CURS DE PREGĂTIRE PROFESIONALĂ ÎN DOMENIUL HIDROTEHNIC AL PERSONALULUI DE

EXPLOATARE AL MICILOR ACUMULĂRI

MODULUL :MODULUL :Introducere în domeniul construcţiilor hidrotehnice

Gospodărirea apelor

= ansamblul activităţilor de planificare, alocare, utilizare, protecţie şi valorificare a resurselor de apă subterane şi de suprafaţăpentru satisfacerea cerinţelor socio-economice, precum şiactivitatea de prevenire şi combatere a acţiunii distructive a apelor.

Hidrograful anual al debitelor

Hidrograful constă din reprezentarea grafică a variaţiei în timp a nivelurilor / debitelor unui curs de apă într-o secţiune dată.

Reţeaua hidrografică

şi bazinul hidrografic

Ansamblul de canale, având o formă ramificată, s pate de ape în decursul timpului se numeşte ǎreţea hidrografică (RH), iar teritoriul de pe care reţeaua hidrografică îşi colectează scurgerea se numeste bazin hidrografic (BH).

B.H. se caracterizeaz prin :ǎ•Perimetrul (cumpăna apelor);•Forma suprafetei BH : alungite, pară, circulare;•Panta medie •Coeficientul de împădurire

Barajele şi clasificarea lor

• Barajele pentru acumulări de apă constituie lucrări de gospodărirea apelor care realizează modificarea regimului natural de curgere a apelor prin reţinerea în lac a unor volume de apă în perioada apelor mari şi restituirea ulterioară a acestor volume în perioadele de ape mici.

Clasificare

După folosinţă : baraje pentru alimentare cu apă, irigaţii, producere de energie electrică, atenuarea viiturilor şi apărare împotriva inundaţiilor, piscicultură, agrement,etc.

Dupǎ materialul principal din care se executǎ barajele se împart în urmǎtoarele tipuri :baraje din beton, baraje din materiale locale.

Barajele din materiale locale

• Reprezintǎ cel mai vechi tip de baraje. • Sunt alcǎtuite din materiale naturale existente în zonǎ : balast, nisip,

materiale argiloase, anrocamente, bolovani.

În funcţie de sistemul de etanşare se clasificǎ în:

a)Baraje omogene, alcǎtuite dintrun singur tip de material (nisip argilos, argilǎ nisipoasǎ);

b)Baraje neomogene cu mascǎ sau ecran, la care elementul de etanşare (argilǎ sau beton) este plasat pe paramentul amonte a profilului;

c)Baraje neomogene cu nucleu (diafragmǎ sau sambure), la care elementul de etansare este amplasat in zona centralǎ a profilului.

Elemente constructive

• Secţiune transversala prin corpul unui baraj din

umpluturi

oCoronamentul;

oTaluzurile;

oAmpriza;

oCorpul barajului.

Elemente constructive

Plan de situaţie cu elementele

componenete ale unui baraj din

materiale locale

Deversor liber

Evacuare golire de fund

Construcţii hidrotehnice pentru evacuarea apei din lac EVACUATORI

Funcţionarea unei acumulǎri impune necesitatea asigurǎrii trecerii apei din lac, spre zonele de consum, evacuarea totalǎ sau parţialǎ a apei acumulate, atunci când condiţiile de exploatare o cer, cât şi evacuarea surplusului de apǎ, care depǎşeşte capacitatea de înmagazinare a lacului de acumulare.

Dupǎ modul de captare şi evacuare a apei:

• evacuatori de suprafaţǎ, care capteazǎ apa din straturile de suprafaţǎ ale lacului (deversor, preaplin);

• evacuatori de fund, care capteazǎ apa din straturile de fund ale lacului (goliri de fund).

EVACUATORIi DE

SUPRAFATA

Au rolul de a evacua debitele de viiturǎ atenuate. Descǎrcǎtorul canal se amplaseazǎ la racordul barajului cu versantul.

Descărcător canal cu admisie laterală:1 - deversor lateral, 2 - canal colector,3 - canal rapid,4 - trambulină.

Descărcător canal cu admisie frontală:1 - canal de acces, 2 - deversor, 3 - canal rapid,4 - disipator de energie,5 - regularizare albie aval.

EVACUATORIi DE FUND

Asigurǎ evacuarea totalǎ sau parţialǎ a apei din lac.

7 - pasarelă de acces;

8 - turn de manevră;

9 - diafragme pentru lungirea drumului apei;

10 - aducţiune.

Conducte de golire prevǎzute cu turn de manevră amonte

1 - şenal de acces;

2 - vană batardou;

3 - grătar;

4 - vană de manevră;

5 - conductă de golire;

6 - disipator.

Exemplificare Niveluri şi volume

caracteristice ale unei acumulǎri

Volumul mort

Volumul rezervei de fier

Volumul util

Volumul pentru atenuarea undei de viiturǎ

Volumul de gardǎ

Volumul permanent brut

Volumul nepermanet

Forţele care acţioneazǎ asupra barajelor din materiale locale

Presiunea apei;

Subpresiunea;

Forţele seismice;

Supresiunea Presiunea hidrostatica

aplicatǎ pe nucleu

Presiunea gheţii;

Presiunea vântului;

Presiunea zǎpezii;

[Temperatura aerului].

