bazin hidrografic

CUPRINS

TEMA DE PRIECTARE

MEMORIU JUSTIFICATIV

CAPITOLUL 1 - Studierea bazinului hidrografic

Amplasare

Suprafata

Lungimea bazinului

Lungimea albiei principale

CAPITOLUL 2 Cadrul natural si social - economic in care se afla bazinul

CAPITOLUL 3 - Morfometria bazinului hidrografic

CAPITOLUL 4 - Morfometria retelei hidrografice

CAPITOLUL 5 - Studierea lucrarilor de corectare a torentilor executate in trecut

CAPITOLUL 6 - Calculul debitului maxim de viitura

CAPITOLUL 7 - Calculul transportului de aluviuni

CAPITOLUL 8 - Proiectarea lucrarilor de corectarea torentilor

CAPTOLUL 9 - Masuri speciale de protectia muncii

Bibliografie

TEMA DE PROIECTARE

in cazul barajelor de acumulare unde sunt necesare o serie de lucrari de corectarea torenților și anume construirea unor baraje de rupere a presiunii precum și pentru stoparea aluviunilor aduse de rauri, care ar ajunge pe fundul barajului , iar randamentul acestuia ar scadea considerabil.

S- au facut niște calcule din care reiese faptul ca mai rentabile sunt aceste lucrari de corectare a torenților decat daca s-ar curata fundul acestor baraje de aluviuni

Un alt efect al lucrarilor de corectarea torentilor ar fi protejarea obiectivelor social - economice , a localitaților care au risc de inundare ridicat. Prin aceste lucrari de corectare a torenților se poate ameliora , de multe ori chiar si eradica, iesirea raurilor din matca in cazul precipitațiilor de lunga durata, la fel prin construirea unor baraje de rupere a presiunii sau prin consturirea unor diguri

De-asemenea un rol benefic l-ar avea si in cazul versantilor ce au fost despaduriti sau au fost realizate taieri nerationale si unde pot lua nastere torenti foarte puternici,care in lipsa acestor lucrari de corectare a torentilor ar putea da nastere la surpari, erodari sau alte forme de distrugere ale solului .

O concluzie finala, pentru a inpiedica , corecta sau diminua formarea acestora ,este necesar ca aceste lucrari de corectare a torenților sa fie promovate din ce in ce mai mult ,mai ales in tara noastra , unde calamitațile s-au inmulțit in urma taierilor neraționale a padurilor și nerespectarii legiilor naturii.

CAPITOLUL 1. Studierea bazinului hidrografic

Amplasare.

Raul Caras izvoraste in Muntii Aninei, la nord-est de orasul Anina, in apropiere de izvoarele raurilor Barzava si Nera. Curge in Romania pe o lungime de 50 km, initial catre nord, apoi, in orasul Carasova se intoarce catre sud-vest, si primeste multi afluenti scurti (cel mai important Lisava) si trece pe langa multe sate (Giurgiova, Ticvaniu Mare, Gradinari, Varadia, Mercina, Vrani) inainte de a intra in provincia sarba Voivodina.

Suprafata.

Lungimea bazinului

Lungimea albiei principale

Lungimea albiei principale a raului Caras este de aproximativ 700m.

CAPITOLUL 2. Cadrul natural si social - economic in care se afla bazinul

Localizarea geografica si administrativa

zinul hidrografic al raului Caraș face parte din unitatea de productie U.P.X 'Comarnic' care este situata in Carpatii Occidentali, Muntii Banatului, respectiv-iaMuntii Aninei.

Principala cale de acces in teritoriul U.P.X Comarnic se face dinspre Resita fie pe Valea Domanului-Iabalcea, fie prin Marginea - Podina Seaca.

Coordonate geografie orientative

Relieful. Geologia. Litologia

Solurile.

Cele mai raspandite soluri sunt solurile brune eumezobazice tipice, care ocupa 63%, urmate de solurile brune eumezobazice rendzinice cu 35%.

Clasa cambisoluri

a) sol brun eumezobazic tipic

Acest tip de sol are profilul Ao-Bv-C(R), conglomerate, pe versantn cu expozitii si pante diverse: moderat acid pana la slab acid cu pH=5,00 -6,38, moderat humifer la intens humifer cu un grad de saturatie in baze V=58-82; foarte bine aprovizionat in azot total (0,20%-0,56%) in orizontul Aq: nisipo-lutos la Iutos, de bonitate superioara si mijlocie pentru molid, brad si fag Bonitatea mijlocie este determinata de volumul edafic util mijlociu ca urmare a prezentei scheletului pe profil la nivelul semischeletic (25-50%). Pe solul brun eumezobazic de bonitate superioara (volum edafic mare) se pot promova diverse compozitii de impadurire.

b) sol brun eumezobazic rendzinic
- cu profilul: Ao-BvRrz

c) sot brun eumezobazic litic

2. Clasa solurilor neevoluate, trunchiate si desfundate

Litosoluri tipice

Acest tip de sol are profilul: O-Ao-R sau Aou-R sau Au-R.

Orizontul A, gros de 5-10 cm, poate fi de diferite tipuri in functie de conditiile fitoclimatice si de roca (Ao, Aom, Aou) si este alcatuit adeseori dintr-un amestec de humus, resturi, in curs de humificare, fragmente de roca.

Din punct de vedere fizic, din cauza prezentei rocii dure de la suprafata sau aproape de suprafata, litosolurile se caracterizeaza prin valori dintre cele mai mici in ceea ce priveste cantitatea de apa utila, permeabilitatea, porozitatea de aeratie, etc.

Activitatea microbiologica din sol este foarte redusa si prezinta un continut scazut de elemente nutritive.

Folosintele terenului.

Gospodarirea forestiera din cadrul unitatii de productie X Comarnic are obiective social-economice si ecologice care se refera la producerea de masa lemnoasa sau la asigurarea unor efecte de protectie.

