Proiect an TORENTI

CATEDRA DE AMENAJARE A PADURILORDISCIPLINA “ CORECTAREA TORENŢILOR “

TEMA PROIECTULUI

Să se întocmească proiectul de amenajare a bazinetului torenţial numărul 8,3 situat pe Valea Dracului din bazinul hidrografic Tărlungul Superior ( amonte de acumularea Săcele, destinată alimentării cu apă potabilă şi industrială a municipiului Braşov ).

În acest scop:1. Se vor studia condiţiile naturale şi social-economice în care s-au declanşat 2. procesele torenţiale;2. Se vor evidenţia obiectivele periclitate de aceste procese , precum şi pagubele produse în urma manifestării lor;3. Se vor calcula debitele lichide maxime şi transportul de aluviuni;4. Se vor stabili şi justifica lucrările de amenajare necesare şi se vor dimensiona şi evalua aceste lucrări;5. Se vor întocmi piesele desenate ale lucrărilor.

- -2003 Termene: ● predare: -01-2003 ● susţinere: -01-2003

1

CUPRINS A. PIESE SCRISE

CAP.1 Cadrul natural şi social-economic al bazinului1.1 Poziţia geografică1.2 Geologia şi litologia1.3 Solurile1.4 Clima1.5 Morfometria şi hidrografia1.6 Folosinţele actuale şi comportarea lor 1.7 Procesele torenţiale1.8 Obiectivele periclitate de viituri1.9 Lucrări executate în trecut1.10 Concluzii

CAP.2 Debitul lichid maxim de viitură2.1 Probabilităţile depăşirii debitului maxim2.2 Debitul maxim la probabilitate de referinţă (p=1%)2.3 Debitul maxim la probabilitatile de calcul si verificare

CAP.3 Transportul de aluviuni3.1 Transportul de aluviuni la o ploaie torenţială3.2 Transportul de aluviuni mediu anual 3.3 Volumul de aluviuni în aterisament

CAP.4 Soluţii tehnice de amenajare4.1 Măsuri şi lucrări pe versanţii bazinului4.2 Lucrări pe reţeaua hidrografică torenţială

CAP.5 Breviar de calcule5.1 Calculul barajelor5.2 Calculul canalelor de evacuare5.3 Racordările canalului de evacuare

CAP.6 Evaluarea lucrărilor6.1 Volumul lucrărilor hidrotehnice proiectate6.2 Valoarea investiţiei

CAP.7 Măsuri speciale de protecţie a muncii

B. PIESE DESENATE

1. Plan de situatie ( scara 1:8500 )2 Profil longitudinal cu lucrările hidrotehnice proiectate ( scara 1:500 pentru lungimi,1:100 pentru înălţimi )3. Planşa barajului de priză ( scara 1:100 )4. Planşa canalului de evacuare ( scara 1:100 şi scara 1:50)

2

A. PIESE SCRISE

CAPITOLUL I. CADRUL NATURAL ŞI SOCIAL-ECONOMIC AL BAZINULUI

1.1 Poziţia geografică

Bazinul torenţial, care face obiectul prezentului proiect, este codificat sub numărul 8,3şi reprezintă o unitate de rang inferior a bazinului ZIMBRULUI, care se extinde în treimea inferioară a Văii Tărlung (Bazinul hidrografic al Râului Olt, judeţul Braşov).

Potrivit raionării prezentate în lucrarea “Geografia României” (1983; figura 10.2), teritoriul drenat de Valea Tărlung se arondează în Unitatea Carpato-Transilvană (I), Subunitatea Carpaţilor Orientali (A), Grupa de la Curbură (3).

Prin urmare, bazinul torenţial studiat este localizat pe versantul nordic al curburii Carpaţilor Orientali, fiind încadrat de două lanţuri mai importante de munţi:M-ţii Baiului(sau Gârbovei) la vest şi M-ţii Ciucaşului la est . Din punct de vedere morfostructural(“Geografia României” fig. 313) teritoriul la care ne referim este situat în arealul unitătilor morfostructurale de orogen (I) Unitatea Carpatica muntoasă (A) , Subunitatea de Fliş (b), Zona Flişului Extern (2).

Coordonatele geografice aproximative sunt 4530 latitudine nordică şi 2550 longitudine estică.

După cum ne indică planşa numărul 1, bazinul torenţial studiat este delimitat printr-o cumpănă a apelor şi se prezintă următoarele vecinătăţi: nord – bazinul hidrografic torenţial B; vest – bazinul hidrografic torenţial A; est – bazinul hidrografic torenţial C ►sud-Valea Dracului

3

1.2 Litologia

Dacă urmărim harta geologică a bazinului Tărlung (autor E. Avram-1976) putem constata că acest bazin se încadrează în Subunitatea de Zamura-Bratocea, Formaţiunea de Sinaia, Subformaţiunea Grezoasă. Rocile care definesc această entitate litologică (cunoscută şi sub denumirea de “stratele de Sinaia”) constau din gresii în alternanţă cu şisturi grezo-marnoase şi uneori cu marno-calcare. Fiindcă prezintă o rezistenţă relativ scăzută la eroziune, aceste roci favorizează declanşarea eroziunii pluviale şi amplifică fenomenele de transport torenţial.

În plus, după cum s-a observat chiar pe teren, datorită cutării foarte pronunţate a depozitelor, rocile din aflorimente se desprind foarte uşor chiar numai sub efectul greutăţii proprii şi sunt antrenate gravitaţional spre aval, alimentând reţeaua hidrografică cu o mare cantitate de material aluvionar.

Prin urmare, se poate spune că substratul petrografic reprezintă unul dintre factorii ce accentuează predispoziţia la torenţialitate a bazinului studiat.

1.3 Solurile

Studiile de teren şi analizele de laborator efectuate în perioada 1975-1980, pentru bazinul hidrografic Tărlung, au arătat că pe complexul grezos al stratelor de Sinaia s-au format soluri cu procent variat de schelet, soluri care, datorită texturii relativ uşoare (nisipo-lutoasă, luto-nisipoasă) pe care o au, favorizează producerea scurgerii de suprafaţă şi amplifică transportul de aluviuni.

Natura calcaroasă a liantului rocilor din substrat imprimă acestor soluri o aciditate moderată şi un grad de saturaţie în baze ridicat.

1.4 Clima

Studiile climatice amănunţite pentru bazinul Tărlung (Marin Marcu-1975) au arătat că în această regiune a ţării sunt predominante, ca frecvenţă, viiturile de origine pluvială, adică viiturile provocate de către ploile torenţiale.

4

La începutul primăverii, însă, datorită fenomenului de foehn, care se manifestă în zonă, se poate produce topirea bruscă a zăpezilor şi deci pot lua naştere şi viituri de origine nivală sau pluvionivală.

Din acest motiv, în continuare se vor prezenta câteva detalii care privesc atât regimul de precipitaţii cât şi regimul vântului .

Regimul precipitaţiilor atmosferice prezintă o mare variabilitate spaţială si în timp

a) Cantitatea medie anuală de precipitaţii creşte de la 800 mm in Valea Tărlungului (altitudinea de 800 m) ,până la 1200 ... 1300 mm pe culmile ce ating altitudinea de 1700 ... 1900 m .Cantităţile anuale de precipitaţii se caracterizează printr-o accentuată variabilitate de la un an la altul . Astfel din datele reţelei meteorolgice de stat reese ca în anii cu activitate ciclonică deosebit de fregventă şi intensă ,în toate staţiile meteorologice din apropierea bazinului Tărlungul supertior s-au înregistrat cantităţi anuale de precipitaţii mai mari de 1000 mm : Tărlungeni –1100 mm ,Predial – 1321 mm , Sinaia – 1246,3 mm , Cristianul Mare – 1846 mm ,Vârful Omu (Bucegi) – 2401 mm .Dimpotrivă în anii deficitari , când persistă sistesmele barice anticiclonice , cantităţile anuale de precipitaţii nu depăşesc 500 ... 600 mm ; în etajul premontan din zona Braşov – Tărlungeni , abia s-au ridicat la 650 ... 750 mm în etajele montane , şi 850 mm în cele alpine (Vf. Omu ).

b). Cantităţile lunare de precipitaţii prezintă , deasemenea , mari abateri faţă de mediile multiianuale . Ploiile abundente din anii 1970 – 1971 , căzute in zona Braşovului , dovedesc că , în bazinul Tărlungului superior , cantităţile lunare de precipitaţi pot depăşi (în lunile izolate ) 200 ... 300 mm . Pe de altă parte , sunt posibile şi perioade deficitare şi excesiv de secetoase , în care precipitaţiile pot lipsi luni întregi sau mai mule luni , consecutiv ; în general , în zona bazinului cercetat perioadele deficitare sunt fregvente la sfârşitul iernii şi toamna .

c). Cantităţile maxime de precipitaţii în 24 de ore capabile să provoace apariţia viiturilor pe cursurile de apă s- au ridicat la valori de ordinul a 89 mm la Braşov şi de 134 la Predial .Cantitatea de apă colectată , în ziua de 20 august 1949 în staţia Timişul de Jos (161,7 mm), căt şi cea diin 19 iunie 1924 de la Fundata (306 mm ) avertizează că în bazinul hidrografic Tărlungul superior sunt posibile ploi excepţionale

5

care să insumeze peste 150 ... 200 mm în 24 ore şi a căror intensitate să ajungă la 0,5 ... 2,5 mm/minut.

d). Numărul mediu al zilelor cu precipitaţii ( P >=0,1mm) este cuprins între 150 zile , în etajul montan inferior , şi 180 zile în etajul montan superior .

În privinţa fenomenelor nivale reţinem , printe altele , că pe versanţii montani împăuriţi din bazinl Tărlung superior , solul pote rămâne acoperit de zăpadă 3 ... 4 luni , durata anuală a stratului nival crescând cu altitudinea şi diminuând astfel durata perioadei de vegetaţie . Regimul văntului .În regiunea climatică în care se situiază bazinul studiat , circulaţia atmosferică dominantă este cea din nord-vest , cu particularităăţii impuse de morfologia bazinului . Uneori , spre sfârşitul iernii şi în cursul primăverii , în zilele cu vânt puternic dinspre culmile muntoase cele mai înalte , pe versanţii opuşi vântului se produce fenomenul de foehn ,care fiind un vănt cald şi uscat provoacă topirea bruscă a stratului de zăpadă , şi de aici pericolul inundaţiilor . În data de 31 august 1985 a fost o ploaie torenţială excepţională al cărei nucleu torenţial a depăşit 2,5-3,0 mm/min. şi s-a localizat în zona lacului de acumulare de pe Valea Tărlung.Acestă ploaie a genra viituri importante pe toate văile care debuşează în acest loc inclusiv pe Valea Zimbrului , care este considerată în prezentul proiect .

1.5 Morfometria şi hidrografia

Folosind ca şi indicaţii notiţele de curs şi lucrarea 9 din bibliografie, se vor determina şi se vor interpreta următorii parametrii morfometrici ai bazinului şi ai reţelei hidrografice din cuprinsul lui:suprafaţa bazinuluiperimetrul bazinuluilungimea medie a bazinuluiforma bazinuluialtitudinea şi înălţimeapanta medielungimea versanţilorordinul hidrograficlungimea totală şi densitatea reţelei hidrograficelungimea şi panta albiei principale .

6

1. Suprafaţa bazinului de calcul.

Deoarece interesează suprafaţa întregului bazin Suprafa a bazinului de recepţie se determină corespunzător secţiunii secţiunea de calcul se amplasează imediat în amonte de conul de dejecţie.

In delimitarea suprafeţei se ţine seama de configuraţia curbelor de nivel, se trasează perpendicular pe curbele de nivel linia curbă închisă care porneşte şi se închide în amplasamentul secţiunii de calcul considerate. O dată delimitată, suprafaţa bazinului de recepţie aferentă secţiunii de calcul luată în studiu, s-a determinat prin planimetrare sau prin metoda caroiajului, cu ajutorul calcului milimetric( în cazul de faţă ), obţinându-se astfel o suprafaţă de 23,40 ha.

Suprafaţa bazinului de recepţie reprezintă parametrul morfologic fundamental, deoarece acesta intervine, direct sau indirect, în aproape toate calculele hidrologice. Calculele de determinare a debitelor maxime probabile de viitură precum cele referitoare la transportul de aluviuni operează direct cu suprafaţa bazinului de recepţie. Pe de altă parte, în funcţie de această suprafaţă, se dimensiomează şi restul parametrilor morfometrici ai bazinului ( panta, altitudinea, energia de relief, forma ).

Bazinetul torenţial studiat, cu o suprafaţă de 23,40ha, se încadrează în grupa bazinelor mici, cu 100F ha.

F =23,40

2. Perimetrul bazinului Perimetrul bazinului reprezintă proiecţia orizontală a cumpenei topografice a

acestuia, aferentă secţiunii de calcul luate în considerare. Lungimea perimetrului se notează cu Lc sau Pb, se exprimă în m sau km şi se determină ca o medie aritmetică a trei măsurători efectuate cu distanţierul pe planul de situaţie. În cazul bazinetului studiat, în urma măsurării, s-a obţinut următorul rezultat: Pb = 2200m

3. Lungimea medie a bazinului Pentru a înlătura subiectivismul introdus în calculele morfometrice şi hidrologice

de către lungimea maximă a bazinului, se recomandă a se calcula lungimea medie a

bazinului notată cu bL . În acest scop, se asimilează bazinul hidrografic studiat cu un

dreptunghi de aceeaşi suprafaţă F şi de acelaşi perimetru Pb ca ale bazinului considerat, lungimea rezultând din ecuaţia urmatoare:

bL = F16

P

4

P

4

F16PP

2

F4)2

P(

2

P2

bb

2bb

2bb

=687,4m

Pb = 2200 mF = 23,40 ha

Acest parametru, prin valoarea pe care o înregistrează în cazul nostru, ne arată că bazinul are o formă alungita. Insesi valoarea pozitiva de sub radical ne indica faptul ca forma bazinului e alungita,si nu sub forma de cerc.

4. Forma bazinului 7

Această caracteristică morfometrică exercită o importantă influenţă asupra modului de desfăşurare a proceselor hidrologice din cuprinsul unui bazin. Ea determină timpii de concentrare şi debitul maxim de viitură.Determinarea formei bazinului s-a realizat cu ajutorul coeficientului lui Gravelius, care se notează cu Gr şi reprezintă raportul dintre perimetrul bazinului studiat şi perimetrul cercului de referinţă care are aceeaşi suprafaţă.

F

P282,0

Fπ2

P

P

PG bb

c

br

1,283

unde Pb - perimetrul bazinului [km]Pc - perimetrul cercului de referinţă [km]F - suprafaţa bazinului [km2]

Deoarece Gr = 1,283 (>1.13), rezultă că forma bazinului este de formă moderat alungita.

