REGULARIZAREA CURSURILOR DE APA

REGULARIZAREA CURSURILOR DE APA. PRINCIPII, METODE SI LUCRARIRegularizari de rauriesteo ramura a constructiilor hidrotehnice care se ocupa cu studiul si influentarea in sensul dorit, prin lucrari ingineresti a proceselor de albie.Scopul final al lucrarilor de regularizariestecrearea echilibrului intre curent si albie fara a intrerupe procesele de albie.Procesele de albie sunt acele fenomene care se produc in mod natural datorita curgerii debitului lichid, a celui solid si a gheturilor, dupa cum urmeaza:-eroziuneamalurilor si a patului albiei in cazul in care viteza are valori mari rezulta aluviuni-depunerilede aluviuni in zonele unde viteza apei in albie scade sub anumite valori.- ca urmareaeroziunilor si depunerilor se produce evolutia in timp a traseului in plan si a profilului lolngitudinal al raului.Pentru caamvorbit de rolul vitezei de curgere a apei in albie, trebuie aratat ca ea este guvernata de legea lui Chezy:

Se poate constata foarte usor dependenta care apare intre viteza de curgereaapei - v -si panta raului i (c coeficientul lui Chezy; R raza hidraulica).Daca panta e mare rezulta o viteza mare de curgere si se produce eroziunea patului albiei. Daca scade panta atunci scade si viteza, producandu-se depunerea materialului transportat de curentul daapa(aluviuni).Repartitia vitezei de curgere in albie se face ca in desenele urmatoare:

INCLUDEPICTURE "http://www.creeaza.com/files/geologie/105_poze/image006.gif" \* MERGEFORMATINET Fig. 73Principalele obiective ale lucrarilor de regularizare sunt:a) - apararea malurilor si protectia constructiilor, terenurilor agricole si a altor bunuri materialeb) - apararea constructiilor de traverse (poduri, conducte aeriene, cabluri electrice)c) - realizarea conditiilor necesare pentru functionarea diferitelor lucrari hidrotehnice proiectate pe rau (prize deapa, etc.).d) - sporirea capacitatii de transportaalbiei (pentru a lupta impotriva inundatiilor); scaderea nivelului apelor subterane pentru realizarea de desecari).e) - amenajarea confluentelor si ramificatiilorf) - apararea contra inundatiilor (indiguiri, etc.)g) - amenajarea albiilor pentru navigatieh) - amenajarea albiilor in zonele unde s-au facut modificari artificiale ale albiei, sau chiar albii noi.Generalitati asupra cursurilor deapaCursurile naturale deapapot fi permanente sau temporare.Ele sunt alimentate din scurgerile de suprafata (dupa precipitatii) si din straturile deapasubterane.Paraurile, raurile si fluviile se varsa in alte ape curgatoare, in lacuri,marisau oceane.Alcatuirea unui curs deapa:a) bazin hidrograficb) izvorc) albie (depresiune naturala sau fagas sapat de rau).Bazinul hidrograficesteteritoriul (suprafata) de pe care un curs de apa isi aduna apele. Poate existaunbazin hidrografic de suprafata (superficial) si un b.h. subteran.

Fig. 74Raurile alimentate preponderent subteran au debite relativ uniforme iar cele alimentate preponderent superficial au debite neuniforme.Confluentaestelocul de unire a doua cursuri de apa (cel mai mic este afluent, celalalt, curs principal sau emisar).Kilometrarea raurilor se face de la varsare catre izvoare.In profilul longitudinal al raului, gura de varsare joaca rolul de baza de eroziune (pe traseul raului nu se pot produce eroziuni sub aceasta cota).La varsarea in mare fluviile pot avea delta sau estuar (daca in marea respectiva exista flux - reflux, adica maree).

