50
BIBLIOGRAFIE:
1.Priscu, R. - ―Constructii hidrotehnice‖, Editura didactica şi pedagogica Bucuresti, 1974.
2.Popovici, A., Raduica, N. - Revista Hidrotehnica nr.25, 1980.
3.Wilson, E.I. s.a. SAP IV – A structural analysis program for static and dynamic response
of linear systems. University of California, Berkeley, 1973.
4.Popovici, A. - Calculul structurilor hidrotehnice - Analiza dinamica prin metode
numerice.
5.Popovici, A., Raduica, N., Raduica, M. - Buletin stiintific, 1981
6.Zienkievicz, O.C. - The Finite Element Method, Third Edition Mc.Graw-Hill Book
Company (U.K.) Limited, England, 1977.
7.Popovici, A., Raduica, N., Raduica, M. - Analiza statica şi de rezistenta a centralelor
hidroelectrice de pe râul Olt echipate cu turbine bulb Contract I.C.B. de cercetare stiintifica
nr.188/1980, Bucuresti, 1981
8.Dascalescu, M., Lefter, L. - Baraje de joasă cadere, Editura Ceres Bucuresti, 1983.
9.Vasiliu, M., Trandafir S., Moraru I. - Proiectarea optimala a barajelor stavilar pentru un
domeniu particular al metodelor de calcul al disipatorilor, Hidrotehnica nr.9, 1980.
10.Ract Madaux, Cotillon J., Le May Y. - Les barrages mobiles en rivière - Travaux 423,
Juin 1970.
11.P.E. 022-2/80 - Directive de proiectare a amenajarilor hidroenergetice -
I.C.E.M.E.N.E.R.G. - Bucuresti, 1980.
12.Dan M.MC Gill – P.E.is a Sevior Consultant and Gary R. and Bailey P.E. is Sevior Vice
President, Sehabel
13.ICOLD – Lessons from dam incidents, 1973
14.ISPH Bucuresti, 1984 – Accidente la construcţii hidrotehnice
Carlier, M. - Inspection et surveillance des barages, Zürich, 1969
Chaterjee, S., Biswas, A.K. - The human dimensions of dam safety. Water Power,
decembrie 1971 - ianuarie 1972.
Gruner, E. - Dam disasters. Proceedings of the institution of civil engineers.
Coxon, R.E. - Dam and third parties. Water Power and Dam construcţion, iunie
1977.
Tologea, S. - Avarii în construcţii, Editura tehnica Bucuresti, 1980.
15.Commission Internationale Des Grands Barrages – Dix – neuvième Congrès des
Grands Barrages, Florence 1997.
16.Tommerup, C.C.H. - Structural Desing Practices for Tainter Gates, Journal of the Power
Division, Proceedings of the American Society of civil Engineers, PO4, December 1962.
17.Todd, R.,V. - Desing of Hish Head Gates and Vales, for Central Water Commission,
Government of India, UMDP Consultancy, IND/86/036, March, 1983.
ISHII, H. - Folsam Dam Gate Failure Evaluation, Based on Modal Analysis and
Suggestions, Professor Osaka – Electro – Communications University, Osaka, Japan, November,
1995.
18.Popovici, A. - Baraje pentru acumulari de apa, Volumul II, Editura tehnica
Bucuresti, 2002. 19.Stematiu, D., Ionescu, St. - siguranţa şi Risc în construcţii Hidrotehnice, Editura
Didactica şi Pedagogica, Bucuresti, 1999.
20.Ionescu, St. - siguranţa în functionarea evacuatorilor de ape mari echipati cu stavile,
Hidrotehnica, vol.27, nr.3, 1982.
21.Mihoc, Gh., Muja, A., Diatcu, E. - Bazele matematice ale teoriei fiabilităţii, Editura
Dacia, Cluj Napoca, 1976.
22.Ciucu, Gh., Craiu, V., Stefanescu, A. - Statistica matematica şi cercetari operationale -
Editura Didactica şi Pedagogica Bucuresti.
51