5. Altitudinea şi înălţimea În grupa parametrilor morfometrici referitori la bazinul de recepţie, altitudinea

deţine rolul unui parametru morfometric de sinteză, ea condiţionând în mod direct sau indirect principalele verigi ale fluxurilor de materie şi energie specifice bazinetelor hidrografice torentiale. Altitudinea intervine dominant în desfăşurarea proceselor hidrologice atât prin variaţia pe care o provoacă energiei de relief, pantelor, solului şi învelişului vegetal, cât şi prin faptul că de altitudine sunt legate frecvenţa, durata şi intensitatea ploilor torenţiale. Pentru caracterizarea condiţiilor hidrologice ale bazinelor în legătură cu altitudinea se face apel la următorii parametri morfometrici altitudinali: altitudinea minimă (Hmin), altitudinea maximă (Hmax), altitudinea medie (Hmed).

Altitudinea minimă a bazinului reprezintă înălţimea faţă de nivelul mării a celui mai coborât punct din cadrul bazinetului, se exprimă în metri şi se determină cu ajutorul planului special de situaţie al bazinului.

Hmin= 975 mAltitudinea maximă a bazinului se notează cu Hmax. şi este dată de cota raportată

faţă de nivelul mării a celui mai ridicat punct al bazinului , situat în general pe cumpăna topografică.

Hmax=1300 mÎn cazul bazinelor uniform sau relativ uniform dezvoltate şi cu relief omogen,

altitudinea medie Hmed se poate determina ca semisumă a altitudinilor extreme:Hmed= (Hmax + Hmin)/2 Hmed= 1138m

Înălţimea cuantifică poziţia spaţială a fiecărui punct al bazinului deasupra unui plan de referinţă convenţional, plan ales să treacă prin prin punctul de altitudine minimă. Fiind strâns legată de altitudine, înălţimea bazinului condiţionează energia de relief, pantele, densitatea reţelei hidrografice precum şi solul şi învelişul vegetal.

Înălţimea maximă a bazinului, denumită şi relieful bazinului, reprezintă poziţia spaţială a punctului de cea mai înaltă cotă din cadrul bazinului faţă de un plan de referinţă covenţional ce trece prin punctul de altitudine minimă a bazinului.

Rmax= Hmax - Hmin

Rmax= 325 mÎnălţimea medie a bazinului se determină astfel:

Rmed= Hmed - Hmin Rmed= 163 m8

6. Panta medie Determinarea acestui parametru morfometric a preocupat de multă vreme

proiectarea, ţinând seama de faptul că el poate da indicaţii cantitative importante privitoare la desfăşurarea proceselor erozionale şi a transportului de aluviuni din cuprinsul suprafeţei de recepţie a bazinelor torenţiale. Panta suprafeţei bazinului exercită o mare influenţă asupra scurgerii, ea determinând o viteză mai mică sau mai mare de deplasare a apei pe versanţi şi în albii, deci o capacitate de eroziune şi un transport de aluviuni mai slabe sau mai pronunţate.

Panta bazinului este luată în considerare în toate metodele genetice de determinare a debitului maxim de viitură, precum şi de unele formule empirice de aproximare a acestui debit. Intervine ca element de calcul în cadrul metodei de evaluare al transportului de aluviuni provenite din bazin.

Procedeul cel mai precis de estimare a pantei medii a bazinului se bazează pe calculul pantei medii dintre două izohipse succesive , pantă care se ponderează cu suprafaţa dintre aceste izohipse.

Imed= (H / F) li unde H – echidistanţa curbelor de nivel [m]F – suprafaţa bazinului hidrografic [m2]Li – lungimea curbei de nivel i [m]

Imed=0,727

7. Lungimea medie a versanţilor Această lungime are semnificaţii hidrologice importante prin faptul că ea

comensurează în acelaşi timp şi lungimea medie a scurgerii pe versanţi, care la rândul ei influenţează atât regimul hidrologic al reţelei de colectare, cât şi evoluţia de ansamblu a suprafeţei bazinetului de recepţie. Lungimea medie a versanţilor din cadrul unui bazin hidrografic este legată de gradul fragmentării reliefului acestui bazin şi deci, de densitatea reţelei de drenaj.

lcv=5.5 =107m

lcv= 107,00 munde F – suprafaţa bazinetului [ha]

Lr – lungimea totală a reţelei hidrografice [km]Lr= L1 + L2 +L3 + L4 = 1200 m =1, 2km

Lungimea medie a versanţilor fiind cuprinsă între 100 şi 200 m, versanţii au o lungime medie.

8. Ordinul hidrografic La determinarea ordinelor hidrografice s-a folosit sistemul Strahler, prezentînd

următorul procedeu: ordinul 1 se atribuie talvegurilor elementare, adică ramificaţiilor terminale

care nu mai primesc afluenţi din unirea a două segmente de ordinul 1 ia naştere in aval de punctul de

confluenţă un segment de ordinul 2

9

În general, după unirea a două segmente de ordine diferite se menţine segmentul cu ordinul cel mai mare. Aceste precizări sunt reprezentate schematic in figura urmatoare:

Evidenţa pe ordine a reţelei hidrografice

SECŢIUNEA DE CALCUL

ORDINUL SEGMENT

ELOR

NUMĂRUL SEGMENTE

LOR

LUNGIMEA SEGMENTELOR (M)

Totală Medie

I1 4 640 1602 3 560 187

Total 7 1200 347Vezi fig. 1: Schema hidrografică a bazinului torenţial nr. 8.3. (B.H Valea Zimbrului) în

sistemele de clasificare propuse de Panov (1948) şi Strahler (1952).

9. Lungimea totală şi densitatea reţelei hidrografice Lungimea totală este un parametru primar de calcul pentru alţi parametrii

morfologici ( densitatea reţelei hidrografice, lungimea medie a versanţilor ). Ea s-a obţinut prin măsurarea fiecărei ramificaţii pe planul special de situaţie al bazinului şi transpunerea ei la scară .

Schemă s-a construit trasând albia principală a bazinului în linie dreaptă faţă de care s-au dus afluenţii de diverse ordine, tot în linie dreaptă, dar situaţi la un unghi de 45 faţă de albia principală. S-a obţinut în final o lungime totală a reţelei hidrografice de 1200 m.

Densitatea reţelei hidrografice este un parametru morfometric care poate da indicaţii asupra evoluţiei şi fragmentării reliefului, a potenţialului de torenţialitate şi chiar asupra debitelor maxime ale transportului de aluviuni din cadrul bazinului studiat. Densitatea de drenaj este dată de raportul dintre lungimea totală a reţelei hidrografice şi

suprafaţa bazinului: Dr= = 1200/23.40=39,05(m/ha).

10. Lungimea şi panta albiei principale Lungimea albiei principale intervine ca element primar de calcul în numeroase

formule empirice şi metode genetice de determinare a valorilor debitelor maxime de viitură. Ca albie principală s-a considerat albia cea mai lungă din cadrul bazinului şi s-a determinat prin măsurarea pe planul special de situaţie al bazinului cu distanţierul.

La= 736 m.Panta medie a albiei principale intervine de asemenea în calculul debitelor

maxime de viitură şi în cadrul metodei de evaluare a transportului mediu anual de aluviuni de pe albiile torenţiale:

Ia= = =0.44

Ham - cota extremităţii amonte a albieiHav - cota extremităţii aval a albieiLa - lungimea albiei, măsurată între cele două extremităţi

Ham = 975 m Hav = 1300 m

10

1.6 Folosinţele actuale şi comportarea lor

Caracterizarea folosinţei sub raport hidrologic şi antierozional este necesară atât pentru a surprinde dinamica de evoluţie a proceselor torenţiale din bazin cât şi pentru a stabili măsurile şi lucrările, care sunt necesare pentru redresarea regimului hidrologic al bazinului respectiv.

După cum ne arată planşa numărul 1, bazinul torenţial codificat sub numărul 13.1 se extinde, în cea mai mare măsură, în cuprinsul fondului forestier, unităţile de studiu numărul 1, 2 şi 3 însumând o suprafaţă de 17,90 ha, ceea ce reprezintă 75% din total.

În cazul unei singure unităţi (unitatea numărul 4) covorul vegetal este reprezentat printr-o pajişte naturală utilizată ca păşune atât în trecut cât şi în prezent.

Pentru a evalua capacitatea hidrologică şi antierozională precum şi dinamica acesteia în viitor, terenurile din bazin vor fi cartate pe categorii şi subcategorii potrivit sistemului care este oficializat în cadrul I.C.A.S. Pentru realizarea acestei cartări, au fost utilizate datele precizate în tabelul anexat la proiect (planşa numărul 1) şi a fost întocmit tabelul centralizator de mai jos:

u.s.h. Supra faţa

Compoziţia Clasa de vârstă Consistenţa Clasa de producţie

Lucări propuse

Cartaria hidrologică

(ha) Mo Br Fa I III IV 0,6 0,8 0,9 II III A B2 C2 D11 5,3 3,2 2,1 5,3 5,3 5,3 Rărituri 5.

32 6,3 2,5 2,5 1,3 6,3 6,3 6,3 Rărituri 6,3

3 6,3 6,3 - - 6,3 6,3 6,3 Completări

6,3

Totalfondforestier

17,9 6,3 5,3 6,3 6,3 6,3 5,3 6,3 11,6

Pajişti 5,5 Însămantări

5,5

Total bazin

23,40 6,3 6,3 6,3 5,3 12,6 11,6 6,3 5,3

6,3

5,5

Cartarea hidrologică calitativă a arboretelor întâlnite în bazin:Categoria Subcategoria Elemente care determină eficienţa

Hidrologică a arboretului şi dinamica acestuia , în urma unor intervenţii silviculturale

A Eficienţă hidrologică ridicată :arborete mai mult sau puţin pluriene , din clasele III ...IV de vărstă şi I ... III de producţie ,cu consistenţa plină , cu subarboret sau pătură ierbace, cu litieră continuă normală sau groasă,situate pe soluri profunde ,cu textură nisipoasă sau uşoară . În urma exploatării trec în subcategoria C1 sau C2

11

B Eficienţă hidrologică mijlocie:arborete mai mult sau mai puţin echiene ,din clasele III ... VI de vârstă şi I ... V de producţie ,cu consistenţa variabilă , cu litiera normală continuă subţire , situate pe soluri mijloci profunde (uneori scheletice ) cu textura uşoară mijlocie .

B2 -Arborete din clsasele II sau III de vârstă cu consistenţa plină care pot fi conduse prin operaţiuni culturale fie spre categoria A( dacă sunt situate pe staţiuni de productivitate superioară ) ,fie spre categoria B3( dacă staţiunea suferă o degradareîn urma unur calamităţi naturale sau a unor intervenţii antropice ) .

C Eficienţă hidrologică redusă:arborete din clasa I de vârstă (dacă productivitatea este ridicată sau mijlocie ) sau din clasele II ... VI de vârstă (dacă productivitatea este scăzută ), cu litiera subţire sau fără litieră , situate pe soluri superficiale , cu textură uşoară sau mijlocie.

C2 -Arborete cu reuşita regenerărilor sub 70% în urma tăierilor în benzi sau definitive , care necesită completări şi care vor trece în subcategoria C1-după completarea regenerării (sau plantaţiei).

D Eficienţă hidrologică scăzută :suprafeţe cuprinse în fond forestier , care se definesc după destinaţia lor astfel:

D1 -Suprafeţe afectate împăduririlor (clasă de regenerae), ocupate de poieni , de culturi de arbuşti fructiferi ,de pepiniere sau plantaje , care , dacă se plantează evoluiază spre subcategoria C1

De interes pentru caracterizarea dinamicii de evoluţie a proceselor de torenţialitate, stabilirea coordonatelor de soluţie tehnică în cuprinsul bazinului studiat este cunoaşterea şi analiza din punct de vedere hidrologic al folosinţelor.În bazinul nostru folosinţa predominantă este forestieră (17,9ha) respectiv 75% şi în consecinţă modul de conducere şi administrare în viitor vor fi în măsură să hotărască capacitatea de conservare a echilibrului hidrologic cât şi eficienţa economică a sistemului de lucrări proiectate.

În particular, putem aprecia pentru fiecare suprafaţă de pădure o eficienţă hidrologică.

Suprafaţa unităţii 1 de studiu este acoperită de un arboret cu eficienţă hidrologică mijlocie, relativ echien, de 50 de ani ,consistenţa 0,9,clasa de producţie III, litiera continuă subţire.

12

Unitatea 2 are o eficienţă hidrologică ridicată datorită arboretului cu o vârstă de 70 ani , relativ plurien, consistenţă 0,8 ,clasa de producţie II ,litieră continuă normală ;

Unitatea 3 este cu o eficienţă hidrologică şi antierozională scăzută pentru că arboretul are vârsta de 5 ani ,este monocultură de molid ,consistenţa 0,6 ,clasa de producţie III şi nu are litieră Pajiştea, respectiv unitatea 4 ,este pajişte montană, de calitate mijlocie spre inferioară, utilizată ca păşune ( poate fi asimilată terenurilor ocupate de poieni din fondul forestier ),într-o stare necorespunzătoare atât din punct de vedere hidrologic cât şi antierozional. Aici sunt prezente cărările de oi care afectează eroziunea în suprafaţă.Din cele relatate anterior reiese că această pajişte reprezintă un scut ineficient de protejare a solului şi a apelor.

1.7 Procesele torenţiale

Deşi bazinetul studiat se îndepărtează destul de mult de imaginea unui bazin hidrografic puternic torenţializat, totuşi, această unitate hidrologică, reacţionează la anumite ploi atât prin variaţii mari ale debitului lichid cât şi prin intense fenomene de eroziune şi transport de aluviuni.

Predispoziţia la torenţialitate este dată de condiţiile fizico-geografice în care acest bazin este situat (relief accidentat, substrat petrografic susceptibil la eroziune, ploi torenţiale relativ frecvente şi agresive, strat de zăpadă cu grosimi apreciabile).

Declanşarea torenţialităţii precum şi studiul actual de evoluţie al acestui proces se află în legătură cu intervenţiile factorului antropeic, intervenţii materializate prin modul de folosire şi de exploatare al torenţilor din bazin.

După cum au arătat studiile de teren, în cazul versanţilor sunt predominante degradările prin eroziune, care au o intensitate mult mai pronunţată în sectorul agricol decât în cel forestier. Intensitatea eroziunii de suprafaţă variază de la gradul 1 până la gradul 4 în funcţie de natura, starea şi calităţile învelişului vegetal, natura tehnologiilor de exploatare, care s-au aplicat, lungimea intervalului de timp în care s-a practicat păşunatul abuziv, etc. După cum se poate constata din datele prezentate în tabel (planşa numărul 1), terenurile de pe versanţii bazinului se distribuie pe grade ale eroziunii în suprafaţă în felul următor:eroziune slabă (U.S. numărul 2) pe suprafaţa de 6,3ha (27%);eroziune moderată (U.S. numărul 1) pe suprafaţa de 5,3ha (23%);eroziune puternică (U.S. numărul 4 ) pe suprafaţa de 5,5ha (23%);

13

eroziune foarte puternică (U.S. numărul 3) pe suprafaţa de 6,3ha (27%).În cazul reţelei hidrografice din cuprinsul bazinetului predomină

eroziunea şi transportul de aluviuni. S-a observat pe teren că eroziunea în adâncime (eroziunea torenţială) este cea mai activă în zona de obârşie a pârâului torenţial, cu deosebire pe segmentele terminale ale lui.

