Normativ privind ANALIZA I EVALUAREA RISCULUI ASOCIAT BARAJELOR,

indicativ NP 132 2011

2

CUPRINS

Cap.1.Obiectul normativului Cap.2.Domeniul de aplicare Cap.3.Definiii i terminologie Cap.4.Analiza riscului

4.1.Analiza vulnerabilitii i a potenialului de cedare 4.2.Analiza zonei aval potenial afectate de ruperea baraj 4.3.Date necesare pentru analiza riscului 4.4.Factori de risc 4.4.1. Elementele structurale ale barajului 4.4.2. Terenul de fundare 4.4.3. Lacul de acumulare 4.4.4. Fenomene naturale extreme 4.4.5. Factorul uman 4.5.Scenarii de cedare 4.5.1. Scenarii de cedare pentru barajele din materiale locale 4.5.2. Scenarii de cedare pentru barajele din beton 4.5.3. Scenarii de cedare induse de viituri 4.5.4. Scenarii de cedare induse de cutremure

Cap.5.Cuantificarea riscului 5.1.Etapele procesului de cuantificare 5.2.Calculul probabilitilor de cedare 5.2.1.Metoda statistic 5.2.2.Abordarea probabilist 5.2.3.Arborele evenimentelor 5.2.4.Arborele evenimentelor adverse 5.2.5.Arborele consecinelor 5.3.Determinarea hidrografelor ruperii 5.3.1.Scenarii de formare a breei 5.3.2.Dimensiuni i timpi de formare a breei 5.3.3.Determinarea hidrografului ruperii 5.4.Calculul propagrii undei de rupere 5.5.Cuantificarea consecinelor 5.5.1.Evaluarea pierderilor de viei omeneti 5.5.2.Evaluarea pagubelor materiale 5.5.3.Evaluarea efectelor asupra mediului

Cap.6.Evaluarea riscului 6.1. Riscului acceptat ca rat anual a pierderilor de viei omeneti 6.2. Riscul acceptat ca rata anual a pagubelor materiale

Cap.7.Controlul riscului 7.1.Creterea siguranei structurale 7.2.Urmrirea comportrii barajelor 7.3.Avertizare-alarmare-evacuare Referine tehnice i legislative

3

ANEXE I. Exemplu de calcul a probabilitii de cedare prin aplicarea metodei statistice. II. Exemplu de calcul a probabilitii de cedare prin aplicarea arborelui evenimentelor

adverse. III. Exemple de calcul a probabilitilor de apariie a consecinelor prin aplicarea arborilor

consecinelor. IV. Exemplu de calcul a hidrografului ruperii. V. Exemplu de apreciere a pierderilor de viei omeneti produse de ruperea unui baraj.

4

Cap. 1. OBIECTUL NORMATIVULUI

(1) Normativul stabilete principiile care stau la baz i metodele care se folosesc pentru analiza, cuantificarea, evaluarea i controlul riscului asociat barajelor. n cadrul normativului:

a) se definesc etapele de analiz a riscului i se indic modul de selecie a scenariilor de cedare;

b) se stabilesc metodele de calcul sau de estimare a probabilitilor de cedare; c) se indic metodologia de determinare a hidrografelor generate de ruperea barajului; d) se indic modul de selecie a modelelor matematice utilizate pentru calculul propagrii

undelor de rupere; e) se stabilesc abordrile ce pot fi utilizate n cuantificarea consecinelor unei ruperi de

baraj f) se definete riscul tolerabil/acceptat pentru principalele consecine ale unei ruperi

de baraj; g) se prezint modalitile de control al riscului asociat barajelor.

(2) Normativul nu are detalierea unui ghid de calcul i servete numai la asigurarea unei

abordri (principii, metode i modele) unice a problemelor de risc asociat barajelor. Bibliografia selectiv cuprins n normativ permite unui utilizator realizarea cuantificrilor implicate n procesul de analiz i evaluare a riscului asociat barajelor.

Cap. 2. DOMENIUL DE APLICARE (1) Normativul se aplic la analiza i evaluarea riscului asociat barajelor existente care

realizeaz acumulri de ap, indiferent de folosina deservit i de tipul de baraj.

(2) Normativul servete analizei proceselor de decizie inginereasc in domeniul barajelor prin furnizarea unei baze obiective i corecte pentru luarea deciziilor.

(3) Normativul se aplic: a) n faza de proiectare pentru a asigura un echilibru raional ntre costurile de investiie i

siguran, innd seama de particularitile barajului i de consecinele ruperii; b) n faza de exploatare pentru a asigura dirijarea raional a fondurilor ctre acele msuri

de cretere a siguranei sau de diminuare a consecinelor care sunt cu adevrat eficiente;

(4) Normativul se aplic pentru a asigura o abordare unitar i riguroas n form cantitativ a informaiilor suplimentare obinute n exploatare privitoare la condiiile naturale i comportarea barajului, depistarea unor mecanisme de rupere care nu au fost identificate la proiectare i schimbarea condiiilor din zona aval.

(5) Normativul furnizeaz baza pentru a corela nivelurile de risc asociate barajelor cu nivelurile de risc tolerate de societate pentru alte lucrri sau activiti purttoare de risc.

(6) Normativul se aplic i pentru a permite intervenia autoritilor pentru ca deintorii de baraje s se ncadreze n nivelul de risc socialmente acceptat.

5

Cap. 3. DEFINIII I TERMINOLOGIE (1) Sigurana asociat unui baraj este sperana ca barajul s se comporte conform

ateptrilor, respectiv s nu se produc cedarea (ruperea) sa sub aciunea solicitrilor, ntr-un interval de timp dat (de regul durata de via a acestuia).

(2) Riscul asociat unui baraj este o msur a probabilitii i a severitii unor efecte

adverse asupra vieilor omeneti, a sntii comunitilor, a proprietilor i a mediului, provocate de cedarea barajului.

(3) Cedarea unui baraj este definit ca fiind ruperea sau deplasarea unei pri a corpului

barajului sau a fundaiei sale care face ca barajul s nu mai poat reine apa, ceea ce conduce la pierderea necontrolat a unui volum mare de ap din lacul de acumulare.

(4) Modul de cedare este modalitate prezumtiv (ipotetic) prin care un sistem baraj

teren de fundare i poate pierde funcia pentru care a fost conceput (de retenie a apei). Modurile de cedare pot fi deversarea, alunecare general (pierderea stabilitii), distrugerile locale ale materialelor (cnd eforturile depesc rezistenele), deformaiile inadmisibile funcional, infiltraiile prin fundaie (mari i evolutive), degradarea materialelor (prin agresiuni sau mbtrnire), lichefierea fundaiilor etc. Modurile de cedare iniial independente pot s se poteneaz reciproc, conducnd la o evoluie rapid spre ruperea barajului.

(5) Msura riscului este rata anual i este dat de relaia:

(6) Risc = Probabilitatea anual de cedare a barajului x Mrimea consecinelor

dac se produce cedarea sau:

Risc = Pc x C (7) Probabilitatea de cedare este probabilitatea ca ntr-un interval de timp dat (prestabilit)

s se produc ntr-un anume mod o cedare a barajului.

(8) Probabilitatea de cedare global (total) reprezint suma probabilistic a probabilitilor de cedare pe moduri de cedare particulare.

(9) Scenariul de cedare cuprinde cauzele i mecanismul prin care se poate produce cedarea unui baraj. n funcie de condiiile din amplasament i de tipul de baraj se pot distinge o multitudine de scenarii de cedare.

(10) Riscul total asociat barajului este suma riscurilor calculate pentru toate scenariile posibile.

(11) Analiza riscului const n identificarea surselor de risc i a posibilitii ca acestea s conduc la cedare (scenariile i mecanismele prin care barajul poate ceda).

6

(12) Cuantificarea riscului const n estimarea probabilitilor de apariie a unui fenomen advers, declanator al unui mecanism de cedare, analiza vulnerabilitii barajului sau a componentelor sale n raport cu acest fenomen, estimarea probabilitii de cedare pentru fiecare scenariu identificat n etapa de analiz a riscului i n final aprecierea cantitativ a consecinelor innd seama de faptul c pierderea necontrolat a apei din lac are potenial trei categorii de consecine distincte: pierderi de viei omeneti pagube materiale i efecte asupra mediului.

(13) Factori de risc care pot s creasc riscul asociat barajului sunt fenomenele naturale extreme, defeciunile structurale, factorul uman i problemele de exploatare.

(14) Vulnerabilitatea barajului se definete ca susceptibilitatea acestuia de a fi sensibil la un anumit mod de cedare i de a suferi deprecieri grave cu consecine semnificative n cazul cedrii.

(15) Metoda probabilist de abordare a siguranei exprim valorile parametrilor de calcul i relaiile dintre acetia sub form de funcii de distribuie i corelaii, iar Probabilitatea de cedare reprezint o msur cantitativ a siguranei

(16) Riscul normat este riscul pe care l creeaz un baraj care este proiectat, executat i exploatat, respectndu-se toate prevederile legale referitoare la siguran, la regimul amenajrii teritoriului din aval i la msurile post-avarie.

(17) Riscul acceptat pentru un baraj existent este riscul exprimat explicit pe care societatea l tolereaz i l impune prin reglementri speciale.

7

Cap. 4. ANALIZA RISCULUI

4.1. Analiza vulnerabilitii i a potenialului de cedare

(1) n cadrul analizei riscului barajul este privit ca un sistem de componente interactive -

structur, teren de fundare, lac de acumulare, descrctori, enal aval etc. i fiecare dintre componente este analizat din punctul de vedere al vulnerabilitii fa de condiiile adverse care pot apare (viituri, cutremure, creterea infiltraiilor sau concentrarea acestora pe ci prefereniale, ntreruperea alimentrii cu energie etc.) i a msurii n care defectarea sau cedarea componentei poate conduce la o cedare a barajului.

4.2. Analiza zonei aval potenial afectate de ruperea barajului

(2) A doua component n analiza riscului cuprinde o investigare detaliat a condiiilor din aval de baraj, n special a zonelor potenial afectate de o und de rupere a barajului. Sunt necesare modele digitale ale terenului, care s cuprind, pe lng relief, natura i folosina terenurilor, fondul construit, unitile economice, date privind populaia rezident n zona potenial afectat i eventual populaia flotant, sistemele ecologice naturale.

4.3. Date necesare pentru analiza riscului

(3) Pentru analiza riscului un minim de date necesar trebuie s cuprind: a) particularitile amplasamentului i barajului; b) istoricul comportrii lucrrii, incluznd datele furnizate de sistemul de urmrire a

comportrii, incidentele de comportare i interveniile constructive suferite n perioada de exploatare;

c) investigaii privind magnitudinea i frecvena hazardurilor naturale; d) date cadastrale i rezultatele recensmntului pentru zona potenial afectat de ruperea

barajului.