Fig. 75 Delta DunariiDunarea are o delta de aproximativ 5600 km2(in 2004; 4420 km2in Romania). In anii 1924-1960 erau transportate 67,5milioane tone aluviuni pe an ceea ce ducea la o avansare de 25 m/100 ani. Delta secundara a bratului Chilia avansa cu circa 100 ha/an. In anii 1982-2006 transportul de aluviuni a scazut la 21,4milioane tone pe an.Aparitia barei de la Sulina se explica prin pierderea de energie a curentului deapaal Dunarii la varsarea in Marea Neagra. Din acest motiv aluviunile transportate se depun in fata gurilor de varsare.Digurile senalului navigabil au ajuns la aproape 8 km, avansand in perioada de constructie cu 80 100m pe an.1/12 din suprafata deltei Dunarii e formata din grinduri (suprafete de teren formate din depuneri in albie majora, care se inunda la apemari).Clasificarea cursurilor deapaClasificarea cursurilor deapase poate face dupa mai multe criterii:I). Dupa pozitia fata de teren:permanente(alimentare subterana si de suprafata 115.000 km in Romania).temporare (alimentare de suprafata)II). Dupa pozitia fata de teren:de suprafatasubterane (in zonele carstice)III). Dupa cantitatea deapatransportata:parauraufluviu (loculI.Nil 6670 km, locul 17 Dunarea 2850 km)IV). Dupa regiunea in care curge:rau de munterau de dealrau de sesNota.Unele rauri curg in mai multe regiuni.Reteaua hidrograficaestetotalitatea cursurilor de apa de pe un teritoriu.Retea hidrografica poate fi:permanentatemporaraIndicele de densitate al retelei: =[km / km2]incare: Lca lungimea cursurilor de apa (km); S suprafata teritoriului pe care studiem densitatea retelei hidrogafice (km2)Densitateaestein functie de cel mai mic rau luat in considerare (dupa permanenta, dupa debit, etc.).In tara noastra = 0,49km/km2(pe harti 1 : 200.000; s-au considerat cursurile permanente si cele semipermanente)Lamunte : = 1 1,2 km/km2. Lases : = 0,3 km/km2.In conditiile existentei unui teren impermeabil (infiltratii reduse), a vegetatiei sarace si a ploilor torentiale se dezvolta o retea temporara deasa.Daca terenulestepermeabil si vegetatia bine dezvoltata atunci reteaua temporara va fi slab reprezentata si va predomina reteaua permanenta.Elementele regimului hidrologicRegimul hidrologicestesuma fenomenelor si proceselor ce definesc caracterul unui curs de apa.Elementele regimului hidrologic sunt:A) debitul lichid - Qlichid[m3/s] (Qmin, Qmax, Qmed, coeficient de neuniformitate, hidrograf)B) debitulsolid - Qsolid[kg/s] :-insuspensie, generand turbiditatea, notata si exprimata in[g/l]; [kg/m3]-tarat[kg/s]C) Viteza de curgere (marime, distributie in albie si in lungul cursului deapa)D) Forma albiei si stabilitatea eiE) Nivelurile deapa :HMM(maxim maximorum sau istoric)HM med(media nivelelor maxime anuale)H0(nivel mediu multianual, este media nivelelor medii anuale)He med(etiaj mediu; media etiajelor pe 10 ani consecutivi)Etiajestenivelul asigurat in albie 355 zile /anHm mediu(nivel minim mediu; media celor mai mici nivele anuale, existente 365 zile/an)Hmm(nivel minim minimorum sau istoricElementele regimului hidrologic sunt inregistrate zilnic la statiile hidrometrice si apoi sunt prelucrate statistic.Diferenta HMM- Hmmse numeste amplitudine absoluta inregistrata la o statie hidrometrica.1 Hidrograd = (HMM- Hmm)/10Factorii care influenteaza scurgerea lichida pot fi :a)Naturaliclima (ploi, temperaturi, vanturi)neclimatici(topografia, geologia, pedologia sivegetatia)b)Omuldirect, prin lucrari in albieindirect, prin lucrari in bazinul hidrograficPrincipalele tipuri de lucrari de regularizareaalbiilor raurilor1. Tipurile caracteristice de lucrari de regularizare se clasifica dupa pozitia fata de albia riului in: lucrari transversale si lucrari longitudinale.a)lucraritransversale-epiuri-diguride inchidere-praguride fundb)lucrarilongitudinale - diguri longitudinale-deaparare a malurilor-diguride dirijare-diguride aparare contra inundatiilor - consolidari de malIn practica se fac lucrari mixte (se executa combinat ambele tipuri de lucrari).Epiurile sunt constructii transversale asezate perpendicular sau subununghi oarecare fata de directia de curgere a raului. Ele auuncapat incastrat in mal si celalalt liber in albie. Rolul lorestesa apere malurile, sa adinceasca albia si sa dirijeze curentii.Digurile de inchidere bareaza albia de launmal la celalalt, pentru intreruperea totala sau partiala a scurgerii pe bratul respectiv.Pragurile de fund se construiesc pentru intarirea fundului albiei in zone cu adincimimarisi eroziuni intense ale patului albi ei.Se executa in special pe riurile navigabile, pentru ridicarea cotei profilului in lung (in anumite situatii se pot executa cu ecluze).Digurile de dirijare folosesc la devierea treptata a curentului in directia dorita, pentru inlaturarea neparalelismului curentilor (de exemplu, la confluente) sau protejarea altor lucrari (epiuri).Digurile longitudinale de aparare a malurilor fixeaza traseul si apara malurile concave atunci cand linia traseului de regularizare nu coincide cu linia malurilor.Daca se executa insubmersibile (adica nu vor fi depasite de nivelul maxim al apei) ele pot asigura simultan si apararea impotriva inundatiilor.Digurile de protectie contra inundatiilor apara de inundare la apemariteritoriile cu cote joase din lunca raului. Ele se executa la minim 30-40 m de mal (zona intre dig si malvafi folosita pentru gropile de imprumut, gropi din care se extrage pamantul necesar executiei digurilor) si au directia paralela cu tendinta generala de curgere in albie. Ele nu trebuiesafie obligatoriu paralele cu malurile.Protectiile de mal apara de curenti si de valuri malurile erodabile sau care deja au fost afectate de eoroziune. Se executa chiar pe talazul in contact cuapaal malului riului.Exista de asemenea lucrari speciale de regularizare:-strapungeride coturi (albii artificiale, pentru scurtarea sinuozitatilor albiei raului, etc.).-santuride dragaj (se executa in albie intre doua zone de mare adincime, pentru a usura scurgerea aluviunilor ).-panouriplutitoare (nu au contact cu malurile sau fundul albiei; influenteaza circulatia transversala in albie ).Constructii si lucrari de regularizareLucrarile de regularizare se aseaza in majoritatea cazurilor direct pe fundul albiei.De aceea baza lucrarii trebuie protejata cu saltele de fascine, berme sau pinteni scurti.