Un interes deosebit pentru bazinul hidrografic Tărlung (inclusiv pentru bazinetul considerat în acest proiect) îl reprezintă aşa-numitele “pornituri de teren”. Acestea constau din alunecări pe suprafeţe mici însoţite de surpări şi de prăbuşiri de mal. Ele constituie surse principale de aluviuni fiind distribuite mai mult sau mai puţin uniform pe întreaga lungime a reţelei hidrografice din bazin.Prin sedimentarea aluviunilor grosiere, care sunt transportate de viituri, se dezvoltă conul de dejecţie, care deja există la confluenţa cu râul colector, în timp ce aluviunile fine sunt deversate şi preluate de acest pârâu, care periclitează el însuşi obectivele din aval . .

14

FACULTATEA DE SILVICULTURĂ ŞI EXPLOATĂRI FORESTIERE CORECTAREA TORENŢILOR Pagina numărul

1.8 Obiectivele periclitate de viituri

Poziţia pe care bazinetul studiat o deţine în ansamblul bazinetului Tărlung, este o poziţie care amplifică gradul de periclitare al obiectivelor, care sunt interceptate sau afectate de către viituri. Dintre aceste obiective, cele mai importante sunt următoarele:1. Acumularea Săcele, destinată alimentării cu apă potabilă şi industrială a Municipiului Braşov, care a fost pusă în funcţiune la sfârşitul anului 1975 prin intermediul unui baraj din pământ,înălţimea utilă a lui fiind de aproximativ 45 m. Volumul brut iniţial al acumulării a fost de aproximativ 20 milioane m3. În pre-zent se fac lucrări de supraînălţare a barajului existent pentru a spori capacitatea normală de retenţie până la aproximativ 25 milioane m3. Pagubele provocate de viituri, în acest caz, constau din:diminuarea capacităţii normale de retenţie ca urmare a aluviunilor, care sunt transportate şi depuse în lac;uzura, produsă instalaţiilor hidraulice de exploatare a acumulării, datorită turbidităţii mari a apelor, care sunt transportate la viituri; Drumul Naţional 1A Braşov-Văleni ,care urmăreşte îndeaproape conturul

lacului de acumulare,apoi se desfăşoară în sens longitudinal în întregul bazin,fiind interceptat în mod direct de o serie de afluenţi cu caracter torenţial ai Văii Tărlung, printre care şi afluentul Valea Dracului, care colectează apele din bazinetul studiat. Avariile la acest obiectiv apar, mai ales atunci, când nucleul torenţial al ploilor se extinde pe suprafeţe relativ mari, astfel încât viitura, care ia naştere în bazinetul studiat,se compune cu viiturile care se produc în celelalte bazinete de pe Valea Tărlung;

Drumul auto forestier Valea Dracului care este interceptat direct de către pârâul torenţial studiat.Pagubele produse de viituură constau din : Avarierea sau distugere drumului pe tronsoane de diferite lungimi. Întreruperea circulaţiei în bazin pe diferite intervale de timp(cu toate

consecinţile negative rezultate de aici ) . Avarierea sau distrugerea podeţelor cu care este prevăzut acest drum.

Alte consecinţe negative ale viiturilor, care se produc în bazin, sunt:înălţarea continuă a albiei majore a Văii Tărlung, ca urmare a depunerii eterogene de aluviuni (creşte, în acest fel, pericolul de inundare al terenurilor din jur);distrugerea (afectarea) faunei salmonicole, ca urmare a gradului ridicat de poluare al apelor transportate de viituri;

15


diminuarea valorii estetico-sanitare a peisajelor din bazinul Tărlung, cu atât mai mult cu cât zona la care se referă acest proiect constituie o importantă bază turistică şi de agrement, nu numai pentru Oraşul Săcele, ci şi pentru Municipiul Braşov.

Toate argumentele aduse până aici justifică, nu numai necesitatea intervenţiei, ci şi oportunitatea ei.

1.9 Lucrări executate în trecut

În acest bazinet, până în prezent, nu au fost executate lucrări de amenajare a torenţilor.

1.10 Concluzii

Cele examinate mai sus în cuprinsul subcapitolelor precedente permit evidenţierea principalelor cauze care au condus la apariţia şi dezvoltarea fenomenelor de torenţialitate şi de degradare în cuprinsul bazinului studiat. Aceste cauze aparţin pe de o parte cadrului natural al bazinului, iar pe de altă parte cadrului social şi economic.

Mozaicul de roci întâlnite în cuprinsul acestui bazinet, precum şi natura lor, gradul ridicat de fracturare şi cutare a rocilor sunt elemente care crează un cadru general ce conferă bazinetului o predispoziţie ridicată la fenomene de torenţialitate. Deşi panta versanţilor cât şi a albiei nu sunt prea mari, cantităţile mari de precipitaţii căzute în perioade relativ reduse de timp conduc la fenomene intense de eroziune, favorizate atât de predispoziţia terenurilor ( dată de natura solurilor ) cât şi de modul defectuos de gospodărire al lor. Exploatarea abuzivă a pajiştilor, practicarea unui păşunat intensiv şi chiar extinderea lui în pădure duc la degradarea solurilor, perturbarea dezvoltării normale a vegetaţiei până la eliminarea completă a acesteia cu consecinţe din cele mai nefaste.

În concluzie, apreciem că restabilirea echilibrului hidrologic în bazinetul studiat la nivelul cerinţelor reclamate de protecţia eficientă, sigură şi permanentă a acumulării Săcele, precum şi a altor obiective, impune următoarele acţiuni principale: amenajarea şi exploatarea raţională a pajiştilor din cuprinsul bazinului reconsiderarea unor aspecte privitoare la gospodărirea fondului forestier,

incluzând aici atât problemele de silvicultură propriu-zisă, cât şi cele de exploatări forestiere

amenajarea albiilor torenţiale în vederea consolidării lor şi a diminuării transportului de aluviuni

16


CAPITOLUL II. DEBITUL LICHID MAXIM DE VIITURĂ

2.1 Probabilităţile depăşirii debitului maxim

În studiile şi proiectele pentru amenajarea torenţilor, debitele lichide maxime de viitură interesează, nu doar ca valori de sine stătătoare, ci ca valori cărora trebuie să le ataşăm probabilităţile de depăşire (sau asigurările) corespunzătoare. Potrivit standardelor în vigoare, aceste probabilităţi de depăşire se adoptă pentru două situaţii distincte, care sunt caracteristice din punctul de vedere al funcţionării în exploatare al lucrărilor:1. Probabilitatea de calcul , care corespunde condiţiilor aşa-numite normale de exploatare a lucrărilor (în acest caz se admite că evacuarea debitului maxim se face fără apariţia unor perturbaţii sau avarii, nici în funcţionarea lucrărilor şi nici în funcţionarea obiectivelor pe care acestea le apără);2. Probabilitatea de verificare , care corespunde condiţiilor speciale de exploatare a lucrărilor (în acest caz sunt admise unele perturbaţii şi avarii, dar de mică importanţă, astfel încât acestea să poată fi remediate fără a fi scoase din funcţiune lucrările).

În ambele cazuri, determinările se fac în funcţie de clasa de importanţă a lucrărilor care se proiectează, iar această clasă se stabileşte , la rândul ei , în raport cu categoria de importanţă (economică şi socială) a obiectivelor, care sunt interceptate sau care pot fi periclitate de către viiturile torenţiale.

Astfel, constucţiile hidrotehnice aferente aşezărilor omeneşti (ca de exemplu alimentările cu apă) precum şi construcţiile hidrotehnice, care protejează căile de circulaţie publică (ca de exemplu drumurile naţionale), sunt clasificate de către STAS 4273-83 .

Obiectivele cu specific forestier, cum sunt de exemplu drumurile fo-restiere, sunt clasificate pe categorii de importanţă de către STAS 5576-88 .

Pentru cazul de faţă, obiectivele periclitate de viituri fiind cele arătate anterior la paragraful §1.8, încadrarea lor pe clase de importanţă potrivit standar-delor de mai sus precum şi celui referitor la probabilităţi STAS 4068/2-82, încadrarea s-a făcut conform tabelului următor:

17


Obectivele periclitate de viiturile torenţiale Importanţa

lucrărilor de amenajare a torenţilor

Probabilităţile de depăşire a debitului maximConform standarului

Adoptat

Nr.Crt.

Denumirea Încadrarea în specificările din standar

Importanţa

STAS În condiţi de exploatare

De calcul

De verificare

STAS Categ STAS Clasa

Normale

Sppeciale

1 Acumularea Săcele destinată alimentări cu apă potabilă şi industrială a Municipiului Braşov

Alimentări cu apă pt.Municipii cu peste 250000 loc

4273-83 1 4273-83

III 4068/2-82

2% 0,5%

2%

0,5%

2 Drumul naţional 1A Braşov-Văleni Construcţii hidrotehnice pt. Drumuri naţionale.

4273-83 3 4273-83

IV 4068/2-82

2% 0,5%

3 Drumul auto forestier Valea Zimbrului Drumuri forestiere principale (cu trafic sub 50000 tone anual.

5576-63 4 5576-63

IV 4068/-82

2% 0,5%

Prin urmare calculul debitului maxim va trebui făcut la următoarele probabilităţi : p=2%(probabilitate de calcul );acestei probabilităţii îi corespunde probabilitatea maximă de calcul. P=0,5%( probabilitate de verificare ) acestei probabilităţi îi corespunde debitul max de calcul .

2.2 Debitul maxim la probabilitatea de referinţă

2.2.1 Precizări metodologice

Metodologia elaborată în anul 1978 recomandă ca, pentru evaluarea debitului lichid maxim probabil de viitură de probabilitate 1%, în profilul de control (secţiunea de calcul) al unui bazin torenţial să se aplice două ,trei metode de calcul dintre cele specificate în tabela 1.

În studiile preliminare (studii de amplasament, studii de fundamentare a notei de comandă) urmează să fie aplicate două metode, iar în proiectele de execuţie două sau trei metode în funcţie de clasele de importanţă a lucrărilor proiectate.

Se subliniază, însă, obligativitatea ca, în toate situaţiile, una din metodele aplicate să fie metoda specificată la numărul curent 1 din tabela 1, respectiv formula raţională varianta 1 (adaptare după I.S.P.I.F.).

18


2.2.2 Formula raţională-varianta 1

1. Formula de calcul este următoarea:

Qmax,1% = 0,167 c i1% F = 3,251m3/s

unde termenii folosiţi au următoarele semnificaţii:Qmax,1% [m3/s] – debitul maxim la probabilitatea de referinţă ;c – coeficient de scurgere mediu pe bazin;i1% [mm/min] – intensitatea medie a ploii de calcul de probabilitate 1%, având durata egală cu timpul de concentrare a scurgerii în bazinul respectiv;F [ha] – suprafaţa bazinului hidrografic.

2. Timpul de concentrare a scurgerii în bazin (Tc) se determină potrivit relaţiei următoare:

Tc = Tv + Ta

în care:Tc [min] – timpul de concentrare a scurgerii în bazin;Tv [min] – timpul de scurgere mediu pe versant;Ta [min] – timpul de scurgere pe albia principală din bazin.

Termenii Tv şi Ta de mai sus se calculează cu următoarele relaţii ce sunt recomandate de normativ:

Tv = 0,5 = 5,61min

Lv=107,0 m ; Iv=0,727% în care:

Lv [m] – lungimea medie a versanţilor din bazin ;Iv [tgαv]– panta medie a versanţilor din bazin

Ta = 0,00167 =1,85min

La=736m ;Ia=0,44în care:

La [m] – lungimea maximă a albiei principale din bazin;Ia [tgαa] – panta medie a albiei respective.

19


Prin urmare ploaia de calcul va fi, în cazul de faţă, cea cu durata:T = Tc 7,5 minute

3. Pentru determinarea intensităţii medii a ploii de calcul (i1%), bazinul studiat se încadrează într-una dintre cele 22 zone pluviale stabilite pe teritoriul României [lucrarea 8, pagina 22].

Potrivit raionării propuse de Maria Platagea (1974), bazinul studiat se încadrează în zona pluvială montană M4, zonă pentru care valorile corespondente durată-intensitate pentru asigurarea de 1% sunt:

T [min] 10 20 30i1% [mm/min] 2,83 1,98 1,62

Întrucât variaţia intensităţii ploii în raport cu durata ei nu este liniară, pentru prognoza termenului i1% vom folosi curba redată în îndrumarul de proiectare [lucrarea 8, pagina 25], curbă care se referă tocmai la zona pluvială M4. Folosind această curbă, la durata T =7,5minute rezultă.i1% = 2,83mm/min

4. Coeficientul de scurgere mediu la scara întregului bazin (c) se stabileşte conform relaţiei:

c = 1- cz - cI

unde:cz – coeficientul retenţiei;cI – coeficientul infiltraţiei.

Aceşti doi coeficienţi se determină pe cale grafică, folosind diagrame-le elaborate în acest scop de către N. Lazăr şi I. Clinciu (1987), diagrame care au fost preluate de către normativ (lucrarea 12, pagina 153). Se va observa că:valorile cz variază în funcţie de înălţimea ploii de calcul H1%= Ti1% = 23 mm şi de categoriile sau subcategoriile de terenuri întâlnite în bazin (a se vedea para-graful § 1.6 din proiect);pentru prognoza termenului ci se are în vedere intensitatea medie a ploii de calcul (i1%) şi textura solului, care este diferenţiată pe patru categorii. Ţinând seama de cele arătate anterior (vezi paragraful § 1.3) în legătură cu textura, se poate considera curba I (textură foarte uşoară) pentru terenurile împădurite din bazin şi respectiv curba II (textură uşoară) pentru terenurile ocupate de pajiştea din bazin.

Determinările pentru cz şi ci se fac pe categorii de teren, iar valoarea c rezultă ca o medie ponderată a coeficienţilor parţiali (ci) stabiliţi pe categorii de teren.

20


Specificaţii

ci = 1 – czi - cIi

Pădure Pajişte1 2 3 4

Fi [ha] 5,3 6,3 6,3 5,47czi 0,43 0,50 0,31 0,24cIi 0,36 0,36 0,36 0,36ci 0,21 0,14 0,33 0,40

ci Fi 1,12 1,89 2,06 2,19

C = = 0,27

2.2.3 Diagrama “morfo-etalon”

Cu ajutorul acestei diagrame este posibilă o prognoză expeditivă dar suficient de precisă a debitului maxim de viitură pentru bazinele hidrografice torenţiale mici (de ordinul I – III,în sistemul de clasificare propus de către Strahler) situate în arealul de roci metamorfice şi sedimentare al zonelor pluviale montane M1 – M5.