4.4. Factori de risc

4.4.1. Elementele structurale ale barajului (4) n cazul barajelor de beton imperfeciunile sistemului de drenaj sau colmatarea n timp

al acestuia, care conduc la creterea subpresiunilor, cu efect direct asupra stabilitii.

(5) n cazul barajelor de pmnt fisurarea elementului de etanare, combinat cu filtre inverse greit proiectate sau executate, care este iniiatoare a eroziunii interne.

(6) n cazul barajelor de umplutur omogene, defeciunile de compactare, suprafeele de contact dintre straturi prost tratate sau lipsa sistemelor de drenaj eficiente, care conduc la saturarea prismului aval i la instabilitatea acestuia.

8

4.4.2. Terenul de fundare

(7) Terenurile de fundare lichefiabile, lsate netratate, sunt iniiatoare a cedrii chiar la seisme moderate.

(8) Existena n terenul de fundare a unor ci prefereniale de infiltraie i imperfeciunile sistemului de etanare n profunzime a fundaiei conduc la eroziune intern (sufozii) care compromit ulterior integritatea structurii.

(9) Sistemul de falii i de discontinuiti din roca de fundare poate fi iniiatorul unor cedri totale a structurii barajului prin crearea unor blocuri de roc instabile, care pot fi expulzate din teren.

(10) Existena n fundaie a unor materiale solubile, de tipul srii sau gipsului, poate induce n timp formarea de caverne care pericliteaz integritatea barajului.

4.4.3. Lacul de acumulare (11) Colmatarea excesiv a lacului de acumulare reduce substanial efectul de atenuare a

viiturilor i poate cauza n final deversarea peste coronament a barajului. La coada lacului, colmatarea poate conduce la ridicarea nivelului apelor mari, cu depirea cotei digurilor (dac acestea exist).

4.4.4. Fenomene naturale extreme (12) Viiturile naturale create de precipitaii excesive constitue fenomenul natural cel mai

periculos din punctul de vedere al riscului asociat barajului. Formarea unei viituri n bazinul controlat de acumulare produce creterea riscului att prin majorarea probabilitii de cedare ct i prin creterea consecinelor n aval, prin suprapunerea undei de rupere cu viitura propriu zis.

(13) Cutremurele sunt considerate al doilea factor major de risc. Crpturile i fisurile provocate de micarea seismic sunt iniiatoare a cedrii prin apariia infiltraiilor excesive, chiar dac cedarea apare ntrziat fa de momentul cutremurului. Cedare ntrziat apare i n cazul lichefierii materialelor de construcie sau a terenului de fundare induse de cutremur. Deplasrile remanente ale corpului barajului sau ale structurii descrctorului conduc la reducerea grzii sau la blocarea stavilelor, constituind cauze ale cedrii produse ulterior de debite afluente mari n lac.

(14) Instabilitatea versanilor lacurilor de acumulare constituie un factor de risc dac

alunecarea are volum i vitez mare i ca urmare unda de impact creat de alunecare poate deversa barajul i compromite integritatea acestuia. Chiar la viteze reduse ale alunecrii, masa alunecat poate bloca descrctorii i reduce sigurana la ape mari. Uneori masa alunecat formeaz baraje naturale amonte de lac sau de compartimentare a lacului, care la primele viituri sunt rupte prin deversare i creaz unde de viitur ce pot depi capacitatea descrctorilor.

4.4.5. Factorul uman (15) n cazul personalului de exploatare neglijarea unor semne evidente premergtoare

cedrii (infiltraii concentrate, crpturi majore, cratere de sufozie etc.) trebuie luat n

9

considerare n analiza riscului. n aceeai categorie intr interpretarea greit a instruciunilor de exploatare sau nerespectarea acestora.

(16) n lipsa unui personal de paz responsabil vandalizarea echipamentelor barajului, evenimente precum furtul blocurilor de piatr din protecia paramentului amonte sau din rizberm, furtul nisipului din filtrele inverse, sau de sub dalele pereului amonte, afecteaz sigurana barajului i cresc implicit probabilitatea de cedare.

(17) Construciile realizate n imediata vecintate a piciorului aval al barajului, sau n zona potenial inundabil de unda de rupere, contribuie de asemenea la creterea riscului, prin creterea semnificativ a mrimii consecinelor n caz de cedare a barajului.

4.5. Scenarii de cedare

4.5.1. Scenarii de cedare pentru barajele din materiale locale

(18) Scenariile de cedare a barajelor din materiale locale cuprind cedri prin deversarea coronamentului, cedri datorit infiltraiilor i cedri structurale.

(19) Cedarea prin eroziunea paramentului aval produs ca urmare a deversrii peste coronament este mecanismul cel mai frecvent ntlnit n cazul barajelor omogene, cu nalimi moderate. Eroziunea se iniiaz la piciorul aval i se dezvolt regresiv pn cnd se formeaz brea n umpluturile necoezive (balast, pietri i nisip) eroziunea este rapid, n timp ce n umpluturile coezive (argile compactate) procesul este mai lent.

(20) Cedrile datorate infiltraiilor sunt cauzate fie de eroziunea intern, pe ci prefereniale de infiltraie, fie de saturarea prismului aval.

(21) Eroziunea intern prin corpul barajului este declanat de infiltraii concentrate care apar fie n lungul conductelor sau galeriilor care strbat barajul, fie prin defeciuni locale ale etanrii amonte din baraj, fie prin rosturile dintre corpul de umplutur i elementele de beton ncorporate (descrctori, culei, prize, centrale etc.).

(22) Eroziunea intern prin terenul de fundare este declanat tot de infiltraii concentrate, produse prin defeciuni ale etanrii n profunzime sau n lungul unor orizonturi permeabile ce conin materiale antrenabile. Eroziunea intern produce caverne n corpul barajului sau n terenul de fundare, care induc apoi prbuiri sau tasri majore, prin care are loc deversarea cu dezvoltarea breei.

4.5.2. Scenarii de cedare pentru barajele din beton (23) Scenariile de cedare a barajelor de greutate din beton, incluznd stvilarele, sunt

alunecarea pe talpa de fundare, rsturnarea, alunecarea barajului mpreun cu o parte din roca de fundare, alunecarea unei pri din baraj n lungul unei fisuri deschise sau a unui rost de lucru prost tratat, eroziunea intern sau dizolvarea unor orizonturi din terenul de fundare, instabilitatea versanilor.

10

(24) Ruperea prin alunecare n lungul conturului de fundare se poate produce dac subpresiunile cresc mult fa de cele prognozate la proiectare sau dac mpingerea hidrostatic crete ca urmare a ridicrii semnificative a nivelului n lac. O asemenea situaie se poate realiza la deversarea peste baraj.

(25) Ruperea prin rsturnarea unor ploturi se poate produce la deversarea peste coronament.

(26) Pierderea stabilitii prin alunecare pe orizonturi mai slabe din terenul de fundare este posibil n cazul unor terenuri de fundare eterogene, stratificate, la care discontinuitile din masa de roc creeaz planuri slabe din punctul de vedere al rezistenei la forfecare.

(27) Ruperea prin alunecarea unei pri a corpului barajului n lungul unei fisuri cvasiorizontale sau n lungul unui rost de lucru netratat se produce atunci cnd apa ptrunde pe discontinuitate i creaz majorri ale subpresiunilor. Asemenea ruperi s-au produs la baraje din zidrie de piatr i nu sunt excluse n cazul barajelor de beton.

(28) Eroziunea intern sau dizolvarea unor orizonturi geologice prezente n adncimea amprizei produce ntr-o prim faz tasri neuniforme i ieirea din aliniamentul structurii a unor ploturi, cu ruperea etanrii i pierderi necontrolate ale apei din lac. Schimbarea sistemului de ncrcri poate declana instabilitatea respectivelor ploturi i deci ruperea.

(29) Scenariile de cedare a barajelor arcuite sunt asociate pierderii rezemrii asigurate de versani sau de culei.

a) Deplasrile excesive ale versanilor de roc, cauzate de o instabilitate general sau de deplasri interne, produc ruperea structural.

b) Ruperea structural poate fi cauzat i de alunecarea produs pe orizonturi slabe ale terenului de fundare, care antreneaz i o parte din structur.

4.5.3. Scenarii de cedare induse de viituri (30) n cazul viiturilor cedarea barajului se poate produce prin eroziunea provocat de

deversarea peste coronament, prin formarea unor gropi erozionale la piciorul descrctorului sau prin deversarea pereilor de gard ai canalului descrctorului i splarea umpluturii.

(31) Deversarea peste coronament conduce cel mai frecvent la rupere. La barajele de pmnt mecanismul de rupere este eroziunea extern, iar la cele de anrocamente instabilitatea intern. Barajele de greutate i cu contrafori deversate i pierd stabilitatea la alunecare sau la rsturnare atunci cnd, prin creterea nivelului apei, creterea procentual a sarcinii hidrostatice, fa de sarcina corespunztoare reteniei normale, depete 20...30%.

(32) Lipsa de funcionalitate a echipamentului hidromecanic al descrctorului (lipsa de energie electric, defectarea sistemului de manevr, blocarea n nie) reprezint un eveniment declanator al cedrii prin deversare peste coronament. Capacitatea de descrcare poate fi afectat de blocarea cu plutitori a deschiderilor evacuatorului.

11

4.5.4. Scenarii de cedare induse de cutremure (33) Scenariile de cedare cele mai frecvent ntlnite sunt: a) apariia de fisuri sau fracturi n materialele din structura barajului; b) lichefierea umpluturilor din barajele de pmnt sau a terenului de fundare; c) reactivarea sau declanarea unor fenomene de eroziune intern ca urmare a rspunsului dinamic; d) avarierea sau blocarea stavilelor de la descrctorii de ape mari; e) avarierea turnurilor de priz i golire, tip clugr, conducnd la pierderea controlului nivelului apei din lac i la deversare peste coronament; f) alunecarea n lac a unor mase mari din versant, care formeaz unde de impuls care deverseaz coronamentul sau blocheaz accesul ctre descrctori.

12

Cap. 5. CUANTIFICAREA RISCULUI

5.1. Etapele procesului de cuantificare

(1) Procesul de cuantificare se face pe elemente sau pri ale barajului, care pot s cedeze

n mod independent i s produc pagube corespunztoare. De exemplu, la un baraj-stvilar pot ceda n mod independent stvilarul (sau unele dintre ploturile sale) sau pri (tronsoane) ale digurilor laterale sau longitudinale de pe ambele maluri, care au adesea condiii de fundare i uneori i alctuire constructiv diferit.