Datorita conditiilor concrete din teren, pentru majoritatea arboretelor obiectivul principal este cel social: ocrotirea integrala a naturii (avand ca tel conservarea, cercetarea genofondului si ecofondului forestier), rezervatii de seminte si protectia solului (avand ca tel conservare deosebita a arboretelor) - iar in plan secundar producerea de masa lemnoasa in cantitati si sortimente obisnuite.

CAPITOLUL 3 - Morfometria bazinului hidrografic

Suprafata bazinului ( S,F ).

Reprezinta un parametru morfometric fundamental deoarece intervine direct sau indirect in toate calculele hidrologice, marimea acestuia influentand intr-un fel sau altul amploarea și dinamica degradarilor, formarea viiturilor torențiale și transportul aluviunilor.

Marimea suprafețelor servește la calculul debitelor de viitura al transportului de aluviuni, precum și la verificarea și compararea pe baza unor corelații stabilite anterior cu alți parametrii morfometrici ai bazinului și a rețelei hidrografice. Suprafața totala a bazinului hidrografic prezentat este de 195 hectare.

Perimetrul bazinului ( Pb ).

Perimetrul bazinului este un parametru dimensional ce reprezinta proiecția orizontala a cumpenei topografice a proiectului, aferenta secțiunii de calcul luata in considerare.

Acesta se obține prin masuratori efectuate pe planuri speciale se situație, masuratori ce se repeta de doua, trei ori, iar in calcule se ia media aritmetica a valorii masurate.

In studiile morfometrice, lungimea perimetrului sau a cumpenei de separație a bazinului se folosește la exprimarea cantitaților a altor parametrii morfometrici care cuantifica efectul hidrologic al formei bazinului. in cazul de fața perimetrul bazinului este de 9000 m.

Lungimea bazinului ( Lb ).

Este un parametru utilizat in general pe plan metodologic pentru studii comparative intre bazine și este de 3050 m.

Pentru calculul lungimii medii se asimileaza bazinul cu unul de forma dreptunghiulara care are aceiași suprafața și același perimetru cu bazinul cunoscut.

Lb = Pb / 4 + √ Pb² - 16 x F

Lb = 9000 / 4 + √ 9000² / 16 - 1.950.000

Lb = 4014,22 m

Forma bazinului.

Exprimarea cantitativa a formei bazinului presupune compararea formei acestuia in plan cu o figura geometrica de referința.

Consideram un bazin ipotetic circular a carui suprafața este egala cu cea a bazinului hidrografic studiat prin raportarea perimetrului bazinului real ( Pb) la perimetrul bazinului ipotetic ( Pc ). Prin aceste relații se obține coeficientul lui Gravelius ( Gr ). In funcție de acesta coeficient putem avea patru tipuri de bazine :

bazin puțin alungit, unde Gr este cuprins intre 1,12 - 1,20

bazin moderat alungit, unde Gr este cuprins intre 1,20 - 1,30

bazin puternic alungit, unde Gr este cuprins intre 1,30 - 1,50

bazin foarte puternic alungit , unde Gr >

Gr =( Pb / Pc ) x πR²

Gr = Pb / 2√πF

Gr = 9000 / 4948,94 = 1,82 m

Gr =1,82m

Din calculele de mai sus rezulta un bazin foarte puternic alungit,Gr >1,50.

Altitudinea bazinului.

Deține un rol de importanța in ansamblul parametrilor morfometrici ai bazinului. altitudinea medie a bazinului condiționeaza fluxurile principale de materie și energie din cuprinsul bazinelor torențiale și influențeaza circuitul hidrologic al acestor bazine și exprima potențialul energiei mecanice de relief in apariția și dezvoltarea proceselor torențiale.

H_med = (H_min + H_max)/ 2

H_med =( 800 + 1300) / 2

H_med = 1050m

Panta.

Ocupa un loc central in ansamblul parametrilor morfometrici. Ea condiționeaza declanșarea și dezvoltarea fenomenelor torențiale. Panta bazinului se obține ca o medie ponderata astfel:

Ib = ∑ ( H_i+1 - H_i ) x (l_i + l_i+1/2) / F

Ib =( H_i+1 - H₁ ) x ( l₁ + l_i+1 ) / F + ( H₃ - H₂ ) x ( l₂ + l₃)/2 / F + ( H₄ - H₃ ) x ( l₃ +

l₄)/2 / F + ( H₅ - H₄ ) x ( l₄ + l₅)/2 / F + ( H₆ - H₅ ) x ( l₅ + l₆)/2 / F + ( H₁ - H₆ ) x

( l₆ + l₁)/2 / F

H_i, H_i+1 - cotele curbelor de nivel succesive

l_i, l_i+1 - lungimile curbelor de nivel

F - suprafața bazinului

Ib = ( 1400 - 900 ) x (260 + 490)/2 / 1950000 + 100 x (490 + 610)/2 / 1950000

+ 100 x (610 + 800)/2 / 1950000 + 100 x (800 + 860)/2 / 1950000 + 100 x

(860 + 920)/2 / 1950000 + (-500) x (920 + 260)/2 / 1950000

Ib = 0,10 + 0,03 + 0,04 + 0,04 + 0,05 + (-0,15)

Ib = 0,11

Pentru rezultatul de mai sus rezulta ca panta bazinului este de 16 %.

Lungimea versantilor.

Lungimea versanților se calculeaza cu urmatoarele formule:

Lv = F / 2La

Lv = 1.950.000 / (2 x 2400)

Lv = 406,25 m

Ia = Hob - Hcd / La

Ia = (1300 - 800) / 2400

Ia = 0,20 %.

CAPITOLUL 4 - Morfometria retelei hidrografice

Din punct de vedere cantitativ studiul reliefului bazinelor torențiale se face pe baza parametrilor morfometrici.