Mai întâi, în funcţie de ordinul hidrografic al bazinului, suprafaţa acestuia şi coeficientul mediu de scurgere pe bazin, se determină (de pe ordonata diagramei) debitul specific maxim de viitură corespunzătoare probabilităţii de referinţă (qmax,1% în m3/sha), iar apoi se face trecerea la mărimea hidrologică căutată (Qmax,1% în m3/s) prin intermediul relaţiei:

Qmax,1% = k qmax,1% F=3,27m3/s

în care:k – coeficient de corecţie stabilit pe zone pluviale (acest coeficient este dat chiar în câmpul diagramei);(1,00)F [ha] – suprafaţa bazinului.

Pentru cazul de faţă :Ordinul bazinului F [ha] C qmax,1% [m3/sha]

II 23,40 0,27 0,14

21


2.2.4 Formula “ploii orare”

Formula se recomandă pentru bazine hidrografice cu suprafaţa până la 5.000 ha, cu soluri cu textură uşoară, acoperite, în principal, de păduri şi pajişti.

Debitul lichid maxim probabil de viitură de asigurare 1% se obţine în funcţie de suprafaţa bazinului, coeficientul mediu de scurgere şi precipitaţiile maxime orare, cu ajutorul următoarei formule:

Qmax,1% = = 4,08m3/s

în care:F [km2] – suprafaţa bazinului hidrografic;F=0.234km2

c – coeficient de scurgere mediu pe zone geografice pe teritoriul României,(fig.1)(c=0,5). H60 [mm] – cantitatea de precipitaţii maxime orare calculat pe raioane climatice pe teritoriul României la asigurarea de 1%,(fig.2);(H=100mm)n – exponent subunitar raionat pe teritoriul României (fig,3);(n=0,48)

2.3 Debitul maxim la probabilităţile de calcul şi de verificare

Debitul maxim de altă probabilitate decât cel cu probabilitatea de 1%, notat cu Qmax,p%, se obţine după formula următoare:

Qmax,p% = kp% Qmax,1%

în care:kp% - coeficient de trecere de la debitul maxim de probabilitate 1% la debitul

maxim de probabilitate p%. Acest coeficient se dă în tabele (Kritki – Menkel);

Qmax,1% [m3/s] – debitul maxim de probabilitate 1%.Fiindcă, în cazul de faţă, probabilitatea de calcul este p = 2%, iar cea de

verificare p = 0,5%, coeficientul de trecere va avea valorile:k2% = 0,78 şi k0,5% = 1,23.

22


Conform celor arătate în metodologie,valoarea debitului maxim de probabilitate 1% ce urmează să fie adoptată şi apoi introdusă ca valoare de calcul în formula de mai sus .În vederea trecerii la debitele maxime de viitură de alte probabilităţi, va fi valoarea cea mai mare obţinută prin una din metodele aplicate, cu condiţia să nu depăşească cu mai mult de 30% debitul maxim calculat prin formula raţională .

Dacă depăşirea este mai mare de 30%, atunci va fi adoptat debitul maxim obţinut prin formula raţională – varianta 1, majorat cu 30%.

Pentru cazul de faţă, situaţia se prezintă după cum urmează:

Nr. crt.

Metoda aplicată

Debitul maxim [m3/s]de

referinţăde calcul

De verificare

p = 1% p = 2% p = 0,5%1 Formula raţională – varianta 1 3,25

k = 0,78 k = 1,232 Diagrama “morfo-etalon” 3,273 Formula “ploii orare” 4,08

Debitul lichid maxim probabil de viitură adoptat

4,08 3,18 5,02

CAPITOLUL III. TRANSPORTUL DE ALUVIUNI

Cunoaşterea cantităţii de aluviuni, care se transportă dintr-un bazin hidrografic torenţial, este necesară pentru urmtoarele aspecte:1 – evaluarea potenţialului de torenţialitate al bazinului hidrografic studiat;

2 – dimensionarea capacităţii de retenţie pentru barajele şi pragurile ce vor fi amplasate pe reţeaua torenţială din bazin;

3 – estimarea eficienţei hidrologice pentru măsurile şi lucrările, care se proiectează în bazin (atât pe versanţi cât şi pe reţea).

Potrivit normativului de proiectare în vigoare, urmează a fi determinat atât transportul de aluviuni mediu anual cât şi transportul de aluviuni la o singură ploaie torenţială.

3.1 Transportul de aluviuni mediu anual

În proiectarea lucrărilor de amenajare a torenţilor din România, pentru calculul transportului mediu anual de aluviuni s-a acreditat metoda propusă de

23


R.Gaspar şi A. Apostol, metodă care este concepută pentru specificul bazinelor torenţiale din ţara noastră şi are la bază observaţii făcute în asemenea bazine.

Pentru o perioadă de timp relativ îndelungată (minimum 10 ani), metoda R. Gaspar – A. Apostol permite evaluarea orientativă a volumului mediu anual de aluviuni, Wa (m3/an), care trece printr-o secţiune de calcul (de control) dată a unui bazin hidrografic torenţial. Ea constă din relaţia următoare:

Wa = Wav + Waa = 30+134=112m3/anîn care:Wav [m3/an] –volumul mediu anual de aluviuni rezultate din erodarea versanţilor;Waa [m3/an] – volumul mediu anual de aluviuni rezultate din erodarea albiilor.

3.1.1 Transportul de pe versanţi

Pentru evaluarea, cu caracter orientativ, a volumului mediu anual de aluviuni rezultate din erodarea versanţilor, Wav(m3/an), autorii recomandă relaţia:

Wav = a b =14m3/an

în care:a – coeficient adimensional cu valori cuprinse între 0,7 – 2,2 în funcţie de lungi-

mea medie a versanţilor bazinului;a=1,16b – coeficient adimensional de reducere a volumului de aluviuni antrenate de pe

versanţi, în cazul când aceştia sunt constituiţi dintr-o succesiune de terase sau au partea inferioară în pantă uşoară, condiţii în care sedimentarea şi consoli-darea locală a aluviunilor este posibilă. Pentru acest coeficient se adoptă va-lori între 0,5 – 1.0;b=0,90

Iv– panta medie a versanţilor bazinului;(=0,727)Fi [ha] – suprafaţa categoriei de teren respective;q1i [m3/anha] – indicele specific de eroziune în suprafaţă al unei anumite

categorii de teren din bazin.Ţinând cont de particularităţile condiţiilor hidrologice din bazinetul luat în studiu în cadrul proiectului de faţă , pentru coeficienţii a şi b s-au adoptat următoarele valori:

a = 1,16 b = 0,9.Pentru aplicarea relaţiei de calcul, se prezintă următorul tablou

centralizator:

24


U.S.H. 1 2 3 4

= 18,64

Fi [ha] 5,3 6,3 6,3 5,5Categoria de teren

B2 A C2 D1

q1i

[m3/anha]0,1 0,2 0,8 1,2

zi [mm] 17 14 8 4 z = =10,73

În care zi [mm] reprezintă cuantumul retenţiei din unitatea de studiu hidrologic respectivă (U.S.H.), iar ceilalţi termeni au fost prezentaţi anterior.

3.1.2 Transportul de aluviuni de pe reţea

În scopul evaluării volumului mediu anual de aluviuni provenite din e-rodarea albiilor, Waa [m3/an], rezultate orientative se obţin prin aplicarea relaţiei următoare:

Waa = b

în care:b – coeficient adimensional de reducere a volumului de aluviuni antrenate de pe

albii ca urmare a stocării unei anumite părţi din acest volum pe parcurs (în ca-zul când există albii majore şi terase, coturile albiilor sunt numeroase). Pentru acest coeficient se adoptă valori cuprinse între 0,5 – 1,0;

Li [km] – lungimea sectoarelor din reţeaua hidrografică a bazinului, dezvoltată, în principal, în depozite de aluviuni neconsolidate,care pot fi uşor erodate (se ex-clud, deci, porţiunile de albie rezistente la eroziune);

q2i [m3/anha] – indicele specific de eorziune în adâncime pe sectorul de albie de lungime Li ;

ia [tgαa] – panta medie pe sectorul de lungime Li ;i [tgα] – valoarea “etalon” a pantei albiilor de o anumită lăţime, avută în vedere la

stabilirea valorilor indicelui de eroziune q2i.

25


Întrucât, în cazul de faţă, nu a fost posibilă o cartare a reţelei hidrogra-fice direct pe teren, vom admite, într-o primă etapă, că această reţea ar furniza a-luviuni de pe întreaga lungime a ei. Rezultatul, astfel obţinut (Waa

100%), va fi apoi corectat cu un coeficient subunitar (φal), care ţine seama de gradul de participare al reţelei hidrografice din bazin la geneza transportului mediu anual de aluviuni. Se justifică ca acest coeficient să fie corelat cu starea de degradare a terenurilor de pe versanţii aferenţi, respectiv:

φal = =0,46

unde:FE3,FE4 [ha] – suprafeţe afectate de eroziune cu gradele 3, respectiv 4;F [ha] – suprafaţa întregului bazin hidrografic.

Prin urmare,vom putea estima mai departe transportul de aluviuni me-diu anual provenit de pe reţeaua din bazin cu formula dată mai jos:

Waa = φal Waa100%=φalb =98 m3/an

Obs. –am calculat separat pentru fiecare ordin (I si II).Unde:

φal – coeficient subunitar prezentat anterior;=0,46Waa

100% [m3/an] – volum mediu anual de aluviuni provenite din erodarea albiilor, admiţând că reţeaua hidrografică furnizează aluviuni de pe întreaga ei suprafaţă;

b – coeficient adimensional de reducere a volumului de aluviuni antrenate de pe albii;=0,90

Ia [tgαa] – panta medie a albiei principale din bazin=0,44I [tgα]– valoarea “etalon” a pantei albiilor de o anumită lăţime, avută în vedere la

stabilirea valorilor indicelui de eroziune q2I;Li [km] – lungimea totală a reţelei hidrografice;q2i [m3/anha] – indice specific de eroziune în adâncime pe sectoarele de albie de

lungime LI şi LII corespunzătoare reţelei de ordin I, respectiv II.

= Lr = LI + LII = 0,64+ 0,56 = 1,2km

în care:Lr [km] – lungimea totală a reţelei hidrografice din bazin;LI,LII [km] – lungimea reţelei de ordin I, respectiv II.

26


Cu alte cuvinte, s-a admis aproximaţia că albiile de ordinul I, luate îm-preună, constituie un singur sector (cu LI = 0,673km şi q21 = 90m3/an), iar albia de ordin II un alt sector (cu LII = 0,56km şi q22 = 140 m3/an).

Pentru efectuarea determinărilor se au în vedere următoarele precizări:1. pentru alegerea diagramei de variaţie a indicelui de eroziune pe reţea (q2 [m3/ankm]), se consideră capacitatea de retenţie medie pe întregul bazin (z), ca-pacitatea care a fost stabilită anterior. Întrucât a rezultat z = 10,73 mm, urmează să folosim diagrama corespunzătoare pentru cazul II ( z 10 mm);2. terenurile sursă de aluviuni de pe reţea pot fi încadrate, din punct de vedere granulometric, în felul următor:albiile de ordin I în categoria de aluviuni mai mari de 7 cm (bolovani±blocuri);albia de ordin II la categoria aluviunilor între 1-7 cm (pietrişuri mijlocii şi gro-

siere).Lăţimea albiilor se diferenţiază în raport cu ordinul lor (I sau II), cu

suprafaţa bazinului (F [ha]) şi cu panta medie determinată la scara întregului ba-zin (Im=0,481) potrivit relaţiilor de mai jos:

Ordinul I lI = 0,1 F –0,5 = 1,8m;Ordinul II lII = 0,1 F + 2 – Imed = 3,8m .

3.2 Transportul de aluviuni la o ploaie torenţială

Pentru evaluarea orientativă a acestui transport, normativul de proiec-tare în vigoare recomandă aplicarea relaţiei:

Walp% = 35 b F (P – Z – I)

în care:Wal

p% [m3] – volumul de aluviuni transportat la ploaia cu probabilitatea p%;b – coeficient adimensional ale cărui valori sunt date în funcţie de panta generală

a albiei principale şi de procentul pe care-l ocupă terenurile excesiv degrada-te din suprafaţa totală a bazinului;

F [km2]–suprafaţa bazinului hidrografic;P [mm]–înălţimea stratului de precipitaţii generate de ploaia de probabilitate p%;Z [mm]–înălţimea stratului de precipitaţii reţinute de vegetaţie şi de microdepre-

siunile solului;I [mm]–înălţimea stratului de precipitaţii infiltrate în sol, la durata ploii de calcul.

27


În continuare se prezintă o variantă simplificată a relaţiei de mai sus întrucât coeficientul de scurgere este deja cunoscut. Astfel, pentru probabilitatea de referinţă p = 1%, vom avea:

Wal1% = 35 b c F H1=300 m3

unde:Wal

1% [m3] – volumul de aluviuni transportat la ploaia de probabilitate p = 1%;b - coeficient adimensional ale cărui valori sunt date în funcţie de panta generală

a albiei principale şi de procentul pe care-l ocupă terenurile excesiv degrada-te din suprafaţa totală a bazinului;

c [m3/anha] – coeficient de scurgere mediu pe bazin (de la formula raţională);F [km2] – suprafaţa bazinului hidrografic;H1% [mm] – cuantumul ploii de calcul (de la formula raţională).

Din considerente de simplificare, trecerea de la probabilitatea de refe-rinţă (1%) la probabilitatea care interesează în cazul de faţă (0,5%), se va face prin intermediul coeficientului k0,5% stabilit anterior cu ocazia prognozei debitului maxim, deci se va obţine:

Wal0,5% = k0,5% Wal

1% = 369 m3

Precizăm că pentru adoptarea coeficientului b, care introduce în calcu-le gradul de încărcare al apei cu aluviuni, vor fi considerate, ca terenuri cu eroziu-ne excesivă, numai terenurile situate pe reţea. Suprafaţa lor se determină potrivit schemei date mai jos, în funcţie de lungimea segmentelor de albie de ordinul I şi II (LI şi LII) şi respectiv lăţimea acestor segmente (lI şi lII).

Ord 1 2

L(m)

640 560

l(m) 1,8 3,8

F(m2

)1176,6 2116,8

Fr=F1+F2=3294,4

100 = =1,41%

28


3.3 Volumul de aluviuni în aterisament

Proiectarea capacităţilor funcţionale de retenţie pe reţeaua din cuprinsul bazinului presupune cunoaşterea nemijlocită a cantităţii de aluviuni, care se poate stoca în bieful amonte al lucrărilor hidrotehnice transversale sub formă de aterisa-ment. În cazul de faţă, se va evalua această cantitate ţinând seama atât de trans-portul de aluviuni mediu anual cât şi de transportul de aluviuni provocat de o sin-gură ploaie torenţială (p = 0,5%).