Fig. 76a) Conditii cerute constructiei de regularizareaalbiilor:- Sareziste la actiunea apei, valurilor si ghetii- Safie stabile la alunecare si rasturnare- Safie elastice pentru a permite tasarii si afuierii fara a iesi din functiune- Saaiba baza asigurata impotriva afuierii- Safie usor de executat si intretinut (folosirea materialelor locale)- Sase poata executa mecanizat (cele cu volum mare)b) Alegerea tipului de lucrare si a materialului de constructie depind de:- Destinatia lucrarii de regularizare- Durata de serviciu a lucrarii - provizorie sau definitiva- Importanta lucrarii- Caracteristicile hidrodinamice ale curentului (debit, viteza)- Adincimea albiei, materialul patului, debitul solid, tendinta de evolutieaalbiei- Regimul gheturilor- Timpul, mijloacele de executie si materialele locale disponibileSe recomanda ca pentru lucrarile de regularizaresase foloseasca in general materiale locale: piatra, pamint, lemn. Pe riurile de munte se vor folosi: bolovanis, pietris, lemn. Pe riurile de deal se vor folosi: prundis, nisip mare (care vor fi eventual protejate cu dale din beton sau betonarmat,prefabricate coborite pina la cota afuierilor probabile). Pe riurile desesse vor folosi: nisip si material lemnos.Lucrari permeabile (filtrante)Actiunea lucrarilor filtrante asupra curentului deapaeste legata in primul rand de disiparea (consumarea, reducerea) energiei curentului de apa.1 - 1