Parametrii morfometrici ai bazinelor hidrografice torențiale sunt marimi dimensionale sau adimensionale care permit cuantificarea caracteristicilor morfologice ale bazinelor torențiale, caracteristici in baza carora se intocmesc studii hidrologice și hidraulice și pot fi stabilite soluțiile tehnice de amenajare.

Parametrii morfometrici ai bazinelor torențiale se clasifica in doua grupe mari, clasificare ce ține seama de parțile morfologice caracteristice ale torenților, astfel avem:

parametrii morfometrici ce se refera la bazinul de recepție al torentului, sunt parametrii ce definesc morfometria bazinului

parametri morfometrici ce se refera la rețeaua hidrografica, sunt parametrii ce definesc morfometria rețelei hidrografice adica morfohidrografia bazinului.

Principalii afluenti ai raului Caras, cu bazinul de receptie in cuprinsul acestui U.P. sunt: vaile Toplita, Comarnic, Serdeneac, Ponigva (cu pestera Comarnic), Jereanu Mare, Izvorul Iovii, Ogasul Lupu.

CAPITOLUL 5 - Studierea lucrarilor de corectare a torentilor executate in trecut

1. Lucrari longitudinal unde canalul de evacuare a apelor de viitura trebuie sa asigure :

- regularizarea și consolidarea albiei torentului, in zona de amplasare

- evacuarea și tranzitarea dirijata a scurgerilor torențiale și apararea obiectivelor interceptate de viituri

- refacerea și conservarea peisajului local , degradat de viiturile care s-au produs anterior.

Pentru a asigura aceste efecte , canalul a fost bine conceput și poiectat pentru a putea fi intreținut in mod regulat. In acest caz canalul a fost amplasat in zona conului de dejecție ( intre picheții 1 și 2) avand o panta longitudinal de 10%, adica jumatate din panta terenului din zona conului de dejecție. Canalul a fost proiectat cu trepte de cadere, cu profil transversal trapezoidal, obtim din punct de vedere hidraulic și a fost executat cu zidarie de piatra și mortar cu ciment.

Pentru a marii efectul estetic și decorativ al intregii amenajari , in cele doua zone limitrofe ale canalului au prevazute inierbari, precum și o plantație in aliniament.

2. Refacerea invelișului vegetal pe maluri și aterisemente

Din punct de vedere al instalarii vegetației , atat terenurile reavene de pe malurile albiilor torențiale cat și depozitele torențiale de tip aluvial ( aterisamente) sau proluvial ( con de dejecție) prezinta condiții de vegetație eterogene , cu limite de variație largi de la cele favorabile pana la cele nefavorabile, condiții care satisfac la limita maxima cerințele speciilor forestiere.

Pentru adoptarea unor soluții tehnice diferențiate au fost prevazute urmatoarele criterii de ordin genetic și stațional:

pentru terenurile de pe mal : subzona de vegetație, natura substratului litologic, modul predominant de dezvoltare a taluzului de mal, gradul lui de stabilitate, troficitatea și umiditatea solului.

CAPITOLUL 6 - Calculul debitului maxim de viitura

Probabilitatile de depasire a debitelor maxime de viitura

Deoarece valorile debitelor lichide maxime de viitura depind de probabilitațile cu care se asociaza acestor valori este necesara in primul rand stabilirea acestor probabilitați.

Potrivit standardelor in vigoare prognoza debitelor lichide maxime de viitura ce sunt generate de ploi torențiale in bazinele hidrografice mici , urmeaza a fi realizate la urmatoarele probabilitați de depașire:

probabilitatea de calcul corespunzatoare condițiilor normale de exploatare a lucrarilor

probabilitatea de verificare corespunzatoare condițiilor speciale de funcționare a obiectivelor de aparat.

Formula raționala.

Timpul de scurgere pe versanți - reprezinta durata de timp necesara parcurgerii de catre curentul de apa a unui versant , avand lungimea egala cu a versantului mediu și aceiași panta cu acesta , fiind dat de relația:

Tv = 0,5 x Lv / Iv = 0,5 x l_c,v / i_b, unde:

Lv - lungimea medie a versanților care se asimileaza cu lungimea de calcul a versanților ( l_c,v)

Iv - panta medie a versanților care se asimileaza cu panta medie a bazinului i_b sub forma zecimala.

Timpul de scurgere pe albie - este timpul necesar parcurgerii de catre curebtul de apa al albiei principale de la obarșie pana la secțiunea de calcul:

Ta = K x La / Ia, unde:

K - coeficent de rugozitate a albiilor, unde K = 0,00167 pentru albie neinierbata.

La - lungimea albiei ( m )

Ia - panta albiei principale exprimata sub forma de zecimala

Tv = 0,5 x 406,25/ 0,11

Tv = 1846,59

Ta = 0,00167 x 2400 / 0,20

Ta = 20,04

Tc = 1846,59+ 20,04

Tc = 1867

Formula ploii orare.

Debitul lichid maxim probabil de viitura de asigurare 1% se obține in funcție de suprafața bazinului, coeficientul mediu de scurgere și precipitațiile maxime orare :

Qmax_1% = ( 0,28 x C x F x H₆₀) / ( F + 1)ⁿ, unde:

F - suprafața bazinului in km²

C - coeficient de scurgere mediu pe zone geografice pe teritoriul Romaniei ( C = 0,50)

H₆₀ - precipitațiile maxime orare calculate pe raioane climatice pe teritoriul Romaniei , la asigurarea de 1% ( H₆₀ = 100 mm )

n - exponent subunitar raionat pe teritoriul Romaniei ( n = 0,5 )

Qmax_1% = ( 0,28 x 0,50 x 1,95 x 100 ) / ( 1,95 + 1 )^0,5

Qmax_1% = 15,96

Metoda paralelogramelor de scurgere

Aceasta metoda a fost recomandata inițial pentru bazinele raurilor mici și mijlocii dar ulterior ținandu-se seama de caracterul genetic al metodei și de posibilitițile pe care le ofera in optimizarea masurilor și lucrarilor pentru optimizarea hidrologica a bazinului , metoda paralelograsmelor de scurgere a fost preluata și de catre literatura de specialitate din domeniul hidrologiei torenților.