1. Cantitatea provenită din transportul mediu anual

Pentru estimarea orientativă a volumului de aluviuni, care ar putea for-ma anual aterisamente,Wa

ater [m3/an], R. Gaşpar şi A. Apostol recomandă, la pan-te ale albiei de cel puţin 3% şi înălţimi ale elevaţiei barajelor de până la 6,0 m, a-plicarea formulei următoare:

Waater = A Wav + B Waa =62 m3/an

în care:Wa

ater [m3/an] – volumul de aluviuni ce poate forma anual aterisamente;Wav [m3/an] – volum mediu anual de aluviuni provenite din erodarea versanţilor;Waa [m3/an] - volum mediu anual de aluviuni provenite din erodarea albiilor;A şi B – coeficienţi daţi tabelar în funcţie de diametrul aluviunilor care provin din

erodarea versanţilor şi respectiv a albiilor.Întrucât, lucrările proiectate vor fi amplasate pe albia de ordin II (unde

diametrul particulelor este între 1-7 cm), coeficienţii de mai sus vor avea valorile:A = 0,20 B = 0,60.

Water/Wa=62/112=0,55(55%)Prin urmare s-a gasit ca in cazul de fata numai 55%din aluviunile care sunt

antrenate din bazin(de pe versanti si de pe retea)reprezintavolumul capabil de a forma aterisament.

2. Cantitatea provenită din transportul la o ploaie torenţială (p = 0,5%)

29


Daca avem in vedere probabilitatea de depasire p=0,5% si procentul de depasire stabilit anterior,atunci se obtine:

= = 0,55*369=203m3

unde:

[m3] – volumul de aluviuni, ce poate forma aterisamente, la o ploaie

torenţi-ală;

[m3] – volumul de aluviuni ce poate forma anual aterisamente;

[m3] – volumul mediu anual de aluviuni;

[m3] – volumul de aluviuni transportate la o ploaie torenţială (p = 0,5 %).

30


CAPITOLUL IV. SOLUŢII DE AMENAJARE

Potrivit concepţiilor europene acreditate la ora actuală, amenajarea ba-zinelor torenţiale constă din aplicarea, pe întreaga suprafaţă a acestora (atât pe versanţi cât şi pe reţeaua hidrografică), a unui ansamblu de măsuri şi lucrări (bio-logice, biotehnice şi hidrotehnice), având ca scop prevenirea declanşării procese-lor torenţiale sau combaterea acestor procese atunci când ele sau declanşat. Obiectivele urmărite în cadrul acţiunii sunt următoarele:

1. Reducerea debitului lichid maxim de viitură;

2. Diminuarea transportului de aluviuni (mediu anual şi la o ploaie torenţi-ală);

3. Consolidarea surselor de aluviuni din cadrul bazinului şi valorificarea a-cestora pe cale forestieră;

4. Apărarea imediată a obiectivelor care sunt periclitate sau care sunt inter-ceptate de viiturile torenţiale.

În timp ce primele trei obiective pot fi atinse în principal prin lucrări biologice şi biotehnice, cel de-al patrulea obiectiv poate fi atins în principal cu a-jutorul lucrărilor hidrotehnice.

4.1 Măsuri şi lucrări pe versanţii bazinului

Ţinând seama de condiţiile în care sau declanşat procesele torenţiale precum şi de dinamica probabilă de dezvoltare a acestor procese, soluţiile stabili-te pentru versanţii bazinului vor putea fi diferenţiate în raport cu următoarele ele-mente: natura folosinţei, natura şi structura vegetaţiei, natura şi intensitatea feno-menelor de degradare.

Întrucât, în cazul de faţă, apreciem că nu sunt necesare şi nici posibile schimbări de folosinţe prin soluţiile preconizate, vom urmări următoarele obiec-tive:1. Ameliorarea structurii actualelor arborete sub raportul compoziţiei, consisten-

ţei, etajării pe verticală, etc., astfel încât pădurile din cadrul bazinului (care o-cupă o suprafaţă de 17,6 ha) să poată îndeplini în condiţii mai bune funcţiile de protecţie ce le sunt atribuite prin amenajamentul silvic;

31


2. Refacerea şi îmbunătăţirea calităţii covorului erbaceu din cuprinsul pajiştilor (5,5 ha) astfel încât şi aceste formaţiuni vegetale să contribuie la creşterea capacităţii hidrologice şi antierozionale la scara bazinului.

4.1.1 Măsuri şi lucrări pentru ameliorarea pădurilor

După cum au demonstrat toate cercetările, pădurea regularizează în cel mai înalt grad scurgerea pluvială. Ea reface, ameliorează, stabilizează şi protejea-ză solul, constituind mijlocul cel mai important, complet şi definitiv pentru com-baterea proceselor torenţiale şi implicit pentru redresarea regimului hidrologic din cuprinsul bazinelor torenţiale.

În cazul de faţă, vom ţine seama atât de faptul că funcţia hidrologică şi antierozională este de importanţă prioritară cât şi de faptul că arboretele cu efici-enţă hidrologică mijlocie şi scăzută (B+C) deţin o pondere destul de însemnată (35%). De aceea, cu ocazia aplicării amenajamentului, vor fi promovate acele măsuri şi lucrări silviculturale care să conducă către realizarea de structuri optime ale arboretelor în raport cu funcţiunea amintită anterior.

Această cerinţă este cu atât mai importantă cu cât, în cazul de faţă, ar-boretele sunt încadrate în: Grupa I – păduri cu funcţii speciale de protecţie; Subgrupa 1.1 – păduri cu funcţii speciale de protecţie a apelor; Categoria funcţională 1B – păduri situate pe versanţii direcţi ai unui lac de a-

cumulare; Tipul de categorii funcţionale TIII

Ţinând seama de cele arătate mai sus precum şi de situaţiile concrete întâlnite în bazin, propunerile şi recomandările vor fi axate pe: completarea regenerărilor naturale; îngrijirea şi conducerea arboretelor; aplicarea tăierilor de transformare spre grădinărit (având în vedere că acesta

este tratamentul recomandat de amenajament).In formularea propunerilor vor fi avute în vedere aspecte speciale :

a. Completarea regenerării naturaleRealizarea de completări prin plantaţii în unitatea nr. 3 se va face în funcţie

de calitatea regenerării actuale.Prin lucrările de completare se urmăreşte realizarea stării de masiv . Odată realizată starea de masiv, arboretul respectiv dobândeşte o eficienţă hidrologică şi antierozională mai mare decât înainte. Unitatea fiind situată la peste 1100 m şi condiţiile de vegetaţie fiind bune în cazul

32


lucrărilor de împădurire cu Mo şi Br s-a decis ca lucrările de completare să se facă cu puieţi de Mo şi Br de talie mijlocie.b. Îngrijirea şi conducerea arboretelor

În arboretele situate în bazinul torenţial se vor efectua rărituri de intensitate slabă, pe cât posibil cât mai repetate.Pentru moment nu sunt necesare intervenţii de tipul curăţirilor, dar atunci când se vor realiza ele vor avea o intensitate moderată.

Tăieri de igienă vor fi realizate în unitatea 2 , iar arboretul situat în unitatea 5 va fi parcurs cu lucrări de conservare.Se va urmări realizarea de arborete amestecate de tip natural, bietajate cu un bogat subarboret.

În arboretele de răşinoase cu fag se va urmări creşterea proporţiei fagului.Subarboretul şi subetajul vor fi protejate.Nu se admite efectuarea lucrărilor de îngrijire cu folosirea mijloacelor chimice.

Lucrările de colectare a arborilor din rărituri se vor efectua numai iarna pe zăpadă.

c. Aplicarea tăierilor de transformare spre grădinărit

În cazul nostru se referă la arborete cu vârstă până la 80 de ani .În primul caz măsurile de transformare cuprind întreg ansamblul lucrărilor

de îngrijire care se efectuează în conformitate cu ţelul de gospodărire fixat.Din stadiile de desiş, nuieliş, prăjiniş, păriş, codrişor şi codru, prin degajări, curăţiri şi respectiv rărituri se va urmări cu consecvenţă diversificarea compoziţiei, a structurii orizontale şi a celei verticale.

Curăţirile vor avea un caracter de selecţie negativă de masă.Răriturile vor avea caracterul unei selecţii pozitive individuale, cu extrageri

în ambele plafoane, fără a scădea consistenţa sub 0,8.Nucleele de regenerare naturale existente vor fi îngrijite şi puse în lumină

treptat, prin extageri de intensitate slabă, deschizând treptat arboretul pe buchete sau grupuri mici.Se extrag arbori preexistenţi rău conformaţi, cu coroane lăbărţate, specii care nu pot contribui la diversificarea structurii verticale.

În arboretul de 100de ani tăierile vor urmări degajarea şi punerea în lumină a grupelor de seminţiş existent şi crearea unor noi puncte de regenerare.Se vor continua tăierile astfel încât să se evite dezgolirea solului şi promovând diversificarea structurii atât prin regenerare naturală cât şi prin completarea acesteia corespunzător compoziţiei de regenerare.

33


4.1.2 Măsuri şi lucrări pentru ameliorarea pajiştilor

Având o eficienţă hidrologică scăzută (se încadrează în categoria D), fiind intens păşunate şi fiind situate pe terenuri cu pantă relativ mare, uşor expuse proceselor de eroziune, pajiştile din cuprinsul bazinului se pot îmbunătăţi prin lu-crări de supraînsămânţare (cu amestecuri de ierburi) şi prin măsuri şi recomandări de organizare şi de practicare raţională a păşunatului .a. Supraînsămânţări cu amestecuri de ierburi pe pajiştile din bazin

Pajiştile din bazin apreciate ca terenuri cu eroziune puternică şi pericol de accentuare a eroziunii urmează să facă obiectul acţiunii de supraînsămânţare cu amestecuri de ierburi perene. Se recomandă pentru aceste terenuri , în vederea obţinerii unor producţii de masă verde de circa 12 t/ha ,următorul amestec de ierburi perene: Festuca rubra (20 kg/ha), Phleum pratense (10 kg/ha) , trifoi alb (5 kg/ha). Observaţie:Nu sunt recomandate fertilizări cu îngrăşăminte chimice datorită pericolului de a fi poluate apele din lac.b. Organizarea şi proiectarea păşunatului raţional Din acest punct de vedere, trebuie respectate următoarele reguli:- in fiecare an, păşunatul se va face conform unei anumite succesiuni, stabilite

de la început şi care trebuie respectată în toate ciclurile de păşunat- după terminarea păşunatului într-o parcelă, se vor cosi resturile neconsumate

pentru a înlătura neuniformitatea vegetaţiei păşunii şi scăderea gradului de comestibilitate a ierbii

- păşunatul va începe când plantele au crescut de 12-15 cm, şi se va continua până ce iarba ajunge în faza de maturitate, după care se va cosi pentru fân, masă verde sau siloz

- se va evita păşunatul pe timp ploios sau când solul este prea umed pentru a evita degradarea păşunii

Păşunatul se va organiza în patru cicluri de exploatare de câte 35 - 40 zile (în total 140-160 zile, perioada de practicare a păşunatului înscriindu-se, în general, în intervalul 10 mai-15 septembrie. Ea poate începe însă, mai devreme sau mai târziu în funcţie de starea vremii.

4.2 Lucrări pe reţeaua hidrografică torenţială

Dinamica de dezvoltare a proceselor torenţiale, corelată şi cu amplasa-rea surselor de aluviuni din cadrul bazinului precum şi cu importanţa socială şi e-conomică a obiectivelor periclitate de viiturile torenţiale, justifică, nu numai ne-cesitatea, ci şi oportunitatea intervenţiei cu lucrări pe reţeaua hidrografică toren-ţială. Aceste lucrări sunt destinate să suplinească, într-o primă etapă, efectul mă-

34


surilor şi lucrărilor aplicate pe versanţii bazinului, iar apoi să completeze acest efect.

Având în vedere aspectele de mai sus, considerăm că sunt necesare pe reţeaua torenţială mai multe lucrări hidrotehnice transversale (cu rol principal de retenţie şi consolidare), prima dintre acestea urmând să fie racordată în bieful (sectorul ) aval prin intermediul unui canal.

Pentru amplificarea efectului hidrologic şi antierozional, lucrările men-ţionate mai sus vor fi îmbinate cu o bogată vegetaţie forestieră, ce va fi instalată atât pe depozitele de aluviuni torenţiale cât şi pe terenurile sursă de aluviuni de pe cele două maluri ale albiilor.

4.2.1 Proiectarea lucrărilor hidrotehnice transversale

Funcţiunile pe care trebuie să le îndeplinească lucrările hidrotehnice transversale sunt următoarele: regularizarea şi consolidarea albiilor torenţiale din cuprinsul bazinului; atenuarea viiturilor torenţiale precum şi retenţia aluviunilor grosiere transpor-

tate de către viiturile respective; crearea de condiţii favorabile pentru instalarea vegetaţiei forestiere în cuprin-

sul reţelei hidrografice torenţiale (pe aterisamente şi respectiv pe maluri).Prin urmare, procesul de proiectare va trebui să ia în considerare urmă-

toarele elemente:1. Perioada de amenajare sau perioada de revenire cu noi lucrări se adoptă în

concordanţă cu prevederile din normativul de proiectare (N = 5 ani), admi-ţând că în această perioadă în bazin se înregistrează şi o ploaie torenţială de a-sigurare p=5%

2. Volumul de aluviuni, care poate fi stocat în aterisamente, va fi:

W5aniater= 5 + = 327,86 m3

în care:W5ani

ater [m3]-volmul de aluviuni ce se poate forma în perioada de amenajare (5ani) pe aterisament ;

[m3] - volumul de aluviuni ce poate forma anual aterisamente;

[m3] – volumul de aluviuni, ce poate forma aterisamente, la o ploaie toren-

ţială;3. Panta de proiectare sau panta probabilă de aşezare a aluviunilor în aterisament

se stabileşte pe baza relaţiei de mai jos (autor R. Gaşpar) :

35


iat =0,04

în care:Ia [tgαa]– panta albiei principale din bazin, în zona în care vor fi amplasate lucrări

(de la pichetul 2 până la ultimul pichet);Wa [m3/an] – transportul de aluviuni mediu anual din bazin;F [ha] – suprafaţa bazinului hidrografic;lII [m] – lăţimea albiei principale în zona în care vor fi amplasate lucrări;4. Capacitatea de retenţie a unei singure lucrări, numărul, înălţimea şi

amplasarea lucrăriiPentru examinarea variantelor de proiectare, aspectele de mai sus vor fi

studiate în succesiunea pe care o ilustrează planşa numărul 2, astfel:a. Se prezintă profilul longitudinal al albiei principale din bazin, dar numai pe

tronsonul ei inferior, primul pichet fiind poziţionat chiar la confluenţa cu pâ-râul colector;

b. Se consideră şi se reprezintă un profil transversal mediu pentru albia de pe a-cest sector. Pentru simplificare vom admite că acest profil ar fi trapezoidal şi că lăţimea la baza lui (b) va fi egală cu lăţimea albiei recomandată anterior pentru reţeaua de ordin II (lII). Coeficientul de taluz (m = ctgΘ) se defineşte în felul următor:

m = ctgΘ = 0,8 + Iv = 0,8 + 0,72 = 1,5unde:

Iv [tgαv] – panta medie a versanţilor din bazin ;c. În tabelul construit în profilul longitudinal, se studiază variaţia capacităţii de

retenţie a unei singure lucrări în funcţie de înălţimea utilă a ei (Ym) luată cu valori între 3,0-5,0 m. Volumul de aterisament corespunzător fiecărei înălţimi se stabileşte cu relaţia următoare:

Wat=

unde:Ym [m] – înălţimea utilă a lucrării transversale;b [m] – lăţimea patului albiei pe zona de formare a aterisamentului;

36


m = ctgΘ – coeficientul de taluz al celor două maluri;ia = tg a – panta medie a talvegului albiei în zona formării aterisamentului;iat = tg at – panta “de calcul” sau panta “de proiectare”;d. În coloana finală din tabelul menţionat mai sus se determină numărul de lu-

crări hidrotehnice transversale de o anumită înălţime Ym cu care se poate asi-gura retenţia volumului de aluviuni capabil de a forma aterisamente;

e. Se adoptă ca înălţime de proiectare varianta Ym = 3,5 m. Din motive de sim-plificare, această înălţime va fi păstrată constantă pentru toate lucrările din sistem;

f. Lucrările transversale având înălţimea Ym de mai sus vor fi amplasate şi repre-zentate schematic pe profilul longitudinal începând din pichetul numărul 2 (a-cest pichet coincide cu secţiunea pentru care s-a prognozat debitul maxim li-chid de viitură şi transportul de aluviuni).

