prof.dr.ing. Cornel Mitosu conf.drJng.Gabrseia Marin

INGINERIA RURILORREGULARIZAREA ALBIILOR RURILOR

iNDIGUIRI

Editura BREN,Bucureti

1999

CUPRINS

Cap. 1. introducere ; i1.1. Obiectivele regularizrii albiilor. . 11.2. Scurt istoric al lucrrilor de amenajare a albiilor rurilor '. 11.3. Principii i metode actuale de regularizare a albiilor rurilor 9

Cap. 2. Micarea aluviunilor 202.1. Mecanismul general al micrii aluviunilor 202.2. Caracteristicile aluviunilor , 22

2.2.1. Caracteristicile geometrice i fizice ale aluviunilor 222.2.2. Caracteristicile hidraulice ale aluviunilor 24

2.3. Mecanismul transportului aluvionar .. . 282.4. Formule de calcul a transportului aluviunilor prin trre 29

2.4.1. Antrenarea aluviunilor ntr-un curent de ap uniform 292.4.2. Debitul solid de fund 35

2.5. Formule de caicuf a transportului aluviunilor n suspensie 412.5.1. Ipoteze de baz ale transportului solid n suspensie 412.5.2. Variaia concentraiei pe vertical n curent , 422.5.3. Debitul soiid n suspensie 442.5.4. Viteza critic de sedimentare n curent 44

2.6. Debitul soiid iota! 452.7. Ecuaia general a deformaiei albiei ,47

Cap. 3. Dinamica albiilor de ruri ' 503.1. Procese de albie 503.2. Debitul de formare a albiei.. 503.3. Definirea albiilor stabile 523.4. Profilul longitudinal al albiilor rurilor 53

3 4.1. Tendine de modificare a profilului longitudinal 533.4-2. Criteriul de stabilitate general 543,4.3. Criteriul de stabilitate local 55

3.5. Seciunea transversal stabii a albiilor rurilor.... 563.5.1. Caracteristicile seciunilor transversale ale albiilor 563.5.2. Relaii rnorfometrice pentru albii n material aluvionar ..583.5.3. Relaii rnorfometrice pentru albii cu pat pavat 623.5.4. Relaii morfometrice pentru canale artificiale 63

3.6. Traseul albiilor rurilor 663.6.1. Caracteristicile traseului albiilor 663.6.2. Circulaia transversal.. , 693.6.3. Traseul stabil a! albiilor rurilor 70

Cap. 4. Principii i metode de proiectare i dimensionare a lucrrilor ceregularizare a albiilor de ruri 73

4.1. Determinarea elementelor generale ale regularizrii :4.2. Nivelurile de regularizare4.3. Profilul n lung de regularizare

4.4. Traseu! de regularizat. 7645. Seciunea transversal a albiei regularizate,. ... .. 77

Cap. 5. Construcii i lucrri de regularizare ........ ..........,...;..,., .. 805.1. Clasificarea iucrrtiorde regularizare... ..,.,.805.2 Tipuri de lucrn de regularizare a albiilor runlor.,. ..81

5.2.1. Aprri de maluri........,.....,,..,,.,... 815.2.2. Calcule de dimensionare i stabilitate............ 955.2.3. Epiuri .:.......... -...; . . . . ; . . . . ; . . ; . . . ; . ./ , . . ; . . . . 1275.2.4. Diguri longitudinale....... . . . . , , ...1345.2.5. Diguri de nchidere, traverse de compartimentarei coimatare. ..................,.,.;., 1355.2.6. Praguri ' ,.,.....,...,:.,.....,:.....; ;,,......... ....1375.2.7. Tieri de cotun i rectificri de albie .139

5.3. Regularizarea runlor n zona podurilor... .....1435.4, Regularizarea rurilor n zona prizelor de ap. 150

C a p 6. n d i gu i r i..,., . " . . . ' . . . . . . . ' . . . : . ' . . ' , 16 O6.1. Necesitatea msurilor de combatere a inundaiilor ,,.....,. 1606.2. Principalele metode de combatere a inundaiilor 1606.3. Oportunitatea ndiguirilor ......1616.4. Clasificarea digurilor.. , -. 1626.5. Criterii privind dimensionarea digurilor 1656.6. Stabilirea cotei suprafeei libere .....1696.7. Dimensionarea digurilor..,. 173

6.7.1. Cota coronamentului digurilor .....1736.7.2. Profilul longitudinal a digurilor ; .....1756.7.3. Urmrirea n timp.a cotei coronamentului................... .1766.7.'4. Seciunea transversal. .': 1766.7.5. Infiltraia apei prin corpul i fundaia digului : .1796.7.6.'Stabilitatea talazurilor....-....'... -.: ; 1846.7.7. Stabilitatea terenului de fundaie....,.;,. , 188

6.8. Lucrri speciale de protecie a digurilor 1926.8.1. Lucrri de protecie n faa digului.., '. , 1926.8.2, Lucrri i instalaii anexe ;. 195

6.9. Avarii ale lucrrilor de ndiguire...,.:, . : 1966.9.1, Cauzele ruperii digurilor ' ...196

Cap 7. Execuia lucrrilor de regularizri de albii de ruri i ndiguiri ..2007.1. Generaliti , , . . . . . . . . : . . : . . ;..../., ..2007.2. Tehnologi! de execuie a lucrrilor de ndiguiri i regularizri de albii deruri :. '. i./,../... ....- 202

7.2.1. Criterii i principii privind execuia terasamentelor.. ,.2027.2.2. Tehnologia de execuie a lucrnforde terasamente,. 2037.2.3. Tehnologia de execuie a consolidrilor de mal. 2057.2.4. Execuia lucrrilor de terasamente pe timp friguros 2067.2.5. Schema tehnologic de execuie pentru un volumunitar de dig..

: 2077.3. Condiii de execuie prevzute n caietul de sarcini 210

7.3.1. Lucrn de caubrare a albiei minore;..,..,.. , ..2117.3.2. Pregtirea terenului de fundare.... ..211

7.3.3. Sursele i calitatea materialului pentru umplutur 2117.3.4.-Punerea n oper a umpluturilor 2127.3.5. Tasarea lucrrilor 2127.3.6. Organizarea controlului execuiei i a recepiei lucrrilor 212

7.4. Roiul tehnologilor moderne n creterea eficienei lucrrilor 2137.4.1. industrializarea proceselor de execuie 2137,4.2 Fluxurile tehnologice 2147.4.3. Fiele tehnologice."... 2157.4.4. Efectele introducerii tehnologiilor moderne 215

7.5. Msuri pentru protecia muncii i PSi ia lucrrile deamenajare a apelor 216

Cap. 8. Exploatarea lucrrilor de regularizare a albiilor de ruri i ndiguiri 2188-1. Organizare aciunilor de aprare'mpotriva inundaiilor 2188.2. Lucrri i masuri pentru prevenirea i combaterearevrsrii cursurijor de apa , 219

8.2.1. Cauzele producerii inundaiilor.. 2198.2.2. Efectele negative ale.inundaiilor..'.... 2208,2.3.-'Lucrri l msuri pentru prevenirea icombaterea inundaiilor '..- ,.. 2218.2.4. Stadiul actual al -lucrrilor de aprare mpotriva inundaiilor... 223

.8.3. M.suri preventive de combatere a inundaiilor..'. 2238.3.1. Organizarea sistemului informaional 223

.8.3,2. Pragurile critice de aprare'mpotriva inundaiilor 2248 3.3. Planurile operative de aprare mpotriva inundaiilor : 2248.3 4. Organizarea i pregtirea forelor de intervenie iasigurarea-mijloacelor i.materialelor de intervenie ....225

8 4 Masurj operative n timpul inundaiilor 2258.5. Msuri de refacere dup trecerea inundaiilor 2278.6. Coninutul planurilor de aprare mpotriva inundaiilor t gheurilor 227

8.6.1. Coninutul planului de aprare la nivel local... 2278.6.2. Coninutul planurilor de aprare pe bazine hidrografice. 228

8.7. Urmrirea comportrii n exploatare a lucrrilor de regularizri i ndigwiri.Programul de urmrire a comportrii n timp a lucrrilor 230

8.7.1 Verificri periodice curente 2308.7.2. Intervenii n timpul viiturilor......... :.. '. 2308.7.3. Urmrirea lucrrilor dup trecerea viiturilor 231

8.8. Coninutul planului de avertizare alarmare 2318.9. Dotarea cu materiale i mijloace de aprareoperativ mpotriva inundaiilor i gheurilor.. 233

Cap 9. Cadastrul apelor din Romnia........ 2359.1. Generaliti. Istoric. ;....:....... 2359.2. Organizarea cadastrului. 2389.3. Coninutul cadastrului apelor...., : 2399.4. Fluxul informaional ai datelor 239

CAPITOLUL 1,

1.1. OBIECTIVELE REGULARIZRII ALBIILORProcesele de transformare care au loc n albiile naturale, sub aciunea

debitului lichid i solid, se numesc procese de albie.Foarte adesea evoluia proceselor de albie are Ioc n contradicie cu

interesele omului, periclitndu-i activitatea sau crendu~i greuti n procesul deutilizare a resurselor de ap.

Totalitatea msurilor inginereti ndreptate ctre modificarea sau consolidareaartificial a albiei rurilor, n vederea realizrii unor abi i stabile, a protejriidiferitelor obiective, a diminurii proceselor de eroziune, a asigurrii unor anumitecondiii de scurgere sau n vederea folosirii eficiente a apei pentru nevoile economieipoart denumirea de lucrri de aprare i regularizare a albiilor.

Studiul lor formeaz o ramur a hidrotehnicii fluviale, care este strns legatde hidrologie i hidraulica fluvial.

innd cont c prin aciunea construciilor de regularizare asupra curentuluise modific forma albiei i c forma albiei modific la rndul su structurahidrodinamic a curentului, rezult c obiectivul principal al regularizrii albiilor iconstitue realizarea unui echilibru hidrodinamic ntre curent i albie, n acelai timp,n condiiile rurilor cu curgere liber, aceast stare de echilibru nu nseamn ctuide puin ntreruperea proceselor de albie, adic ntreruperea fenomenelor periodicede eroziune, transport i depunere a aluviunilor.

Astfel, scopul regularizrii albiilor nu este ntreruperea proceselor dedeformaie, ci dirijarea lor n direcia dorit, pentru realizare unor albii stabile,corespunztoare cerinelor de.folosire complex a apei.

Cu cele artate mai sus se pot preciza obiectivele lucrrilor de regularizare iconsolidare a albiilor: aprarea malurilor i protecia construciilor situate n vecintate de aciunea de

eroziune a apei; aprarea construciilor de traversare peste ruri (poduri, apeducte, sifoane) de

subspiri, eroziuni sau ocolire; realizarea condiiilor necesare pentru buna funcionare a diferitelor lucrri

hdrotehhice proiectate pe ruri; sporirea capacitii de transport a albiilor pentru evitarea inundaiilor, realizarea

coborrii nivelului apelor subterane i desecarea regiunilor; amenajarea punctelor de confluen i bifurcaie; amenajarea albiilor toreniale; aprarea contra inundaiilor a centrelor populate i a teritoriilor riverane.

1.2. SCURT iSTORIC AL LUCRRILOR DE AMENAJARE ARURILOR.

Dezvoltarea lucrrilor hidrotehnice i deci i a lucrrilor de regularizare arurilor, din cele mai vechi timpuri i pn astzi, a fost strns legat de dezvoltareaproduciei i reprezint un aspect al ei.

Scopul, valoarea soluiilor alese i ritmul de realizare au depins ns demodu! de producie i de raportul existent ia un moment dat ntre forele i relaiile deproducie.

Dezvoltarea agriculturii a dus ia necesitatea protejrii terenurilor mpotrivainundaiilor, a irigrii sau a consolidrii malurilor cursurilor de ap. Astfel se cunosclucrririie de irigaie realizate cu cteva secole nainte de Cristos n China, cnd, ntimpul domniei Yao i Chuneyu, s-a realizat corectarea fluviilor Albastru i Galben.Canalul imperial, care unea Pei-Ho cu Yang-tse- Kiang s-a realizat n secolul VII-IX dup Cristos, cu o lungime de 1350 km i cu aceiai scop, irigarea terenuriloragricole,

n India, primul cana! construit dateaz din 1310 din timpul domniei luiFeroze-Tailach, cana! pe .care se gseau 50 de stvilare, 30 rezervoare pentruirigaii i 150 poduri.

n Asiria, derivarea apelor Tigrului i Eufratului n scopul folosirii nagricultur, s-a realizat nc de pe vremea domniei iui Minus i Simiramidei.

n Egiptui modern, pe timpul vizirului Ismail Paa, s-a realizat un canal de260 km derivat din Nil pentru a asigura irigarea suprafeelor cultivate din zonarespectiv.