Fig. 77Avantajele lucrarilor filtrante:- Actiune atenuata a curentului asupra lucrarii,- Nu produc curenti circulari in spatiile dintre lucrari,- Permit trecerea debitului lichid iar a lui debitului solid doarpartial,- Afuierile (spalarile de material solid, eroziunile) sunt mai mici decit la lucrarile impermeabile,- Sunt mai ieftine.Dezavantajele lucrarilor filtrante:- Produc afuieri pe toata lungimea constructiei,-Necesita obsrevarea atenta si permanenta. Prin retinereacorpurilor plutitoare se pot colmata si transforma in lucrariimpermeabile farasafi fost calculate ca atare (se distrug subpresiunea apei).Aceste tipuri de lucrari se utilizeaza frecvent pe cursurile mijlocii si inferioare ale riurilor.Lucrarile permeabile se executa sub forma de:- Perdele de arbori sau fascine,- Panouri oscilante,- Garduri de nuiele,- Sisteme plutitoare,- Estacade din piloti de lemn sau beton armat,- Tetraedre si carcase,- Constructii din prefabricate.1.Perdele de arbori se pot executa daca viteza apei este sub1,5m/s. Lucrarile de aparare a malurilor constau in asezarea intima pe taluz a arborilor intregi, asa cum au fost taiati (cu crengi si cu frunze).2.

a fixarea traseului albiei

b fixareaarborilor

c -apararede mal

d epiuridin arbori

e -fixareaarborilorFig 78 Lucrari din arboriArbori folositi: foioase sau conifere (doar unde nu sunt variatii de nivel ale apei, pentru ca in acele zone lemnul putrezeste si coniferele sunt mai sensibile).2. Panouri oscilanteSe realizeaza din 5-6 fascine alaturate sau din gratare de lemn, solidarizate printr-o 'bila' de lemn orizontala.

INCLUDEPICTURE "http://www.creeaza.com/files/geologie/105_poze/image034.jpg" \* MERGEFORMATINET a - din fascine

bdingratare de lemnFig. 79 Panouri oscilante3. Garduri de nuiele se pot realiza in mai multe variante:-simple,-cufascine la baza,-cucontrafisa,-cudeschidere la fund-duble, lestate cu piatra si moazate (legate).

a gardulet simplub gardulet cu contrafise

c garduletcu fascine la baza

d garduletcu deschidere la fund

e garduletdublu (intre cele doua se pune piatra de rau)Fig. 79 Gardulete de nuiele4.Sistemeplutitoare (panouri Potapov) se utilizeaza pentru dirijarea curentilor de apa de suprafata (cu incarcare redusa de aluviuni) catre captarile de apa si a curentilor de fund (incarcati cu aluviuni) catre malul opus.

a amplasarea bateriei de panourib dintabla sudatac din lemnFig. 80 Panouri plutitoare5. Estacade sau siruri de piloti (din lemn sau beton armat). Lucrari executate: epiuri, diguri longitudinale si de inchidere.Avantaje:- Executie rapida,- Cost scazut (mai ales de lemn),- Mecanizare.Pilotii de lemn rezista prost la variatii de nivel si se inlocuiesc cu cei din beton armat - B.A.6. Tetraedre si carcaseTetraedrele se fac din beton simplu si se prevad cu urechi din otel beton pentru a putea fi manipulate cu macaraua.

Fig. 81 Tetraedru din beton simpluCarcasele (tetraedrice sau tip Jack) se fac din sine de cale ferata sau alte profile metalice grele (uzate). Din carcase sau tetraedre de beton se pot realiza epiuri.

