1. Construcţiile hidrotehnice şi clasificarea lor

1.1 Noţiuni asupra construcţiilor hidrotehnice

Definiţie : Se numesc construcţii hidrotehnice, acele construcţii tehnice cu ajutorul cărora se

realizează o anumită măsură în gospodărirea apelor, atât în ceea ce priveşte utilizarea

resurselor hidraulice, cât şi combaterea acţiunii dăunătoare a apei ca element deslănţuit, etc.

Ştiinţa aplicată care stuadiază aceste construcţii şi tratează metodele proiectării,

construirii şi aplicării lor se numeşte hidrotehnică.

1.2 Clasificare

Se clasifică în funcţie de caracterul acţiunii construcţiilor hidrotehnice asupra curentului

de apă sau asupra bazinului şi invers, după condiţiile de acţionare a apei asupra acestora. =>

a. Construcţii de stăvilire şi de presiune – care creează şi suportă presiunea apei,

reţinând de obicei volume însemnate de apă. Din această categorie fac parte în special

barajele şi digurile de pe râuri, lacuri şi mări.

b. Construcţiile de aducţie – care servesc la aducţia sau evacuarea apei dintr-un loc în

altul cu anumite viteze. Acestea reprezintă de fapt albii artificiale, canale, galerii,

jgheaburi sau conducte.

c. Construcţiile de regularizare – a căror destinaţie o reprezintă regularizarea condiţiilor

de scurgere a curenţilor în albii , precum şi a acţiunii acestora asupra malurilor şi

fundului albiei (spălarea, depunerea aluviunilor), regularizarea acţiunii valurilor din

lacuri sau mări, curenţii de pe litoral, etc.

Din această categorie fac parte următoarele tipuri de construcţii:

Construcţiile pentru consolidarea malurilor şi a fundului;

Digurile pentru dirijarea şi devierea curentului;

Construcţiile pentru stoparea depozitelor solide;

Construcţiile pentru spargerea valurilor (spărgătoare de valuri, diguri);

Construcţiile care reglează mişcarea gheţii şi a corpurilor plutitoare (grinduri,

pereţi pentru protecţia contra gheţurilor, spargheţuri, etc.).

d. Construcţii de evacuare (construcţii de preaplin) – servesc la evacuarea apei din

rezervoare (bazine, eleştee, canaluri). După caracterul funcţionării lor ar putea fi

raportate la grupul instalaţiilor de conducte.

Construcţiile de evacuare sunt un accesoriu inevitabil al majorităţii construcţiilor de

stăvilire, iar în prezentul curs vor fi studiate în capitolul “Construcţii de stăvilire a

apelor“

e. Construcţii de preluare sau captare a apelor (captator de apă) – care servesc la

preluarea apei din râuri rezervoare, canale – ele reprezintă părţile de cap ale

construcţiilor de conducte. Captările de apă pot fi cu şi fără presiune şi din acest

puncte de vedere pot fi raportate la tipul a) sau c) de construcţii hidraulice, având

uneori o serie de trăsături comune cu tipul de construcţii de evacuare.

În prezentul curs, captările de apă sunt studiate pe scurt, în partea a II – a.

1.3 Construcţiile hidrotehnice cu caracter general şi special

După destinaţia lor, construcţiile hidrotehnice se impart în construcţii cu:

Caracter general – care îşi găsesc aplicaţie în câteva sau chiar toate ramurile

gospodăririi apelor;

Caracter special – utilizate numai în ramura căreia îi sunt specific.

Din categoria construcţiilor hidrotehnice care au caracter general fac parte

construcţiile de stăvilire, de aducţie, de regularizare şi cele de evacuare. Instalaţiile de captare

se specializează uneori după scopul prizei.