Romanii au trecut n istorie ca foarte pricepui n realizarea de derivaii,canale pentru navigaie i apeducte. Se tie de altfel, c mpraii Romei sentreceau n construirea de apeducte. Pn a mpratul Claudiu au fost construitecele cinci apeducte pentru alimentarea cu ap a Romei: luiia, Virgo, Aisietina, Anioi Claudia, iar pn n secolul V! dup Cristos, au fost construite deja 14 apeductemari. mpratul Traian. n prima sa incursiune n Dacia a construit aproape deMehadia un apeduct mare, iar mpratul Adrian a adus ap la Sarmsegetuza prinintermediul unui canai subteran: aa cum rezult de pe o inscripie din 133 dupCristos.

Una dintre cele rnai vechi lucrri din domeniul hidrotehnicii fluviale, cunoscuta noi, este canalul de navigaie construit pe timpul lui Traian, n regiunea Porilor defier, destinat transportului de materiate pentru execuia podului de la Drobeta TurnuSeverin i aprovizionrii armatelor n rzboiul cu dacii. Era situat pe malul drept iavea 3225 m lungime i 57 m lime (fig. 1.1)

Fig. 1.1. Canalul construit de romani a Porile deFier.

Lucrarea a fost descoperit cu ocazia sprii actualului canal i esteinteresant de remarcat c reprezint o variant a soluiei de astzi.

n Moldova sunt nsemnri i urme ale unor iazuri, construite n sec. al XV~leape vile rurilor Jijia, Bahiuie, Jijioara, n scopul atenurii apelor mari i asigurriifolosinelor locale. Baraje i devieri de ruri s-au realizat i n scopuri militare, dectre Radu Negru i tefan cel Mare.

n Banat, n secolul al XVIII-lea, s~au realizat lucrri de desecare amlatinilor din jurul cetii Timioarei, folosindu-se n acest scop munca iobagilor.

Astfel a fost construit un canal de 70 km lungime pe distana Timioara-KIek,a fost regularizat rul Bega amonte de Timioara pn la Fget i s-a executat olucrare unic n felul ei: dubla conexiune dintre rurile Timi-Bega, prin canaleleCotei-Chiztu i Topolov-Hitia (fig.1.2); de asemenea s-a ndiguit malul stngal canalului, aval de Timioara.

Fig. 1.2. Conexiunea Timi-Bega.

n secolul urmtor, datorit insuficienei msurilor la viitura din 1859 s-auinundat 250000 ha, lucrrile au continuat cu noi ndiguiri i desecri pe Bega, Timi,Brzava, Mure, Aranca, crendu-se sistemele Timi-Bega, Mure-Aranca iBrzava-Moravia. Funcionarea lor s-a dovedit ns i mai departenesatisfctoare, deoarece s-au proiectat cu nclcarea principiilor hidrotehniceelementare.

Tot n secolul al XVlH-lea au nceput lucrrile de desecare i regularizare arurilor din Cmpia Criurilor i a Someului, unde, ca i n Cmpia Banatului,stagnarea apelor era ntreinut n vederea aprrii cetilor. Primele nceputuricoincid anului 1749 i se refer la desecarea Blii Eced din bazinul Crasnei;lucrarea s-a terminat ntre anii 1895 i 1913, o dat cu msurile de desecare iregularizare ntreprinse ntre Some i Crasna.

n Muntenia sunt cunoscute lucrrile n legtur cu aprarea mpotrivainundaiilor a oraului Bucureti. Ele au nceput de pe vremea lui Ispilanti, din anul1775, i au constat n soluionarea problemei prin dirijarea viiturilor rului Dmbovian Arge, prin intermediul unor canale, legate pe rnd, din cauza mpotmolirilor, cuafluenii: Rstoaca, Sabarul, Ciorogrla (1805). Tot n acest scop a fost modificat,n 1850 ctre Colentina, direcia rului Ilfov, care se vrsa anterior n Dmboviaamonte de capital.

ntre anii 1881 i 1886 s-a executat regularizarea albiei rului Dmbovia ncuprinsul oraului Bucureti pn la podul Vitan, constnd din rectificarea iadncirea albiei pn la 6 m; radierul s-a podit cu scnduri de stejar, btute pegrinzi transversale, fixate pe piloi. Lucrarea a constituit totodat primul pas n

Fin .n Lunca Dunrii pn n 1931.

Lucrrile oe regularizare, nefiind precedate de lucrri n bazinele de recepie,unde despadurilile continund, n-au putut s~-i ating scopul. Rul iret, prinschimbarea cursului la viiturile din 1932-1933, a lsat pe uscat cinci poduri: la Hoit,Rocna, Scheia, Dolhasca i Roeam; rul Moldova, podul de la Tupiiai; Bistria pe

cel de la Frunzeni. Pagube i distrugeri importante au cauzat viiturile din aprilie1932 i cele din 1941-1942.

ncepnd din anul 1948 s~au desfurat aciuni intense pentru refacerea icompletarea unor lucrri deteriorate, cum sunt ndiguirea de la Brateul de Sus,acumularea de la Folteti de pe valea Chineja-Covurlui de 5 milioane m3 pentruatenuarea viiturilor, lucrrile din Banat (Banloc i Tolvdia) etc.

n perioada 1951-1955, prin ndiguire i desecri, s-a mrit suprafaaagricol de la 9400000 ha la 9700000 ha; s-au repus n funciune i s-au extins oserie de sisteme de irigaie din regiunile Bucureti, Constanta.Galai, Timioara,Arad, Oradea; s-au mpdurit 405000 ha, depindu-se sarcinile planului de stat

ntre 1956-1960 lucrrile au continuat n toate bazinele mai importante aletatii: Olt, iret, Prut, Ialomia, Arge, Jiu, Mure.

Una din lucrrile importante, care merit atenie, executat ntre 1957-1959,este regularizarea rului Dmbovia, aval de Bucureti. Pe o lungime de 24 km de lacomuna Tnganu pn ia vrsarea n Arge, albia Dmboviei a fost rectificat iadncit, cu scopul de a se obine desecarea i scoaterea de sub inundaii a uneisuprafee de 6500 ha. La stabilirea traseului i a seciunii transversale a albiei s-aavut n vedere i utilizarea viitoare a canalului pentru navigaie pe distanaBucureti-Dunre, alegndu-se aliniamente lungi i raze de curbur mai mari de800m(fig.1.4).

Fig. 1.4. Regularizarea Dmboviei aval de Bucureti (1959).

direcia canalizrii apeior pluviale i menajere ale capitalei, n aceeai perioad laBrezoaiele, s-a amenajat sistemul de stvilare pentru descrcarea debitelor mari nCsorogrla. intre 1898 i. 1900, n ' urma inundaiilor catastrofale din cartierulGrozveti, din anul 1893, amenajarea albiei s-a prelungit n amonte, pn la satulTnganu.

Lucrrile au continuat n 1936 prin realizarea pe valea rului Colentina, lanord de Bucureti, a lacurilor Buftea, Bneasa, Herstru, Fforeasca i Tei, iar dup1944 s-a canalizat Dmbovia de ia pcdul Tnyanu pn la vrsarea n Arge.

*n legtura cu Dunrea ncep deabia n 1875, prin-Pl ^ce?a

re navigaieiJr>t '8561 dup tratatul de la Paris, a Comisiei

centru asigurarea navigaiei la ieirea din lu i Sulma (1897-1902)"portant din zona inundabil a Dunrii s-a

"v ip Delta pe partea stng a braului Sf..' Olandei m Romniajrmeaz o 1904 cu o ndiguire submersibil

5 ;uc"3>~p < (rrota Spanov.1500SeviCK, , iior funciare, nsrcinat

' clin lunca Dup^n. eful sen/iciufui a fost pn

Lucrrieconstruirea or.nclor

n urma c^nrEuropene a Du.iv,,Dunre c d'u !uc, ir

Pnma lucra?0 -Vexecutat n anul "395Gheorgne ce ctre Dits

Alte IP, ^r- (,.

(moia l h f t n "ha) Se pf, f ,f ->.cu proiectait-n 191B ingir

a nerentcioi.ua*,i

,c-

.ost slabe dui cauza intereselor contradictorii, insuficiente

Un m^rii^ cr am Romnul este apariia n 1921 i apoin 1924 a Legi, jsuprj i^yi.i.^.u. apelor, care stabilete c toate apele de peteritoriu! Romniei sunt bunuri publice puse sub autoritatea i controlul statului".

n 1931, afar de lucrrile din Cmpia de vest, despre care s-a vorbit, sendiguiser n Lunca Dunrii abia 50000 ha (fig 1.3), i acelea imperfect.

LEGENDAhs "5 Surhri - Dor o ten t u (1329) 5310 ha

" ~. ..... . ________ ...,.

2Pttroai-f(fS3che(l320) $000 ha *1 Btrteit (1327}S Gostm (1328)4 Chirnogi (1SM)

SISS ha 8 Glutgeni (131?}1S85 l 3 tercal'u (1330)7320 te fl Brates (13?5)

. , . -tnaiQvirt

Fig. 1 i'n Lunca Dunrii pn n 1931.

Pentru reducerea debitului maxim, proiectul prevede baraje de atenuare a viiturilorpe afluienii: Colentina, Tnganu, Pasrea, Clnul.

O alt lucrare, conceput i executat dup cele mai moderne principii aleregularizrii albiilor, i care exprim n acelai timp sinteza experienei acumulate nara noastr n aceast direcie, este rectificarea i stabilizarea albiei rului iret peo distan de 8 km amonte de podul de la Cozmeti (fig. 1.5). Datorita divagrii albiein planul scurgerii, localiti ca loneti, Cozmetii din Deal, Cozmetii din Vale,Doaga, terenuri agricole i mai ales podul de osea i cale ferat cu o lungime decea 350 m au fos supuse pericolului distrugerii. Surprile de mal, mai ales alemalului nalt de pe partea stng a rului, produceau groaz.

co/fnottrt /'n perioada anterioaraJ/ i f reguforiratd proiectat- froz/u/rt m ma/vf a/ofti minere

-4S Sfat f e*rs tenta inyBgf&> froziurtt thtrf am,

Fig. 1.5. Schia albiei rului iret pe sectorul ioneti-Cozmetinainte de amenajare.

" Pinteni i trffrersc tfe cofa Sferefrowrsg t/p fncWere > c

Fig. 1 .6. Schema lucrrilor de regularizare a albiei rului iretpe sectorul Ioneti-Cozmeti.

Soluia lucrrilor de regularizare a fost stabilit de ctre proiectant, institutulde Proiectri pentru Amenajri i Construcii Hidrotehnice - IPACH (BelecciuSt.,1945) i cercettor, Institutul de Studii i Cercetri Hidrotehnice - ISCH (HncuS., 1959). Soluia a constat din epiuri, epiuri traverse i lucrri longitudinale dedirijare a curenilor. Seciunea de curgere, traseul albiei, poziia epiurilor,amplasamentul lucrrilor longitudinale au fost stabilite iniial prin calcule i precizateprin ncercri de laborator pe modele hidraulice n cureni de ap cu nivel liber i ncureni de aer sub presiune (fig. 1.6).

n prezent n ara noastr gospodrirea apelor se consider o problem destat ce trebuie rezolvat integral i independent aa cum este prevzut n LegeaGospodririi Apelor din 20 aprilie 1972 i concretizate n Programul Naional dePerspectiv pentru Amenajarea Bazinelor Hidrografice, aprobat prin Legea nr. 1 din1976 i prin Legea apelor nr. 8 din 1974.

Marile sisteme de irigaie pot contribui pnn magistralele lor a alctuirea uneireele de ci navigabile interioare, a unei reele de microcentrale sau hidrocentralede putere medie. Putem exemplifica astfel sistemul de irigaii Carasu ce nglobeazcanalul Dunre-Marea Neagr, sistemul Nord Brgan cu magistralul iret Brgan,sistemul Mostitea cu salba de lacuri de pe valea Mostitei sau sistemul Criana cumagistralul sau derivaia Some-Criuri-Mure etc., toate aceste magistrale fiindterminate sau n curs de execuie.