(2) Procesul de cuantificare cuprinde urmtoarele etape: a) pentru fiecare scenariu de cedare credibil pentru barajul analizat se calculeaz

probabilitile de cedare, prin metode statistice, probabiliste, atunci cnd cedarea are o exprimare matematic, sau folosind arborii evenimentelor.

b) pentru scenariile de cedare selectate se determin hidrografele debitelor de rupere fcnd ipoteze privind brea creat i timpul de golire al lacului.

c) se calculeaz propagarea undei de rupere n aval utiliznd un model de scurgere i se definesc n regim tranzitoriu, explicitnd factorul timp, zonele inundate aval de baraj i adncimile i viteza apei n zonele inundate.

d) se calculeaz pierderile de viei omeneti i pagubele ce se pot produce n cazul cedrii, ca urmare a fiecrui scenariu analizat.

e) Rata anual a riscului pentru fiecare scenariu se calculeaz ca produs intre probabilitile de cedare ale scenariului i mrimea consecinelor n cazul materializrii acelui scenariu. Suma, pe elemente (pri) ale barajului i pe categorii de consecine, a riscurilor aferente scenariilor selectate d n final rata anual a riscului barajului.

5.2.Calculul probabilitilor de cedare

5.2.1.Metoda statistic (3) Probabilitatea de rupere, determinat prin metode statistice, se definete ca fiind

raportul dintre numrul de cedri nregistrate i produsul dintre numrul de lucrri i numrul de ani de exploatare al barajelor pentru care exist observaii. Dac populaia statistic conine N

baraje de acelai tip, avnd durate de exploatare it (i = 1, N) iar n perioada de observaie s-a nregistrat rn ruperi, atunci probabilitatea anual de rupere este :

= N

ii

rr

t

nP

1

. (5.1)

(4) Condiiile minimale care trebuie ndeplinite pentru utilizarea metodei statistice sunt: a) populaia statistic utilizat n evaluarea probabilitii de rupere (mulimea barajelor

supuse observaiilor) trebuie s aparin unui domeniu omogen; aceast condiie se traduce prin a avea baraje de acelai tip, cu nlimi comparabile, cu vrste apropiate, cu condiii de fundare similare, cu acelai regim de torenialitate al bazinului hidrologic, supus n trecut unor evenimente extreme similare etc.;

13

b) numrul total de baraje similare analizate statistic s fie suficient de mare; numrul acestora trebuie s fie cu att mai mare, cu ct omogeneitatea este mai slab, dar nc acceptabil.

(5) Statistica ruperilor poate fi utilizat pentru prognoza probabilitilor de rupere numai

n fazele preliminare, dat fiind faptul c barajele sunt construcii unicat, amplasate n condiii naturale specifice pentru care existena unor populaii statistice este practic imposibil.

5.2.2. Abordarea probabilist

(6) Abordarea probabilist se poate utiliza atunci cnd condiia de cedare are o exprimare matematic.

(7) Pentru fiecare scenariu ( mod) de cedare se definete un parametru semnificativ care are dou valori caracteristice:

a) valoarea efectiv, numit solicitare" sau solicitare total, notat cu S- rezultat al aciunilor exterioare i al condiiilor n care acestea se exercit;

b) valoarea capabil, numit capabilitate" sau rezisten total, notat cu R - rezultat al rezistenelor i capacitilor de preluare i redistribuire a solicitrilor.

(8) S i R sunt funcii care se exprim pe baza unor elemente primare cu variabilitate

definibil. Spre exemplu, dac cedarea are loc prin deversarea coronamentului, S depinde de debitele afluente(variabile) i de capacitatea disponibil a lacului de acumulare de preluare a unui volum din volumul total al viiturii (variabil n funcie variaia cotei apei din lac), iar R depinde de capacitatea de evacuare a descrctorului (variabil n funcie de posibilitatea de manevr a stavilelor i vanelor (variabil).

(9) Probabilitatea de cedare corespunztoare unui anumit scenariu (mod) de cedare este probabilitatea ca ntr-un interval de timp dat (de regul un an) s se realizeze condiia de cedare specific acelui mod de cedare:

S > R (5.2)

(10) Probabilitatea de cedare global (total) reprezint suma probabilistic a

probabilitilor de cedare pe moduri de cedare particulare i se determin prin procedee specifice.

(11) Mrimile sintetice S i R, fiind funcii de variabile aleatoare sunt la rndul lor variabile aleatoare, descrise de funciile de distribuie FS(x) i FR(x), respectiv de derivatele acestora n raport cu x, funciile de densitate de probabilitate S(x) i R(x).

(12) Condiia de cedare se realizeaz n domeniul n care valorile minime extreme ntmpltoare ale rezistenelor sunt mai mici dect valorile maxime extreme ntmpltoare ale solicitrilor. Mrimea acestui domeniu n cmpul densitii de probabilitate reprezint probabilitatea de cedare, Pc. Valoarea sa se determin prin calculul integralei de convoluie a celor dou distribuii, care pentru un mod de cedare i are expresia:

( ) ( ) ( )[ ] ( ) dxxfxF1dxxfxFPc R0

SS0

Ri ==

(5.3)

14

(13) Dac sigurana barajului se exprim utiliznd funcia de siguran, condiia de cedare, respectiv S > R capt expresia:

E (S,R) > 0 (5.4)

iar expresia probabilitii de cedare, pentru un mod de cedare, devine:

( ) ( )+

==0

EE dxxf0F1Pc (5.5)

(14) n cazul n care determinarea funciilor de distribuie ale lui S, R sau E nu este

posibil, sau dac expresiile funciilor FS(x), FR(x), S(x) i R(x) conduc la o form a integralei de convoluie greu de rezolvat, se poate apela la o metod numeric aproximativ. Se recomand metoda compunerii probabilitilor, n care pentru variabilele care intr n compunerea lui S, R, sau E funcia de densitate de probabilitate se nlocuete cu o repartiie discret de mas de probabilitate.

5.2.3. Arborele evenimentelor

(15) Arborele evenimentelor este o transpunere grafic ordonat a unei analize de cauze-efecte i const ntr-o reprezentare grafic a combinaiilor logice a evenimentelor care conduc la un eveniment final nedorit (cedarea barajului) i apoi la un set de consecine declanate de respectivul eveniment (vezi fig. 5.1).

(16) Partea din arbore care este destinat analizei cauzelor este denumit arborele evenimentelor adverse, iar partea din arborele evenimentelor care este destinat analizei efectelor este denumit arborele consecinelor.

5.2.4. Arborele evenimentelor adverse (17) Arborele evenimentelor adverse permite, prin cuantificare, determinarea probabilitii

de realizare a cedrii sau a unei stri critice care afecteaz stabilitatea i/sau integritatea barajului.

15

Figura 5.1. Arborele evenimentelor

(18) Construcia arborelui evenimentelor adverse se face pornind de la evenimentul final i se dezvolt pe nivele inferioare succesive, cutnd pentru fiecare eveniment advers identificat evenimentele adverse care l declaneaz. Arborele se alctuiete utiliznd un sistem deductiv i se ncheie atunci cnd pe ultimul nivel se identific evenimentele primare care iniiaz mecanismul de cedare sau de rupere anterior definit. Combinarea evenimentelor este asigurat de funciile logice I i SAU care au o reprezentare simbolic standard.

(19) Probabilitatea de apariie a unui eveniment final nedorit (stare critic, cedare etc.) se determin din sumarea probabilist a probabilitilor pariale aferente evenimentelor din arborele evenimentelor adverse. Se pornete de la baza arborelui ctre vrf. La fiecare nivel imediat urmtor, probabilitatea de apariie a evenimentului advers este dat de:

a) suma probabilitilor evenimentelor atunci cnd acestea sunt independente i sunt legate prin operatorul logic SAU;

b) produsul probabilitilor evenimentelor atunci cnd acestea sunt condiionate i sunt legate prin operatorul logic I.

C1 C2 C3

Da Da

Da

Nu Nu

Nu

SI

SI

SAU

SAU

ARE LOC RUPEREA?

ALARMARE? AVARIE?

EVENIMENT NEDORIT (cedare)

0

Anali

za ef

ecte

lor

ARBO

RELE

CO

NSEC

INE

LOR

Anali

za ca

uzelo

rr AR

BORE

LE E

VENI

MENT

ELOR

ADV

ERSE

Evenimente adverse

Evenimente primare

16

(20) Probabilitile evenimentelor primare se definesc ca probabiliti anuale de realizare. (21) Atunci cnd evenimentele primare sunt aciuni cu revenire ciclic, aa cum sunt

precipitaiile, viiturile sau cutremurele, definirea probabilitilor anuale se bazeaz pe studiul statistic al maximelor anuale.

(22) Atunci cnd evenimentele primare nu sunt legate de factorii naturali i nu au nici

repetabilitate ciclic, atribuirea probabilitilor anuale se bazeaz pe cazuistica raportat pentru lucrri similare.

(23) n cazul evenimentelor primare pentru care nu exist date statistice se recurge la aprecieri subiective ale probabilitilor relative de apariie.

5.2.5.Arborele consecinelor (24) Arborele consecinelor permite asocierea probabilitii de apariie a ruperii barajului

cu natura i mrimea consecinelor i const ntr-o reprezentare grafic a secvenelor de evenimente defavorabile care sunt declanate de evenimentul nedorit (stare critic sau rupere produs la baraj).

(25) Eveniment iniiator este evenimentul nedorit iar evenimentele finale sunt

consecinele care servesc evalurii riscului. (26) Arborele se ramific printr-un operator DA/NU la fiecare eveniment indus analizat i

se dezvolt pe niveluri succesive pn la identificarea consecinelor finale - pierderi de viei omeneti, pagube materiale produse terilor, pagube produse deintorului etc.

(27) Ramurile arborelui consecinelor corespund tuturor secvenelor care pot decurge din

evenimentul iniiator, innd seama i de msurile care se pot lua pentru salvarea lucrrii sau pentru diminuarea consecinelor.

(28) Probabilitatea anual de apariie a evenimentului iniiator se determin pe una din

urmtoarele ci: a) prin calcul probabilist; b) prin evaluarea probabilitii evenimentului final din arborele evenimentelor adverse,

construit pentru investigarea cauzelor evenimentului iniiator; c) prin analiza statistic a evenimentelor iniiatoare identice, nregistrate la un eantion bogat

de lucrri asemntoare cu lucrarea analizat.

(29) n cazul n care datele disponibile pentru barajul analizat sunt insuficiente i deci nici una din cile de la punctul (e) pentru determinare a probabilitii de apariie a evenimentului iniiator identificat nu se poate aplica, se recurge la asimilarea probabilitii anuale de apariie pentru anumite stri critice care conduc la rupere utiliznd statisticile globale realizate pe plan mondial (vezi tabelul 5.1).