Categoria construcţiilor hidrotehnice care au caracter special este alcătuită astfel:

Construcţii hidroenergetice – clădirile hidrocentralelor, anticamere, bazine de

presiune, castele de egalizare, galerii, etc;

Construcţii pentru transportul pe apă – ecluze de navigaţie, ascensoare

hidraulice, instalaţii de acostare (debarcadere, dane şi cheiuri), instalaţii pentru

construcţia şi reparaţia navelor (şantiere navale şi docuri), construcţii portuare

de împrejmuire, dipozitive de semnalizare pentru navigaţie (faruri, posture

limnimetrice, etc.), construcţii de plutărit (jgeaburi, treceri pentru bârne, ecluze

pentru plute, grinduri, pinteni directori, etc.);

Construcţii hidrotehice pentru îmbunătăţiri funciare – ecluze, regulatori, ecluze

de evacuare pe canale, instalaţii de masurare a debitelor, construcţii de drenaj,

colectori şi separatori de apă, etc.;

Construcţii hidrotehnice pentru alimentarea cu apă şi canalizare – prize de tip

special, construcţii de captare, staţii de pompare, filtre, lacuri răcitoare, bazine

pentru stropit, instalaţii de curăţire, colectori,v canale pentru evacuarea apelor

de ploaie, puţuri, etc. ;

Construcţii hidrotehnice pentru exploatarea adâncimilor apei – jgheaburi

pentru trecerea peştelui, ascensoare pentru peşte, lacuri pentru creşterea

peştelui, etc.

1.4 Centre de construcţii hidrotehnice (centre hidraulice)

Formele de construcţii hidrotehnice enumerate mai sus se grupează de multe ori în

complexe de construcţii, ceea ce reprezintă de fapt o consecinţă a complexităţii măsurilor

care fac parte din gospodărirea apelor.

Dintre aceste complexe trebuie amintite în special centrele hidraulice de pe râuri şi

fluvii, care reprezintă de multe ori, o îmbinare foarte complexă a mai multor construcţii cu

destinaţii diferite din punct de vedere al gospodăririi apelor şi având construcţii commune

ca: baraje, aducţiuni de apă şi regularizări.

Construcţiile de stăvilire în centru poartă denumirea de stăvilare de presiune.

În acest curs se vor studia:

Construcţiile hidrotehnice - caracter general de pe fluvii şi râuri;

Construcţiile hidrotehnice - caracter special: construcţii pentru economia piscicolă;

Centrele hidraulice.

Se vor expune pe scurt, alte construcţii special care ar putea intra în alcătuirea

centrelor hidraulice: instalaţii pentru transportul de apă, instalaţii energetic, etc.

1.5 Clase de construcţii hidrotehnice

Toate construcţiile hidrotehnice sunt împărţite în clase, în scopul de a se asigura

realizarea construcţiei hidrotehnice, în confrmitate cu importanţa ei, precum şi pentru a se

evita o siguranţă exagerată în ceea ce priveşte rezistenţa şi stabilitatea construcţiei.

În URSS, departamentele au clasificări proprii – în continuare sunt prezentante bazele

împărţirii construcţiilor pe clase, în compentenţa căreia intră administrarea şi

construcţiilor celor mai mari, mai complexe şi mai diferite construcţii hidrotehnice.

Conform prescripiţiilor tehnice ale lui Glavhidroenergostroi, toate construcţiile

hidrotehnice se impart în cinci clase.

Clasa a I – a: Construcţiile deosebit de importante – construcţiile de bază ale

centralelor hidroelectrice mari, cu o putere de peste 150 000 kW şi construcţii foarte

importante, a căror distrugere ar avea consecinţe cu caracter catastrofal;

Clasa a II – a: Construcţiile capitale – principalelor construcţii ale marilor uzini

hidroelectrice, cu o putere de la 25 000 kW → 150 000 kW şi mai mici, dacă distrugerea

unei constrcuţii poate cauza o pagubă însemnată pentru economia naţională;

Clasa a III – a: Construcţiile uşoare, principalele construcţii ale altor uzini

hidroelectrice, cu un caracter constant, construcţiile secundare şi auxiliare ale claselor

superioare de centre hidraulice;

Clasa a IV – a: Construcţiile provizorii, diversele construcţii auxiliare şi de

importanţă secundară, care să dureze între 5 – 10 ani;

Clasa a V – a: Constrcuţiile de foarte scurtă durată, care să dureze între 1 – 2 ani.