Expresie material a eforturilor romnilor de a-i asigura o legtur ct maidirect cu marea, canalul Dunre-Marea Neagr are o veche istorie. Necesitateaieirii directe la mare pentru Romnia modern devenind evident nc de ianceputul sec. XIX, dup cum propusese i Ion lonescu de la Brad n studiile sale din1850 i 1855. Este, deasemenea, posibil ca istoria acestui canal s fi nceput cu1900 de ani n urm, cnd se pare c Traian a amenajat o cale de ap din Danubiupe valea Axios-Carasu pn aproape de Tomisul pontic.

ntr-o a!t viziune tehnic dar cu acelai scop a propus, aa cum am artatanterior, la nceputul secolului inginerul Al. Davidescu, n cadrul proiectului pentruirigarea Brganului, din anul 1912.

Canalul Bucureti-Mostitea-Dunre a fost propus n destul de multevariante de concepie i chiar de traseu, ntr-o prim variant, canalul are cafolosin de baz irigaiile, n cadrul marelui sistem de irigaii Mostitea. Lungimeacii navigabile este de 100 km din care 75 km pe Valea Mostitei i 25 km ntreBucureti i lacul Cernica. O alt variant prezint traseul pe Valea Belciugatele. Defapt acest canal a comportat numeroase discuii tehnice nc din prima jumtate asecolului nostru. Prima propunere aparine tot inginerului Al. Davidescu, n cadrulproiectului su pentru irigarea Brganului, propunere pe care o dezvolt apoiprintr-o soluie complex.

Un alt proiect aparine inginerului D. Leonida, care a propus un canalindustrial deviat din Arge (la Buda-Mihiieti) spre Bucureti.

Inginerul Caranfil, care s-a ocupat de asanarea lacurilor capitalei, a propus n1940 ca traseul canalului s nceap din lacul Cernica, s urmeze traseul Dmbovieipn la Budeti i apoi pe partea dreapt a Argeului pn la Dunre.

Un studiu oficial a fost deasemenea, iniiat n 1951, la nivel de memoriutehnico-economic, dar neapicat. Pn la urm, s-au materializat dou trasee decanal: Canalul Mostitea cu salba de acumulri ntre Hagieti i Dunre, precum icanalul de pe Arge (Bucureti-Dunre) ce pornete din acumularea Mihileti, peArge pn la Dunre.

Lucrriie canalului Dunre-Marea Neagr au nceput din 1949 cu lucrri deexcavaii pe traseul Valea Carasu-Valea Nazarcea-Capul Midia i cu lucrri deprotecie mpotriva viiturilor pe vile adiacente. Lucrrile au fost suspendate n 1953,ntruct depeau posibilitile tehnice i financiare ale rii din acea vreme, n iunie1973 s~a hotrt reluarea lucrrilor ce s-au terminat n 16 mai 1984, cnd a avut locpunerea oficial n funciune a canalului.

Aceast oper hidrotehnic fr egal pe pmntul romnesc i una dincele mai importante pe plan mondial are lungimea de 64,2 km, limea la fund de70-90 m s a necesitat un volum de excavaii de 300 milioane m3 i un volum debetoane de 4 milioane rn3. Complexa staie de pompare de la km 4. Cernavod, vaintra n funciune cnd apa scade la cota 7,50 i are un debit de 250 rn3/s. asigurndapa necesar navigaiei, alimentarilor cu ap industriala i pentru irigaii. Canalul vaasigura irigarea unei suprafee de 220000 ha

Canalul Siret-Brgan-Mosttea, are ca funcie principal asigurarea cu ap ^pentru irigarea a 150 mii ha. iar in paralele asigurarea apei pentru navigaie ifv''hidroenergetic pe o lungime de aproximativ 260 km. Probleme tehnice deosebite'ridic traversrile rurilor mari (Buzu, Rrn. Sra!) precum i prevenirea implicaiilorhidrogeologice. datorate pierderilor de ap prin infiltraii din canal n conurile dedejecie ale rurilor traversate. Aceast lucrare nceput a fost sistat i conservat.

Canalul Some-Criuri-Mure-Bega. cu folosina de baz irigaiile, va avea olungime navigabil de 375 km. Trecerea la materializarea sa este condiionat derealizarea n prealabil a unor acumulri n bazinul Someului, precum i cea de laRemetea. Trebuie de menionat c. la fel ca la canalul Siret-Brgan, traversarearurilor mari va pune probleme tehnice deosebite, n prezent s-a aprobat ncepereaexecuiei unei prime etape, ntre Some i Crasna.

in aval de Alba-luiia, Mureul se poate amenaja pentru navigaie pe olungime de 230 km, odat cu o salb de lacuri de acumulare pe cursul su i peaflueni, dar folosinele mai importante vor fi hidroenergia i irigaiile. Trebuiemenionat c aplicarea in pract'c a propunerilor acestui studiu ntocmit sub egidaUNESCO-PNUD a nceput deja cu executarea ndiguirii i regularizrii Mureului iafluenilor din aceast zon.

Amenajarea navigabil a Oltului aval de Rm. Vlcea pe cea 220 km, se vaface prin trepte hidroenergetice, producerea de energie fiind principala folosin aacestui curs de ap.

Jiul, aval de Trgul Jiu, pe un canal lateral de 170 km lungime, Someul avalde oraul Dej, pe salba de lacuri hidroenergetice din cursul su, n lungime de 230km, derivaiile Dunre-Jru-Olt, Olt-Vedea-Arge, precum i canalul Timi-Bega de70 km completeaz reeaua navigabil interioar.

Folosul unei astfel de scheme const ns din ncadrarea tuturor lucrrilorhidrotehnice viitoare de pe rurile noastre interioare ntr-o perspectiv unitar,astfel nct aceste reele s nu mpiedice, ci s favorizeze n viitor, realizarea reeleinavigabile interioare, ca un schelet al amenajrii complexe a apelor de pe ntregteritoriul rii.

Toate aceste canale magistrale reprezint n acelai timp i o soluie deaprare contra inundaiilor prin derivarea debitelor n exces dintr-un bazin n altul.

S lsm deschis generaiilor viitoare acest vis al marilor specialiti ai rii,astfel nct, n timp s se poat mplini n totalitate.

1.3. PRINCIPII l METODE ACTUALE DE REGULARIZAREAALBIILOR DE RURI

Amenajarea unui curs de ap presupune executarea unei seni de lucrri nbazinul de recepie i n albie. Lucrrile In bazine urmresc n majoritatea cazurilormicorarea eroziunilor i fixarea versani'or. n acest scop, se execut mpduriri,plantaii i diferite lucrri ca: valuri de pmnt i canaie de coast, terasri, garduride nuiele i cleionaje, ziduri de sprijin. Pentru atenuarea viiturilor i pentru aitefolosine n bazine se construiesc baraje cu lacuri de acumulare.

Lucrrile n albie se pot executa n regim de curgere liber sau n regim barat,cnd n anumite seciuni ale cursului de ap se construiesc baraje careconcentreaz o parte din panta de curgere ntr-un numr de trepte locale de cdere.Rezult cele dou metode de mbuntire aie scurgerii n albii, cunoscute subnumeie de regularizarea n curent liber i regularizarea n regim barat.

Lucrrile de regularizare n curent liber pot avea un caracter conservativ sauradical, dup concepia care a stat la baza proiectaii lor.

Regularizarea conservativ urmrete strngerea apelor rului ntr-o albieunic, cu un traseu i o seciune de curgere ct mai regulat, dar [n aa fel nctnoua aibie regularizat s urmreasc ct mai de aproape linia malurilor i avechiului talveg. Prin aceasta echilibrul curgerii este deranjat ntr-o msur foartemic i cantitile suplimentare de aluviuni puse In micare datorit lucrrilor deregularizare sunt reduse.

Regularizarea radical se caracterizeaz prin creerea n mare msur a uneinoi albii, cu lucrri importante de strpungere i corectare. Aceste lucrri producmodificri sensibile n regimul de curgere i au ca urmare deplasarea unei cantitiapreciabile de-aluviuni.

Regularizarea conservativ prezint mar mult siguran n ce priveterezultatele scontate. Unele din neajunsurile acestei metode cum sunt adncimileinsuficiente pentru navigaie, pot fi remediate ulterior pnntr-o regularizare pentruape mici.

Regularizarea albiei se poate obine, acionnd simultan asupra traseului npian, seciunilor de curgere i profilului longitudinal ai rului.

Multe din metodele de regularizare utilizate n trecut aveau la baz ideea cregularizarea albiei unui ru se poate face acionnd izolat asupra acestor elemente.Astfel, n "metoda strmtorrii cursului de ap" se acioneaz numai asupra seciuniitransversale, n "metoda Fargue" numai asupra traseului, iar n "metoda Girardon" seaciona numai asupra profilului longitudinal al albiei cursului de ap.

a) Metoda FargueFargue a elaborat metoda fixrii patului mijlociu n a doua jumtate a secolului

XIX, pe baza studiilor i lucrrilor executate pe fluviul Garona (Frana). Metoda sebazeaz n special pe influena traseului n plan al talvegulul i malurilor asupraadncimii rurilor cu pat aluvionar mobil.

Presupunnd c traseul talvegului este alctuit din curbe i contracurbeseparate prin puncte de inflexiune fr aliniamente, Fargue stabilete urmtoarelereguli denumite de el legi: pragurile i adncurile se gsesc decalate n aval de punctele de inflexiune; adncimile sunt cu att mai mari, cu ct curbura n vrful curbei este mai mare; pentru obinerea unor adncimi sporite curbele nu trebuie s fie nici prea scurte i

nici prea lungi (~ 8 ori B la ape medii);

10

la lungimi egale adncimea medie a unei curbe este cu att mai mare cu ctunghiul format de razele extreme este mat mic;

profilul n lungul ta!vegului nu prezint o form regulat, dect atunci cndcurbura variaz n mod coninu

Metoda fixrii albiei mijlocii- este criticat pentru c nu face precizri legate detraseul malurilor n'raport cu talvegul. indicaiile asupra limii albiei sunt foarte vagi.Aceast metod mai este criticat i pentru c sporind curburile pentru obinereaunor adncimi mai mari. se creaz dificulti curgerii apelor de viitur. Metodaconduce uneori la raze de curbur prea mici, defavorabile navigaiei. Prinaccentuarea curbun< se mrete i consumul toca! de energie hidraulic, n acest felenergia disponibil pentru erodarea pragurilor este de multe ori insuficient. Totuimetoda poate da i astzi indicaii preioase pentru regularizarea rurilor navigabile.

b) Metoda GirardonAceast metoda a fost elaborat i aplicat n ultimul sfert al veacului trecut,

ia lucrrile de regularizare ale fluviului Rhon pentru navigaie Bunele rezultateobinute sunt cu att mai remarcabile cu ct acest fluviu are o pant foarte variabilt viteza medie deopotriv de diferit (1 -: 4 m s). Metoda a fost prezentat de autorla Congresul International de navigaie de la Haga din 1894

Fixarea albiei cere ins construirea unei reele dese de lucrri, ceea cenecesit cheltuieli mari care nu pot fi justificate n toate cazurile.

Stadiul actual al dezvoltrii tehnicii i tiinei nu permite nc determinarea cuprecizie a elementelor de regularizare (traseu, profil longitudinal, seciunetransversal) i nici caicului i dimensionarea riguroas a lucrrilor necesare.

Observaia atent i ndelungat a fenomenelor naturale din albie ireproducerea ct mai fidel a condiiilor de curgere din sectoarele favorabile alerului respectiv sau ale unui alt ru cu regim asemntor, constituie ns i astziuna din cile cele mai utilizate i sigure pentru rezolvarea problemelor deregularizare

Rolul lucrrilor de regularizare a albiilor rurilor const, n principal, ncrearea unei capaciti sporite de transport al apei, att la debite mici, ct i ladebite mari, n aprarea unor obiective i a terenurilor agricole mpotriva aciuniidistructive a curenilor, mpotriva eroziunii i prbuirii de maluri, n crearea unorcondiii favorabile de curgere a apelor n zona unor construcii amplasate n albie(prize poduri etc.).

