TEZĂ DE DOCTORAT - sd.utcb.rosd.utcb.ro/_upload/content/docs/1144_balea_daniel_-_rezumat_ro.pdf · CAPITOLUL 7 STUDIU TEHNICO – ECONOMIC PRIVIND AMENAJAREA RÂULUI MOLDOVA ÎN

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE ȘI CERCETĂRII ȘTIINȚIFICE

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREȘTI

FACULTATEA DE HIDROTEHNICĂ

TEZĂ DE DOCTORAT

- Rezumat -

STUDII TEHNICO – ECONOMICE ASUPRA EFECTELOR

ÎNGUSTĂRII ALBIILOR DE RÂU PRIN LUCRĂRI

HIDROTEHNICE

Domeniul de doctorat: Inginerie Civilă și Instalații

Specializare: Construcții Hidrotehnice

Conducător de doctorat: Prof. univ. dr. ing. Adrian POPOVICI

Doctorand: ing. Daniel – Gabriel BALEA

BUCUREȘTI

2016

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE ȘI CERCETĂRII ȘTIINȚIFICE

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREȘTI

FACULTATEA DE HIDROTEHNICĂ

Domeniul de doctorat: „Inginerie Civilă și Instalații”

STUDII TEHNICO – ECONOMICE ASUPRA

EFECTELOR ÎNGUSTĂRII ALBIILOR DE RÂU

PRIN LUCRĂRI HIDROTEHNICE

Comisia de doctorat:

Conf. univ. dr. ing. Alexandru Nicolae DIMACHE Preşedinte

Universitatea Tehnică de Construcții Bucureşti

Conf. univ. dr. ing. Altan ABDULAMIT Referent


Prof. univ. dr. ing. Mircea MANOLOVICI Referent

Universitatea Tehnică Gh. Asachi din Iași

Prof. univ. dr. ing. Virgil BREABĂN Referent

Universitatea Ovidius din Constanța

Prof. univ. dr. ing. Adrian POPOVICI Conducător doctorat


Doctorand:

ing. Daniel – Gabriel BALEA

BUCUREȘTI

2016

CUPRINS Cuvânt înainte

Listă figuri

Listă tabele

CAPITOLUL 1 INTRODUCERE ........................................................................................................................ 4

1.1 CONSIDERAȚII GENERALE ................................................................................................................................ 4

1.2 JUSTIFICAREA LUCRĂRII .................................................................................................................................. 4

1.3 GRADUL DE NOUTATE AL TEMEI DE CERCETARE .............................................................................................. 4

1.4 STRUCTURA TEZEI ........................................................................................................................................... 4

1.5 STADIUL ACTUAL PE PLAN INTERNAȚIONAL .................................................................................................... 4

1.6 STADIUL ACTUAL PE PLAN NAȚIONAL .............................................................................................................. 4

CAPITOLUL 2 ELEMENTE MORFOLOGICE ALE ALBIILOR, FORMAREA ȘI EVOLUȚIA

ACESTORA ........................................................................................................................... 4

CAPITOLUL 3 MIȘCAREA ȘI TRANSPORTUL ALUVIUNILOR .............................................................. 5

3.1 MIȘCAREA ALUVIUNILOR ................................................................................................................................ 5

3.2 TRANSPORTUL ALUVIUNILOR .......................................................................................................................... 6

CAPITOLUL 4 LUCRĂRI DE REGULARIZARE ALE ALBIILOR RÂURILOR ...................................... 6

4.1 LUCRĂRI DE REGULARIZARE LA PUNCTELE DE CONFLUENȚĂ .......................................................................... 6

4.2 LUCRĂRI DE REGULARIZARE LA BIFURCAȚII .................................................................................................... 6

4.3 LUCRĂRI DE REGULARIZARE ALE ALBIILOR PRIN EPIURI .................................................................................. 7

4.4 LUCRĂRI DE REGULARIZARE ALE ALBIILOR PRIN DIGURI LONGITUDINALE ...................................................... 7

4.5 LUCRĂRI DE REGULARIZARE ȘI APĂRARE LA PODURI ....................................................................................... 8

4.6 LUCRĂRI DE REGULARIZARE LA PRIZELE DE APĂ ............................................................................................. 8

4.7 PRAGURI PENTRU REȚINEREA SEDIMENTELOR ................................................................................................. 9

4.8 CRITERII DE BAZĂ ÎN ALEGEREA SOLUȚIILOR................................................................................................... 9