În funcţie de clasa construcţiei, se normează şi coeficientul de siguranţă al stabilităţii

rezistenţei acestora, felul şi calitatea materialelor, calculul debitelor maxime trecute prin

construcţii, precum şi compoziţia, volumul, şi precizia lucărărilor de proiectare şi cercetare.

2. Particularităţile construcţiilor hidrotehnice

Acţiunea apei asupra construcţiei

Construcţiile hidrotehnice se deosebesc de celelalte construcţii tehnice prin faptul că

primele funcţionează în ape stătătoare sau curgătoare, care exercită asupra lor acţiuni

mecanice, fizico – chimice şi biologice.

Acţiunea mecanică a apei asupra construcţiei se manifestă sub formă de

presiune hidrostatică şi hidrodinamică, care reprezintă principala sarcină a

construcţiilor hidrotehnice.

Presiunea hidrodinamică apare ca rezultat al curgerii apei, care se produce uneori cu

viteze însemnate, al acţiunii valurilor acţionate de vânt şi al loviturilor de berbec. În regiunile

seismic se adaugă acţiunea cutremurelor.

Apa însă exercită o presiune mecanică asupra construcţiilor hidrotehnice, nu numai

când ea se află în stare lichidă. Pe timp friguros şi la începutul primăverii, pătura de gheaţă

care se formează la suprafaţa bazinelor de apă poate efectua o presiune static şi una dinamică

sub forma loviturilor din partea sloiuruilor plutitoare.

Aluviunile şi materialele în suspensie, antrenate de apă depunându-se în faţa

construcţiei hidrotehnice, efectuază asupra acestei o presiune statică – de refulare, care

acţionează în aceeaşi direcţie ca sarcinile provenite din cauza apei.

Acţiunea fizico – chimică a apei se manifestă asupra materialului construcţiei

şi asupra solului permeabil al fundaţiei. Asftel, apa care se mişcă cu viteze

mari, în special dacă antrenează aluviuni şi material în suspensie, uzează

suprafaţa construcţiei (din lemn, beton, piatră), uneori într-un timp foarte scurt,

scoţând-o din funcţiune , distrugând albia râului chiar şi atunci când aceasta

este stâncoasă, părţile metalice fiind supuse coroziunii – ruginirii. Din această

cauză, grosimea utilă se micşărează cu timpul, în medie cu câte

0.02 – 0.08 mm /an.

Părţile constituitive de beton ale construcţiei sunt supuse acţiunii apei, care se

infiltrează, ducând la distrugerea lor, prin spălarea calcarului liber din interiorul lor, în special

atunci când apa prezintă proprietăţi aggressive. Apa de infiltraţie are de asemenea o acţiune

distructivă asupra fundaţiilor construcţiilor, daca acestea conţin incluziuni de gips – anhidrită,

sare gemă şi alte substanţe similar, uşor solubile.

Acţiunea biologică a apei este în unele cazuri, defavorabilă – întrucât diversele

organisme care trăiesc în apă au o acţiune distructivă. Acest lucru se manifestă

prin procese ca putrezirea lemnului, uzarea lui de către moluşte din apa de

mare – teredo navalis, care trăiesc în unele mări, de asemenea prin distrugerea

pietrei aflate în apa de mare de către pholax. Acţiunea multiplă a apei asupra

construcţiei hidrotehnice duce la luarea unor măsuri, uneori destul de

complicate pentru protecţia materialului construcţiei contra distrugerilor, de

asemenea a fundaţiei şi a construcţiilor de lângă maluri.