La alegerea schemei, la trasarea i dimensionarea lucrrilor de regularizare aalbiilor rurilor trebuie respectate anumite principii, care deriv din necesitateancadrrii lucrrilor de regularizare n tendina general de dezvoltare i demeninere a unei albii stabile. Dintre aceste principii menionm urmtoarele: respectarea pe ct posibii a tendinei naturale de evoluie a albiei rului daca

aceast tendin nu contravine cu aprarea unor obiective din zon i cu creareaunor condiii favorabile pentru curgerea apelor;

meninerea direciei curgerii apelor de viitur i a capacitii de transport a apelormari, evitarea introducerii unor rezistene suplimentare n calea curgerii;

adaptarea unor soluii elastice, adaptabile unor afuieri sau modificri morfologicecare se pot produce n albie, fr deteriorarea sau prsirea lucrrilor executate;

realizarea pe ct posibil n etape, a lucrrilor de regularizare, urmrindu-seevoluia n timp i n spaiu a fenomenelor morfologice i evitndu-se unele efectenedorite.

11

n ultimii 20 ani, ca urmare a unor inundaii repetate ce au afectat toateregiunile rii, lucrrile de regularizare a cursurilor de ap au luat o mare dezvoltare.Pe parcursul realizrii acestora s-a evideniat ns faptul c ele necesit un efortapreciabil de investiie i un consum ridicat de carburani, urmare a volumelor maride terasamente prevzute s fie excavate, n afar de aceste aspecte economices-au evideniat ns i unele neajunsuri funcionale, dintre care cele mai importantesunt dezatenurile mari ale debitelor, precum i instabilitatea albiei minore datoritrectificrilor brutale i distrugerii consolidrii naturale a malurilor. Din aceast cauz,a aprut necesar s se revad concepia de proiectare i realizare a lucrrilor deregularizare, pentru a se putea promova lucrri n condiii ct mai economice i cares asigure totodat siguran n funcionare. De fapt nu se propune de a stabili onoua concepie pentru amenajarea cursurilor de ap, ci de a respecta principiile careau la baz o experien ndelungat att n ara noastr ct i n alte tari, care s~audovedit raionale, dar care n ultima perioad de timp au fost prsite.

Prin specificul lor, lucrrile de regularizare a albiei rurilor sunt condiionatede o serie de elemente, dintre care multe sunt aleatorii, ceea ce determin, deregul, un caracter de unicat pentru asemenea amenajri. Fiecare curs de ap sauchiar sector al aceluiai curs de ap trebuie amenajat potrivit unei soluii propti, nconcordan cu prezena i intensitatea factorilor care determin regimul sucaracteristic de curgere.

Din acest punct de vedere, analiznd o serie de lucrri de regularizare se potdesprinde urmtoarele aspecte mai importante:

a) Rectificarea traseului albiei minore.Se evideniaz c n ultimii 20 ani s~a manifestat tendina de a canaliza

cursurile de ap prin tieri masive de coluri. Ca urinare s-a modificat panta deechilibru creat n mod natural de cursul apei: fiind necesare consolidri de mal pelungimi mari, cu volume i costuri importante pentru a stabiliza albia.

Trebuie remarcat faptul c la o scurtare apreciabil a traseului, asigurareastabilitii nu se mai poate face cu aprri de maluri prevzute numai n zonele cuconcaviti. Pentru disiparea energiei, cursul de ap i va forma n scurt timp prinprocese de eroziune noi meandre, n asemenea situaii fiind necesar de a seconsolida albia att n zonele concave i convexe ct i n aliniament.

De aceea este necesar ca n viitor cursurile de ap s fie scurtate n limitecare s permit meninerea stabilitii albiei, putndu-se astfel reduce volumulaprrilor de mal. Lungimea posibil a rectificrii totale a cursului natural depinde deo serie de factori variabili de la caz la caz (debit, vitez, natura terenurilor etc.)

n anumite situaii obligate, care impun totui o rectificare mai important atraseului, aprrile de mal trebuie tratate ns corespunztor, fr a se mai limitanumai n punctele locale de curbur. Din acest punct de vedere, este necesartratarea difereniat a lucrrilor de rectificare a traseului albiei minore n funcie deimportana economic i social a obiectivelor riverane.

12

Fig. 1.7.AMENAJAREA RULIH VEDEA PE

SECTORUL TELEORMAN-DUNREPROFIL T!P - OSG DUNRE

s

PROFfl TIP- APR ARE MAL RU VEDEA

PROFIL TIP- AMENAJARE ALBiE RIU VEDEA

Principalele volume de lucrri:- ferasamente 3 280 000 mc;- piatr brut 28 600 t.

Principalele caracteristici:.-regularizarea i calibrarea albiei r Vedea pe o lungime de 32km de la confluena cu p. Teleorman pn la confluena cuDunrea.- diguri de aprare mpotriva inundaiilor n lungime de 62 km

t

din care 13 km la Dunre i 49 km pe r. Vedea.- aprarea mpotriva inundaiilor a unei suprafee agricoleamenajate cu lucrri de mbuntiri funciare de 6 780 ha.

13

Fig. 1.8.n REGULARIZAREA RULUI CLMUI^ PE SECTORUL NSURTEI-DUNRE

JUDE BRILA-etapa II-

TiP CONSOLIDAREusc*f piM ATWA B

' E

AaeMtt DIN PIAfRACC Tj.fi AniTE

SECpUNE TIP RECALIBRAPE ! NDIGUIRE

SECIUNE TP RECAUBRARE N ZONA NDiGJrT .(remuu DUNRf )

L lovso

Principalele volume de lucrri:~ sptur 1 458 000 mc;- lungime consolidare 18 370 m;- suprafa pereu 112 000 m2;- volum piatr brut prism 15 000 mc.

Principalele caracteristici:- regularizarea albiei 30 km, diguri 24,8 km;- aprarea mpotriva inundaiilor a 5865 ha, 5 localiti, 10 km drumurijudeene i comunale.

14

b) Seciunea transversal a albiei rectificaten mod normal aceasta trebuie verificat pentru a putea conduce debitul de

formare la dimensiuni ct mai apropiate de seciunea transversal a abiei naturaiede pe sectoarele stabile Datorit volumelor mn de terasamente ce trebuiescexcavate i implicit consumului important de carburani la unele amenajri (Brlad,Jijia, Ialomia) s~au adoptat seciuni de curgere reduse aplicndu-se principiulautodragrii. Aceast soluie este ns n strns legtur cu schema general deamenajare a albiei n situaiile n care se prevede ndiguirea ambelor maluri, cudiguri situate la mic cilstan de eie. canalul pilot este o soluie mai puin indicatpentru c autodragarea se produce n decurs de ctva ani i pentru c prinautodragare se pierd o parte din terasamentele ce puteau fi excavate i folositepentru diguri i platforme de nchidere a albiilor vechi.

Realizarea unei seciuni reduse sub forma unui canal pilot reprezentnd 1/3 -1/4 din seciunea definitiv, este ns de recomandat n situaiile n care cursul deap nu se ndiguiete. se ndiguiete pe un singur mal. sau digurile sunt prevzutela distante mn.

La adoptarea acestes soluii trebuie analizate ns cu atenie caracteristicilecursului de ap respectiv: panta i viteza de. curgere, natura terenului etc. n cazulterenurilor argiioase, de exemplu,, procesul de autodragare este lent, dup cum nterenurile nisipoase aibia poate sufen deformri mn.

Un aspect important ce trebuie avut n vedere la promovarea unei astfel desoluii este problema colmatrii albiei cursului de ap n aval de tiere. Volumul depmnt dragat n mod natural pe-sectorul canalului pilot este transportat de ap idepus n aval pe o lungime variabil n funcie de caracteristicile locale, putndu-sentmpla s se produc o nrutire a condiiilor de curgere prin micorarea seciuniialbiei minore.

Din punct de vedere tehnologic, pentru lucrrile de rectificare a traseuluialbiei, executarea terasamenteior cu ajutorui exploziilor, acolo unde condiiile permit,prezint avantaje economice, realizndu-se totodat i condiii favorabile deexecuie pentru utilaje terasiere.

c) Calibrarea albiei minore ;La majoritatea cursurilor de ap pentru care s~au elaborat documentaii

ultimii 20 ani, odat cu rectificarea traseului s~~a prevzut i calibrarea seciunii curgere a aibiei minore. Avnd n vedere c digurile de aprare s-au amplasat napropierea malurilor, prin calibrarea seciunii existente s-au urmrit dou scopuri:mrirea capacitii de curgere n albia minor pentru a reduce din nlimea digurilori obinerea volumului de terasamente necesar realizrii digurilor.

Inconvenientele acestei soluii sunt urmtoarele:Prin reprofilarea seciunii se distruge aproape total consolidarea natural a

malurilor, mrind pericolul de erodare astfel c este necesar s se sporeascvolumul consolidrilor. Din aceste motive, calibrarea seciunii albiei minore trebuiefcut numai n situaiile n care se justific din punct de vedere hidraulic, n generalla cursurile de ap mici, puternic colmatate, unde se poate aciona cu utilaje asupra

15

TRANSVERSAL PENTRUAMENAJAREA ALBIEI NATURALE

l t iL50.Tro.in. J

SECIUNE TRANSVERSAL PRIN AUfo^^REGULARIZAT SI RECALIBRAT A RfULUI IALOMIA

,-4gi. '' TNIERBATEj^%Zl^. r

~

16

ntregii seciuni transversale i unde nu se realizeaz viteze de curgere mai mari de1,4-1,6 m/s, care ar putea provoca eroziune.

d) Traseu! digurilor de aprareDintre toate elementele ce trebuie luate n considerare n vederea

mbuntirii concepiei cu privire la regularizarea cursurilor de ap, traseul digurilorreprezint unul din elementele cele mai importante. El influeneaz ntr-o maremsur, ntreaga soluie de ansamblu a regularizrii att tehnic ct i economic.

Neajunsurile care s-au constatat, s-au datorat n cea mai mare msuramodului n care s-a prevzut amplasarea digurilor fat de mal. Aspectele maiimportante, cu implicaiile respective datorate acestei soluii sunt urmtoarele: Prin amplasarea digurilor n apropierea malurilor, traseul digurilor a fost realizat

aproape paralel cu cel al albiei minore. La ape mari, axul hidraulic al curgerii nucorespunde ns traseului albiei minore, ci traseului general al luncii inundabile.Ca urmare, s-a realizat un ax hidraulic mult deviat, avnd ca efect modificareadireciei de curgere i n consecin apariia unor eroziuni.

ncorsetarea puternic a albiei minore provoac dezatenuri a debitelor maxime,consecina imediat fiind mrirea nlimii digurilor, deci a volumelor de lucrri iimplicit a costurilor

ndiguirea maximal a terenurilor reprezint de cele mai multe ori o soluieneeconomic, cu numeroase implicaii i care nu aduce avantaje nici pentru,agricultur.

Realizarea digurilor pe un traseu situat mai departe de albia minor prezint nsi avantaje din punct de vedere al procesului tehnologic de execuie.

e) Lucrri de protecie a malurilor albiei i digurilor.n funcie de caracteristicile cursului de ap, necesitatea acestor lucrri este

n stns legtur cu soluiile de regularizare.Deoarece ele sunt costisitoare i necesit cantiti importante de materiale,

este de dorit ca volumul lucrrilor de protecie s fie redus la minimum. Din acestpunct de vedere, necesitatea i mrimea aprrilor de mal sunt influenate n moddirect de modul cum se aplic principiile (a, b, c i d). Cu ct se realizeaz oregularizare mai intensiv a cursului de ap cu att crete i volumul aprrilor demal. Fiecare tiere de meandr necesit cel puin dou puncte obligate deconsolidare (amonte i aval), iar lucrrile de calibrare prin distrugerae consolidriinaturale, pot conduce la necesitatea aplicrii unor protecii de mal chiar pesectoarele n aliniament ale cursului de ap.

De asemenea, realizarea unor diguri n vecintatea imediat a malurilorimpune n majoritatea cazurilor i protecia malului pe lungimea respectiv.

n ceea ce privete tipul de protecie, pentru o serie de cazuri soluiile sunt nprezent tipizate, n funcie de fora de antrenare critic a curentului de ap. Acestcriteriu nu este suficient deoarece procesul de eroziune depinde i de naturaterenului. Din acest punct de vedere, este necesar o mbuntire a criteriiloractuale de alegere i aplicare a diverselor soluii tipizate.