17

Tabelul 5.1. Probabilitii anuale de apariie a unei anumite stri critice Starea critic Probabilitate anual Viituri care depesc capacitatea descrctorilor

41024,1

Reducerea capacitii descrctorilor

41004,0

Eroziune intern 41004,0 Alunecare 410075,0 Cedarea fundaiei 41015,0 Defeciuni ale structurii 4102,0

(30) Cuantificarea arborelui const n atribuirea unei probabiliti de realizare a ramurelor NU

sau DA, dup caz pn la atingerea evenimentului final (consecin). Cunoaterea uneia dintre probabiliti este suficient, avnd n vedere c P(DA) = 1 - P(NU).

(31) Atunci cnd mai multe secvene conduc la aceeai consecin, probabilitatea total aferent acesteia se obine din sumarea probabilitilor evaluate pe fiecare secven n parte.

(32) Probabilitile pariale aferente bifurcaiilor DA/NU se evalueaz fie prin analiz statistic, atunci cnd se dispune de date suficiente privitoare la producerea evenimentului analizat la lucrri similare, fie pe baza judecii inginereti a unui grup de experi.

(33) Atunci cnd probabilitile de realizare a evenimentului indus se atribuie pe baza judecii inginereti, se cuantific preri subiective, formulate pe baza experienei proprii a experilor. Se descrie verbal ansa de producere a unui anumit eveniment i se utilizeaz echivalri numerice a acestor aprecieri (vezi tabelul 5.2).

(34) Probabilitatea atribuit evenimentului analizat se determin fie ca o medie a probabilitilor atribuite individual de ctre experi, fie prin consens ntr-o analiz colectiv ulterioar primelor aprecieri. Judecata inginereasc i apoi cuantificarea sunt mult mai uor aplicabile dac arborele consecinelor este descompus n mai multe secvene bine detaliate.

Tabelul 5.2. Conversia n probabiliti a prerilor formulate

Descrierea verabl Probabilitatea de apariie

Improbabil 0 Aproape improbabil 0,01 Puin probabil 0,1 Posibil, dar n mic msur 0,25 Greu de precizat (incert) 0,5 Destul de posibil 0,75 Foarte posibil 0,9 Aproape sigur 0,99 Cert 1

18

5.3. Determinarea hidrografelor ruperii

(35) Unda de rupere i viitura accidental care i urmeaz este iniiat de formarea unei

bree n frontul barat. Timpul n care se formeaz brea i dimensiunile breei depind de tipul de baraj i de mecanismul prin care se produce brea. Caracteristicile proprii ale lucrrii intervin, de asemenea, cu o pondere semnificativ.

(36) Scenariul sau scenariile de formare a breei corespund mecanismelor de rupere identificate i cuantificate prin probabilitile anuale de apariie. Fiecrui scenariu i corespunde un anumit hidrograf al ruperii, dependent de timpul de formare i de dimensiunile breei.

5.3.1. Scenarii de formare a breei

(37) n cazul barajelor din materiale locale, scenariile de formare a breei sunt: a) la ruperea produs prin deversare peste coronament apare o ravenare iniial, eroziunea

progreseaz formnd nti o bre triunghiular, aceasta ajunge trapezoidal pn cnd eroziunea atinge nivelul terenului natural, dup care se lrgete prin eroziune lateral. Timpul de formare este relativ lent, depinznd de nlimea lamei deversante;

b) la ruperea produs prin eroziune intern n corpul barajului calea preferenial de infiltraii se mrete prin antrenare de material pn devine orificiu, apoi cavern, umplutura se prbuete i apare o bree dreptunghiular care se lrgete prin eroziune lateral. n primele faze brea nu poate fi sesizat, dup care se produce o rupere rapid;

c) la ruperea produs prin eroziune intern n terenul de fundare infiltraia cu antrenare de material prin terenul de fundare formeaz caverne, care prin prbuire creeaz o bre dreptunghiular n baraj, dezvoltat ulterior prin eroziune lateral. Brea se formeaz rapid.

(38) n cazul barajelor din beton, de greutate sau cu contrafori, scenariile de formare a

breei sunt: a) la ruperea prin alunecare pe talp dou-trei ploturi sunt antrenate spre aval dup care

brea se poate extinde prin antrenarea succesiv a ploturilor vecine. Brea iniial apare practic instantaneu;

b) la ruperea prin cedarea fundaiei o parte din terenul de fundaie, de obicei spre unul dintre versani, este dislocat antrennd o serie de ploturi. Brea apare practic instantaneu;

c) la ruperea prin deversare peste coronament se produc eroziuni n aval, care destabilizeaz ploturile antrennd fie o alunecare spre aval, fie chiar rsturnarea. Brea apare practic instantaneu, dar timpul de producere a ruperii este ndelungat.

(39) n cazul barajelor arcuite, indiferent de mecanismul de cedare, ruperea este complet

i practic instantanee.

5.3.2. Dimensiuni i timpi de formare a breei

(40) n cazul barajelor din pmnt brea are o form trapezoidal cu profunzimea egal cu nalimea barajului. Timpul de formare a breei este n cele mai multe cazuri mai mic de 3 ore.

19

Dimensiunea final a breei are o dezvoltare la coronament de circa 3 ori mai mare ca nlimea

barajului i pante laterale de o45 ... o60 .

(41) n cazul barajelor de beton ruperea afecteaz 20...30 % dintre ploturi, iar timpul de producere este sub 10 minute.

(42) Timpul de formare a breei la ruperea prin deversarea coronamentului se determin innd cont c barajele de pmnt cu materiale coezive la coronament pot rezista la o deversare cu o lam de 0,30 ... 0,50 m timp de cteva ore, iar barajele din anrocamente pot rezista la o deversare cu o lam de pn la 1 m, dar la acestea odat ce brea s-a format aceasta crete foarte repede.

(43) Dimensiunile finale ale breelor formate prin eroziune intern pot fi stabilite n funcie de adncimea apei la baraj H0 i de gradul de compactare al umpluturilor (vezi tabelul 5.3).

Tabelul 5.3. Parametri breelor formate prin eroziune intern

Rezistena Compactarea Dimensiunea la baz a breei (Heff)

nclinarea pereilor breei ()

1 slab H0 / 5 450 2 mediocr 2 H0 / 3 300 3 bun 4 H0 / 9 100

5.3.3. Determinarea hidrografului undei de rupere

(44) Hidrograful ruperii depinde de scenariul de formare a breei, de timpul de dezvoltare a

acesteia i de condiiile de curgere din aval. Aceste elemente depind la rndul lor de alctuirea constructiv a barajului analizat, de istoricul comportrii acestuia i de condiiile naturale din amplasament regim hidrologic i geologie.

(45) Dac brea se formeaz ca urmare a deversrii peste coronament debitul undei de rupere include i din debitul viiturii afluente n lac. Dac ruperea are loc prin celelalte mecanisme debitul undei de rupere este dat exclusiv de scurgerea prin bree a apei din lac.

(46) Hidrograful debitelor produse de rupere se determin asimilnd scurgerea apei din lac cu o curgere peste un deversor cu prag lat, a crui sarcin i dimensiuni se reevalueaz la timpi succesivi de calcul.

(47) n cazul barajelor de pmnt omogene sau cu etanare la paramentul amonte se admite ruperea progresiv. Se stabilesc viteza de cretere a adncimii breei i de extindere a acesteia considernd forma trapezoidal. Pn la atingerea debitului maxim din hidrograful de rupere, care se produce relativ repede, se admite de cele mai multe ori c sarcina hidraulic se menine constant, dup care se ine seama i de scderea nivelului apei din lac pe msur ce se produce evacuarea apei. Dup atingerea dimensiunilor maxime prognozate, brea se menine constant n timp.

(48) n cazul barajelor de beton se atribuie un timp de rupere pentru un plot i se consider c ntr-un interval scurt de timp (cca. 10 minute) brea se dezvolt dup o lege liniar unic sau

20

biliniar. Ruperea succesiv a celorlalte ploturi se face dup o lege propus, care ine seama de numrul total de ploturi afectate i de timpul total de rupere ales.

5.4. Calculul propagrii undei de rupere (49) Propagarea n aval a viiturii create de unda de rupere are un pronunat caracter

tridimensional. Modificrile albiei majore n lungul curgerii (tronsoane mai nguste alternante cu altele largi, afluenii, podurile, structurile de control) produc acceleraii cu componente orizontale i verticale pe axa curgerii. Apa poate curge lateral extinzndu-se n degajamente sau spre albiile afluenilor.

(50) Modelarea bidimensional este metoda de rezolvare recomandat pentru situaiile

curente, cu albii meandrate i cu localiti n vecintatea cursului de ap analizat. (51) Determinarea prin calcule a zonei inundate i a caracteristicilor scurgerii n aceast

zon trebuie s in seama de: a) valorile mari ale vrfului curgerii i a adncimilor de ap asociate; b) inundarea rapid a albiei majore, cu efecte bidimensionale semnificative; c) forma foarte neregulat a suprafeei libere i prezena ocurilor oblice; d) curgerea peste terenuri normal uscate, cu efecte disipative specifice; e) transportul n suspensie a materialului erodat din lac i eventual a fragmentelor din baraj; f) efectele de grani la confluena cu afluenii.

(52) Rezultatele studiului de inundabilitate se prezint att tabelar, ct i prin reprezentare

pe hart. Tabelele se ntocmesc pentru fiecare seciune transversal (localizat pe hart) i cuprind cel puin debitul iniial al curgerii nainte de sosirea undei de rupere, debitul maxim, momentul la care se produce debitul maxim, nivelul iniial al apei, nivelul maxim atins, momentul la care se produce nivelul maxim, viteza maxim de curgere. Harta de inundabilitate trebuie s indice:

a) poziiile seciunilor de calcul; b) conturul zonei inundate, ca o nfurtoare a nivelelor maxime atinse n seciunile de

calcul; c) conturile zonelor inundate la intervale succesive de 0,5 h dup producerea ruperii; d) timpul n care se atinge nivelul maxim n seciunea de calcul, msurat de la producerea

breei.

(53) Rezultatele studiului de inundabilitate pot fi mai bine utilizate dac sunt integrate ntr-un model SIG (Sistem Informatic Geografic). Prin tehnica over lay-urilor, toate datele de interes pot fi stocate, cu reprezentri specifice pentru nivele, viteze, timpi etc.

5.5. Cuantificarea consecinelor

(54) Evaluarea consecinelor trebuie difereniat n funcie de scenariul de rupere. Dac ruperea este produs ca urmare a viiturilor, consecinele ruperii se exprim ca diferen ntre pierderile de viei omeneti i respectiv pagubele materiale provocate de unda de rupere i aceleai categorii de efecte produse de viitura tranzitat n aval n cazul n care barajul rezist. Dac ruperea se produce n condiii hidrologice normale, consecinele ruperii sunt egale cu cele produse de unda de rupere.