Plecand de la ploaia care se afla la originea viiturii și ținand seama de caracteristicile morfologice ale bazinului, metoda paralelogramelor de scurgere incearca o simulare a procesului dde formare și de propagare a scurgerii in bazin. Pentru aceasta in funcție de configurația reliefului și a rețelei hidrografice , de gradul de acoperire cu vegetație, panta terenului , acoperirea solului, rugozitatea versanților, bazinul se imparte in suprafețe cat mai omogene ce poarta denumirea de unitați de studiu hidrologic ( USH ).

Ca marime aceste unitați pot varia de la cateva sute de hectare la cateva hectare și pot fi constituite din bazinete , interbazinete, porțiuni de versanți sau versanți intregi, parcele sau subparcele, cu valori adoptate pentru retenție și infiltrație se efectueaza și real bilanțul hidrologic la nivelul fiecarui USH, determinand scurgerea , interiorul scurgerii și debitul de apa scurs.

Tipul de concentrare a scurgerii

CAPITOLUL 7 - Calculul transportului de aluviuni

Generalitati.

Pentru un bazin hidrografic mic , parțial impadurit se poate aplica cu rezultate bune , metoda elaborata de R. Gaspar și Al. Apostol, prin aceasta metoda se prognozeaza separate volumul de aluviuni antrenat de scurgerea dispersa de pe versanți și separat volumul de aluviuni antrenat de scurgerea concentrata din albii și malurile aferente. Pentru o durata lunga, metoda Gaspar- Apostol permite evaluarea orientativa a volumului mediu anual de aluviuni care trece printr-o secțiune de calcul data a unui bazin hidrografic torențial prin intermediul formulei:

Wa = Wav + Waa, unde:

Wav - volumul mediu anual de aluviuni rezultat din erodarea versanților

Waa - volumul mediu anual rezultat din erodarea albiilor

Transportul de aluviuni mediu anual pe versanti.

Pentru evaluarea cu caracter orientativ a volumului de aluviuni mediu anual provenit din erodarea versanților se utilizeaza relația:

Wav = a x b x √Iv ∑Fi x q_{vi ,}unde:

a - coeficient adimensional ( a = 1,17 )

b - coeficient de reducere a volumului de aluviuni antrenat de pe versanți , in cazul cand aceștia sunt constituiți dintr-o succesiune de terase sau au partea inferioara in panta ușoara, condiție in care sedimentarea și consolidarea locala a aluviunilor este posibila ( b = 0,77986 )

Iv - panta medie a versanților asimilata cu panta medie a bazinului ( Ib )

q_vi - indicele specific de eroziune de suprafața a USH

Wav = 1,17 x 0,77986 x √0,11 x 210

Wav = 4,39

Transportul de aluviuni mediu anual pe albie

In scopul evaluarii volumului mediu anual de aluviuni provenite din erodarea albiilor și a malurilor aferente , se folosește formula:

Waa = b x ∑(L_i x q_ai x √i_ai / i_i), unde:

b - coeficient adimensional de reducere a volumului de aluviuni antrenate de pe albii. El are aceeiași valoare cu coeficientul b de la punctul precedent : 0,77986

L_i - lungimea sectorului de albie "i" avand aceiași caracteristica pe toata lungimea sa

q_ai - indicele de eroziune in adancime pe sectorul "i" determinat grafic in funcție de lațimea albiei și granulometria predominanta a aluviunilor

i_ai - panta medie a sectorului "i" calculata conform planului de situație

i_i - valoarea etalon a pantei albiilor de o anumita lațime avuta in vedere de determinare indicelui specific de eroziune determinata tot pe cale grafica.

Waa = 0,77986 x 2400 x 0,825 x √0,676 / 0,383

Waa = 2053,68

Din calculele facute mai sus rezulta:

Wa = Wav + Waa

Wa = 4,39 + 2053,68

Wa = 2058,07

Transportul de aluviuni la o ploaie torentiala

Pentru evaluarea orientativa a transportului de aluviuni provocat de o ploaie torențiala, se recomanda aplicarea formulei lui Herheulidze care pentru p% = 1% are urmatoarea formula :

Wal^1% = 10 x b x c x F x H_1%, unde:

b - coeficient care depinde de procentul suprafeței degradate din totalul suprafeței bazinului și de panta medie a albiei principale ( b = 16,89 )

c - coeficient de scurgere mediu pe bazin ( 0,50 )

F - suprafața bazinului in km²

H1% - inalțimea stratului de precipitații cu asigurarea 1% la durata de concentrare a scurgerii din bazin ( Tc = 9270,88 ).

Wal^1% = 10 x 16,89 x 0,50 x 1,95 x 1867

Wal^1% = 307452,90

Se considera terenuri excesiv erodate , albiile torentului și baza malurilor. Suprafața se determina inmulțind lungimile degradate ale albiilor de diferite ordine cu lațimea acestora la care se adauga 50 % considerand degradarile la baza malurilor.

unde :

8850 x 100 / 1950000 = 0,5 % din F

Volulmul de aluviuni capabil de a forma aterisamente

Volumul provenit din transportul mediu anual , pentru estimarea orientativa a volumului de aluviuni care ar putea forma aterisamente , autorii Gaspar și Apostol recomanda aplicarea formulei:

W_a^ater = A x Wav + B x Waa , unde:

A,B - coeficienți dați tabelar in funcție de diametru și proveniența aluviunilor de pe versanți sau albii ( A = 0,20 , B = 0,60 )

W_a^ater = 0,20 x 4,39 + 0,60 x 2053,68

W_a^ater = 1233,086

Volumul provenit in urma unei ploii toreniale.