Fig. 82 Epiu din tetraedre din beton asezate pe saltea de fascine1 -ancorare,4 - blocuri din beton7. Constructii din prefabricate din beton (simplu sau armat)

Fig. 83 Epiuri permeabile executate din prefabricateLucrarile din prefabricate au urmatoarele avantaje:-lucrarilese pot lungi si scurta fara greutati, prin montare saudemontare de prefabricate,-sepot executa cu protejarea prealabila a fundului albiei cu salteade fascine sau cu geotextile.Lucrari impermeabileLucrarile impermeabile sunt acele lucrari care nu lasa curentul deapasa treaca prin corpul lor. Se pot executa urmatoarele tipuri de lucrari:1. Din pachetaje de nuiele si piatra,2. Din pachetaje cu schelet de rezistenta,3. Din gabioane,4. Din casoaie de lemn (chertat sau ne chertat) sau beton armat,umplute cu piatra de rau,5. Din piatra,6. Din pamint,7. Mixte.1. Pachetaje de nuiele si piatraSe folosesc pentru lucrari provizorii pe riuri de munte si deal, pentru aparare si regularizare.Se utilizeaza, alternativ, straturi de nuiele (fascine), piatra si paie.

Fig. 84 Sectiune in dig sau epiu2. Pachetaje cu schelet de rezistenta (realizat prin baterea de piloti de lemn si legarea moazarea acestora).

Fig. 85 Epiu din pachetaje cu schelet de rezistenta3. Lucrari de gabionareSe realizeaza aparari de maluri abrupte, protectia fundului epiuri, diguri longitudinale, protectia taluzelor lucrarilor de pamint in cazul curentilor cu viteze cuprinse intre 3-5 m/s.Avantaje:- Lucrari elastice,- Usor de pus in operare,- Valorifica piatra marunta,- Se comporta bine in orice conditii climatice si hidrologice.Dezavantajul principalesteca se pot degrada prin ruperea plaselor datorita deformatiilor sau coroziunii (necesita executarea atenta a patului de fundare)

a pe saltea de fascine1 - 1

b pesaltele din gabioaneFig. 86 Epiu din gabioane4. Lucrari din casoaieSunt compuse din cutii de lemn sau prefabricate de beton armat, umplute cu pietre.Sunt rezistente, elastice, se executa repede (deasupra sau sub nivelul apei).Dezavantajul celor din lemnesteca putrezesc la ape cu nivel variabil.

Fig. 87 Casoaie din lemn imbinat fara chertare (fara cioplirealemnuluila zonele de intersectie - suprapunere)

Fig. 88 Casoaie realizate prin chertarea lemnului5. Lucrari din piatraSunt lucrari permanente, de mare rezistenta, se executa pe orice riu, in orice conditii hidrologice.Executia se poate realiza la uscat sau subapa.Se pot executa epiuri, diguri de inchidere, diguri longitudinale, praguri de fund.Avantaje:- Rezistenta mare,- Executie simpla,- Reparare usoara,- Executie mecanizata.

Fig.89Dig

Fig.90EpiusubmersibilLucrarile din piatra se fac intotdeauna cind avem piatra la dispozitie.6. Lucrari din pamintAu o larga raspindire in lucrarile de regularizari.Materialul se considera pamant daca are diametrul granulelor sub 2mm.Avantaje:- Folosirea materialelor locale,- Simplitate,- Cost redus,- Mecanizarea executiei.Metode de executie:- Prin aluvionare,- Cu ajutorul masinilor terasiere.

Fig.91 Dig din pamant7. Lucrari mixteLucrarile se pot executa din saltele de fascine (la partea inferioara) combinate cu aurocamente, blocuri de piatra, gabioane, etc. (la partea superioara).

Fig. 92 Epiu submersibil din piatra si fascine (sectiune transversala)