21

(55) Dac barajul analizat face parte dintr-o amenajare n cascad, la consecine se adaug

efectele din aval prin ruperea barajelor care nu pot prelua trecerea undei de rupere n condiii normale sau excepionale de exploatare. Dac timpul o permite, se poate face pregolirea lacurilor din aval, care uureaz condiiile de tranzitare a undei de rupere.

5.5.1. Evaluarea pierderilor de viei omeneti (56) Pentru evaluarea pierderilor de viei omeneti potenial produse (PVO) n urma unei

ruperi de baraj sunt necesare: a) determinarea populaiei expuse riscului (PER); b) aprecierea timpului disponibil pentru evacuare, n condiiile n care exist sisteme de

avertizare-alarmare i planuri de evacuare (Te) .

(57) Populaia expus riscului (PER) este populaia aflat la momentul ruperii n interiorul zonei inundabile. Dac ruperea se datoreaz unor viituri excepionale PER este populaia aflat n zona delimitat de cota nivelului maxim natural al rului i nivelul catastrofal rezultat n urma ruperii. Populaia expus riscului se estimeaz n funcie de populaia rezident (PR). Populaia rezident n zona inundabil se determin din datele de evidena populaiei. Dac n zona inundabil sunt staiuni sau zone turistice cunoscute (eventual campinguri), atunci n populaia rezident trebuie incluse, n funcie de sezon i persoanele sezoniere. Dac ruperea se produce n cursul zilei

PER = 0,6 PR + 101 0,6 PRf

al doilea tremen corespunznd populaiei flotante, celor care lucreaz n zona sau celor aflai n tranzit (PRf). Dac ruperea se produce noaptea:

PER = PR

(58) Relaiile dintre pierderile de viei omeneti (PVO) i populaia expus riscului n funcie de timpul disponibil pentru evacuare Te sunt date n tabelul 5.4.

Tabelul 5.4. Evaluarea pierderilor de viei omeneti n funcie de populaia expus riscului i de timpul de evacuare

Timp evacuare

eT PVO

Ziua Noaptea Fr alarmare

eT = 0 90% PER 100% PER

eT < 15 min 31 PER

21 PER

15 min < eT < 1,5 ore PER 0,6 PER 0,6

eT > 1,5 ore 0,0002 PER 0,0002 PER

22

(59) Timpii disponibili pentru evacuare eT se apreciaz din datele privind intervalul de timp scurs de la declanarea alarmei i pn la rupere i respectiv din timpii de sosire ai undei de rupere, pe zone.

(60) Utiliznd rezultatele calculelor de tranzitare a undei de rupere se delimiteaz, n interiorul zonei inundate, zonele cu eT vh ; v > 2 m/s ; b) distrugere parial: /sm7/sm3 22 2 m/s ;

c) pagube din inundaie: /sm22

5.5.3. Evaluarea efectelor asupra mediului

(67) Evaluarea monetar a efectelor asupra mediului este obligatorie i posibil n cazul

inundrii de ctre unda de rupere a zonelor protejate sau a siturilor cu valoare istoric i, respectiv, dac unda de rupere provoac poluarea accidental a zonei prin inundarea depozitelor de deeuri sau a staiilor de tratare a apelor uzate.

(68) Valorile monetare sunt atribuite pe baza valorii de patrimoniu n primul caz, respectiv pe baza costurilor depolurii i tratrii efectelor asupra sntii publice n al doilea caz.

(69) Cuantificarea celorlalte efecte asupra mediului natural se poate face prin nelegere

ntre autoritile de mediu i deintorii de utiliti cu baraje innd seama c: a) multe efecte nu sunt explicite i imediate; b) efectele asupra ecosistemelor sunt uneori subtile i greu de cuantificat; c) atribuirea unor valori monetare este lipsit de temei n lipsa unei piee; d) incertitudinile n evaluarea consecinelor de ordinul doi sunt mai mari dect cele

asociate pierderilor economice.

24

Cap. 6. EVALUAREA RISCULUI

(1) Evaluarea riscului este etapa n care se decide dac riscul estimat este n limite tolerabile i barajul se poate exploata fr restricii, sau, dimpotriv, nivelul riscului este inacceptabil i se impun n prim urgen restricii de exploatare i ulterior intervenii constructive.

(2) Riscul tolerabil, sau acceptat, este riscul exprimat explicit pe care societatea l tolereaz i l impune prin reglementri speciale.

(3) Evaluarea riscului pentru barajele aflate n faz de proiectare sau de execuie se face n paralel cu evaluare siguranei pe baze deterministe, utiliznd normele i standardele n vigoare. ncadrarea exigenelor de performan n limitele prescrise de norme conduce la siguran normat i, prin extensie, la riscul normat.

6.1. Riscului acceptat ca rat anual a piederilor de viei omeneti

(4) Riscul acceptat se definete prin limitele trasate n diagram 6.1 care are n abscis pierderile de viei omeneti (N) n cazul avarierii sau ruperii barajului i n ordonat probabilitatea anual de producere a evenimentului (F). Limitele sunt mai severe n cazul accidentelor care implic un numr mare de decese.

(5) Zona MSRR din diagram semnific faptul c deintorul trebuie s ia msuri supimentare de reducere a riscului pentru al aduce, dac nu n limitele celui tolerabil, cel puin la nivelul risc att de mic ct este raional posibil s se obin. Se recomand ca n situaia n care riscul barajului se situeaz n zona MSRR s se detalieze studiul de risc pentru fundamentarea deciziilor.

MSRR msuri suplimentare pentru reducerea riscului

Diagrama 6.1. Limitele riscului tolerabil

Risc tolerabil Acceptat

MSRR msuri suplimentare de reducere a riscului

Risc intolerabil

MSRR

1 10 100 1000 10000

25

6.2. Riscul acceptat ca rata anual a pagubelor materiale

(6) Riscul acceptat se stabilete prin comparaie cu pagubele nregistrate la alte accidente

grave din domeniul ingineriei civile.

(7) Se consider acceptabil o rat anual a riscului de 10000 EURO/an, ceea ce revine a impune o probabilitate de cedare egal sau mai mic de 10-4 dac pagubele produse terilor sunt de ordinul a 100 milioane de EURO i respectiv de 10-6 dac pagubele produse terilor sunt de ordinul a 10 miliarde EURO.

(8) Dac consecinele ruperii barajului sunt numai pierderi economice, exprimabile n uniti monetare, atunci riscul acceptat se determin pe baza unor analize economice. Costurile implicate n reducerea riscului se compar cu rata ateptat a pagubelor, iar riscul acceptabil rezult dintr-un proces de minimizare a cheltuielilor totale sau de maximizare a beneficiului pentru societate.

26

Cap.7. CONTROLUL RISCULUI

(1) Controlul riscului const n adoptarea msurilor ce asigur meninerea riscului n

limite tolerabile.

(2) Reducerea riscului la un minim raional este o obligaie legal i moral a deintorilor de baraje i amenajri hidrotehnice precum i a administraiei publice locale i centrale.

(3) Reducerea riscului se poate realiza prin msuri care s acioneze asupra celor dou componente majore ale riscului:

a) Reducerea probabilitii de producere a cedrii, prin msuri structurale sau activiti legate de managementul siguranei, cum ar fi urmrirea comportrii n exploatare (monitoringul), inspeciile periodice, etc.

b) Reducerea consecinelor n cazul ruperii barajului, prin msuri de avertizare-alarmare-evacuare, sau prin relocarea permanent a populaiei expuse riscului.

(4) Direciile majore de aciune n controlul riscului sunt creterea siguranei structurale,

urmrirea comportrii (supravegherea) construciilor i avertizarea, alarmarea i evacuarea populaiei n caz de rupere iminent.

(5) Pentru lucrrile noi creterea siguranei structurale se realizeaz prin proiectare competent, bazat pe studii adecvate i prin calitatea execuiei lucrrilor.

(6) Pentru lucrrile existente, pe lng premizele asigurate de proiectare i execuie trebuie asigurate ntreinerea i reparaiile curente, precum i lucrrile de cretere a gradului de siguran, prin intervenii constructive, atunci cnd acestea sunt necesare.

7.1. Creterea siguranei structurale

(7) Creterea siguranei structurale se poate realiza numai printr-un sistem integrat de msuri structurale i non-structurale.

(8) Pentru barajele noi dimensionarea i detaliile constructive trebuie s respecte normele tehnice att n coninut ct i n spirit. n funcie de condiiile hidrologice, seismice si de fundare, precum i n funcie de caracteristicile proprii ale barajului se identific mecanismele de rupere i se prevd detalii constructive adecvate, care aduc creteri semnificative ale siguranei. Pe lng exigenele generale de calitate impuse pentru execuie i modul de verificare i eviden a acestora, specificaiile tehnice trebuie s evidenieze i categoriile de lucrri a cror calitate condiioneaz nemijlocit sigurana lucrrii.

(9) La barajele existente, sigurana structural se menine prin lucrri de ntreinere i de reparaii curente i/sau prin intervenii constructive, atunci cnd performanele funcionale ale lucrrilor sunt afectate de o comportare nesatisfctoare a barajului sau de producerea unor deteriorri sau distrugeri ale lucrrilor datorit unor factori care nu au putut fi anticipai corect la proiectare.

(10) Msurile non-structurale se refer la intervenii n bazinul hidrografic pentru diminuarea viiturilor sau pentru reducerea transportului aluvionar, la exploatarea corect, n acord

27

cu caracteristicile lucrrii i eventual cu prognoza, incluznd i restriciile n exploatare impuse de anumite mecanisme de rupere depistate ulterior, la organizarea unui sistem de prognoz fiabil referitor la hidrologia de exploatare etc.

7.2. Urmrirea comportrii barajelor

(11) Reducerea riscului prin urmrirea continu a comportrii barajului i a mediului lui eficient este operant numai dac respectiva activitate este realizat de un personal competent i este integrat ntr-un sistem organizatoric care prevede competene i responsabiliti clare.

(12) Detalierea activitii de urmrire a comportrii barajelor se face conform prevederilor STAS 7883-90 Construcii hidrotehnice. Supravegherea comportrii n timp. Prescripii generale, precum i n actele normative i reglementrile tehnice privind urmrirea comportrii construciilor hidrotehnice, aplicabile, n vigoare.

(13) O evaluare complet a strii i comportrii barajului poate fi realizat prin controale vizuale, msurtori cu ajutorul aparaturii de msur i control (AMC), precum i prin manevre profilactice ale echipamentelor electro-hidro-mecanice i verificri ale sistemelor de alimentare cu energie electric, inclusiv ale generatoarelor de avarie.