Estimarea orientativa a volumului de aluviuni care ar putea forma aterisamente la o ploaie , avand asigurarea P% , se utilizeaza relația:

W_P%^ater = W_a^ater / W_a x W_al^P%

W_P%^ater = 1233,086 / 2058,07 x 307452,90

W_P%^ater = 181397,21

CAP. 8 - Proiectarea lucrarilor de corectarea torentilor

Masuri si lucrari pe versantii bazinului

Tinand seama de conditiile naturale si social-economice in care s-au declansat si dezvoltat procesele torentiale, solutiile tehnice pe versantii bazinului pot fi stabilite diferentiat, in raport cu folosinta terenului, natura si structura vegetatiei, natura si intensitatea fenomenelor de degradare.

Solutia tehnica de amenajare consta dintr-un ansamblu de lucrari biotehnice si hidrotehnice care se iau in vederea ameliorarii hidrologice a bazinului hidrografic torential.

Masuri si lucrari de ameliorare hidrologica a fondului forestier

Masuri si lucrari de ameliorare hidrologica a suprafetelor pastorale

Lucrari agrotehnice

Masuri si lucrari pe reteaua hidrografica

Dinamica de dezvoltare a proceselor torentiale din bazin, precum si natura si importanta obiectivelor periclitate de viitura, justifica necesitatea si oportunitatea interventiei cu lucrari hidrotehnice in cuprinsul retelei torentiale din bazin.Aceste lucrari vor suplini efectul masurilor si lucrarilor proiectate pe versantii bazinului.

Solutia hidrotehnica de amenajare a retelei hidrografice va fi conceputa dintr-o suita de mai multe lucrari hidrotehnice transversale ( baraje ), racordate in bieful din aval al primului baraj printr-un canal de evacuare.

Lucrari transversale

Aceste lucrari ce se vor face in bazinul hidrografic Valea Luminata vor avea urmatoarele functiuni:

- regularizarea si consolidarea albiei

- atenuarea viiturilor si retentia aluviunilor transportate de viituri

- crearea de conditii favorabile pentru instalarea vegetatiei forestiere pe aterisamentele dintre lucrari si pe terenurile surse de aluviuni de pe mal

Proiectarea barajelor va fi facuta in raport cu datele si elementele care se prezinta mai jos:

Perioada de amenajare

Panta probabila de asezare a aluviunilor in aterisament

Denumita si panta de proiectare si panta de calcul fiind panta care se admite in faza da proiectare si care se refera in panta medie a suprafetei dupa care se dispun aluviunile in amonte de lucrarile transversale.

Normativul de proiectare recomanda :

pentru aluviuni fine.0,5%

pentru nisipuri mijlocii sau grosiere..1%

pentru pietrisuri marunte(<1cm)..2%

pentru pietrisuri grosiere si bolovani (1-7 cm).3%

pentru bolovanisuri (7-20cm)4%

In acest bazin hidrografic aluviunile transportate se incadreaza in categoria pietrisurilor grosiere si a bolovanilor cu diametrul intre 1 si 7 cm,panta de proiectare adoptandu-se ca fiind de 3 %.

Capacitatea de retentie a unui singur baraj

Numarul, inaltimea si amplasarea barajelor

Aceste probleme se studiaza si se rezolva in urmatoarea succesiune:

a) se prezinta profilulul longitudinal al albiei principale in zona ei inferioara, de amplasare a lucrarilor ( circa 200 m, incluzand si sectorul de albie care trece prin zona conului de dejectie )

b)se prezinta profilul transversal mediu in zona mentionata adoptand, pentru simplificare, un coeficient de taluz m=ctg0=1,0 ( latimea la baza a profilului se ia egala cu latimea medie a albiei, recomandata anterior )

c)in tabelul din campul profilului longitudinal, se studiaza variatia capacitatii de retentie a unui singur baraj, in functie de inaltimea lui.

Se va calcula cu urmatoarea formula:

in care:

Y_m - inaltimea utila a lucrarii

b - latimea patului albiei, medie pe zona de formare a aterisamentului

m - coeficientul mediu de taluz al malurilor

i_a - panta medie a talvegului albiei in zona formarii aterisamentului

i_at - panta de proiectare

Pentru bazinul hidrografic Valea Luminata s-au obtinut urmatoarele valori:

i_a=8%

i_at=3%

b=8

W_ater=1372,08

m=1

Pentru a calcula numarul barajelor se va face urmatorul tabel:

d) s-a determinat un numar de 3 baraje de inaltime Y_m=5,5 m. Aceste baraje pot asigura retentia volumului de aluviuni

e) se adopta inaltimea Y_m=5,5 m ca inaltime de proiectare; din considerente de simplificare aceasta inaltime se pastreaza constanta de la un baraj la altul.Profilulul longitudinal se raporteaza incepand de la emisar pana la a doua curba de nivel. Pe zona canalului de dejectie, panta albiei se ia cu 25 % mai redusa decat panta de pe tronsonul delimitat de primele curbe de nivel.

f) barajele cu inaltimea Y_m adoptata mai sus se amplaseaza pe profilul longitudinal incepand din pichetul nr.2, care coincide cu sectiunea de calcul a bazinului. Principiul urmarit este acela al sustinerii reciproce a lucrarilor, astfel incat la data colmatarii integrale a lor, aterisamentele create sa acopere tronsoanele dintre lucrari.

Adancimea de fundare

Normativele in vigoare diferenteaza aceasta adancime in functie de inaltimea lucrarii hidrotehnice transversale..