Este necesară menţionarea faptului că acţiunea apei asupra construcţiei nu este

niciodată constantă. Aceasta variază în timp, pe măsură ce variază toţi ceilalţi factori

hidrologici: debitele şi nivelurile apei, presiunile, vitezele de (s)curgere, etc. trebuie ţinut

seama de această variabilitate, în special în ceea ce priveşte valorile extreme posibile ale

acestor factori. Aceştia trebuie să fie evaluaţi pe o perioadă îndelungată în viitor, ţinând seama

că greşelile în evaluarea unor anumiţi factori conduc şi pot conduce uneori şi în viitor la

avaria construcţiei şi chiar la catastrofe. Este important a se acorda atenţie deosebită acestei

probleme, pentru a se evita greşeli care pot duce la urmări grave.

3. Concepţia şi evoluţia amenajărilor hidrotehnice complexe în

România

Anterior prezentării unor scheme hidrotehnice complexe din diverse tări, este necesar

a se evidenţia faptul că în ţara noastră există o tradiţie bine consolidată în domeniul

hidrotehnic, amenajările fiind concepute în cadrul bazinelor hidrografice sau pe spaţii

interbazinale.

Programele Naţionale de Amenajare a Bazinelor Hidrografice, de Îmbubătăţiri

Funciare şi Gospodărirea Apelor, reprezintă preocupările şi orientările din acest domeniu.

(Rpublica Socialistă România)

În România, cerinţele de apă însumate, ale tuturor folosinţelor – industrie, agricultură,

populaţie, au cunoscut o creştere foarte rapidă , de la cca 1 miliard m3 în 1950 →20 miliarde

m3 după 1980. În aceste condiţii, a apărut ca deosebit de acută problema gopodăririi raţionale,

într-o concepţie unitară şi de perspectivă a resurselor de apă ale ţării, prin stabilirea unui plan

de largă perspectivă pentru amenajarea bazinelor hidrografice.

În acest scop, s-a elaborate un program al dezvoltării amenajării bazinelor hidrografice

din România. El fixează liniile directoare ale dezvoltării amenajării bazinelor hidrografice pe

o periodă de 30 ani –( 1950 – 1980).

Programul prevede un ansamblu de măsuri privind sistematizarea întregii reţele

hidrografice a ţării, regularizarea tuuror cursurilor de apă, controlul debitelor prin lacuri de

acumulare, amenajarea reţelei de irigaţii, prevenirea şi combaterea poluării apei şi eroziunii

solului, valorificarea potenţialului hidroenergetic, dezvoltarea navigaţiei interioare, creşterea

producţiei piscicole, ca şi asigurarea condiţiilor pentru amenajări în vederea dezvoltării

turismului şi agrementului care să permit asigurarea folosirii depline a resurselor de apă

pentru satisfacerea cantitativă a cerinţelor de apă şi ale economiei naţionale, precum şi

apărarea localităţilor şi terenurilor agricole împotriva inundaţiilor.

Bazat pe cele mai modern concepţii de amenajare a bazinelor hidrografice, adaptate la

specificul ţării noastre, Programul Naţional de Amenjare a Bazinelor Hidrografice prevede

următoarele linii directoare:

Amenajarea, într-o concepţie unitară, a tuturor bazinelor hidrografice din ţară,

pentru folosirea complexă a surselor de apă şi asigurarea tuturor folosinţelor în

pas cu dezvoltarea economic – socială a ţării;

Realizarea unor lacuri de acumulare în fiecare bazin hidrografic, cu prioritate

în zona montană, ca reserve de apă pentru redistribuirea debitelor, în vederea

satisfacerii cerinţelor, pe tot parcursul anului, concomitant cu producerea de

energie electrică;

Conjugarea lucrărilor de acumulare în vederea atenuării viiturilor cu lucrări de

regularizare şi îndiguire a cursurilor de apă, pentru apărarea împotriva

inundaţiilor a localităţilor şi terenurilor agricole;

Realizarea conjugată a lucrărilor necesare de combatere a eroziunii solului şi

de corectare o torenţilor pentru protecţia împotriva colmatării lacurilor de

acumulare şi a cursurilor de apă;

Conjugarea lucrărilor de amenajare a cursurilor de apă cu lucrări de desecare şi

de combatere a excesului de umiditate din zonele limitrofe, precum şi cu

lucrările de irigaţii.