(14) Urmrirea comportrii barajului n timpul construciei i exploatrii curente, printr-un sistem adecvat de instrumente i aparatur de supraveghere, reprezint o condiie esenial de mbuntire a condiiilor de siguran ale lucrrii. Fiind o component integrant a proiectului, sistemul de supraveghere trebuie proiectat odat cu barajul, de preferat de aceeai echip de ingineri. Sistemul AMC trebuie privit ca un sistem dinamic, care poate cere montarea unei aparaturi suplimentare n funcie de simptomele lucrrii sau chiar renunarea la msurarea anumitor parametrii atunci cnd valorile lor se dovedesc a fi evident eronate sau lipsite de semnificaie.

7.3. Avertizare- alarmare- evacuare

(15) Deintorul cu orice titlu al unui baraj are obligaia de a elabora: a) un plan intern pentru rspuns de urgen specific barajului, care include interveniile

deintorului barajului ca rspuns la condiii neobinuite sau de urgen; b) un plan de pregtire pentru situaii de urgen pentru aciuni n exteriorul sistemului

propriu al barajului;

(16) Alarmarea i evacuarea reprezint o parte integrant a ansamblului de msuri de urgen declanat de depistarea unor fenomene periculoase sau situaii critice.

(17) Obiectivul urmrit de sistemul de alarmare i evacuare este de a evacua populaia expus nainte de producerea evenimentului catastrofal, pentru salvarea populaiei din zona afectat de avarierea barajului.

(18) Pentru ntocmirea planurilor de alarmare-evacuare sunt necesare: a) sistemul de prognoz i avertizare n cazul situaiilor critice; b) hrile de inundabilitate n cazul formrii undei de rupere, n care sunt specificate

nivelurile maxime i timpul n care acestea se realizeaz;

28

c) hri de detaliu ale zonei potenial afectate, n care sunt figurate cotele i cile de comunicaie; d) recensmntul recent al populaiei din zona potenial afectat.

(19) Planurile de alarmare-evacuare trebuie s conin dou variante, care s diferenieze cazul unor ruperi produse de viituri excepionale de cazul ruperii neateptate (provocat de cutremur sau de fenomene adverse nedetectate).

(20) Funcionarea sistemului de avertizarealarmare i a planului de avertizare alarmare evacuare se verific mpreun cu comitetul pentru situaii de urgen.

(21) Existena planurilor de alarmare-evacuare precum i probabilitatea funcionrii lor conform prevederilor va fi luat n considerare la calculul efectelor i pagubelor produse de ruperea barajelor

Referinte tehnice

McDonald L., 1994 ANCOLD risk assessment guidelines - Seminar Acceptable Risk for Extreme Event in the Planning and Design of Major Infrastructure Sydney. Fry, J.J., 1998 - Risk analysis, risk management and data bases - Progress report, European Working Group, Barcelona. ICOLD, 1995 - Dam Failures - Statistical Analysis - Bulletin 99. ICOLD, 2006 - Risk Assessment in Dam Safety Management. ICOLD Bulletin 130. Paris. Oosthuizen, C., Hattingh, C., L.- 2007 - Dam Safety Risk Assessment A South African Perspective Proc. of ICOLD Symposium: Dam Safety Management. Role of State, Private Companies and Public in Designing, Constructing and Operating of Large Dams, Saint Petersburg Rettemeier, K., 2000 - Risk Assessment- New Trends in Germany - Proceedings of 20th ICOLD Congress, Q76, R41, Beijing. Smith, D.I., 1992 Damage estimation and preparadness for dam failure flooding - ANCOLD Bulletin No. 50. Zielinski, P., A., 2009 Dam safety management - Proceedings of 23rd ICOLD Congress Q91, General report , Brasilia.

29

Normativ privind analiza i evaluarea riscului asociat barajelor, indicativ NP 132 2011

ANEXE

30

ANEXE

I. Exemplu de calcul a probabilitii de cedare prin aplicarea metodei statistice

II. Exemplu de calcul a probabilitii de cedare prin aplicarea arborelui evenimentelor adverse

III. Exemple de calcul a probabilitilor de apariie a consecinelor prin aplicarea arborilor consecinelor

IV. Exemplu de calcul a hidrografului ruperii VI. Exemplu de apreciere a pierderilor de viei omeneti

produse de ruperea unui baraj

31

Anexa I.

Exemplu de calcul a probabilitii de cedare prin aplicarea metodei statistice

(1) Exemplul se refer la analiza probabilitii de rupere a unui baraj stvilar, avnd drept mecanism de cedare deversarea peste coronament datorit blocrii stavilelor.

(2) Conform articolului din normativ 5.2.1. Metoda statistic, punctul (a). probabilitatea de rupere se definete ca fiind raportul dintre numrul de cedri nregistrate i produsul dintre numrul de lucrri i numrul de ani de exploatare al barajelor pentru care exist observaii.

(3) Dac populaia statistic conine N baraje de acelai tip, avnd durate de exploatare it (i = 1, N) i n perioada de observaie s-a nregistrat rn ruperi, atunci probabilitatea anual de rupere este :

= N

ii

rr

t

nP

1

.

(4)Admind c n exemplul ales numrul de stvilare monitorizate este 112, cu perioade

de exploatare cuprinse ntre 2 i 40 de ani, iar numrul de cazuri de blocare a stavilelor este 2, atunci:

P (cedare prin blocarea stavilelor) = 2464

2 = 0,000811 = 410118 . ,

unde 2464 este numrul de stvilare an la care se refer cazuistica, rezultat din N

it1

, cu it

perioadele de exploatare a fiecruia dintre stvilarele i.

32

Anexa II.

Exemplu de calcul a probabilitii de cedare prin aplicarea arborelui

evenimentelor adverse

(5) Exemplul de calcul are ca suport barajul Poiana Uzului. Este un baraj cu contrafori, de 80 m nlime, dat n exploatare n 1972, pentru a crea o acumulare de 90 mil. 3m n scopul alimentrii cu ap a zonei industriale din aval.

Date privind barajul (6) Barajul este format din 33 de ploturi de 15 m lime, dintre care trei sunt de

construcie masiv, la versani, trei sunt deversante, n zona central i restul sunt de tip curent (fig. AII.1). Plotul de tip curent este alctuit dintr-o ciuperc de form poligonal, de 15 m lime, nclinat n elevaie cu 1:0,5 i rezemat pe toat nalimea pe un contrafort lat de 5 m. Contrafortul reazem la rndul lui pe un soclu (talp) de fundare de 15 m lime, egal cu a ciupercii. n acest fel barajul are o fundaie continu, similar cu aceea a barajelor de greutate clasice la care subpresiunea se manifest pe ntreaga suprafa de contact. Soclul servete totodat ca suport al unei lestri cu materiale locale, lestare care aduce un aport suplimentar la asigurarea stabilitii la alunecare. La contactul cu roca de fundare, n lungul rosturilor dintre ploturi, sunt prevzute galerii de drenaj i vizitare.

Figura AII.1. Barajul Poiana Uzului: elemente constructive i date din msurtori.

PROFIL LONGITUDINAL

DATE DIN MSURTORI

rosturi

soclu

voal etanare

gresii isturi voal etanare

foraje drenaj

33

(7) Roca de fundare este alctuit din gresii n strate metrice, ntre care se gsesc intercalaii de isturi argiloase. Impermeabilizarea terenului de fundare s-a realizat printr-un voal de etanare, executat pe trei iruri. Drenarea fundaiei s-a realizat, pentru fiecare plot, prin foraje de 20 m adncime, poziionate la 10 m n aval de voal.

(8) Mecanismele de cedare s-au stabilit pornind de la particularitile (incidentele) de comportare a barajului.

Incidente n exploatare (9) Comportarea particular, atipic, a barajului a fost nregistrat n anii 1979, 1981, i n

special s-a manifestat prin creterea brusc a debitelor drenate n foraje, cu precdere la versantul drept, i deplasri anormale ale ploturilor 4...14, cu maxime n zona ploturilor 7...11. Fa de tendina general de deplasare spre amonte, indus de variaia de temperatur, apar brusc o deplasare spre aval i o ridicare a plotului. Infiltraiile crescute i deplasrile atipice au fost atribuite, n mod corect, creterii de subpresiune pe talp. Analiza ulterioar a datelor din msurtori au pus n eviden dependena debitelor drenate de nivelul din lac, dar i faptul c la acelai nivel de ap din lac debitele drenate se reduc pe msur ce temperatura contrafortului crete. S-a constatat astfel c permeabilitatea rocii i a voalului depinde de starea de efort din zona piciorului amonte. n sezonul cald i/sau la nivele reduse n lac n zona amonte sunt compresiuni i permeabilitatea este mai redus. La nivele ridicate n lac, asociate cu temperaturi sczute ale contraforilor, n zona piciorului amonte apar ntinderi, care deschid fisuraia, afecteaz voalul i produc creteri ale debitelor infiltrate, care, neputnd fi drenate imediat creeaz majorarea subpresiunilor.

(10) Un al doilea element particular de comportare l constituie fisurarea barajului.

Fisurile i deschiderile de rosturi interlamelare sunt grupate n vecintatea rosturilor permanente de contracie din contrafori. Ele se dezvolt cu precdere spre versantul drept (ploturile 4...16) i sunt asociate cu incidentele semnalate, punnd n eviden faptul c nu sunt datorate execuiei, ci comportrii structurale. Msurtorile din exploatare au semnalat de altfel deplasari relative importante ntre feele rosturilor permanente.

Mecanismele de cedare selectate (11) Din analiza particularitilor constructive i de fundare, precum i din interpretarea

incidentelor din exploatare s-au reinut trei mecanisme care pot conduce la avarierea barajului: a) alunecarea pe talpa de fundare a ploturilor, n special a celor din zona versantului drept; b) alunecarea unor mase de roc din versantul drept mpreun cu ploturile aferente, pe

orizonturile de isturi argiloase dintre pachetele de gresii; c) dezvoltarea fisuraiei existente, cu strpungere spre amonte i ptrunderea apei n fisuri

cu exercitarea de presiuni pe feele acestora.

(12) Cele trei mecanisme conduc fiecare ctre o stare critic, definit generic avarie, care poate evolua ctre rupere. Investignd cauzele care pot conduce la declanarea mecanismelor de avariere a rezultat arborele evenimentelor adverse din figura AII.2.

34

Figura AII.2. Arborele probabilistic al evenimentelor adverse pentru barajul Poiana Uzului. Principalele mecanisme care pot duce la avarie.

(13) Pentru evenimentul advers alunecare pe talpa de fundare arborele se dezvolt n

figura AII.2, a. Cauzele posibile ale evenimentului pot fi fie creterea excesiv a subpresiunilor, fie pierderea forelor stabilizatoare date de greutatea lestului de pe talpa contraforilor.