Fig. 93Epiu insubmersibil din piatra si fascine (vedere longitudinalaazonei capului si sectiunea transversala) [1]Aparari si consolidari de maluriCauzele de producere si metodele de combatere a degradarii malurilor:a) Cauzele degradarii malurilor1. Actiunea hidrodinamica a apei (curent subunanumit unghi, valuri, virtejuri).2. Actiunea statica sau dinamica a gheturilor sau flotantilor (plutitorilor) :aderenta, presiunea statica - prin dilatare, presiunea dinamica - prin izbire, blocarea sectiunii prin zai si zapoare.3. Dezagregarea pamintului (malului) sub actiunea agentilor atmosferici (inghet-dezghet, scurgerea apei - siroire, vint).4. Alunecarea malului (afuierea bazei taluzului, stagnarea apelormari, coborirea brusca de nivel a apei, infiltratii prin taluz, straturi acvifere).b) Metode de combatere a degradarii malurilor:1. Impotriva actiunii hidrodinamiceaapei:-reducereavitezei,-deviereacurentului,-eliminarea virtejurilor (racordari progresive sihidrodinamice),-reducereainaltimii valurilor,-protectiamalurilor cu imbracaminti adecvate.2. Impotriva actiunii ghetii:-reducereavitezei,-deviereacurentului,-eliminarea virtejurilor (racordari progresive si hidrodinamice),-reducereainaltimii valurilor,-masuri specifice: sectiuni suficiente pentru scurgerea sloiurilor care duc la evitarea aparitiei zapoarelor in zonele cu albii sinuoase.3. Impotriva actiunii agentilor atmosferici:-inierbare.-plantarede arbusti si arbori.-protejareataluzelor si a suprafetelor pe care se scurge apa cu imbracaminti adecvate.4. Impotriva alunecarilor:-masuripreventive - exploatarea corecta a nivelelor de apa-masurihidrotehnice - ingineresti:-taluzareamalului la un unghi mai mic decit unghiulde frecare interioara al materialului,-pintenisau banchete la baza taluzului,-batereade piloti sau palplanse la baza taluzului.Lucrari de aparare a malurilorPentru apararea malurilor cursurilor deapase efectueaza lucrari transversale fata de directia de curgere (epiuri) si/sau lucrari longitudinale (diguri, consolidari de maluri).Cazuri intilnite:a) Maluriinundabile :- dig longitudinal de protectie contra eroziunilor si inundatiilor,- dig cu traverse de protectie contra afuierii.b) Maluri neinundabile:-epiuri,-consolidaride maluri.

Fig. 93

Fig.94 Amplasarea epiurilor in lungul malului: 2,3,4- epiuri nesolicitate, 5 epiu suprasolicitat, intre 4 si 5 - mal expus la eroziune.Capetele epiurilor trebuiesase inscrie pe o curba continua si in conformitate cu caracteristicile curentului si ale planului de regularizare, acoperindu-se reciproc astfel incit curentul sa nu le loveasca la radacina (existind riscul de distrugere).Consolidari de maluriConsolidarile (protectiile) de mal se fac diferentiate pe zone, in functie de gradul de solicitare a taluzului de catre curentul deapa.ZonaI :rar supusa actiunii curentului, va primi o protectie usoara care se executa la uscat,ZonaII :necesita imbracaminte rezistenta la actiunea valurilor si ghetii; se executa la uscat,ZonaIII :cea mai importanta pentru stabilitatea malului, permanent solicitata de curentul de apa (permanent sub apa).A) Consolidari in Zona 1:1.insamintarecu ierburi,2.brazduirecontinua sau in carouri,3.plantatiide salcie (prin butasi) in linii paralele sau in carouri.

Fig. 95 Zonarea protectiilor de malB) Consolidari in Zona II:1. Protectie din nuiele:-straturide nuiele fixate cu tarusi,-garduletede nuiele - in carouri, umplute cu piatrasparta.2. Protectie din piatra:-aurocamente,-pereuuscat - simplu sau dublu,-pereurostuit - simplu sau dublu,3. Imbracaminti din beton si beton armat:-turnatela fata locului (monolite),-dinprefabricate.4. Materiale si imbracaminti asfaltice:-masticbituminos utilizat la rosturile dintre dale (bitum + filer),-mortarbituminos (bitum + filer + nisip),-betonasfaltic (bitum + filer + nisip + pietris dublu concasat - numit criblura)C) Consolidari in Zona III:-saltelede fascine,-anrocamente,-blocurimari din beton sau piatra naturala,-salteledin dale din beton armat, articulate.

Fig. 96 Protectie de mal din panouri impletite [8]

Fig. 97 Protectie de mal din nuiele (a) si nuiele lestate (b) [8]

Fig. 98 Protectie de mal cu pereu uscat de piatra si cilindri de fascine

Fig. 99 Protectie de mal din pereu de piatra rostuit cu mortar

Fig. 100 Protectie de mal cu pereu de piatra: a rostuit cu mortar; b uscat [8]