O alt problem la care nu s-a gsit pn n prezent a rezolvaresatisfctoare este aceea a diversificrii soluiilor constructive. Proteciile din piatri beton sunt mari consumatoare de combustibil datorit volumului important demateriale ce trebuie transportat. Folosirea materialelor locale i aplicarea unor soluii

17

1ARAJ flJSWlfACU PRIZA '

SeqiUNE TRANSVERSAL TIP(consolidare de mal cu ziduri de sprijin din zidrie

de piatra)

SECIUNE TRANSVERSAL TIP (D6BLEU * DIGURI)(consolidare de mal cu per eu din piatra bruta de AO cm gros'me medie sprijinit

masiv din anrocamente de 250f50X) kg. buc.) too ;.

18

de consolidare biologic pot conduce la economii att de investiii ct i la economiide carburani. Reinerile n aplicarea unor astfel de soluii se datoresc n principal:greutilor de procurare a materialului, manoperei sporite, perioadei limitate deexecuie, intrrii n funciune dup o perioad de timp de la execuie, duratei maireduse n exploatare i volumului sporit al lucrrilor de ntreinere.

Din cele prezentate rezult c sunt nc posibiliti multiple de mbuntire aconcepiei actuale cu privire la regularizarea cursurilor de ap. Evident c nu pot fipropuse soluii unicat. Fiecare curs de ap prezint particularitile sale de caretrebuie' s se in sema.

Regularizarea i ndiguirea rurilor sunt aparent lucrri simple. Realizarea lorn condiii economice i de fiabilitate, necesit ns un proces de analiz pe multipleplanuri, ncepnd cu schema general de amenajare i terminnd cu detaliereasoluiilor constructive i a proceselor tehnologice.

Stabilirea unei soluii corespunztoare tehnic i economic pentru astfel delucrri reprezint o opiune admis n mod responsabil n urma analizei i cntririidiverilor factori naturali, tehnici i economici ce intervin i care, uneori suntcontradictorii.

Realizarea unor lucrri economice care s asigure gradul de fiabilitatenecesar poate fi posibil pnntr-o analiz comparativ ntre investiia necesar icheltuielile de exploatare i ntreinere.

19

Br.

PROFIL TIP N ZONA OURA PORTPJAS*

Qbijopozi 4.5 t / buc.

[> MAREA NEAGRA

KN.

PROFIL TIP |>SPRe MAREA NEAGRA

j turbo lnlotu.ro to.

Principalele volume de lucrri:- terasamente 7 545 000 mc;- saltea de fascine 13 000 mc;- beton armat i simplu 10 000 mp;- anrocamente 40 000 mc;-.stabilopozi 2 500 buc.

Principalele caracteristici:- diguri din material local;- epiuri din anrocamente pe saltea de fascine i stabilopozi;- consolidarea i aprarea litoralului pe 64 km ntre Suina iGura Portia.

Fig, 1-.11.LUCRRI DE CONSOLIDARE l PROTECIA LITORALULUI

N SECTORUL NORD MIDIA.

20

CAPITOLUL 2

M I C A R E A A L U V I U N I L O R

2.1. MECANISMUL GENERAL AL MICRII ALUVIUNILORAluviunile sau sedimentele sunt materii solide sub form de particule"

(granule) care, dup desprinderea ior din scoara terestr prin aciunea forelor deorice natur, sunt antrenate de curenii de ap care se formeaz la suprafaapmntului.

n micarea aluviunilor se deosebesc trei faze, anume: .- fenomenul de eroziune constnd din dezagregarea solului n

particule granulare sub aciunea apei sau a altor ageni;- fenomenul de transport, apa servind ca mediu fluid care antreneaz"

aluviunile;- fenomenul de depunere sau sedimentare a aluviunilor transportate

n general n zonele muntoase i deluroase eroziunea este puternic ipreponderent, pe cnd sedimentarea se produce mai ales la cmpie. Fenomenulde transport este nsoit de fenomenul de uzur a particulelor, ceea ce are ca urmareo micorare a diametrului granulelor de la munte spre es. Particulele cele mai finesunt antrenate de apa fluviilor care se vars n rnare i formeaz delte i contribuiela construirea platformelor continentale. Fenomenul de eroziune i de depunere seproduce i n zona construciilor hidrotehnice aflate n exploatare cu efectesuprtoare.

Pentru studiul micrii aluviunilor n ap se iau n considerare materialenecoezive, ale cror particule se mic izolat, practic independent unele de altele,ntre ele neexistnd fenomene care s duc la o lipire a particulelor unele de altele,De asemenea, se ine seama de faptul c micarea fazei lichide n albiile de ru esteturbulent.

Este cunoscut faptul c micarea aluviunilor ntr-un curent de ap are loc prinsalturi. Fenomenul se explic prin aceea c ntr-un curent turbulent, asupra uneigranule de aluviuni de pe patul albiei acioneaz att fore longitudinale ct i foreascensionale ale cror mrimi au un caracter puisatoriu. Forele longitudinale depindde rezistenele de form i de frecare ale particulelor precum i de distribuiavitezelor apei pe vertical, iar punctul de aplicaie al acestor fore nu este, de obicei,n centrul de greutate al particulelor. Forele ascensionale sunt rezultante ale forelorde presiune care acioneaz asupra prii inferioare i superioare ale particulelor.Diferenele de presiune ce apar sunt datorate, n special, acceleraiilor locale carerezult din curbura firelor de curent (fig. 2.1.).

Forele rezistente care se opunmicrii provin din greutatea propiesub ap i din reactiunile particulelornvecinate.

Fig. 2.1. Distribuia presiunilor pe oparticul solid

21f

n analiza procesului de micare a aluviunilor trebuie avute n vedereinfluena modului de aezare a particulelor unele fa de altele i de modul deexpunere fa de curent. De asemenea, ntr~o analiz mai ampl trebuie inut seamai ae faptul c particulele nu sunt toate egale, variind ca diametru i ca form.Ansamblul acestor factori atrage dup sine o complexitate deosebit a procesului demicare a aluviunilor.

Analiznd modu de micare ai particulelor izolate. GILBERT distingeurmtoarele forme de micare:

- micarea prin alunecare n care particulele sunt transiatate pe fundulalbiei, fr a se roti;

- micarea prin rostogolire n care particulele se rotesc In juru! axuluilor;

- micarea prin salturi n cursul creia particulele, aflate iniia nrepaos pe fundul albiei prsesc acest loc, urmnd o traiectorie curbilinie i revin pefund periodic;

-- micarea prin plutire n cursul creia part!cu!e;e sunt antrenate n. curentul de ap fr a intra n contact cu fundul.

in natur se ntlnesc de obicei combinaii ale acestor forme de micare.

'"^ fci^*'*'*-- """"

****^ v

Fig. 2.2 --- - ~ - -.;-a) Micarea

c) MIscc.'c^' Formele de r

Forma cea mai uzus, _^, - ., },rostogolire nainte de prc.iirj^ nadeseori n plutire mas ,L,n^ sa^ rr.-. ,~c. '_ -c. .r ~"v,

22

- transportul aluviunilor n suspensie care are loc n masa de curenllichid.

Avnd n vedere c micarea aluviunilor are loc n modul descris anteriorntre cele dou categorii de transport nu se poate face, de fapt, dect o deosebiricantitativ i nu una calitativ care ar caracteriza dou clase de fenomene diferite.

2.2. CARACTERISTICILE ALUVIUNILOR

2.2 7. Caracteristicile geometrice i fizice ale aluviunilor

Aluviunile care formeaz patul albiei i cele care formeaz debitul solid nusunt formate din particule omogene ci constituie un amestec de particule cucaracteristici fizice i geometrice diferite.

Analizele la care sunt supuse cel mai' frecvent aluviunile pentflcaracterizarea amestecului respectiv se numesc analize granulometrice i se referila clasarea particulelor dup diametrul lor. n acest sens se face, de obicei, distinci!ntre urmtoarele categorii de particule:

- argila cu diametre sub 0,005 mm;- praf cu diametre ntre 0,005.... 0,05 mm; nisip cu diametre ntre 0,05 2,0 mm;- pietri cu diametre ntre 2,0 60 mm;- piatr cu diametre ntre 60... 200 mm;- bolovani cu diametre peste 200 mm.

Pentru determinarea procentului de particule de diferite diametre, amesteci!se separ pe categorii prin cernere pentru particulele mari i mijlocii (peti0,075 0,1 mm) i prin msurarea vitezei de cdere n ap pentru particulele fineAcest mod de determinare prezint o neomogenitate de fond, deoarece separriparticulelor mari ine seama exclusiv de caracteristicile geometrice pe cnd nsepararea dup viteza de cdere intervine i greutatea specific a particulelor carenu este totdeauna aceeai.

Rezultatele analizei granulometrice se concretizeaz de obicei prin curtegranulometrice (fig.2.3.a) n care pe axa absciselor se reprezint diametrul particule(n mod uzual n scar logaritmic) iar pe vertical procentul de particule mai micdect diametrul dat. Uneori se mai prezint rezultatele sub form de hlsogram(curbe de frecven). Uneori prezint interes cunoaterea curbelor granuometricfseparate pe roce de origin (fig.2.3.b).

Pentru caracterizarea patului albiei, analiza trebuie fcut separat pentitstratul superficial i pentru cel de dedesubt ntocminduse curbe granulometrice alffundului albiei la diferite adncimi. De asemenea, pentru caracterizarea debitulusolid trt sau n suspensie trebuie efectuate msurtori la diferite debite.

Curbele granulometrice caracterizeaz de obicei numai o singur seciune iunui curs de ap, n schimb studiile de regularizare se refer de obicei ia tronsoanede albie mai lungi, fiind necesar punerea n eviden a variaiei curbetogranulometrice n lungul albiei. Pentru aceaata se utilizeaz de obicei tmgranulometrice (fig. 2.4.) care sunt formate din izolinii reprezentnd variaia n lungiialbiei a procentului de aluviuni avnd diametrul mai mic dect o valoare daibenzile cuprind mai multe asemenea izofinii.

23

Fig. 2.3. Curbe granulometrice ale aluviunilora) - curb a ansamblului aluviunilor

b) - curb cu repartizarea pe roci de origin

Fig. 2.4. Banda granulometric a unui curs de apa) - banda granulometric a aluviunilor;

b) - schema traseului rului n pian.De pe curbele granulometrice se pot extrage anumii parametri care

caracterizeaz compoziia aluviunilor, cei mai frecvent utilizai sunt:- diametrul mediu dm ;- diametrul 50%, d50 corespunznd particulei pentru care 50% din aluviuni

sunt mai mici;- coeficientul de neuniformitate u definit prin relaia

u = (2.1)

care este egal cu unitatea dac cele dou diametre sunt egale, amestecul fiindpractic omogen i este cu att mai mare cu ct amestecul este mai neomogen.

24

Un alt tip de analize efectuate asupra aluviunilor se refer la formparticulelor. Aceste particule sunt rareori sferice. Aluviunile de dimensiuni mari sapropie de forma unui elipsoid, iar cele mici au forme mai neregulate. Fornineregulat a particulelor poate influena n mod substanial rezistenele hidraulicifora ascensional, repartizarea aluviunilor pe fund, unghiul de frecare etc. Dintfparametrii ce caracterizeaz forma aluviunilor cei mai frecvent utilizai sunt:

- indicele de volum definit prin relaia

v 'k v = -- (2.2)

unde v este volumul particulei i d - diametrul cercului care corespunde suprafe(fproieciei plane a particulei n poziia cea mai stabil, n cazul unei sfere kv = 0,52pentru aluviunile cursurilor de ap naturale indicele de volum este mult mai miivariind n mod normal n jurul valorii 0,4.

- indicele de suprafa definit prin relaia

k s - f (2-3)

unde s este suprafaa proieciei plane a particulei n poziia cea mai stabil iar d'diametrul cercului corespunznd acestei suprafee, n cazul unei sfere, ca i n caztunui cilindru de seciune. circular, ks = 0,785; pentru aluviunile cursurilor de apnaturale indicele de volum este de asemenea mai mic, fiind n mod uzual cuprinntre 0,5 ......0,6.

- indicele de rotunjire, care exprim uzura particulei i care este egal oraportul ntre lingimea muchiilor tocite i lungimea muchiilor iniiale.

Avnd n vedere dificultatea determinrii acestor indici de form,*n specialiicazul unor materiale eterogene, ei nu sunt introdui n formulele ce caracterizeazmicarea aluviunilor. Influena formei este ns cuprins in mod implicit n diferiteiconstante ale ecuaiilor de transport solid.