AVARIEREA BARAJULUI

SAU

Alunecare pe talpa de fundare

Dezvoltarea de fisuri cu strpungere n

amonte

Alunecarea ploturilor versant drept mpreun cu roca pe orizonturile de

isturi din fundaie

SAU

SAU

SAU

SAU

SI

Alunecare pe talpa de fundare

Creterea excesiv a subpresiunilor

Strpungerea voalului

Colmatarea drenajului

Debite peste capactiatea

evacuatorilor

Blocarea stavilelor

Greeli de exploatare

Splarea cimentrii fisurilor

Eforturi de ntindere n

voal

Nivelele ridicate n lac n

perioada rece

Scdere de temperatur n

contrafort T>12

Figura AII.2, a Arborele probabilistic al evenimentelor pentru alunecarea pe

talpa de fundare

Splarea umpluturii de lestare datorit deversrii

peste coronament

35

(14) Pentru cel de al doilea eveniment advers alunecarea unor mase de roc din versantul drept arborele se dezvolt n figura AII.2, b.

(15) Alunecarea versantului drept poate fi indus fie de cedarea ancorajelor existente, specifice lucrrii, fie de creterea excesiv a presiunii interstiiale pe feele de strat cu permeabilitate sczut.

(16) Dezvoltarea presiunilor interstiiale se poate datora unei combinaii defavorabile ntre precipitaii excesive i ineficiena drenurilor suborizontale care ar trebui s intercepteze interstratele n cauz.

Figura AII.2, b - Arborele probabilistic al evenimentelorpentru alunecri la versantul drept.

(17) Pentru evenimentul advers dezvoltarea fisuraiei existente, cu strpungere spre amonte arborele evenimentelor adverse se dezvolt n figura AII.2, c.

(18) Dezvoltarea fisurilor se poate produce fie datorit unor deplasri relative mari ntre coloanele decupate n contrafort de rosturile permanente, fie datorit unor concentrri de eforturi la limita din amonte a fisurilor. Deplasrile relative pot fi induse de un seism violent, produs n condiiile unor niveluri ridicate n lac. Concentrrile de efort pot fi induse de deformaiile terenului de fundare din zona aval, concomitent cu scderea conlucrrii dintre coloanele contrafortului datorat deschiderii rosturilor n sezoanele foarte reci.

SAU

I

Alunecarea ploturilor versant drept mpreun cu roca pe orizonturile de

isturi din fundaie

Cedarea ancorajeor

Creterea presiunii ntre feele de strat

Precipitaii excesive

>100 l/m2, lun

Ineficiena drenajului

suborizontal

36

Figura AII.2, c - Arborele probabilistic al evenimentelor pentru dezvoltarea fisurilor.

(19) Cuantificarea probabilitilor anuale de apariie a evenimentelor din arbore s-a realizat, conform prevederilor articolului 5.2.4 (c) din normativ, pe baza sumrii probabiliste a probabilitilor evenimentelor primare.

(20) Probabilitile evenimentelor primare s-au determinat pe baza datelor statistice oficiale (debite peste cele de verificare, cutremure cu M > 7,8) sau din prelucrri ale datelor din monitorizare (nivele ridicate n lac n sezonul rece, scderea temperaturii contraforilor cu mai mult de o1 , la fel cu deschiderea rosturilor din contrafori n sezonul rece, precipitaii excesive mai mari de 100 lun,l/m2 ). Pentru alte evenimente primare probabilitile anuale au fost apreciate sau asimilate cu date din literatur (splarea cimentrii, colmatarea drenajului, blocarea stavilelor, greeli n exploatare etc.).

(21) n baza evalurii cantitative a arborelui a rezultat o probabilitate total de avarie 3

0 10879= ,P , semnificativ mai mare dect media consemnat n statisticile mondiale

( )41051 , . Pentru a se putea evidenia contribuia diferitelor mecanisme n producerea avariei poteniale, precum i a ponderii cu care intervin evenimentele primare, n arbore s-au figurat i probabilitile relative aferente fiecrei ramuri. Astfel, probabilitatea relativ a alunecrii pe talp

011 PP / a rezultat de 78% fa de numai 7% corespunztoare dezvoltrii fisuraiei ( )013 PP / .

SAU

I I

Dezvoltarea de fisuri cu strpungere n

amonte

Deplasri relative

excesive

Concentrri de eforturi la limita

fisurilor existente

Cutremur M > 7,8

Nivel ridicat n lac

Deschiderea rosturilor permanente

din contrafori

Deformaii plastice n terenul de fundare la avalul contraforilor

37

Comentarii (22) Probabilitatea anual de apariie a unei avarii la barajul Poiana Uzului este mai mare

dect media ntlnit la barajele de beton. Rezultatul este perfect explicabil dac se ine seama de faptul c fundarea este realizat pe un teren dificil i c soluia constructiv face ca barajul s fie mai sensibil dect cele uzuale de acelai tip: talp continu de fundare, care permite dezvoltarea subpresiunilor, lestare suplimentar cu materiale locale peste talpa continu, fragmentarea contrafortului n coloane independente prin rosturile permanente paralele cu paramentul aval.

(23) Analiza atent a arborelui evenimentelor adverse pune n eviden i cile de reducere a probabilitii anuale de avarie. Urmrind probabilitile relative rezult clar c ramura alunecare pe talpa de fundare cauzat de creterea subpresiunilor, indus la rndul ei de strpungerea voalului, are contribuia major n producerea avariei. Dac prin planul de exploatare se impune ca ridicarea nivelului n lac s se fac dup luna aprilie, sau condiionat de temperatura contraforilor, probabilitatea de apariie a eforturilor de ntindere n zona amonte poate scade cu un ordin de mrime cel puin, conducnd la 442 101

=P i la o probabilitate de realizare a alunecrii pe talp de numai 311 10841

= ,P .

(24) n urma analizei riscului asociat barajului Poiana Uzului, bazat pe evaluarea probabilitii de cedare cu arborele evenimentelor adverse prezentat, s-a decis declanarea unui amplu program de punere n siguran a barajului. Pn la materializarea msurilor constructive, barajul este exploatat cu restricii privind nivelul n acumulare, conform celor de mai sus.

38

Anexa III.

Exemple de calcul a probabilitilor de apariie a consecinelor prin aplicarea arborilor consecinelor

(25) Exemplul 1. Arborele consecinelor realizat pentru un baraj la care evenimentul declanator l constituie apariia unei viituri a crei debite maxime depesc semnificativ capacitatea evacuatorilor de ape mari

a) n cele ce urmeaz se prezint explicit modul de alctuire a arborele consecinelor

prezentat n figura AIII.1.

Figura AIII.1. Arborele consecinelor declanate de o viitur care depete capacitatea de evacuare a descrctorilor

Da Da

Da

Da

Nu Nu

Nu

Nu

Pierderile de viei omeneti Pagube la teri

Pagube la deintor

Pagube la teri Pagube la deintor

Pagube la deintor Cheltuieli de ntreinere

Eueaz evacuarea populaiei din aval

Deteriorarea paramentului i a echipamentelor

Deversarea peste coronament formeaz

bree n baraj

Nivelul n lac este cobort i viitura se

atenueaz n lac

Debitele de viitur depesc capacitatea

evacuatorilor

- Secvena nu se dezvolt

39

b) Dac nivelul n lac este suficient de cobort i viitura este nmagazinat sau atenuat n lac pn la capacitatea evacuatorilor atunci secvena se oprete. n caz contrar, are loc deversarea peste coronament care poate produce sau nu ruperea barajului. n condiiile n care deversarea nu creeaz prin eroziune direct sau regresiv o bree n baraj, se analizeaz msura n care incidentul produce avarii la baraj i la echipamente. n funcie de ramura departajat de operatorul DA/NU o secven se ncheie cu pagube la deintor, iar cealalt numai cu cheltuieli ntreinere i reparaii curente.

c) Secvenele care urmeaz ruperii barajului sunt difereniate de operatorul DA/NU adresat eficacitii evacurii populaiei din zona inundat. Dac evacuarea eueaz apar pe lng pagubele la teri i la deintor i pierderi de viei omeneti. Dac evacuarea populaiei se realizeaz, rmn la captul secvenei numai pagubele materiale.

(26) Exemplul 2. Arborele consecinelor realizat pentru un baraj la care evenimentul declanator l constituie strpungerea voalului la un baraj de beton

a) Arborele consecinelor este prezentat n figura AIII.2. Arborele pune n eviden

condiiile n care se dezvolt secvenele critice (care conduc la consecine severe) i permite, atunci cnd este suficient de detaliat i evidenierea msurilor structurale sau nonstructurale care mpiedic dezvoltarea secvenelor critice.

b) n studiul de caz ales utilizarea direct a operatorului DA/NU nu este suficient de explicit pentru ca s permit cu uurin cuantificarea probabilist. Ca urmare, operatorul logic simplu a fost nlocuit cu echivalente de forma EFICIENT/INEFICIENT sau NORMAL/DEFECTOS.

c) Ramificaiile arborelui sunt create de eficiena sau ineficiena sistemului de drenaj, de efectul produs asupra subpresiunilor n cazul ineficienei drenajului, de capacitatea sistemului de supraveghere (UCC) de a depista semnele premergtoare avariei, de promptitudinea factorilor de decizie n a dispune golirea lacului, de disponibilitatea i capacitatea evacuatorilor de a realiza golirea i de timpul n care aceast golire se produce.

d) De aceast dat evenimentele finale, consecine ale strii critice (evenimentului

nedorit) sunt ruperea barajului sau producerea unui incident cu pagube numai n sistemul propriu al deintorului. Evident, secvenele pot fi continuate pn la consecinele finale, exprimate ca i pn acum n pierderi materiale sau pierderi de viei omeneti.

40

Figura AIII.2 Arborele consecinelor declanate de strpungerea voalului de etanare la un baraj de beton.

RUPERE

RUPERE

RUPERE

RUPERE INCIDENT

GOLIREA LACULUI

FUNCIONAREA ECHIPAMENTULUI HIDROMECANIC

ANUNAREA I REACIA FACTORILOR DE DECIZIE

EFICIENA UCC

VALOAREA SUBPRESIUNILOR

SISTEMUL DE DRENAJ

CEDAREA VOALULUI

Eveniment nedorit (Stare critic)

Deplasri anormale Izvorri la aval Drenaje arteziene

Decizia de golire a lacului

Timp suficient

Timp insuficient

Normal Defectuoas

Flux informaional rapid Flux

informaional lent

Depistarea incidentului

Nu se depisteaz incidentul

Critic pentru stabilitate

Ineficient Eficient

STOP n limite normale

STOP

41

Anexa IV.