Principiul urmărit în cadrul amplasării este acela al susţinerii reciproce al lucrărilor astfel încât la data colmatării lor, aterisamentele create în mod natu-ral, să acopere integral tronsoanele dintre lucrări. Prin urmare, poziţia fiecărei lu-crări din sistem (cu excepţia primei lucrări) este dependentă de înălţimea lucrării situate imediat în aval, panta albiei în zona de formare a aterisamentului natural şi panta probabilă de aşezare a aluviunilor în aterisament.

Soluţia obţinută în ceea ce priveşte amplasarea lucrărilor pe reţeaua to-renţială din bazin, poate fi urmărită în cadrul planşei numărul 2.

Întrucât toate lucrările transversale din sistem sunt prevăzute cu radier, lungimea acestuia va fi stabilită aproximativ în felul următor:

Lr 2 Ym = 2 3,5 = 7,0 m unde:Lr [m] – lungimea radierului;Ym [m] – înălţimea utilă a fiecărei lucrări.

5. Adâncimea de fundarePotrivit normativului de proiectare, adâncimea de fundare (Yf) se dife-

renţiază în raport cu înălţimea utilă a barajului (Ym) potrivit relaţiei:Yf = 0,9+0,2Ym = 2,2m

Valoarea Yf obţinută mai sus, poate fi majorată dacă, datorită pantei mari, există riscul dezgolirii fundaţiei pe paramentul din aval .Pentru evitarea acestui riscse cere indeplinita urmatoarea conditie:

YfYI+Ymia12=1,7mYI(m)=adancimea max de inghet(=1,00)Ia12=panta albiei in aval de nivelul barajului proiectatde la pichetul 1-

2(=0,17)Yf=2,2m

37


Pentru evitarea acestui risc este necesară verificarea condiţiei:

Yf Yî + Ym ia,1-2 = 1,0 +3,20,172=1,551,6munde:

Yf [m] – adâncimea de fundare;Yî [m] – adâncimea maximă de îngheţ (este dat în standarde; în cazul de faţă se

poate lua Yî = 1,00 m);Ym [m] – înălţimea utilă a lucrării transversale;ia,1-2 [tgα1-2] – panta albiei în aval de primul baraj.

6. Adâncimea de încastrareSe măsoară pe normala dusă de la colţul încastrării şi până la linia tere-

nului şi se diferenţiază potrivit relaţiei:

d = 0,5 + 0,2 Ym = 1,1m

unde:d [m] – adâncimea de încastrare;Ym [m] – înălţimea utilă a lucrării transversale.

7. Tipul de baraj şi materialul de construcţieVor fi adoptate în proiect baraje trapezoidale cu fruct mărit ( 0,3)

di-mensionate în ipoteza dezvoltării de eforturi de întindere pe paramentul din a-monte al acestora.

Propunem construirea acestor lucrări din zidărie de piatră cu mortar de ciment, cunoscând că o asemenea soluţie constructivă poate asigura o rezistenţă sporită la şocuri, vibraţii, eroziuni etc. Piatra necesară pentru construcţie este pro-venită din roci calcaroase şi poate fi procurată chiar din cuprinsul bazinului Tăr-lung, spre exemplu de pe Valea Babarunca unde există cel mai mare bloc de cal-car din bazin (aproximativ 100.000 m3 de material), care este accesibil la drumul auto forestier.

38


4.2.2 Canalul de evacuare

Dacă este bine conceput, proiectat şi amplasat şi dacă este întreţinut în mod regulat, un canal de evacuare a apelor de viitură poate să îndeplinească ur-mătoarele funcţiuni:1 –Tranzitarea şi evacuarea dirijată a apelor de viitură în zona obiectivelor ce

sunt interceptate sau periclitate de viituri;2 –Regularizarea şi consolidarea albiei torentului pe lungimea acoperită de canal;3 –Refacerea şi înfrumuseţarea peisajului local degradat de viiturile care s-au

produs anterior.În cazul de faţă, canalul de evacuare va fi amplasat în regiunea conului

de dejecţie (între picheţii 1 şi 2), va avea o lungime în plan de 51 m şi o pantă longitudinală egală cu:

ic = ia12/2=0,085unde:

ic – panta longitudinală a canalului de evacuare;ia,1-2[tgα1-2] – panta albiei în aval de primul baraj.

Pentru a nu fi depăşită viteza medie admisă în secţiune, va fi proiectat un canal cu trepte de cădere, iar secţiunea transversală a acestuia va fi trapezoi-dală, optimă din punct de vedere hidraulic.

Execuţia lucrării va fi făcută şi în cazul de faţă tot din zidărie de piatră.Pentru a mări efectul estetic şi decorativ al amenajării, în cele două zo-

ne limitrofe ale canalului vor fi prevăzute înierbări şi va fi realizată o plantaţie fo-restieră sub formă de aliniament.Toate detaliile cu privire la această lucrare pot fi urmărite în planşa numărul 4.

4.2.3 Împăduriri pe reţeaua hidrografică torenţială

Atât terenurile sursă de aluviuni de pe malurile albiilor torenţiale cât şi depozitele de pe reţeaua hidrografică, prezintă condiţii staţionale foarte eteroge-ne, astfel încât instalarea sau reinstalarea vegetaţiei forestiere constituie o opera-ţie extrem de anevoioasă, uneori chiar imposibilă dacă nu se apelează la lucrări speciale de consolidare.

Datorită gradului ridicat de instabilitate al taluzurilor (surpări, prăbu-şiri) , dar şi datorită forţei distructive a apei care se scurge pe reţeaua hidrografi-că, în asemenea condiţii nu pot fi instalate decât culturi forestiere de tip provizo-

39


riu cu specii rustice sau chiar foarte rustice, capabile să reziste la condiţiile de in-stabilitate accentuată a terenului, la dezrădăcinări temporare, la acoperirea frec-ventă a puieţilor cu materiale de sol şi rocă. În general vorbind, în aceste condiţii, consolidări durabile pot fi obţinute numai dacă sunt avute în vedere specii care sunt rapid crescătoare şi care posedă o capacitate sporită de autoregenerare prin drajonare şi lăstărire.

Pentru diferenţierea soluţiilor tehnice în cele două cazuri amintite (ma-luri şi depozite), vor fi avute în vedere anumite criterii genetice şi staţionale care sunt prevăzute în îndrumările tehnice de specialitate (C. Traci-1981).

Astfel, în cazul terenurilor de pe malurile albiilor torenţiale, operaţia de cartare va ţine seama de subzona de vegetaţie, natura substratului litologic, gradul de instabilitate al taluzului de mal şi modul predominant de dezvoltare al acestui taluz (predominant în sol sau predominant în rocă). Încadrarea în îndrumările teh-nice, în funcţie de criteriile enumerate mai înainte, ne conduce la următorul tip de staţiune :RC3rn.

R – terenuri ravenate C – subzona fagului şi amestecului de fag cu răşinoase 3 – alternanţe de gresii, marne, argile, şisturi argiloase r – soluri predominante în rocă n – terenuri nestabilizate

În cazul depozitelor de aluviuni de pe reţea şi con criteriile menţionate anterior au în vedere: subzona de vegetaţie, compoziţia granulometrică a depozitului,grosimea, troficitatea şi umiditatea depozitului.Considerarea acestor criterii ne conduce în cazul de faţa la următorul tip de staţiune: AC2.

A – terenuri cu aluviuni C – staţiuni din subzonele fagului şi amestecului de fag cu răşinoase 2 – aluviuni predominant grosiere

Pentru ambele tipuri de staţiuni identificate, îndrumările tehnice recomandă soluţiile tehnice de împădurire(specii, compoziţii şi tehnici de împădurire), atât pentru taluzurile terenurilor ravenate (cu care se pot asimila malurile albiilor torenţiale ) cât şi pentru aterisamentele lucrărilor hidrotehnice transversale şi conurile de dejecţie ale torenţilor.

40


1. În cazul malurilor,soluţia tehnică pentru împădurire este condiţionată de natura taluzurilor ,tipul de staţiune. Pentru terenurile ravenate de pe malurile albiilor torenţiale, specia pentru consolidare este aninul alb(Alnus incana), care se adaptează foarte bine condiţiilor climatice şi pedologice din acest bazinet. Acesta va fi plantat în cultură pură(100% An.a) cu un număr de 10000 puieţi/ha. Procedeul de plantare este cel în despicătură. Schema de împădurire este 1x1 m.2. Pentru împădurirea depozitelor de pe reţea şi a conului de dejecţie se va folosi An.a , cultură pură, cu un număr de 4000 puieţi/ha. Procedeul de plantare este cel în gropi mari 50x50x50 cm cu pământ vegetal de împrumut. Schema de împădurire este 2,5x1 m.

Suprafeţele de împăduriri vor fi evaluate după cum urmează:1. În cazul conului de dejecţie, cu ajutorul planului de situaţie (planşa numărul 1);2. În cazul aterisamentelor ce vor fi formate de către lucrările transversale, cu a-

jutorul profilului longitudinal (planşa numărul 2) şi al planşei barajului (planşa numărul 3). Va fi păstrat un culoar liber pentru scurgerea apelor:

3. În cazul malurilor albiilor torenţiale, cu ajutorul planului de situaţie (planşa nu-mărul 1) şi al profilului transversal mediu (planşa numărul 2).

Pentru simplificare se admite că înălţimea taluzului de consolidat este egală cu înălţimea utilă a lucrării de consolidare (Yl) şi că lungimea acestor talu-zuri este egală cu lungimea de reţea hidrografică considerată anterior ca reprezen-tând teren sursă de aluviuni (capitolul III).

41


42


43


CAPITOLUL V. BREVIAR DE CALCULE

5.1 Calculul barajelor

Dat fiind faptul că înălţimea utilă a lucrării transversale (Ym) a fost păs-trată constantă pentru toate barajele din sistemul hidrotehnic, în continuare, solu-ţia de proiectare va fi detaliată numai pentru barajul de priză (acest baraj este notat în planşe cu indicativul 2M 3,2).

5.1.1 Calculul deversorului

Potrivit normativului de proiectare în vigoare, deversoarele barajelor, care funcţionează ca prize de canal, se dimensionează în mod acoperitor, adică luând în considerare debitul maxim corespunzător probabilităţii de verificare p = 0,5 %. Pentru cazul de faţă, această mărime hidrologică a fost prognozată cu valoarea:

Q = Qmax,0,5% = 5,02 m3/sunde:

Qmax,0,5% [m3/s] – debitul maxim de probabilitate 0,5 %.Se consideră pentru proiectare un deversor de formă trapezoidală având

mărimea unghiului = 45 %. Principalele elemente de calcul sunt date în schema următoare:

Întrucât, în cazul de faţă, avem de-a face cu un deversor cu contracţie laterală, relaţia pentru calculul debitului se prezintă astfel:

44


Q = 1,77 (b ε + 0,8 H)

unde:Q [m3/s] – debitul;b [m] – lungimea crestei deversorului;ε – coeficientul contracţiei laterale;H [m] – sarcina deversorului;H0 [m] – sarcina totală a deversorului.

Aceasta din urmă se va calcula cu relaţia următoare:

H0 = H +

unde:0 [ceva] – coeficientul lui Coriolis;v0 [m/s] – viteza de acces a apelor la deversor, în cazul de faţă egală cu 1,6 m/s;g [m/s2] – acceleraţia gravitaţională (egală cu 9,81).

Din considerente de ordin economic (reducerea volumului barajului şi respectiv înscrierea cât mai firească a acestuia în topografia văii, fără a provoca volume însemnate de săpătură), valorile b şi H, care definesc geometria deverso-rului, vor fi adoptate ţinând seama de următoarele două condiţii:1. Sarcina H a deversorului să fie cât mai mică posibilă în condiţiile date;

2. Deschiderea deversorului la partea superioară (b + 2 H) să nu depăşească lă-ţimea patului albiei în zona de amplasare a barajului (în cazul de faţă 4,7 m).

Pentru a găsi o soluţie cât mai apropiată de soluţia optimă din punct de vedere economic, în tabelul care urmează vor fi studiate mai multe variante şi va fi luată decizia în privinţa variantei de proiectare.

45


b =

Q = 5,02 m3/s ; v0 = 1,4 m/s ; = ,108 ; 0 1,1 ; ε 0,9

H [m] H0 [m] [m] b [m] B + 2 H [m]

Lăţimea albiei [m]

Soluţia adoptată

3,8mH=1,1m

b=1,4m

0,9 1,01 1,02 2,31 4,111,0 1,12 1,15 1,82 4,811,1 1,21 1,33 1,39 3,521,2 1,31 1,50 1,04 3,441,3 1,41 1,67 1,16 3,76

5.1.2 Calculul static al barajului

Fiindcă lungimea tronsonului de calcul este egală cu 1m, iar profilul transversal al barajului este de formă trapezoidală, analiza stabilităţii şi rezistenţei barajului se reduce de la o problemă spaţială la o problemă în plan, respectiv se reduce la calculul profilului trapezoidal al barajului.

În acest scop se precizează mai întâi schema de sarcini apoi se efectuează calculele de dimensionare şi de verificare.