Deoarece, datorita pantei mari exista riscul dezgolirii fundatiei in partea de aval trebuie sa se respecte urmatoarea conditie:

Y_f ³ Y_I Y_m i_a(av)

Y_i = adancimea maxima de inghet ( 1,0 m )

i_a(av) = panta albiei in bieful aval al barajului

Y_m = inaltimea utila a barajului

Conditia impusa anterior este respectata, deci nu este nevoie majorarea adancimii de fundare.

Adancimea de incastrare

Aceasta adopta in functie de litologia terenului si de starea malurilor. Deoarece sunt prezente terenuri instabile, cu alunecari sau surpari de natura nisipoasa, argiloasa s-a adoptat o adancime de incastrare d = 1,5 - 2 m..

Tipul de baraj si materialul de constructie

Barajele proiectate vor avea profil trapezoidal, cu fruct marit ( l > 0,3 ), dimensionate cu eforturi de intindere pe paramentul din amonte, ca material de constructie propunandu-se zidaria de piatra cu mortar de ciment, deoarece acest material este rezistent la socuri, vibratii si eroziuni, precum si pentru ca poate fi usor procurat, la circa 10 km distanta aflandu-se o cariera de piatra.

b ) Lucrari longitudinale

Canalul de evacuare a apelor de viitura trebuie sa asigure:

- regularizarea si consolidarea albiei torentului, in zona de amplasare

- evacuarea si tranzitarea dirijata a scurgerilor torentiale si apararea imediata a obiectivelor interceptate de viituri

- refacerea si conservarea peisajului local, degradat de viiturile care s-au produs anterior

Pentru a se asigura toate aceste efecte trebuie ca acest canal sa fie bine conceput si proiectat si sa fie intretinut in mod regulat.

In cazul de fata canalul se ampaseaza in regiunea conului de dejectie ( intre pichetii 1 si 2 ), avand o lungime de m si o panta longitudinala de i_c = i_1-2/2 = 0,055 adica jumatate din panta terenului din zona conului de dejectie. Canalul se va proiecta cu trepte de cadere, cu profil transversal trapezoidal, optim din punct de vedere hidraulic si se va executa din zidarie de piatra cu mortar de ciment.

Pentru a mari efectul estetic si decorativ al intregii amenajari, in cele doua zone limitrofe ale canalului vor fi prevazute inierbari, precum si o plantatie in aliniament.

c ) Refacerea invelisului vegetal pe maluri si aterisamente

Din punct de vedere al instalarii vegetatiei, atat terenurile ravenate de pe malurile albiilor torentiale cat si depozitele torentiale de tip aluvial ( aterisamente ) sau proluvial ( con de dejectie ) prezinta conditii de vegetatie eterogene, cu limite de variatie largi, de la cele favorabile pana la cele nefavorabile, conditii care satisfac la limita maxima cerintele speciilor forestiere.

Pentru adoptarea unor solutii tehnice diferentiate vor fi avute in vedere urmatoarele criterii de ordin genetic si stational:

a ) pentru terenurile de pe mal: subzona de vegetatie, natura substratului litologic; modul predominant de dezvoltare a taluzului de mal; gradul lui de stabilitate, troficitatea si umiditatea solului.

Ca specii sunt indicate : aninul alb ( 100 An), sub forma de culturi pure, cu un numar de puieti la hectar de 10000/ha

Ca tehnica de consolidare a terenurilor si procedee de plantare se vor executa plantatii in gropi de 30/30/30 cm sau terase nesprijinite cu latimea platformei de 0,7 m, amplasate la distanta de 2 m din ax in ax.

Se fac completari pe 30% (20% in anul 2 si 10% in anul 3) si intretineri (revizuiri) de3 ori in 2 ani.

b ) pentru depozite torentiale de pe retea si canal: subzona de vegetatie; compozitia granulometrica a depozitului; grosimea, troficitatea si umiditatea depozitului

Se recomanda ca solutii tehnice de impadurire a depozitelor torentiale:

- speciile forestiere indicate: anin alb (100 An)

- compozitia sau schema de impadurire: culturi in benzi sau buchete

- numarul de puieti la hectar: 3300 puieti/ha

- procedeul de plantare: plantatii in gropi obisnuite de 30/30/30 cm, cu pamant vegetal de imprumut

-completari 20% (15% in anul 2 si 5% in anul 3)

-intretineri (reviziuri) de 5 ori in 3 ani (2+2+1)

Proiectarea deversorului

Generalitati

Pe baza normativelor de proiectare in vigoare deversoarele, barajele si pragurile, care sunt prize de canale, se dimensioneaza la debitul corespunzator probabilitatii de verificare, iar lucrarile transversale care nu sunt prize de canal la calculul corespunzator probabilitatii de calcul

Dimensionarea deversorului

Barajele care sunt priza de canale se dimensioneaza prin luarea in considerare a debitului maxim de verificare, in acest caz acesta fiind:

Q = Q_max= 12,47 m³/s

Vom considera pentru proiectare deversorul trapezoidal cu umerii inclinati la 45 , cu contractie laterala. Pentru dimensionare se foloseste formula:

In care: Q este debitul (m³/s)

B este lungimea crestei deversorului (m)

ε este coeficientul de contractie laterala

H este sarcina in deversor (m)

H_o este sarcina totala a deversorului (m) care se determina cu relatia:

α₀ este coeficientul lui Coriolis (1.1)

v₀ este viteza de acces a apelor in deversor (m/s), a carui valoare este data tabelar, in functie de debitul de acces, pentru cazul de fata fiind v₀=

Calculele pentru dimensionarea deversorului sunt sintetizate in urmatorul table:

Calculul static al barajului

Se ia in considerare un tronson de baraj cu lungimea de 1m, situat in zona deversata. Intrucat sectiunea transversala este trapezoidala, calculul static al barajului se reduce la calculul profilului trapezoidal al barajului.