Exemple de calcul a a hidrografului ruperii (27) Prezentul studiu de caz definete scenariile posibile de rupere a frontului barat al

barajului Dridu plecnd de la caracteristicile proprii ale lucrrii i de la incidentele de comportare din perioada de exploatare. Scenariile de cedare analizate sunt prezentate n figura AIV.3.

Figura AIV.1. Dispoziie general i scenariile de cedare analizate

Scenariul 2

Deversarea barajului de pmnt

42

Descrierea barajului

(28) Frontul barat se compune dintr-un baraj stvilar, din beton, care constituie descrctorul de ape mari al barajului i baraje de pmnt frontale, comtinuate cu baraje laterale, denumite impropriu diguri. n frontul barat se mai afl priza canalului Ialomia Mostitea.

(29) Barajul stvilar este o construcie de beton armat cu dimensiunile n plan de 65 x 125 m si nlimea de 20 m , alctuit din pile i culei. Barajul are trei deschideri principale, cu limea de 15m fiecare, echipate cu stavile segment cu clapet 15x (6 +2 ) m i o deschidere care poate descrca debitul pentru irigaii, cu dimensiunile 5 x 2,25 m, echipat cu van segment.

(30) Barajul de pmnt mal stng (tronsonul I) nchide albia rului i completeaz pe nlime malul nalt din stnga evacuatorului de ape mari (promontoriul natural format din pmnturi argiloase). Are o lungime de 1000 m i o nlime de la fundaie de 18 m. Barajul de pmnt mal drept (tronsonul II) nchide albia rului din partea dreapt a evacuatorului de ape mari i apr gospodriile din zona joas a localitii. Are o lungime de 1170 m i nlimea de la fundaie de 13 m.

Incidente de exploatare avute n vedere la definirea scenariilor de cedare (31) n exploatarea barajului Dridu au aprut o serie de incidente, dintre care se prezint

pe scurt cele care au relevan n definirea scenariilor de cedare. a) urmare a viiturilor din mai i iunie 1991 cnd a fost necesar o funcionare mai

ndelungat a evacuatorului cu nivele ridicate n lac la drenajele din galeria de vizitare mal stng i la izvoarele de la digul I, au rezultat debite crescute i antrenri de material nisipos.

b) n februarie 2001 a aprut fenomenul de antrenare hidrodinamic la drenuri. S-a estimat un volum de 4-5 m3 material solid colectat din rigol i conducta colectoare.

c) taluzului aval al promontoriului a fost afectat de alunecri de profunzime medie. Pentru stabilizarea promontoriului i a barajului de pmnt mal stng n zona izvoarelor i a alunecrii de teren, s-au executat bretele drenante. nainte de finalizarea bretelelor, pe taluzul aval al promontoriului a avut loc o alunecare mai profund, stabilizat prin blocare cu refuz de ciur pe geotextil.

Scenariile de cedare (32) S-au identifcat dou mecanisme de cedare (fig. AIV.1). Cel mai probabil scenariu,

calificat ca fiind destul de posibil (probabilitate de producere 0,75) este cel produs prin declanarea i dezvoltarea unei alunecri a zonei aval a promontoriului de la malul stng al descrctorului de ape mari. Prin colmatarea drenajelor practicate n perioada de exploatare se poate produce saturarea piciorului aval, declanarea unor alunecri progresive cu dezvoltare spre amonte i apoi o alunecare profund, genernd deversarea cu formare de bree evolutiv.

(33) Cel de al doilea scenariu corespunde deversrii peste coronamentul barajului de pmnt mal stng, care are nlimea maxim. Este calificat ca fiind de asemenea destul de posibil (probabilitate de producere 0,75). Deversarea este cauzat de o viitur (n cadrul scenariului s-a considerat viitura cu asigurarea de 0,1%) care nu poate fi tranzitat prin acumulare datorit blocrii stavilelor. Starea stavilelor i fenomenele de umflare a betoanelor, care au produs n trecut blocarea batardourilor n nie, precum i tipul de baraj, din material necoeziv, justificau un asemenea scenariu. Formarea efectiv a breei se datoreaz eroziunii

43

externe. Eroziunea se iniiaz la piciorul aval i se dezvolt regresiv pn cnd se formeaz brea. n umpluturile necoezive (balast, pietri i nisip) eroziunea este destul de rapid.

(34) Pe baza acestor scenarii i a ipotezelor privind formarea i evoluia breei se evalueaz apoi hidrografele de rupere. Sunt tratate distinct dou situaii: ruperea produs ca urmare a viiturilor i ruperea produs n condiii hidrologice normale (suny day).

44

Ipotezele privind formarea breei i hidraulica scurgerii (35) n figura AIV.2 sunt prezentate pentru scenariile de rupere 1 i 2 evoluia n timp a

nivelului apei n lac i a cotei inferioare a breei, hidrograful debitului afluent (acolo unde este cazul) i hidrograful ruperii.

Figura AIV.2. Detalierea scenariilor de cedare i hidrografele ruperii pentru cele dou scenarii

45

a) n cazul scenariului 1, timpul de formare a breei este de 240 minute. Limea breei la nivelul coronamentului variaz de la 20 m la 50 m. Adncimea breei atinge n final nlimea barajului de pmnt mal stng i variaz de la 2.5 la 12 m. Hidraulic, curgerea prin bree se face ca deversare pe prag lat. Unghiul taluzelor (pereilor) breei este de 450 i ca urmare limea pragului deversor variaz de la 15 la 26 m. Toate variaiile sunt considerate liniare. Debitul afluent este neglijabil. Nivelul iniial n lac este la NNR.

b) n cazul scenariului 2, ruperea este iniiat de viitura de 0,1%. Stavilele fiind

considerate blocate, formarea breei ncepe atunci cnd prin acumularea n lac a viiturii nivelul atinge nivelul coronamentului + 40 cm. Timpul de formare a breei este de 240 minute. Limea breei formate de deversarea peste coronament variaz de la 15 m la 50 m la nivelul coronamentului. Adncimea breei variaz de la 0.5 m la 11 m (pn la terenul natural). Unghiul laturilor breei este de 450, iar limea pragului deversor variaz de la 14 m la 28 m. La sosirea viiturii ce produce deversarea peste coronament nivelul n lac este la NNR. Hidrografului afluent are durata de cca 160 ore i debit maxim de 1280 m3/s.

(36) Debitul maxim evacuat corespunde scenariului de rupere nr. 2, cu 2230 m3/s, mai mare dect debitul cu asigurarea de 0,01%, de 2020 m3/s. Acest scenariu are i probabilitatea de producere mai mare i ca urmare se recomand ca hidrograful asociat s fie utilizat pentru calculul propagrii undei de rupere.

46

Anexa V. Exemplu de apreciere a pierderilor de viei omeneti produse de ruperea unui

baraj

(37) Se consider cazul unei acumulri, realizat cu un baraj de pmnt, care are n zona aval la circa 400 m de baraj o aezare cu 12 case i la 1,5 km un sat de 1200 familii. Dup confluena rului barat cu un curs de ap important, la cca 12 km, se afl ntr-un degajament al albiei majore o aezare urban cu 21000 locuitori. Barajul de pmnt, cu nlimea de 29 m, are o alctuire omogen din balast, fiind etanat la paramentul amonte cu un ecran de beton armat.

(38) S-a admis c, indiferent de mecanismul de rupere, brea se formeaz pe toat nlimea i are o extindere la coronament de circa 180 m. Studiul de inundabilitate a artat c unda de rupere ajunge n sat n circa 12 minute i la oraul din aval n circa 1,2 h.

(39) n cele ce urmeaz se utilizeaz metodologia i tabelele de calcul din normativ, paragraful 5.5.1. Evaluarea pierderilor de viei omeneti.

(40) n funcie de limitele zonei inundate s-a estimat populaia rezident n zona afectat i anume: pentru cele 12 case din aval 1PR = 42, pentru sat, integral inundat 2PR = 3800, iar din aezarea urban care ar avea circa 40% din suprafaa construit sub ap cu adncimi peste 2 m,

3PR = 8600. Populaia expus riscului, defalcat, de asemenea, pentru cele trei aezri este:

a) n cazul n care ruperea se produce ziua:

1PER = 19; 2PER = 2508; 3PER = 5676;

b) n cazul n care ruperea se produce noaptea:

1PER = 42; 2PER = 3800; 3PER = 8600.

(41) n cazul n care ruperea se produce prin deversare peste coronament, n urma unei viituri excepionale, sistemul de avertizare-alarmare-evacuare este deja operativ i alarma se d imediat ce nivelul n lac atinge nivelul coronamentului. Intervalul de timp ntre declanarea alarmei i ruperea efectiv se apreciaz la circa 1,5 ore. Ca urmare, timpii disponibili pentru evacuare sunt: pentru gruparea de case aval 1eT 1,5 ore; pentru sat 2eT = 1,7 ore; pentru aezarea urban 3eT = 2,7 ore. Utiliznd relaiile din tabelul 7.7 i considernd c ruperea are loc ziua, rezult:

PVO = 19 0,6 + 0,0002 (2508+5676) = 8.

(42) n cazul n care ruperea se produce prin eroziune intern, fr depistarea

fenomenelor incipiente ruperii, sistemul AAE devine operativ dup deschiderea breei i se declaneaz alarma la circa 10...15 minute dup primele evacuri de ap din lac. Intervalul de timp ntre declanarea alarmei i ruperea efectiv, cu bree total, se apreciaz la circa 20 minute. Ca urmare, timpii disponibili pentru evacuare sunt: pentru gruparea de case aval 1eT = 20 minute;

47

pentru sat 2eT = 32 minute; pentru aezarea urban 3eT = 1,53 h. Utiliznd din nou relaiile din tabelul 6.2 i considernd c ruperea are loc spre amurg rezult:

PVO = (19+2508) 0,6 + 0,0002 5678 = 112.

(43) Din aceste estimri, se observ diferenele foarte mari ale potenialelor pierderi de viei omeneti n funcie de mecanismul de rupere i scenariul de formare a breei. O dat n plus, se subiliaz c riscul se evalueaz independent pe mecanisme de rupere, cu probabiliti de producere i consecine stabilite individual.

(44) Datorit diferenelor mari ntre PVO estimate n funcie de momentul zilei n care se presupune c se produce ruperea, evaluarea PVO pentru calculul ratei riscului se face prin sumare probabilist. Se atribuie probabiliti relative pentru ruperea produs ziua i respectiv noaptea ( nz pp / = 0,5/ 0,5 sau 0,3/ 0,7 etc.), iar PVO se estimeaz sub forma PVO =

nnzz pp PVOPVO + .

48

Tabelul 5.2. Conversia n probabiliti a prerilor formulate