Modul de lucru al unui baraj de pamant sub actiunea solicitǎrilor exterioare

RASPUNSUL STRUCTURII

Schema infiltraţiei şi a saturǎrii barajului cu apǎa) cu nivel în bieful aval, b) fǎrǎ nivel în bieful aval

În zona de saturare materialul din corpul barajului este supus supresiunii (acţiunea orientatǎ de jos în sus a apei din fundaţie), precum şi presiunii

hidrodinamice (acţiunea forţelor de infiltraţie orientate din amonte spre aval).

Scheme de drenaj ale barajului

a) prism de drenaj; b) saltea de drenaj; c) drenaj tubular

În unele cazuri,

pentru interceptarea infiltraţiilor sau a precipitaţiilor care cad peste baraj, în corpul acestuia, spre piciorul aval se executǎ un dren prevǎzut cu filtru

invers.

Acesta are rolul de a coborâ curba de infiltraţie, de a capta şi evacua apele interceptate.

Mecanisme de cedare

Eroziunea externa prin deversare peste baraj Eroziune interna in corpul barajului Eroziunea interna in terenul de fundare Alunecarea paramentului aval Alunecarea paramentului amonte Instabilitatea versantilor

Eroziuni produse de deversări peste coronamentul barajelor

Barajele din materiale locale nu sunt concepute pentru a rezista la deversări peste coronament, iar în cazul când, prin accident, acest lucru se produce (de regulă la viituri), fie în perioada de execuţie (în special la batardouri sau la barajele care nu au atins cota finală), fie în perioada de exploatare, datorită capacităţii insuficiente a evacuatorilor, rambleele nu rezistă eroziunilor produse de vitezele lamelor deversate şi, de regulă, se rup producând golirea rapidă a acumulărilor.

Deversor sub sarcina

Canal evacuare g.f.

Interventie si limitare consecinte la o eroziune externa

Viitura din iulie 2005

SUFOZIA (EROZIUNEA PROGRESIVA)

• Zonele din corpul barajelor (digurilor), fundatiilor afectate de sufozie se taseaza puternic.

• Antrenarile hidrodinamice prin terenul de fundare sunt mai frecvente decat cele prin corpul barajelor (digurilor), controlul acestora realizandu-se prin intermediul filtrelor si drenurilor la piciorul aval.

• Daca fundatiile sunt nisipoase, iar curentii sunt ascendenti in aval de constructie por sa apara grifoane (vulcani de nisip).

•Sufozia este fenomenul fizic prin care curentul de infiltratie pune in miscare particulele fine din masele de umplutura fara a antrena scheletul alcatuit din particule mari. Caracterul progresiv se explica prin sporirea permeabilitatilor si a vitezelor de infiltratie ca urmare a spalarii partii fine (cresterea volumului porilor).

grifoane

• Afuierea este un fenomen de instabilitate hidrodinamica care incepe cu erodarea unor portiuni din zona aval a barajelor din pamant (digurilor), acolo unde debuseaza curentul de infiltratie.

• Acest proces poate continua aval-amonte, producand dislocari, pana cand prismul amonte ramas nu mai poate rezita presiunii apei, rezultand cedarea.

AFUIEREA (EROZIUNEA REGRESIVA)

• Fenomene sinilare pot aparea in corpul constructiilor, acolo unde in zona drenajelor lipsesc filtrale inverse, sau acestea sunt prost dimensionate (executate)

• Prin masuri constructive se evita iesirea apei pe taluzul aval : a) etansari amonte combinate cu b) filtre si drenaje aval.

•Profilul (sectiunea) transversal al barajelor din materiale locale (digurilor) este determinat din conditia de stabilitate la alunecare. Incidentele produse sunt cauzate de insuficienta cunoaste a caracteristicilor geotehnice ale materialelor din corpul barajului si fundatie.

ALUNECARE TALUZURILOR BARAJULUI

Suprafete de alunecare (cilindrice) admise in calculul

stabilitatii taluzurilor

aval

amonte

• In functie de pozitia suprafetei de alunecare, alunecarile sunt : adanci (trec si prin fundatie) sau superficiale (se limiteaza la masa barajului).• Alunecarile adanci sunt forte periculoase si apar de obicei cand lacul este plin.• Pentru evitarea alunecarilor la taluzul aval se prevad elemente drenante, care coboara panza de depresie, micsorand presiunea apei din porii materialului din fundatie sau din baraj in zona alunecarilor potentiale.

ALUNECARE TALUZULUI AVAL

Masuri de prevenire a alunecarilor (saltea

drenanta, prism drenant)

Suprafata de alunecare

Alunecarea taluzului amonte se poate produce

la scaderea rapida a nivelului in lac, materiale

fine din baraj avand un potential mai mare de alunecare fata de cele

grosiere.