Dintre caracteristicile fizice ale aluviunilor mai trebuiesc menionate:- greutatea specific a aluviunilor care variaz ntre 2100 ..... 2800 kg/ m3;

lipsa unor valori mai exacte, bazate pe determinri directe, se poate introduce calcule valoarea medie de 2600 kg/m3 (greutatea specific a cuartuui minefipredominant n nisip).

n studii speciale se mai utilizeaz i alte caracteristici cum sunt: unghiul dfrecare interioar, compactitatea, suprafaa specific.

2.2.2 Caracteristicile hidraulice ale aluviunilor

Caracteristicile geometrice i fizice nu pot, prin ele s indice modul n caiparticulele solide reacioneaz la forele care acioneaz asupra lor. Paramelspecifici nu pot pune n eviden totalitatea factorilor care determin aceast reacjisDe aceea a fost cutat o mrime de natur hidraulic care s exprime acest efedPe baza cercetrilor efectuate a fost aleas n acest scop viteza final de cdereiunei particule prin propia greutate, sub ap n repaos, ntr-un spaiu practic infinit)la o temperatur determinat. Aceast vitez se numete mrimea hidraulic iparticulelor respective w.

25

Fie o particul sferic de mas m i greutate G,. ce cade sub ap, fr viteziniial, dup direcia vertical Oy, sensul pozitiv fiind considerat n ios. Dac A esteportanta hidrostatic, dup Arhimede i Ry rezistena la micare datorat frecrii, desens opus micrii, ecuaia de micare este dat de relaia:

dvm = Q-A-R y ' (2,4)

unde v este viteza la momentul t, iar Ry n forma general se poate scrie sub forma:

R y = C v n (2.5)

unde n = 1+2, C este coeficientul hidrodinamic de rezistenla cderea liber.n regim laminar n =1 i Ry devine

Ry = Cv = BTI^RV = STiopRv = SrcupDv (2.6)

nlocuind n ecuaia 2.4 relaia 2.6 se obine relaia

= K1(v*-v) (2.7)

* G Aunde s-a notat cu k1 = - ~- , iar v =1

mSeparnd variabilele i integrnd se obine

(2.8)

Constanta se determin din condiiile la limit. Pentru t = 0; v = O se obine C = In v*Deci

(2.9)i prin prelucrarea relaiei 2.9 rezult

v = v*(1~e-klt) (2.10)

unde v" este chiar mrimea hidraulic w.tiind c:

i A = YV = y (2.11)

se obine pentru mrimea hidraulic expresia:

2. G- A D2g ps

~

V - 3 7 i u D - 1 8 u ( ~ (Z12)

26

Formula 2.12 este valabil ntr-un spaiu infinit i n regim laminar pentru

. ., . ,

Viteza de cdere limit ntr~un spaiu oarecare se poate exprima n oriceregim de micare funcie de coeficientul unitar de rezisten la naimtare Cy dinrelaia lui Newton:

pv2 TtD2Ry - Cy ~2"~4~" (2-13)

Considernd micarea permanent Ry = G - A i de relaia 2. 11 se va obine pentru'Cy expresia:

Cy = 1,33-1(^ -1) (2.14).v2 v PExperiena arat c Cy depinde de numrul Re n mare msur. Concentraia, adidiraportul dintre volumul particulelor solide i volumul total (lichid + solid) are acelaiefect ca o limitare de spaiu.

Dac forma particulei difer de cea sferic orientarea ei n raport cu direciamicrii influeneaz considerabil rezistena, n cazul regimului laminar de micare,Astfel cnd o particul elipsoidal este dirijat cu axa mic paralel cu micarea,coeficientul de rezisten Cy este mai mic dect atunci cnd axa mare este paralelacu aceeai direcie, n regim turbulent corpul se aaz repede n aa %l dseciunea sa transversal maxim este paralel cu direcia de curgere, deci Cy estedeterminat i deci i mrimea hidraulic w.

Pe baza unor experiene numeroase de cdere liber n ap linitit a unorboabe de nisip i pietri de dimensiuni diferite Zegjda a stabilit domeniile devalabilitate a formulelor care leag pe Cy de Re precum i pe w de D.

Pentru Re < 1,0 regim laminar D < o,01 cm este valabil formula lui Stokes

~

s-~1) (2.15)

Pentru 1< Re < 30; 0,01 < D < 0,06 cm ce corespund zonei de tranziie de laregim laminar la regim turbulent avem:

n/t2 3 ^

Pentru 30 < Re - "

1 2'17

27Pentru zona turbulenei rugoase (zona ptratic) corespunznd unor valori

Re > 400 i unor diarnetre D > 0,2 cm este valabil formula:

(2.18)

n formulele de mai sus, n afar de notaiile anterioare s-au mai notat: g -acceleraia gravitaional; ps - masa specific a particulei solide; p - masa specifica apei. Pentru aplicaiile practice se poate utiliza diagrama din fig. 2.5 care prezintrelaia dintre w i d, innd searna i de temperatura apei care influeneazvscozitatea cinematic; pe figur sunt indicate i numerele Reynoldscorespunztoare,

n cazul n care particulele nu sunt sferice, se determin viteza de cdere nap i, pe baza diagramei de. mai jos, stabilind diametrul echivalent al unei particulesferice avnd aceeai mrime hidraulic.

n aprecrerea rezultatelor experienelor trebuie inut seama de faptul cvaseie n care se msoar viteza de cdere nu reprezint un spaiu infinit. Astfel,daca se noteaz prin di diametrul vasului s-a constatat c vitezele msurate sunt cucirca 2,5 % mai mici dect cele teoretice dac di/d = 100 i cu 28 % mai mici dacdi/d = 10. Un efect similar apare dac n loc de particule izolate se analizeazcderea unui ansamblu ele particule (ceea ce este practic inevitabil la particulefoarte fine) Astfel., daca se definete concentraia ca fiind raportul dintre volumulparticulelor solide si volumul Iota! ai-amestecului, vitezele msurate sunt cu cea 20%mai mici dect cele teoretice ia concent^jia deconcentraia de 4%

cu cea 35% mai mici la

3 4 6 8 fO 20 40 60

Fig 25. Diagrama de corelaie ntre mrimea hidraulic w, diametrul particulei d itemperatura apei.

28

23 MECANISMUL TRANSPORTULUI ALUVIONAR

Micarea aluviunilor se studiaz n general, lundu-se n considerare o alfcalctuit dintr~un teren necoeziv (nisip, pietri). Dup cum s-a artat transportsolid de fund, sau prin trre este micarea aluviunilor care are loc pe fundul albisau n imediata vecintate acestuia. Modul de micare a aluviunilor pe fund nu estotdeauna acelai ci variaz cu viteza curentului.

La viteze mici 'orele care acioneaz asupra particulelor nu sunt suficient (mn pentru a determina punerea n micare a acestora. Ca atare, particulele suni!repaos i nu are loc un transport de aluviuni. Aceast stare se ntlnete n naturispecial la rurile cu aluviuni grosiere (pietri) la debite mici.

Dac vitezele cresc, ncep s se pun n micare particule izolate. Dsmarea mas a aluviunilor se menine n stare de repaos, datorit anumitneregulariti ale fundului, ale mrimii i ale formei particulelor precum i ale altfactori, o parte din particule sunt antrenate de ap, parcurgnd o anumit taiectoriide obicei prin salturi, pentru a se depune apoi iar, rmnnd pentru un anumit tiun repaos Aceasta form de transport solid se numete transport de particule Izola

Odat cu creterea vitezelor sporete i numrul particulelor aflateimicare, astfel nct, la un moment dat, marea majoritate a particulelor se aflaimicare fie prin alunecare, fie prin rostogolire, fie prin salturi. Aceast forma dtransport solid se numete transport de mas pe fund neted.

Viteza apei nu este ns constant, chiar dac curgerea este perfecuniform Msurtori foarte exacte vor putea pune n eviden n orice punct al unseciuni pulsaii ale vitezei n jurul vitezei medii Datont acestor pulsaii apar variatn fora de antrenare pe care apa o exercit asupra particulelor solide. Ca urmareiacestor variaii, apar anumite zone n care particulele se opresc, ceea ce d natenla ondulaii foarte fine a!e fundului albiei numite rifluri, forma de transport solitcorespunztoare fiind denumit transport n rifluri Distanele ntre crestele riffuritasunt de ordinul a 10 40 cm n natur transportul n rifluri este vizibil n specializone cu adncimi mici afe albiilor cu fiind nisipos. La materiale grosiere (pietrijpiatr) aceast form de transport nu apare.

b _~~___~_~~-, ___~_ ^ ^^^'^t^^^^^^K^^l^-^iffX!^ !??W f^eS2#?p*

Fig. 26 Forme de transport solid de mas ale aluviunilor de fund.a). Transport de mas pe fund neted. b). Transport n rifluri.

c). Transport n dune i bancuri, d). Transport pe fund neted (de tranziie)e) Transport n antidune.

29

Lungimea rfluriSor crete pe msur ce crete viteza, astfel nct, la vitezemai mari, riflurife ajung s se suprapun formnd dune de fund, care reprezintondulaii mai pronunate cu contur regulat avnd faa amonte a dunelor cu p pantmai lin, iar la captul aval al dunelor panta frontului dunei este abrupt, n plan,partea aval a dunelor are o scobitur n form de V Distanele ntre crestele dunelorsunt de ordinul metrilor. Dunele creeaz un element de perturbare a micriialuviunilor n zona de fund, n spatele dunelor formndu-se un vrtaj cu ax orizontal.Datorit forei de antrenare a apei, particulele solide urc panta dunei iar !a captcad n golul din fata dunei, unde se depun, n acest fei frontul undei nainteaz spreaval. Procesul care are loc !a frontul dunei, datorit vrtejului cu ax orizontal, estensoit de fenomenul de segregare a aluviunilor i o difereniere a vitezei de micarea diferitelor categorii de particole. Dac materialul de fund este grosier, n loc dedune se formeaz bancuri. Acestea se caracterizeaz prin lungimi mai mari, distanentre creste ce pot depi 10 m, iar forma de transport n acest caz numindu-setransport n dune i bancuri.

Crescnd n continuare viteza, forele de antrenare sporesc i particulele nuse mai pot depune la frontul dunei. Ca urmare, nlimile dunelor scad i fundulalbiei devine din nou neted. Aceast form de transport se numete transport pefund neted in faza de tranziie de la dune la antidune.

Dac viteza este sporit mai mult apar ondulaii, care au o form inversdunelor, n partea amonte aprnd o pant mai mare i n partea aval o pant maidulce. Particulele de pe panta aval sunt antrenate de ap i se depun n general pefrontul amonte al ondulaiilor, care astfel nainteaz spre amonte dnd impresia uneimicri nspre amonte a aluviunilor. De aceea, ondulaiile de acest tip au fostdenumite antidune iar transportul solid de acest tip transport n antidune Aceastform se ntlnete rar n natur, fiind pus n eviden special n laborator.

Viteze mai mari ale curentului au ca urmare o rupere complet a patuluialbiei.

n afar de transportul aluviunilor n sensul curentului principal, exist micridatorate curenilor secundari, n special n zonele curbe ale traseului. Datorit foreicentrifuge nivelul apei la malul concav este mai ridica* dect la malul convex, dndnatere unui curent n seciune transversal care coboar pe lng malul concav pecare-l erodeaz, trece la fund i se ndic spre malul convex al albiei unde sedepune o parte din aluviuni.

2.4. FORMULE DE CALCUL AL TRANSPORTULUI ALUVIUNILORPRIN TRRE.

2.4.1. Antrenarea aluviunilor ntr-un curent de ap uniform

ntr-un curent de ap uniform, pe un pat mobil, faza de nceput a transportuluisolid este caracterizat prin anumite valori numite critice, ale mrimilor caracteristiceale curentului. Astfel de mrimi sunt considerate, fie efortul tangenial unitar i pepatul albiei, fie viteza medie a curentului.

. A. Formule bazate pe efortul critic de antrenare.

Shields n 1936 a avut ideea de a prelucra datele experimentale sub forma:

30

~r~r = K (2.19)

undevxdk este o funcie de Rex = , v x=

v - coeficientul de vscozitate cinematic;d - diametrul aluviunilor;ys - greutatea specific a aluviunilor;y - greutatea specific a apei.Pentru Rex > 500, dup Shields k = 0,06, dup White k = 0,03 - 0,047, iar dupRamette i Henzel, k = 0,016 pentru d = 75 mm i k = 0,35 pentru d = 25 mm.