Schema de sarcini

Barajul trapezoidal cu fruct marit se dimensioneaza cu luarea in considerare a presiunii apei si aluviunilor submersate, pe intreaga inaltime a paramentului amonte al barajului.

Calculul de dimensionare

Calculul de verificare

forte

brate

momente

G1

LG1

MG1

G2

LG2

MG2

Po

LP

MP

Eo

LE

ME

SFv

SMs(a)

 

Sfo

SMr(a)

 

 

KR

 

Stabilitatea la rasturnare

in care: s_Areal - efortul de compresiune transmis de lucrare in punctul A

p_conv - presiunea conventionala a terenului de fundatie ( = 650 )

d - bratul rezultantei fata de punctul A, care se obtine din raportul:

0.62 m

Efortul unitar de intindere in corpul barajului

Acest effort se dezvolta la piciorul paramentului amonte al barajului si nu trebuie sa depaseasca rezistenta admisibila la intindere a materialului din care este construit barajul.

Deoarece efortul la piciorul paramentului amonte provine datorita compresiunii excentrice a rezultantei fortelor pe talpa fundatiei, se va aplica relatia:

in care: b - latimea la talpa barajului

e - excentricitatea rezultantei, care rezulta din relatia:

b = a + l Y = 4,18

e = 1,31

Valoarea rezultata din calcule este negativa deoarece formula determina efortul de compresiune, nu cel de intindere. Valoarea absoluta trebuie sa fie mai mica decat rezistenta admisibila la intindere a materialului de constructie ( in cazul zidariei de piatra cu mortar de ciment este 1,85 daN/cm² ).

Valoarea absoluta este: s_B = 85,48 kN/cm² = 0,854 daN/cm²

Calculul lucrarilor din bieful aval

a ) Lungimea de bataie a lamei deversante

Deversorul construit in bazinul hidrografic ********** este cu prag subtire deoarece: a/H = 0,62 <

Masurarea lungimii de bataie a lamei se face in cazul deversoarelor cu prag subtire de la muchia amonte a pragului ( lama deversanta desprinzandu-se din dreptul acestei muchii, fara a mai atinge pragul deversorului ).

Bataia lamei se poate calcula in functie de panta albiei din aval de baraj ( i_a ) si de lungimea de bataie a lamei deversante.

Se rezolva urmatoarea ecuatie de gradul doi in l_b:

l_b² - l_b H₀ ( 0,66 + 1,90 i_a ) - H₀ ( 1,90 Y_m + 0,75 H₀ ) = 0

in care: l_b - lungimea lamei de bataie a lamei deversante

H₀ - sarcina totala a deversorului = 1.3 m

Y_m - inaltimea barajului = 5,5 m

i_a - panta albiei = 8 %

In urma calculelor s-a obtinut valoarea: l_b = 2.27

b ) Dimensiunile radierului si ale dintilor disipatori

Latimea radierului ( b_r )

Aceasta latime trebuie sa se adopte egala cu deschiderea deversorului la partea superioara, respectiv:

b_r = b_dev + 2H

in care: b_dev - lungimea crestei deversorului

H - inaltimea umerilor deversorului

b_r = 7.69

Lungimea radierului ( L_r )

Daca este vorba de o lucrare transversala prevazuta cu disipator hidraulic de energie lungimea radierului se stabileste pe baza unor relatii empirice, care iau in considerare, pe langa lungimea de bataie a lamei deversante si unele elemente constructive ale barajului si respectiv deversorului.

Pentru baraje a caror deversor functioneaza in regim dee prag subtire asa cum este cazul barajului proiectat in bazinul ********** lungimea radierului se calculeaza cu formula:

L_r = l_b + Y_v ( 1 - l ) + H -a

in care: l_b - lungimea de bataie a lamei deversante =

Y_v - inaltimea pragului deversorului deasupra punctului in care linia paramentului aval al barajului se intersecteaza cu linia paramentului aval al barajului, care se stabileste cu relatia:

in care: Y_m - inaltimea utila a lucrarii transversale = 5,5

a - grosimea pragului deversorului ( grosimea barajului la coronament, a=0,8 m)

i_a - panta naturala a albiei in bieful aval al lucrarii = 0.08

l - inclinarea paramentului aval al barajului = 0.557

Y_v = 5,8

L_r = 2.8

Grosimea radierului

Aceasta se adopta in functie de natura si calitatea materialelor de constructie, inaltimea utila a lucrarilor, sarcina in deversor si viteza de acces, granulometria aluviunilor transportate de viituri.

La aceasta lucrare hidrotehnica transversala din zidarie de piatra cu mortar de ciment, radierul se executa dintr-un strat de egalizare din beton de 20 cm peste care se executa un strat de zidarie de 30 cm.

Se adopta de 50 cm.

Dintii disipatori

Pe radier se amplaseaza dintii disipatori de energie executati din beton armat ce sunt incastrati intr-o placa de lungime constanta ( 2,80 m ).

Adancimea contractata se adopta: h_c = 0,25

c ) Dimensionarea zidurilor de garda

Zidurile de garda incadreaza de-o parte si de alta radierul barajului. Aceste ziduri trebuie sa satisfaca conditia hidraulica de incadrare a apei pe radier.

Pentru satisfacerea acestei conditii inaltimea zidurilor de garda se va lua:

Y_z ³ Y_d + 0,6 H

in care: Y_z - inaltimea elevatiei zidurilor de garda

Y_d - inaltimea dintilor disipatori din randul intai ( amonte ) = 0,4

Y_z = 1,0 m

Pentru valori uzuale ale inaltimii elevatiei ( intre 1,0 si 2,0 m ) grosimea la coronament ( a_z ) se adopta cu valori intre 40 si 60 cm ( s-a ales valoarea de a_z = 0,5 m, iar adancimea de fundare de circa 1,0 m.