Elaborarea vastului program de amenajare a bazinelor hidrografice materializează şi o

tradiţie bogată existentă în acest domeniu în ţara noastră, începând cu primele amenajări

rustice cunoscute din trecutul istoric ca mori, pive, joagăre sau iazuri şi eleştee pentru

creşterea peştilor, şi terminând cu proiecte inginereşti elaborate şi realizate de unii înaintaşi

iluştri.

Începând cu anii 1920 – 1935 au fost făcute şi primele propuneri de amenajare ale

unor bazine hidrografice, ca rezultat al preocupărilor entuziaste ale primilor ingineri

hidrotehnişti români. Aceste propuneri de amenajare aveau în vedere, în cea mai mare parte,

dezvoltarea irigaţiilor în zonele secetoase , utilizarea potenţialului hidroenergetic sau crearea

de căi navigabile pe râurile interioare. Totodată, necesităţile de apărare împotriva inundaţiilor

şi de asanare a unor zone insalubre orăşeneşti – printer care şi zona capitalei, au impus găsirea

unor soluţii radical de amenajare.

Meritul deosebit al acestor înaintaşi ai hidrotehnicii româneşti constă, pe de – o parte

în faptul că au scos în evidenţă unele posibilităţi de valorificare a resurselor de apă ale ţării,

iar pe de altă parte, că au pus bazele şcolii româneşti de amenajare şi utilizare a resurselor de

apă.

Trecerea la studierea pe plan naţional a problemei amenajării complexe a bazinelor

hidrografice a fost posibilă în anii de după eliberare, când, din iniţiativa conducerii de partid şi

de stat şi mergându-se pe cele mai noi principii de amenajare, cu sprijinul material direct

acordat de stat, a fost începută, odată cu elaborarea primului plan de electrificare a ţării în

anul 1950, acţiunea de analiză sistematică, pe baze noi a posibilităţilor de utilizare a resurselor

de apă, elaborându-se pentru unele zone ale ţării, primele scheme de amenajare complexă.

Această acţiune a fost încheiată pe ansamblul ţării şi într-o primă formă, în anii 1950 – 1963,

prin elaborarea planurilor de amenajare pe bazine hidrografice şi a sintezei acestor propuneri

într-un plan general de amenajare pe întreaga ţară.

Având în vedere perioada de început a dezvoltării amenajării bazinelor hidrografice,

planurile de amenajare din 1950 – 1963 au urmărit soluţionarea cu prioritate a clor mai urgent

şi mai grave probleme legate de primele lucrări de amenajare a bazinelor hidrografice – lacuri

de acumulare, derivaţii, lucrări antierozionale, irigaţii, amenajări hidroenergetice, etc. , a căror

realizare o impuneau nevoile mereu crescânde ale econmiei naţionale, stabilind totodată şi

cadrul general de perspectivă, pentru amenajarea integral a bazinelor hidrografice, în vederea

utilizării în totalitate a folosinţelor de apă – alimentări cu apă pentru populaţie şi industrie,

amenajări hidroenergetice, irigaţii, desecări, lucrări pentru combaterea eroziunii solului şi a

torenţialităţii, amenajări piscicole, navigaţie şi agrement.

Prin planurile de amenajare, s-au definit şi principalele direcţii de dezvoltare şi

adâncire a gradului de cunoaştere a posibilităţilor de amenjare:

Cunoaşterea cât mai exactă şi completă a resurselor de apă disponibile, atât din reţeaua

de suprafaţă, cât şi din subteran, prin dezvoltarea unei reţele naţionale de măsurători

sistematice, cu asigurarea prelucrării şi stocării acestora pe baza tehnicilor modern

Identificarea şi invetarierea zonelor afectate de fenomenele distructive ale apelor –

inundaţii, exces de umiditate, eroziunea solului sau formaţiuni torenţiale, în vederea

precizării ansamblului de lucrări necesare readucerii în circuitul productive, la

randamente superioare, a acestor suprafeţe;