5.1.2.1 Schema de sarcini

Potrivit prevederilor normativului de proiectare (lucrarea 11, pagina 89), barajele trapezoidale cu fruct mărit, se dimensionează în ipoteza cea mai a-coperitoare, adică luând în considerare că presiunea apei şi presiunea aluviunilor submersate se exercită pe întreaga înălţime (Y ) a paramentului amonte al barajului.

Sarcinile, care definesc această schemă (cunoscută şi sub denumirea de “cazul curent în proiectare”), sunt prezentate în figura de mai jos:

46


5.1.2.2 Calculul de dimensionare

a) Metoda şi ecuaţia de dimensionare Va fi aplicată în continuare o metodă de dimensionare bazată pe expre-

sia coeficientului de stabilitate la răsturnare (metoda prin “kR dat” sau metoda “

”). În cadrul acestei metode a fost dedusă (S. Munteanu – 1970) următoarea

ecuaţie adimensională în :

2 + 3 a + 1,5 a2 - 0,5 (1 + 3 H) - 0,5 =

0unde:

- fructul paramentului aval al barajului;

a = = 0,13m grosimea relativă la coronament;

H = = 0,22 m sarcina relativă a deversorului;

= = = 0,4 KN/m3greutatea specifică relativă a apei;

= = = 0,152 KN/m3 greutatea specifică relativă a pămân-

tului submersat.Alţi termeni şi semnificaţiile lor:

Y = Ym + Yf = 3,8 + 2,2 = 6,0 m înălţimea totală a barajului;H = 1,1 m sarcina în deversor (calculată anterior la §5.1.1);a = 0,7 m grosimea la coronament în zona deversată; se adoptă în funcţie de î-

nălţimea Y şi sarcina în deversor H potrivit relaţiei:a = 0,50 + 0,1 H + 0,02 Y=0,7

= 10 KN/m3 greutatea specifică a apei limpezi;ps = (s-) (1-n) = 11,55 KN/m3 greutatea specifică a pământului submersat,

unde: s 26,5 KN/m3 greutatea specifică a părţii solide a pământului; n 0,3 porozitatea pământului;

47


a = tg2(45- ) = 0,333 coeficient de împingere activă a pământului submersat,

unde: = 25-35 unghi de frecare internă a pământului;

z = 25 KN/m3 greutatea volumetrică a zidăriei de piatră cu mortar;

= 1,20coeficient de siguranţă normat sau admisibil la răsturnare. Este pre-

cizat de normativ (lucrarea 11, pagina 93) în funcţie de schema de sarcini lu-ată în considerare şi de clasa de importanţă a lucrărilor proiectate (§2.1).

b. Ecuaţia de gradul 2 în şi rezolvarea ei Se formează şi se rezolvă ecuaţia de la punctul anterior (a) reţinându-se

soluţia pozitivă pentru (cu trei zecimale).

2+3a+1,5a2-0,5 (1+3H)-0,5 =02+0,40-0,48=0=1,9971=0,507Se va alege valoarea pozitivă pentru deci : =0,507

c. Lăţimea barajului la talpa fundaţiei Odată găsit fructul al paramentului aval al barajului, rezultă uşor şi

lăţimea barajului la nivelul inferior al fundaţiei:

b=a+Yb=0,72+6,00,507=3,6m

5.1.2.3 Calculul de verificare

48


În acest scop se întocmeşte un tablou al forţelor, braţelor şi momentelor calculate în raport cu punctul A (extremitatea din aval a tălpii barajului), dat fiind faptul că metoda de dimensionare adoptată este bazată pe expresia coeficientului de stabilitate la răsturnare .

Nr. crt.

Forţe [KN] Braţe [m]Momente [KNm]

1G1= V = z a Y =

86,7

LG1 = Y + a / 2 = 0,503 5,64 + 0,74 / 2 =

2,925

MG1 =G1 LG1 = z a2 Y/2 + z

a Y2 = 253,47

2G2 = z Y Y/2 =

25 0,503 5,64 5,64 / 2 = 164,84

LG2 = 2 Y / 3 = 2 0,503 5,64 / 3 = 1,72

MG2 = G2 LG2 = z 2 Y3 / 3 =

284,1

3Po = Y (Y + 2 H) / 2 = 10 5,64 (5,64 +

2 1,3) / 2 = 186,15

LPo = Y (Y + 3 H) / 3 (Y + 2 H) = 5,64

(5,64 + 31,3) / 3 (5,64 + 2 1,3)= 1,96

MPo = Po LPo = Y2 (Y + 3 H) / 6 = 362,99

4Eo = PS Y2 a / 2 =

11,55 5,642 0,333 / 2 = 49,568

LEo = YPS / 3 = 5,64 / 3 = 1,7

MEo = Eo LEo = PS a / 6

= 84,25

MS(A) = MG1+MG2 = 537,73 Fo = Po+Eo = 287,07

MR(A) = MPo+MEo = 447,24 Fv = G1+G2 = 307,69

Cu datele din tabloul de mai sus se examinează atât condiţiile de stabi-litate la răsturnare cât şi cele de rezistenţă impuse de către normativ.

1. Stabilitatea la răsturnare Verificarea acestei condiţii presupune determinarea coeficientului de

stabilitate la răsturnare şi compararea acestuia cu un coeficient de siguranţă nor-mat sau admisibil.

Pentru cazul de faţă avem:

KR = =1,202=1,2=KRn

2. Stabilitatea la alunecare Se ia în considerare aici numai ipoteza alunecării plane pe talpa funda-

ţiei (A-B). Această ipoteză se bazează pe relaţia următoare:

49


Kal = = 0,533

în care:Kal – coeficient de stabilitate la alunecare;f0 – coeficient de frecare statică între baraj şi terenul de fundaţie, care este preci-

zat de normativ în funcţie de felul frecării şi natura suprafeţei de alunecare. În cazul de faţă f0 are valoarea 0,5.

Condiţia de stabilitate la alunecare este satisfăcută dacă Kal

în care: - coeficient de siguranţă normat sau admisibil la alunecare. Acest coeficient se

stabileşte în funcţie de schema de sarcini luată în considerare şi de clasa de importanţă a lucrărilor, potrivit prevederilor din normativul de proiectare. În cazul de faţă s-a adoptat valoarea 1,02 pentru .

Dacă nu se respectă condiţia enunţată mai sus, există pericolul alunecă-rii barajului. Pentru a înlătura acest pericol se proiectează un pinten (cheie de an-corare) sub nivelul inferior al fundaţiei. Forma şi dimensiunile acestei construcţii sunt precizate în planşa barajului.

3. Efortul unitar maxim de compresiune pe terenul fundaţiei Fiindcă nu se poate asigura o legătură rigidă între baraj şi terenul de

fundaţie (acest teren fiind de natură aluvionară), forţele verticale (Fv) se vor dis-tribui numai pe o anumită parte din suprafaţa fundaţiei (suprafaţa activă), iar va-loarea maximă a efortului de compresiune se va înregistra la extremitatea din aval a secţiunii de calcul (punctul A din schemă). Acest efort se poate evalua cu for-mula următoare:

A real = =466,16

unde:d [m] – braţul rezultantei calculat faţă de punctul A, ca raport între momentul re-

zultant şi suma forţelor verticale astfel:

d = = = 0,359 m

Condiţia de rezistenţă la compresiune este îndeplinită dacă:A real pconv

unde:pconv [KN/m2] – presiunea admisibilă pe terenul de fundaţie, denumită în standard

presiune convenţională de calcul. Această mărime se stabileşte conform pre-vederilor din normativul de proiectare (lucrarea numărul 11, pagina 161) în funcţie de clasificarea geotehnică a terenului de fundare (în cazul de faţă avem

50


de-a face cu un teren de natură aluvionară) şi de unele caracteristici fizico-me-canice ale acestui teren. Se va ţine seama de faptul că lucrările proiectate sunt amplasate pe albia de ordin II pentru care compoziţia granulometrică a terenu-lui a fost precizată anterior (este vorba de pietrişuri mijlocii şi grosiere).

În cazul de faţă valoarea presiunii convenţionale de calcul este pconv = 650...KN/m2

4. Efortul unitar maxim de întindere în corpul barajului Acest efort se dezvoltă la baza paramentului amonte al barajului (punc-

tul B din schemă) şi nu trebuie să depăşească rezistenţa admisibilă la întindere a materialului din care este construit barajul. Prin urmare, va trebui verificată con-diţia B a.i..

Deoarece efortul de întindere este provenit, în cazul de faţă, din com-presiune excentrică, acest efort se poate calcula cu relaţia:

B = =-1,03 ; B=1,03daN/ cm2.

în care:b [m] – lăţimea barajului la nivelul tălpii;e [m] – excentricitatea rezultantei calculată la rândul ei cu relaţia următoare:

e = b / 2 - d = 1,27=1,3 m.Secţiunea de calcul a eforturilor unitare fiind una orizontală, iar barajul

construindu-se din zidărie, pentru rezistenţa admisibilă la întindere (a.i.) norma-tiv,prevede următoarea valoare:

a.i.=1,85 daN/cm2.

5.1.3 Calculul disipatorului hidraulic de energie

Constructia ce alcatuieste disipatorul hidraulic de energie se proicteaza pe baza a o serie de calcule hidraulice ce privesc urmatoarele elemente:

-lungimea de bataie a lamei deversate;-lungimea latimii si grosimii radierului;-inaltimea zidurilor de garda;-adincimea pintenuluin terminal al barajului;Odata efectuate aceste calcule vor putea fi luate in cosiderare si la

stabilirea elementelor constructive ale palniei de racordare dintre canalul de evacuare si radierul barajului de priza si respectiv ale palniei de racordare dintre canal de evacuare şi pârâul colector Valea Dracului.

51


5.1.3.1 Radierul

a. Lungimea radierului Se determină prin calcule în funcţie de lungimea de bătaie a lamei de-

versante, de caracteristicile geometrice şi hidraulice ale deversorului şi de unele caracteristici ale profilului transversal al barajului.

Întrucât, în cazul de faţă, s-a proiectat un deversor cu prag “subţire” (a / H = 0,7 / 1,2 = 0,58 0,67), pentru calculul lungimii de bătaie a lamei dever-sante se poate folosi relaţia următoare:

- H0 (0,66 + 1,90 ia) - H0 (1,90 Ym + 0,75 H0) = 0în care:

lb [m] – lungimea de bătaie a lamei deversante;Ym [m] – înălţimea utilă a barajului;H0 [m] – sarcina totală a deversorului;ia [tgα1-2] – panta albiei în aval de barajul care se proiectează (între picheţii 1 şi 2). .lb

2-lb1,28(0,66+1,90,172)-1,28(1,93,2+0,751,28)=0 .lb

2-1,187lb-9,127=0 . lb=3,67

Fiind cunoscută mărimea lb , se poate calcula mai departe şi lungimea radierului astfel:

Lr = lb + Yv (1-) + H – aîn care:

lb [m] – lungimea de bătaie a lamei deversante;Yv [m] – înălţimea pragului deversorului deasupra punctului în care linia radieru-

lui se intersectează cu linia paramentului aval al barajului;– înclinarea paramentului aval al barajului;H [m] – înălţimea umerilor deversorului;a [m] – grosimea pragului deversorului (grosimea barajului la coronament). Lr=3,67+4,0(1-0,507)+1,1-0,72=6,06=6,0 m

Yv= =4,00 m

b. Lăţimea radierului Se impune ca această lăţime să fie egală chiar cu deschiderea deverso-

rului la partea superioară. Prin urmare, fiindcă umerii deversorului sunt înclinaţi la 45, vom avea următoarea lăţime a radierului:

br = b + 2 H = 3,6 munde b şi H sunt elemente care definesc geometria deversorului.

c. Grosimea radierului

52


Se adoptă soluţia uzuală care va fi realizată constructiv dintr-un strat superior din zidărie de piatră cu mortar , clădit peste un strat inferior din beton :

d. Dinţii disipatoriPentru disiparea energiei cinetice suplimentare pe radier, se prevăd

două rânduri de dinţi disipatori de energie. Detalii privind dimensiunile constructive şi amplasarea în plan a acestor dinţi sunt date în schemele de mai jos:

5.1.3.2 Zidurile de gardă

Rolul principal al acestor ziduri este acela de a dirija curentul de apă care deversează peste baraj, în secundar însă, zidurile de gardă pot contribui şi la sprijinirea malurilor albiei imediat în aval de baraj.

Din punct de vedere al proiectării interesează înălţimea zidurilor, grosi-mea la coronament a zidurilor şi forma secţiunii transversale a lor. Toate aceste e-lemente vor fi precizate în conformitate cu prevederile din normativ.

53


Astfel, pentru satisfacerea condiţiei hidraulice de încadrare a apei pe ra-dier, înălţimea zidurilor de gardă se va lua potrivit relaţiei:

Yz Yd + 0,6 H = 0,4 + 0,6·1,1=1,26= 1,3 m în care:

Yd [m] – înălţimea dinţilor disipatori din rândul situat în amonte;H [m] – sarcina în deversor.

Precizăm că valoarea Yz poate fi majorată dacă în condiţiile de teren date va fi necesară şi sprijinirea malurilor din bieful aval.

Soluţia definitivă este precizată în cuprinsul planşei numărul 3 (deci Yz = 1,3 m).

Întrucât Yz se înscrie în intervalul 1,0 – 1,5 m, pentru grosimea la coro-nament a zidurilor de gardă vom avea az = 0,4 m.

5.1.3.3 Pintenul terminal

La extremitatea sa din aval, radierul va fi prevăzut cu un pinten (dinte) înfundat în teren, care se numeşte pinten terminal şi care va feri întreaga con-strucţie de subminări (eroziuni). Se propune ca adâncimea pintenului terminal să fie de 1,5 m, iar grosimea acestuia de 0,5 m. În planşa numnărul 3 este precizată şi lungimea pintenului terminal (…m). Execuţia va fi realizată din zidărie de piatră cu mortar de ciment .

5.2 Calculul canalului de evacuare

54


Potrivit soluţiilor stabilite anterior (§ 4.2.2), canalul proiectat este un canal trapezoidal cu profil optim din punct de vedere hidraulic şi cu profilul lon-gitudinal discontinuu (canal prevăzut cu trepte de cădere).

Pentru dimensionarea canalului vor fi avute în vedere schema, elemen-tele şi precizările care sunt date mai jos:

1. Capacitatea de evacuare a canalului corespunde debitului lichid maxim stabilit la probabilitatea de verificare (0,5 %):

Q = Qmax 0,5% = 5,02 m3/s2. Fiindcă este vorba de un canal prevăzut cu trepte de cădere, panta longitudina-

lă a acesteia este mai mare decât panta longitudinală a talvegului. Potrivit ce-lor stabilite anterior (§ 4.2.2) avem:

ic = 8,5 %3. Coeficientul de taluz al canaluluipoate fi adoptategal cu coeficientul de taluz

al malului.m=ctg=1,524. Coeficientul secund de taluz va avea valoarea:

m’ = 2 =3,645. Parametrii relativi ai secţiunii canalului stabiliţi din condiţia de optim hidrau-

lic vor avea valorile:0 = m’ – 2 m =0,6k0 = m’ – m =2,1

6. Cu elementele de mai sus se poate calcula mai departe modulul de debit dat:

Mdat = =11,49

7. Deoarece canalul va fi construit din zidărie de piatră cu mortar de ciment, coe-ficientul de rugozitate se poate lua cu valoarea n = 0,028 (zidarie de piatra cu mortar).