0,01400 600SOOKXO

Fig. 2.7. Graficul funciei k(Rex) dup diveri cercettori.Ali cercettori, printre care Eghiazarov n 1957, Bonnefille n 1963, Nagy i Karadin 1960, Chabert i Chauvn n 1963 au adus perfecionri i precizri formulei de tipShields. n figura 2.7 se prezint un grafic comparativ al relaiilor care determinanceputul micrii aluviunilor, bazate pe efortul c^'tic de antrenare, propuse de diferiicercettori, luat din lucrarea [3]. Din analiza acestui grafic se vede, ct de diferitesunt rezultatele ce se obin aplicnd diversele relaii recomandate. Acest fapt seexplic n primul rnd prin existena unui mare numr de parametri care trebuie luai

i v dn considerare i nu numai parametrii 7 rr i -JL- . n al doilea rnd, acest fapt(rs-r)d use explic i prin erorile mari ale datelor experimentate pe baza crora au fostdeduse diverse formule.

Dintre celelalte formule citate n literatur se mai amintesc cele ale lui J.Bogardi care, dei prezentate ntr-o form diferit, pot fi reduse la o relaie ic = f(d).Pentru valori ys

y _> y

2650 kg/m3, valorile b se nmulesc cu factorul a = T*-^ . n1650ydiagrama prezentat, se pune n eviden nu numai regimul critic de ncepere amicrii ci i totalitatea de aluviuni n micare.

De asemenea, E. Meyer - Peter a cutat s pun n evident o relaie deforma:

T = y Ri (2.20)

31

unde^ este rugozitatea general a albiei, inclusivdeniveirile, ondulaiile i bancurile:k2 este rugozitatea materialului de fund, albia fiind presupus plan;R - raza hidraulic;iar restul notaiilor sunt cunoscute.

HS-Q

aw

^

v

/

/*oe

/

/^

1

:"//"

l/f

11

rf, 7n

f

sf

S

' Ay

0,1cm

v

/l/

/

>

^J"1/'

!/i

nii-ii'i i! !t

1 1 !

l||

i i-*-

33

(2 26}

undeX fi (h/d, Re) este coeficientul de rezisten,

formula (2.19) devine:

(2.27)

identic ca structur cu formulele (2.23) i (2.24).Folosirea acestor formule este limitata de condiiile de laborator n care au fostdeduse, n majoritatea cazurilor rezultatele experimentale care au stat la bazadeducerii formulelor se refer la o suprafa plan a patului aluvionar pe care curgecurentul. In cazul n care patul aluvionar are rifluri sau dune. viteza critic deantrenare a aluviunilor este diferit de cea rezulet din relaiile de mai sus. ngenerat formulele prezentate se bazeaz pe doi factori de care depinde viteza deantrenare i anume: diametrul aluviunilor i adncimea curentului n realitate vitezacritic de antrenare depinde i de ali factori cum ar fi pulsaia vitezei curentului,forma particulei aluviunilor, apariia forelor de coeziune ntre particule datoritcimentri lor cu substane cofoidale etc.

Printre cei ce au luat in considerare i o parte din aceti factori se numrMi^ ahulava, care a propus formule de calcul pentru viteza critic de antrenare, attn cazul terenurilor necoezive ct i n cazul terenurilor coezive. Astfel pentruterenuri necoezive se d relaia:

undeH este adncimea curentului, n m;d-diametrul aluviunilor n mm;m-coeficient care ia n considerare condiiile de curgere a apei n albie;

m = 0,6 ~ 0,8 pentru albii meandrate,m = 1 pentru ap curat;m = 1,1 - 1,2 pentru albii rectilinii cu vegetaie,m = 1,3 - 1,5 pentru cureni ncrcai cu material coloidal.

y,T- greutatea specific a aluviunilor, respectiv a apei;n - coeficient care depinde de raportul dintre pulsaia vitezei n zona patului

albiei i viteza medie a curentului n seciunea respectiv;C - coeficient ce ine seama de forele de coeziune ( C = 0,0035 c) unde c

este dat n kg/cm2 i reprezint coeziunea patului albiei;k - coeficient care ine seama de mprtierea datelor din msurtori privino

coeziunea k = 1 - undec

a - abaterea medie a valorilor ca = 2,0 - 2.5 n functje de mrimea albiei.

33

V- [j^ " (226)

ttxunde

X fi (h/d, Re) este coeficientul de rezisten,formula (2.19) devine:

identic ca structur cu formulele (2.23) i (2.24).Folosirea acestor formule este limitata de condiiile de laborator n care au fostdeduse, n majoritatea cazurilor rezultatele experimentale care au stat la bazadeducerii formulelor se refera la o suprafa plan a patului aluvionar pe care curgecurentul, n cazul n care patul aluvionar are rifluri sau dune, viteza critic deantrenare a aluviunilor este diferit da cea rezultat din relaiile de mai sus. ngeneral formulele prezentate se bazeaz pe doi factori de care depinde viteza deantrenare i anume: diametrul aluviunilor i adncimea curentului n realitate vitezacritic de antrenare depinde i de ali factori cum ar fi pulsaia vitezei curentului,forma particulei aluviunilor, apariia forelor de coeziune ntre particule datoritcimentri lor cu substane cooidale etc.

Printre cei ce au luat fn considerare i o parte din aceti factori se numrMftahulava, care a propus formule de calcul pentru viteza critic de antrenare, attn cazul terenurilor necoezive ct i n cazul terenurilor coezive. Astfel pentruterenuri necoezive se d relaia:

vcr

~

undeH este adncimea curentului, n m;d-diametrul aluviunilor n mm;m-coeficient care ia n considerare condiiile de curgere a apei n aibie;

m = 0,6 - 0,8 pentru albii meandrate;m = 1 pentru ap curat;m = 1,1 - 1,2 pentru aibii rectilinii cu vegetaie,m - 1,3 - 1,5 pentru cureni ncrcai cu material coloidal.

f y,T - greutatea specifica a aluviunilor, respectiv a apei;r n - coeficient care depinde de raportul dintre pulsaia vitezei n zona patuiuialbiei i viteza medie a curentului n seciunea respectiv;

C - coeficient ce ine seama de forele de coeziune ( C = 0,0035 c) unde ceste dat n kg/cm3 i reprezint coeziunea patului albiei;

k - coeficient care ine seama de rnprtierea datelor din msurtori privina

coeziunea k ~ 1 - undec

0 - abaterea medie a valorilor ca = 2,0 - 25 n funcie de mrimea albiei.

34

Pentru terenurile coezive se recomand relaia:

(2.29)

unde notaiile au aceeai semnificaie ca mai sus.n tabelu! de mai jos se prezint vaiorie vitezei critice de antrenare a

materialului aluviunor calculate cu ajutorul relaiilor (2,28) i (2,29) pentru adncimiale curentului de H = 1 m. La valori ale lui H # 1 m viteza critic se corecteazconform relaiei:

VcrH = VCr1 * \Q H (2.30)Aceste rezultate se refer la suprafaa plan a patului albiei, n czu! n care patulaluvionar prezint rifluri sau dune, viteza critic de antrenare a aluvinilor difer decea din tabelele de mai jos.

Tabelul 2.1,

Valorile vitezei critice de antrenare funcie decoeziunea materialului pentru H = 1 m

c(kg/cm2

Aj 0,005

0,010J0.020F 0,030L 0,040j 6,050

0,0750,100

,0,125JZdMJ

Vcr(m/s)

0,430,480,570,64

L0-710,776,911V041,13

uJ^ L^

c(kg/cm2)

0,1750,200

*"" 0,2250,250

*~ 0:3000,3500,4000,4500,500

L 0,600

Vcr(m/s)

1,331,-JL^ Lj

1,431,551,69

l 1,83_,1,9612,06,^17J

ClL.

35

Valorile vitezei critice de antrenare funciede diametrul particulei pentru H ~ 1 m

Tabelul 2.2.

d(mm)0,15 i

f Q-25 j0,37QJ5Q

j 0,75 J1,002,00 ._j2,503,00

""5.0010,0_ .^

20,0"25^030

'j

Vcr

^^Jrn/s^1 0,380,39~~J

r 6,41

, 0,44^ 0,51

0,55r. o,7o0,75

,0,80~0,96 "

1,23T, 42 ~~"

|_155_1,65

UJLILJ

2.4.2. Debitul solid de fund.

De importan mare n aplicaiile practice nu este numai momentul critic deantrenare ci i debitul solid de fund. n principiu pentru cursuri de ap debitul solidtrebuie determinat pe baz de msurtori directe de durat i pe prelucrareastatistic a msurtorilor efectuate. Este ns de avut n vedere c hidrometriaaluviunilor de fund este pretenioas, astfel nct msurtorile exacte sunt rare i nuse dispune practic niciodat de msurtori directe suficiente. Aceasta obligfolosirea relaiilor de calcul.

Formulele de calcul prezentate n literatur se pot grupa n dou maricategorii: formule bazate pe teoria antrenrii, formule bazate pe teoria statistic a micrii aluviunilor. formule bazate pe compararea datelor din msurtori cu relaiile Meyer - Peter i

Einstein,Debitele solide date de formulele prezentate n literatur se refer la debitele

solide de saturaie a lichidului adic reprezint valorile maxime care pot fitransportate astfe nct orice cantiti de aluviuni similare ca compoziie aruncate ncursul de ap s-~ar depune sau ar.duce la depunerea unor cantiti echivalente dinaluviunile aflate n micare. Nu orice ru transport ns debitul solid de saturaie ci,adesea, are un debit solid-piuit mai rnic, dac n albie nu se gsesc materialealuvionare corespunztoare sau acestea sunt coe i^ve.

36

A. Formule bazate pe teoria ntrenrii.

Prima formul de acest tip a fost propus de P, Du Boys n 1879. Pentrudeducerea formulei e! mparte masa aluviunilor n micare n straturi de grosimiegale cu diametru! d i presupune c viteza acestor straturi, care se pot micaindependent, variaz liniar, E ajunge la relaia:

(2.31)unde

gf este debitul specific de aluviuni pe unitatea de lime a albiei;i - efortul unitar de antrenare la debitul lichid considerat;cr ~~ efortul cntjc de antrenare; - un coeficient ale crui valori depind de diametrul aluviunilorPentru coeficientul j> au fost propuse diferite valori din partea diverilor adepi

ai formulelor de calcul a! debitului, bazate pe fora critic de antrenare (Chang,Schoklitsch s, a.). L. G. Straufo propune urmtoarele valori cie calcul al debitului solid9f exprimat n m3/s. pentru icr exprimat n kg/m2, - n m6/kg2s i d n mm (tabelul2.3). . ' . ' ' . . . ; - ' .

; . ' /

Tabelul 2.3.Valorile parametrilor $ r icr(dup Straub)o , o

0 ",25 j *"* '^ "') |

~~C"V'5""" 0,001 ~ _T~".COO [__ 0000672 jGC [ l

' ^OC

" IlL^ l^^ ^

k

0

olo

G

~~C

Tei

,078,083

/; 56 1

7^46Relaia iui Du Boys mai este i in prezent utilizata, dnd rezultate bune n

special la runie de munte cu pat aluvionar gros a'ciuii din materia! grosier uniform.O alt relaia a fost propus ae A. Schokiuscn n 1943 pe baza msurtorilor

efectuate pe rurile Aar i Dunre. El propune relaiile

7000 , x' (q

~

qcr) (2.32)

G = 2,512 Q-O.Sb-^

ie(2.33)

37

undegf este debitul solid specific de fund (kg/sm);G - debitul solid de fund pentru ntreaga albie (kg/s);l - panta rului;q - debitul lichid specific (m3/sm);qcr- debitul specific critic de antrenare (m3/sm);b - limea albiei n care este posibil transportul solid al aluviunilor i a crei

ntindere variaz funcie de debitul Q (m);Q - debitul rului (m3/s);d - diametrul aluviunilor (mm); n cazul aluviunilor neuniforme se ia diametrul

pentru care 40% n greutate de aluviuni sunt mai mici.Formula lui Schoklitsch d rezultate n special dac se aplic pentru determinareadebitelor solide anuale, prin integrarea debitelor solide zilnice ca diferene finite.