Inventarierea posibilităţilor de control al scurgerii prin lacuri de acumulare, preonizate

atât petru mărirea debitelor minime pe râuri în perioade secetoase , cât şi pentru

reducerea debitelor care produc inundaţii catastrofale;

Corelat cu gradul de disponibilitate a resurselor de apă şi cu distribuţia cerinţelor, au

fost analizate şi propuse soluţii de transferuri de debite între cursurile de apă de la

râurile bogate în apă spre interfluviile mari, mai sărace în resurse de apă;

În fucţie de dezvoltarea economic şi de creşterea gradului de industrializare şi

urbanizare, care duce implicit şi la o concentrare a surselor potenţiale de poluare, au

fost analizate problemele legate de protecţia calităţii apelor, în vederea asigurării unei

calităţi corespunzătoare a apei pe râuri, care să permit şi utilizarea succesiva a apei de

către consumatorii amplasaţi de-a lungul râului;

Inventarierea posibilităţilor de dezvoltare a lucrărilor de irigaţii în zonele secetoase ale

ţării;

Inventarierea potenţialului hidroenergetic şi selecţionarea lucrărilor eficiente, ethnic şi

economic, în vederea asigurării unei amenajări progressive a întregului potenţial

hidroeenergetic al râurilor interioare şi al Dunării.

După încheierea lor, în anul 1963, planurile de amenajare pe bazine hidrografice au

constituit timp de peste 10 ani reperele principale pentru selecţionarea celor mai eficente

lucrări de amenajare propuse şi realizate în cincinalele 1966 – 1970 , 1971 – 1975.

Necesităţile corelării mai riguroase, într-un cadru general, de perspectivă, a

propunerilor de lucrări din cincinalul 1976 - 1980 au impus actualizarea schemelor de

amenajare preconizate în planurile de amenajare, elaborându-se în acest scop scheme cadru de

amenajare a bazinelor hidrografice, ansamblul propunerilor de dezvoltare a amenajărilor

fiind sintetizate în Programul Naţional de Perspectivă de Amenajare a Bazinelor Hidrografice

din RSR.

În vederea realizării lucrărilor de îmbunătăţiri funciare, corelate cu cele din Programul

national pentru amenajarea BH, în 1983, s-a adoptat Programul national pentru asigurarea

unor productii agricole sigure si stabile, prin cresterea potentialului productiv al pamantului,

mai buna organizare si folosire în mod unitar al terenurilor agricole, a intregii suprafete a tarii,

realizarea irigatiilor pe cca 55 - 60 % din suprafata arabila, a lucrarilor de desecare si

combatere a eroziunii solului.

Propunerile din acest program iau în considerare dezvoltarea irigaţiilor pe o suprafaţă

de 5.5 mil ha şi realizarea de lucrări de desecare pe 5.33 mil ha şi executarea de lucrări de

combatere a eroziunii solului pe 5.3 mil ha. Corelat cu aceste lucrări hidroameliorative şi în

special cu extinderea irigaţiilor în program se propune realizarea unui ansamblu de lucrări în

gospodărirea apelor respective lacuri de acumulare şi canale magistrale. Rolul canalelor

magistrale este acela de a transferul debitelor de la surse spre zone secetoase, lipsite de

resurse proprii de apă. Printre aceste magistrale de irigaţii sunt de menţionat:

Siret – Jijia

Siret – Bahlui

Canalul Siret – Bărăgan

Derivaţia Olt – Vedea – Neajlov

Derivaţia Someş – Crasna – Ier

Punerea în practică a programului pentru amenajarea bazinelor hidrografice a dus la

realizarea a numeroase amenajări, dintre care se menţionează:

Lacuri de acumulare cu folosinţe complexes au preponderant energetic, având

volume relative mari şi asigurând un control corespunzător al scurgerii pe

râurile respective, cum sunt lacurile: Izvoru Muntelui - Bicaz