8. Cu elementele anterioare se poate trece la calculul hidraulic al canalului. Va fi aplicat procedeul bazat pe aproximaţii succesive, procedeu ce este expus în ta-bloul care urmează:

55


H(m) R= (m) C=f(n,R)h

M=c·

h

Observaţii

0,65 0,37 27,72 0,471 13,06

Mdat=11,50,62 0,31 37,39 0,302 11,320,68 0,34 37,97 0,38 14,480,70 0,35 38,16 0,41 15,640,80 0,40 39,01 0,57 22,331,00 0,50 40,49 1,00 40,49 h=0,75

Cu ajutorul adâncimii h stabilită mai sus, se determină în continuare:

lăţimea la fund a canaluluib = 0 h=0,4m

lăţimea canalului la nivelul suprafeţei libereB = m’ h=2,3m

suprafaţa udatăA = k0 h2=0,82m2

perimetrul udatP = 2 k0 h=2,6m

raza hidraulică

R = =0,31m

9. Viteza medie a curentului în canal va fi:

V = =6,197 m/s

10. Pentru examinarea condiţiei de neerodabilitate, viteza V de mai sus va fi comparată cu o viteză medie maximă admisă. Aceasta din urmă este preciza-tă în normative în funcţie de natura îmbrăcăminţii canalului şi de adâncimea curentului în canal. Pentru cazul de faţă, această viteză are valoarea Vmax = 6,24/s.

În concluzie, deoarece V Vmax , canalul este stabil la eroziune. Prin urmare, soluţia stabilită mai sus poate fi adoptată ca soluţie de proiectare.

5.3 Racordările canalului de evacuare56


Pentru a răspunde funcţiunilor pentru care s-a proiectat, canalul va fi integrat într-un sistem hidrotehnic şi se va racorda în felul următor: în bieful din amonte, cu radierul barajului de priză prin intermediul unei pâlnii

convergente denumită confuzor; în bieful din aval, cu pârâul colector prin intermediul unei pâlnii divergente ce

se numeşte evazor.

5.3.1 Elementele confuzorului

Din punct de vedere al proiectarii confuzorului intereseaza unghiul de convergenta dintre cele doua ziduri ale confuzorului,precum si lungimea confuzorului.

1.Unghiul de vconvrgenta dintre ziduriPentru asigurarea unei scurgeri linistite in zona dintre radierul

barajuluide priza si canalul de evacuare al apelor de viitura se recomanda ca unghiul de convergenta 2,dintre cele doua ziduri ale confuzorului sa fie luat intre 25-30 grade.Aceasta inseamna ca unghiul format de linia fiecarui zid cu axa de simetrie a confuzorului sa fie cuprins intre 10,5-15 grade.Pentru indeplinirea acestei conditii zidurile confuzorului trebuie sa se racordeze cu zidurile de garda ale radierului cu un unghi 1de ordinul 165-167,5 grade(vezi fig. urmatoare) :

2.Lungimea confuzoruluiIn conditia in care unghiul de convergenta 2se impune de la

inceput,lungimea confuzorului(Lconf) rezulta usor pe cale analitica:Lconf=br-b/2tgbr(m)=latimea radierului barajului de priza;b(m)=latimea la fund a canalului de evacuare;=15Lconf=6,4m

57


5.3.2 Elementele evazorului

Se prevede ca segmntul terminal al canalului sa fie construit sub forma unei palnii divergente ce se numeste EVAZOR ,pentru ca prin marirea sectiunii de scurgere sa se asigure o reducere a vitezei curentului, si respectiv o curgere cat mai favorabila(fara efecte secundare de deformare a patului albiei) intre curentul transportat prin canalul de evacuare si curentul transportat de paraul colector.

In cosecinta unghiul format de aliniamentul canalului si directia de scurgere a apelor()se cere sa fie mai mare de 90 grade ,iar cele doua ziduri ale evazoruluisa fie construite asimetric,respectiv unghiuri diferite in plan orizontal(1>2), astfel incat sa se asigure o dirijare convenabila a curentului.

Lungimea evazorului se poate stabili potrivit relaţiei:Lev 5 h =3,1 munde:

h [m] – adâncimea curentului în canal.La vărsarea în pârâul colector, evazorul va fi prevăzut cu un pinten ter-

minal care va fi construit din zidărie de piatră cu mortar şi care va avea următoa-rele dimensiuni:

1,5 m – adâncimea pintenului terminal;0,5 m – grosimea pintenului terminal;

58


CAP 6 EVALUAREA LUCRĂRILOR

Lucrările prevăzute în proiect vor fi evaluate funcţie de natura şi volumul lor, luându-se în considerare indicii de cost stabiliţi pe categorii de lucrări.

Precizăm că nu vor forma obiectul evaluării lucrărilor ce sunt necesare pe versanţii bazinului, în cuprinsul fondului forestier, deoarece se preconizează ca pe baza recomandărilor din proiect aceste lucrări să fie transpuse în practică odată cu aplicarea noului amenajament.

De asemenea se reaminteşte necesitatea de a fi considerate detaliile legate de evaluarea lucrărilor care s-au prezentat anterior, odată cu stabilirea soluţiilor de amenajare a pajiştilor din bazin şi a soluţiilor de împădurire a terenurilor de pe reţeaua hidrografică din bazin.

În ceea ce priveşte lucrările hidrotehnice de pe reţea, evaluarea lor va fi făcută în baza unei metodologii care se prezintă mai jos.

6.1 Volumul lucrărilor hidrotehnice proiectate pe reţea

Date fiind soluţiile stabilite anterior, volumul total al lucrărilor hidrotehnice rezultă din însumarea volumului celor n = 3 lucrări hidrotehnice transversale (baraje) cu volumul canalului de evacuare a apelor de viitură (inclusiv confuzorul şi evazorul cu care acesta este racordat).

6.1.1 Volumul barajelorŢinând seama de numărul de baraje proiectate n = 3 şi de volumul unui singur baraj

( V 2M3,2 ) se obţine:Vb = 3·V2M3,2 = 4 · 175,258 = 525,774 m3

6.1.2 Volumul canalului de evacuarea. Canalul propriu-zis

Volumul acestuia se determină funcţie de lungimea canalului şi de suprafaţa zidăriei în secţiunea transversală a lui ( Vezi secţiunea II – II din planşa 4 ). La valoarea astfel determinată se adaugă un volum suplimentar necesitat de punerea în operă a treptelor.

Vcan efectiv = 25,916 m3

Vtrepte = 4,482m3

Se obţine :Vcanal = 34,88 m3

b. ConfuzorulDacă se ţine seama de lungimea confuzorului şi de suprafaţa ocupată de zidărie în

secţiunea transversală de la extremităţi ( Secţiunea C – C din planşa 3 şi secţiunea I – I din planşa 4 ), va rezulta:

59


Vtreapta conf=0,551m3

Vconf efectiv=15,067m3

Se obţine : Vconf =15,618 m3

c. EvazorulVolumul se determină ca la cazul precedent, funcţie de lungimea evazorului şi de

suprafaţa ocupată de zidărie în secţiunile de la extremităţi ( Secţiunile II – II şi III – III din planşa 4 ).

La valoarea obţinută se adaugă şi volumul pintenului construit la confluenţa cu pârâul colector.Astfel vom avea :

Vev efectiv =3,679m3

V pinten terminal =3,698 m³

Se obţine : Vev =7,377 m3

6.1.3 Volumul totalÎnsumând volumele parţiale stabilite mai sus, se obţine volumul total al lucrărilor

hidrotehnice proiectate pe reţeaua hidrografică din bazin.VL.H. = Vb + Vcanal + Vconf + Vev =583,649 m3

6.2 Valoarea investiţiei

O evaluare valorică aproximativă a lucrărilor prevăzute în proiect se prezintă în tabloul centralizator de mai jos unde costurile unitare pe categorii de lucrări au fost preluate din documentaţiile elaborate recent de către I.C.A.S., Staţiunea Braşov.

Nr.crt.

Categoria de lucrari U.M. CantitateaCost unitar

[mii lei]Cost total[ mii lei]

Lucrări pe versanţii bazinului

1Supraînsămînţări în cuprinsul

pajiştiilorha 5,5 2500 13750

Lucrări pe reţeaua torenţială din bazin şi în zona conului de dejecţie2 Lucrări hidrotehnice m3 583,649 1500 8754743 Împăduriri pe maluri Ha 0,77 8500 65454 Împăduriri pe aterisamente ha 0,06 5500 3305 Împăduriri pe conul de dejecţie ha 0,32 7000 22406 Plantaţii în aliniament ( canal ) buc 14 20 280

7Înierbări în zonele limitrofe ale

canaluluiha 0,013 10000 130

VALOAREA TOTALĂ A INVESTIŢIEI :898749 mii lei

60


Aşadar, a rezultat o valoare totală a investiţiei proiectate de 898,749 milioane lei din care consrucţii şi montaj ( C + M ) 875,474 milioane lei.

Fondurile necesare pentru executarea lucrărilor vor fi asigurate în felul următor :

● 884999 milioane lei de către Regia Naţională a Pădurilor având în vedere că terenurile împădurite din bazin aparţin de fondul forestier proprietate publică ● 13.750 milioane lei de către primăria oraşului Săcele, deţinătoarea pajiştilor din bazin .

61


CAP. 7 MĂSURI SPECIALE DE PROTECŢIE A MUNCII

La executarea lucrărilor se vor respecta normele de tehnica securităţii şi protecţia muncii, prevăzute în normativele în vigoare, dintre care trebuie să se reţină în mod special următoarele:1. La executarea terasamentelor

Inainte de începerea lucrărilor de săpături se vor lua măsurile necesare pentru a preveni surpările de teren. După ploi, se va cerceta terenul spre a se constata dacă nu sau produs crăpături sau alunecări de straturi, desprinderi de rocă periculoase. La săpăturile mai adânci de 1,20 m se vor folosi sprijiniri. Inaintea reluării săpăturilor în fundaţii şi în timpul săpăturilor se va epuiza apa. La trecerea şanţurilor cu lăţimea de peste 0,75 m se vor amenaja podeţe. Depozitarea pământului din fundaţii se va face astfel încât să nu pericliteze muncitorii din incinta fundaţiei, să nu împiedice accesul mijloacelor de transport. Se vor planta panouri de avertizare în zonele de derocări în stâncă, luându-se toate măsurile pentru evitarea accidentelor.2. La depozitarea şi transportul materialelor

Stivele de materiale nu se vor amplasa la o distanţă sub 2 m de marginea gropii de fundaţie. Nu se vor depozita materiale pe locurile de trecere, iar între stive se vor lăsa spaţii de trecere de 2-3 m lăţime. Se vor lua măsuri speciale de protecţie la depozitarea cimentului în vrac şi la încărcarea şi descărcarea lui (lopeţi, roabe, măşti). Se vor lua măsuri pentru prevenirea incendiilor.3. La executare lucrărilor hidrotehnice

Se vor lua măsuri de protecţie la îndepărtarea sprijinirilor, aprovizionarea cu piatră brută pentru zidăria din fundaţii, amenajarea schelei şi a podinilor de lucru, pământarea vibratoarelor electrice, prevederea de mănuşi şi încălţăminte electroizolante.4. La exragerea materialelor din balastiere şi cariere

Punctele de exploatare vor fi cercetate, în prealabil, de personalul tehnic. Nu se vor admite în cariere tinerii sub 18 ani. Transportul explozivilor se va face numai în conformitate cu prevederile legale speciale, luându-se toate măsurile de siguranţă. Capsele şi fitilul se vor transporta separat. Este interzis fumatul în apropierea locului unde sunt depozitaţi sau folosiţi explozivii. Toate operaţiunile legale de folosire a explozivilor se vor efectua de artificieri autorizaţi. Pentru securitatea muncitorilor în timpul efectuării exploziilor, se vor fixa locuri speciale de adăpost, la distanţe de cel puţin 300 m de locul exploziei.

62


Bibliografie:

1. Avram E., 1976 : Harta geologică a Tărlungului superior. Institutul de geologie Bucureşti (Catedră)

2. Clinciu I.,Lazăr N.,

1992:

Corectarea torenţilor. Universitatea “Transilvania”

Braşov

3. Clinciu I.,Lazăr N., 1996

:

Corectarea torenţilor-Aplicaţii. Universitatea “Transilvania” Braşov

4. Clinciu I.,Lazăr N., 1997

:

Lucrări de amenajare a bazinelor hidrografice

torenţiale. Editura didactică şi pedagogică Bucureşti

5. I.C.A.S., 1978: Metodologia de determinare a debitului lichid maxim

de viitură generat de ploi torenţiale în bazine

hidrografice mici. Redactarea dr.ing.Radu Gaşpar –

Catedră

6. Munteanu S., Lazăr N.,

Cliciu I., Cârcu E.,

1975:

Corectarea pâraielor torenţiale Doftana Ardeleană şi

Tigăile. Studiu tehnico-economic. Universitatea

“Transilvania”Braşov.

7. Munteanu S., Clinciu I.,

1977:

Amenajarea torenţilor din bazinul hidrografic

Tărlungul superior. Studii de fundamentare.

Universitatea din Braşov


Gaspar R., Lazăr N.,

1978:

Calcul debitului maxim lichid de viitură prin formula

raţională. Îndrumar de proiectare. Universitatea din

Braşov


Illyeş I., 1980 :

Morfometria bazinelor hidrografice torenţiale.

Îndrumar de proiectare. Universitatea “Transilvania”

Braşov


1982:

Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale. Partea I:

Studiul torenţilor şi al amenajării lor. Universitatea

“Transilvania” Braşov


Lazăr N., Illyes I., 1985:

Proiectarea lucrărilor hidrotehnice transversale .

Îndrumar. Universitatea din Braşov

63


12. Munteanu S., Traci C.,

Clinciu I., Lazăr N.,

Cârcu E., 1991:

Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale prin

lucrări silvice şi hidrografice (Volumul I). Editura

Academiei Române Bucureşti

13. Munteanu S., Traci C.,

Clinciu I., Lazăr N.,

Cârcu E., Gologan N.,

1993:

Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale prin

lucrări silvice şi hidrografice (Volumul II). Editura

Academiei Române Bucureşti

14. * * * 1986 : Norme tehnice pentru îngrijirea şi conducerea

arboretelor. Ministerul Silviculturii Bucureşti

15. * * * 1986 : Norme tehnice pentru alegerea şi aplicare a tratament.

64

Proiect an TORENTI

Documents

Transcript of Proiect an TORENTI