Zidurile de garda se prevad cu barbacane.

d ) Pintenul terminal

Acesta este amplasat la capatul din aval al radierului. Pintenul terminal se prezinta sub forma unui dinte infundat in patul albiei la adancimea de 1,5 m, care se racordeaza cu cele doua ziduri de garda si se incastreaza lateral in maluri.

Calculul canalului de evacuare

Dimensionarea canalului

Calculul racordarilor canalului de evacuare

a ) Generalitati

In cazul barajului priza, notat cu 2M, tranzitarea debitului de la deversor la canalul de evacuare a debitului de viitura se realizeaza prin intermediul unui radier scurt, continuat in aval printr-un confuzor sau palnie de racordare.In avalul canalul se racordeaza cu paraul colector prin intermediul unui evazor sau palnie divergenta.

Lungimea radierului se calculeaza cu formula:

L_r = l_b - (a+ l Y_v) + 2 h_c

in care termenii formulei au aceeasi semnificatie cu cei de la calculul lungimii radierului iar formulele pentru l_b si Y_v sunt:

Inlocuind pe Y_v in formula lamei de bataie se obtine:

l_b = 2.27

L_r = 2,8

b ) Dimensionarea confuzorului

Lungimea confuzorului se determina cu relatia:

L_conf = 2 ( b_r - b )

in care: L_conf - lungimea confuzorului

b_r - latimea radierului barajului de priza = 7.69

b - latimea la fund a canalului = 0.75

L_conf = 13.89

2.Inaltimea zidurilor confuzorului

Inaltimea zidurilor de conducere rezulta prin racordarea zidurilor radierului cu zidurile canalului.

c ) Dimensionarea evazorului

Pentru reducerea efectului de deformare a patului albiei in zona de confluenta cu paraul colector se prevede ca segmentul terminal al canalului sa fie constituit sub forma unei palnii divergente ( evazor ). Aceasta amenajare asigura o mai buna conjugare intre curentul evacuat de canal si cel transportat de colector. Zidurile evazorului vor fi asimetrice, adica au unghiuri diferite in plan, in functie de directia de scurgere a colectorului.

Lungimea evazorului se adopta: L_ev = 5 h in care h este adancimea apei in canal ( h = 1,14 ), deci

L_ev = 4,5 m.

La extremitatea aval evazorul se prevede cu pinten terminal, construit tot din zidarie cu mortar, avand adancimea de 1,5 m si grosimea de 50 cm.

MASURI SPECIALE DE PROTECTIA MUNCII

Protectia muncii pe santierele de amenajare a torentilor este o problema complexa care imbraca forme diferite in raport cu:

natura lucrarilor si conditiile de teren in care acestea sunt amplasate,

particularitatile constructive si functionale ale uneltelor, utilajelor si mecanismelor aflate in dotare;

starea vremii in perioada de desfasurare a lucrarilor.

Alaturi de buna organizare a muncii si de gradul de dotare a santierului cu echipamente de protectie adecvate, un rol important il joaca si cunoastera normativelor departamentale, a normelor si instructiunilor de protectie a muncii referitoare la acest gen de lucrari. Prevederile de ordin general vor fi completate, de fiecare data, cu indicatiile specifice si recomandarile speciale din cuprinsul proiectelor pe baza carora se realizeaza lucrarile in bazin.

Potrivit legislatiei in vigoare si documentatiile de proiectare trebuie sa scoata in evidenta toate pericolele existente la data inceperii lucrarilor, precum si pericolele care pot surveni pe parcurs, astfel incat santierul care realizeaza executia lucrarilor sa poata organiza activitatea in mod corespunzator si sa poata preveni producerea oricarui fel de accident.

Dat fiind specificul lucrarilor si al santierelor din domeniul amenajari torentilor, atentia va trebui indreptata asupra urmatoarelor activitati:

consolidarea prin impadurire a terenurilor surse de aluviuni de pe versantii bazinului si de pe reteaua hidrografica a lui;

extragerea materialelor de constructie din balastiere, cariere, atc.;

executarea lucrarilor de terasamente, pe cale manuala sau cu mijloace mecanizate, la fundatia si incastrarile lucrarilor hidroethnice transversale si longitudinale, ori in cuprinsul biefurilor dintre aceste lucrari;

transportul materialelor de constructii si manipularea acestora pe santier;

punerea in opera a zidariei de piatra cu sau fara mortar, turnarea betonului, montarea si asamblarea elementelor prefabricate, etc.

Normele de tehnica securitatii muncii privesc atat executia propriu zisa a lucrarilor, cat si activitatea de intretinere si reparare a acestor lucrari.

Bibliografie

Ciortuz, I. , 1981 : Ameliora ii silvice, Editura Didactica i Pedagogica, Bucure ti

Clinciu, I., Lazar, N., 1994 : Indrumar pentru intocmirea proiectului de an la Corectarea toren ilor ( manuscris). Universitatea " Transilvania" - Bra ov

Florescu, I. , I. , Nicolescu , N. , 1996: Silvicultura , volumul I - Studiul padurii , Editura Lux - Libris, Bra ov.

Giurgiu, V. , 1998 : Amenajarea padurilor cu func ii multiple. Editura Ceres , Bucure ti

Lazar, N. , Clinciu, I. , 1998 : Indrumar pentru intocmirea proiectelor de amenajare a bazinelor toren iale. Manuscris .

Munteanu, S. A. , Clinciu, I. , Lazar, N., Illyes, I. , 1985 : Corectarea toren ilor. Proiectarea lucrarilor transversale. Universitatea din Bra ov.

Traci, C. , 1985 : Impadurirea terenurilor degradate. Editura Ceres , Bucure ti.