O relaie care prezint un interes deosebit este cea propus de I. V.Eghiazarov pe baza rezultatelor experimentale propii i ale altor cercettori:

-i0'5 (2.34)"cr

undeconstanta k are valori variabile, n funcie de diametrul aluviunilor, de la k = 0,01 la k= 0,03, (kmediu= 0,015); gf i q se exprim n aceleai uniti de msur. Formula(2.34) a fost obinut pentru diametre 0,375 mm < d < 62,5 mm.

De o rspndire foarte larg, n special n Europa occidental se bucur aziformula obinut de Meyer - Peter i Muller n anul 1.948:

(2.35)v ^ f / ^ y - v y j

undev 26

ks = -0 o r-o ', Kr = ~-r^ -; de*) diametrul particulelor exprimat n mm;R2 3 i12

38

rezult c formule (2 36) mai poate fi scris $i astfel

' hi3:; M M (r.-r)d- 0,047 (2 37)

Reinem aceast ultim formul, ca fiind foarte important pentru studiul proceselorde albie

n Rusia i n alte ri din rsritul Europei sunt folosite n special formuleibazate pe viteza critic de antrenare a materialului aluvionar Prezentm trei dintrecele mai folosite formule, foarte asemntoare ca-structur: G, l. amov caro a studiat cu precdere problema transportului de aluviuni In

ruri, i mai puin s -a bazat pe studii de laborator propune fomiula:

(2.38)

valabil pentru d > 0,1 -;- 0,2 mm. iar vcr este viteza critic de antrenare absolutalegat de viteza critic de antrenare prin relaia:

vcr - Jf (239)* formula lui f Levi:

(2,40)valabil pentru

d > .1/500* formula lui V. N. Goncedrov:

d (2.41)

valabil pentru aluviunile omogenen toate ace ^ te formule d i h s exprim n m. v i vrr n m/s, iar gf rezulta Jn

kg/s-m (debitul solid specific). Viteza critic de antrenare se determina dupformulele recomandate de fiecare autor

8. Formule bazate pe teoria statistic a aluviunilor

Primul Ct?re # introdus o nou concepie n construirea unet formule de calculal debitului solid a afuv lunilor trto; formule bazate^ pe interpretarea Statistic afenomenului de antrener^ i transport aluvionar a fost H. A. Einstein n i^nul 1937,','ns o relaie prac*^! d*-? fTJ!'*U< ^ fo^ ohinui de Einifein mult mai trtiu, n anul1950, printr-o ^chema^are mm accefituat % fenomenului fizic.

40

S,75./g log 12Rk.(245)

unde k$ este rugozitatea echivalent din relaia de tip NikuradzeSimilar, S Yalin a propus n 1963 formula;

(246)

unde

a = 2,45|/ \04 |J-l l LJ

* s / V(ys-y)d

(2.47)

(2.46)

Tot prin tonside ente statistice au mai fost propuse relaii de ctre R A,Vefikanov i A A. Kalmske In 1947 Aceste formule sunt ns greu de aplicat Inpractic din cauza dificuitt^or de determinare a parametrilor care .intervin.in ele.

n graficul din figura (2.10). se prezint comparativ n coordonatele Einsteindiferitele formule propuse de diveri cercettori. Se observ ca formulele lui Einsteini Meyer - Pe tar concorda foarte bine pentru !> > 15-20.

mm,1^ -4.4.^ ,^ ->*,^ m^; L^H

Vr*'?!'/!'dr' l

f ii f U' ' l , ? r , ,{" \ '\., , x ,.,. ' ip2 j.... i ; j L-_l t L.J .

1 4_r* ,y^4_.. V K,7^_^ ,_

W' (?/ G f i ~" "^ tO ~ WC W

Fig. 2.10 Comparaie Intre diferite formule de calcul ai debitului solid.

Din cele expuse roiese c rezultatul calculului debitului solid trt depinde deformula adoptat. Criteriul de alegere a formulei de calcul n vederea determinriidebitului solid trt pe rurile din natur nM poate da numai msurtorile.

41

2.5. FORMULE DE CALCUL AL TRANSPORTULUI ALUVIUNILOR NSUSPENSIE

2.5.1 Ipoteze de baz ale transportului solid n suspensie.

n cazul transportului solid n suspensie particulele de ap sunt antrenate nmasa curentului de ap formndu~se un mediu dispers caracterizat prin.

- concentraia c reprezentnd raportui dintre volumul particulelor solidei volumul total;

- turbiditatea p reprezentnd raportui dintre greutatea uscat a'aluviunilor purtate n suspensie i volumul total al amestecului;

- constanta pulpei p reprezentnd raportul dintre greutatea aluviunilori greutatea apei de amestec, exprimat n procente; acest parametru se utilizeaz lacurenii noroioi i de hidrotransport.

Studiul transportului aluviunilor n suspensie se face lund n consideraremicarea mediului dispers compus din amestecul omogen al lichidului cu particulelesolide.

Se obinuiete s se fac urmtoarele ipoteze de baz:-toate particulele au aceeai mrime hidraulic;- repartizarea particulelor are un caracter staionar, adic concentraia c a

fazei soiide rmne invariabil att n lungul curentului, ct i n timp i depindenumai de cota volumului elementar deasupra fundului. Repartizarea cu caracterstaionar a particulelor trebuie neleas n sens statistic, considernd o egalitatepermanent ntre numrul particulelor care sunt antrenate de componenta verticala curentului i cele care se depun prin sedimentare.

-micarea dispersoidului se consider plan i uniform;- travaliul suplimentar necesar transportului aluviunilor n suspensie .este

neglijabil, prezena acestora modificnd ntr~o foarte mic msur frecrileinterioare. Panta hidraulic a curentului saturat cu aluviuni n suspensie esteaceeai cu panta curentului limpede.

Printre primele teorii formulate asupra mecanismului transportului aluviunilorn suspensie este aceea a iui Dupuis (1848).

Avnd n vedere c viteza curentului crete de la fundul albiei spre suprafai c n conformitate cu ecuaia lui Bernoulli vitezelor mari ie corespund presiuni mici,s-a tras concluzia c asupra particulelor n suspensie trebuie s acioneze o forvertical de jos n sus.

Aceast teorie este perfect adevrat pentru particulele aezate pe fundulalbiei. Din cauza gradientului foarte mare a! vitezelor n stratul de fund, viteza firelorde curent deasupra particulei solide are o valoare apreciabil, pe cnd sub particul,viteza poate fi considerat nul. Fora ascensional, nu poate s acioneze nsdect n momentul iniial al ridicrii particulei de pe fund. Mai departe, n stare desuspensie, dac se tine seama de dimensiunile foarte mici ale particulelor precum ide faptul c acestea se mic cu o vitez aproape egal cu cea a curentului,existena unei fore ascensionale dup teoria lui Dupuis nu se mai verific.

Teoriile moderne admit c ntregul mecanism al antrenrii particulelor fine nsuspensie este condiionat de pulsaia vitezelor pe vertical v.Un rol important l aui vrtejurile de fund ale micrii turbulente, care atrag particulele grele n centrul lordepresionar, contribuind la meninerea ior n suspensie.

Teoria difuziunii turbiditii (O'Brien, Macaveev, Vanoni) este bazat peipoteza c n curentul turbulent exist o proporionalitate ntre cantitatea medie de

42

substan transportata i gradientu! mediu al vitezelor pe vertical Punnd mecuaie aceast ipotez i scnind ecuaia continuitii pentru aluviunile transportate,se deduce pentru concentraie o expresie exponenial

Teoria gravitaional stabilete ecuaiile de baz scriind egalitatea lucruluimecanic al forei de gravitaie corespunztoare fazei lichide i solide, considerateseparat cu lucrul mecanic al forelor rezistente de frecare

Teoria curentului de mare densitate ofer o cale diferit de celelalte pentruabordarea studiului transportului aluviunilor n suspensie Dac schimbul departicule intre curent i fundul albiei este nu! sau foarte redus i dac suspensiilepurtate nu se amestec cu cureni vecini, studiul aluviunilor n suspensie se poatenlocui cu studiul unui curent de mare densitate i eventual de vscozitate sporit.

2.5 2 Variaia concentraiei pe vertical n curent

Conform principiilor de baz ale teoriei difuziunii turbiditii artate mainainte, se scrie egalitatea ntre cantitatea de particule solide care se ridicmpreun cu masele de lichid i care se deplaseaz n procesul amesteculuiturbionar n sens transversal i cantitatea de particule care se las la fund subaciunea gravitaiei n cazul regimului permanent cele dou cantiti trebuie s fieegale (nu se produc depuneri i nici afuieri).

Concentraia instantanee este c = c -f- C' ( m3 aluviuni n suspensie la m3amestec) Datorit pulsaiei vitezei vf, n prismul elementar ABCD n intervalul detimp dt ptrunde de jos n sus volumul de aluviuni cv'dsdt; n acelai intervaldatorit gravitaiei prsete prismul considerat volumul de aluviuni cwdsdtEcuaia de bilan este deci.

(c + c') vds dt 4- cwds dt = O (2 49)Media produsului CV n intervalul de timp dt este ns zero. Pentru media produsuluiCV, care este influenat de amestecul turbulent, se poate admite relaia

de ' _ du' = e analoag relaiei U'V' = e, n care e = du

-H ( l - lungimea deamestec), poate fi luat egal cu coeficientul de vscoztate turbionar Buossinesc|.Aadar, relaia de bilan se poate scrie n final:

5w = -e0 (250)

unde . . .*- e este coeficientul de amestec:

e-kuxj(h-y) (251)

- w este mrimea hidraulic, care se determin cu ajutorul graficului dinfigura 2.10

- k este constanta lui Karman, care n condiiile unui material n suspensieare valon cuprinse ntr 0,2 0,4

- ux este viteza dinamica:

43

Rezult dup Rotise

(2 62)

l!$-1w/e':.'lLlliiiLiilil__ _i-_

W/ flr/Mf/7/ (

44

Fig. 2 12 Variaia concentraieialuviunilor pe verticala dupteoria difuziei turbulente

Fig 2 13 Variaia concentraiealuviunilor pe vertical dupjteoria gravitaional

2 5 3 Debitul solid n suspensie

Teoretic debitul solid n suspensie pe unitatea de lime a albiei se obinicalculnd integrala

r = Jcu.dy '(257)o . -

unde- u este viteza local a curentuluiAstfel de integrale au fost calculate de Einstein pentru teoria diiuzlT

turbulente i de Velikanov pentru teoria gravitaional.Unu cercettori au cutat s obin experimental relaia ntre debitul solid if

suspensie i elementele geometrice i hidraulice ale curentului. Dintre acetiformule cea care d rezultate mai exacte n majoritatea cazurilor este cea a lui V. SKnoroz

R!6

Q (2.58)unde

R este debitul solid n suspensie n kg/s;Q - debilul lichid n m3/s;d - diametrul aluviunilor;w ~ mrimea hidraulic;v - viteza curentului

2 5 4 Viteza critic de sedimentare n curent.

Odat ridicat de la fund, o particul aluvionar este purtat alternativ n suisau n ps de ctre viteza de agitaie Pentru ca particula s se menin n suspensieste necesar ca viteza curentului s depeasc o anumit valoare critic denumivitez critic de sedimentare n curent vs Aceast vitez prezint o importantdeosebit pentru studiul lucrrilor de regularizare a albiilor, deoarece ea indic!vitezele care trebuie realizate n cursurile de ap pentru a evita aluvionrile.

45 ->.*>

Pentru determinarea vitezei de sedimentare E A Zamarin a propusurmtoarele formule deduse pe baz de msurtori;

(2.59)V U,U^ZVKI

pentru wm > 0,002 m/s

-ffpentru wm < 0,002 m/sunde

vs - viteza de sedimentare n curent n m/s;M. - turbiditatea medie a curentului n kg/m3:R - raza hidraulic n m;i - panta suprafeei libere;wm - mrimea hidraulic medie n m/s a aluviunilor n suspensie, calculat cu

relaia:

i fiind procentul de aluviuni cu mrimea hidraulicFormula lui Velikanov

/gn j (262)

n care n plus, n este coeficientul de rugozitate din formula lui ManningTot pentru viteza de sedimentare n curent V N Goncearov propune valorile

din tabelul 2 4.

2.6 DEBITUL SOLID TOTAL

Relaiile de calcul indicate anterior prezint debitele solide care senregistreaz pentru scurgeri uniforme, corespunznd unui debit lichid dat Debitelecursurilor de ap variaz ns funcie de un ansamblu de factori hidrol