4.9 APĂRĂRI, CONSOLIDĂRI ȘI SUSȚINERI DE MALURI ........................................................................................... 9

CAPITOLUL 5 LUCRĂRI PROVIZORII DE REPROFILARE A MALURILOR RÂULUI ARGEȘ, ÎN

ZONA LOCALITĂȚII CĂTEASCA ........................................................................................ 14

CAPITOLUL 6 INFLUENȚA LUCRĂRILOR DE ÎNDIGUIRE ASUPRA DINAMICII ALBIEI ............ 16

6.1 INFLUENȚA LUCRĂRILOR DE ÎNDIGUIRE ASUPRA CURGERII APELOR MARI ..................................................... 16

6.2 INFLUENȚA TRASEULUI DIGURILOR ............................................................................................................... 16

6.3 INFLUENȚA DISTANȚEI DIG – MAL .................................................................................................................. 17

6.4 AMPLASAREA DIGURILOR DUPĂ CRITERIUL HIDRAULIC ................................................................................. 17

6.5 AMPLASAREA DIGURILOR DUPĂ CRITERIUL GEOTEHNIC ................................................................................ 17

6.6 AMPLASAREA DIGURILOR DUPĂ CRITERIUL ECONOMIC ................................................................................. 17

6.7 AMPLASAREA DIGURILOR DUPĂ CRITERIUL OBLIGATORIU AL TRASEULUI DIGULUI ....................................... 17

CAPITOLUL 7 STUDIU TEHNICO – ECONOMIC PRIVIND AMENAJAREA RÂULUI MOLDOVA ÎN

COMUNA CORNU LUNCII ..................................................................................................... 18

7.1 DATE GENERALE............................................................................................................................................ 18

7.2 DETERMINAREA MODELULUI DIGITAL AL TERENULUI.................................................................................... 19

7.3 REZULTATELE OBȚINUTE ÎN URMA MODELĂRII MATEMATICE A MODELULUI STUDIAT ................................... 20

7.4 EVALUAREA TEHNICO – ECONOMICĂ A IPOTEZELOR ANALIZATE ................................................................... 21

CAPITOLUL 8 CRITERII DE BAZĂ ÎN DETERMINAREA LUNGIMII RAMPELOR DE ACCES LA

PODURI ...................................................................................................................................... 23

8.1 DETERMINAREA DRUMULUI ÎN PLAN ............................................................................................................. 23

8.2 DETERMINAREA DRUMULUI ÎN PROFIL LONGITUDINAL .................................................................................. 24

8.3 STABILIREA LUNGIMII PODULUI ..................................................................................................................... 24

CAPITOLUL 9 STUDIU TEHNICO – ECONOMIC ASUPRA RAMPELOR DE ACCES LA UN POD CE

TRAVERSEAZĂ RÂUL TISA ................................................................................................. 25

9.1 DATE GENERALE............................................................................................................................................ 25

9.2 MODELUL MATEMATIC UTILIZAT PENTRU EFECTUAREA CALCULELOR .......................................................... 26

9.3 DETERMINAREA MODELULUI DIGITAL AL TERENULUI.................................................................................... 28

9.4 REZULTATELE OBȚINUTE ÎN URMA MODELĂRII MATEMATICE A MODELULUI STUDIAT ................................... 28

9.5 EVALUAREA TEHNICO – ECONOMICĂ A LUCRĂRILOR..................................................................................... 31

CAPITOLUL 10 COMENTARII, CONTRIBUȚII ȘI PERSPECTIVE DE CERCETARE ........................ 32

10.1 COMENTARII SINTETICE ............................................................................................................................ 32

10.2 CONTRIBUȚII............................................................................................................................................. 35

10.3 PERSPECTIVE DE CERCETARE .................................................................................................................... 35

BIBLIOGRAFIE ................................................................................................................................................. 36

Notă: Structura rezumatului, numerotarea capitolelor, figurilor și tabelelor este în concordanță cu textul integral al

tezei. Teza conține 153 de pagini, 122 de figuri și 18 tabele

Teză de Doctorat ing. Daniel – Gabriel BALEA Inginerie Hidrotehnică

4

CAPITOLUL 1 INTRODUCERE

1.1 Considerații generale

Modelele matematice, prin conţinutul lor informaţional, calitativ şi cantitativ, se dovedesc a

fi descrieri foarte performante pentru studiile din domeniul ingineriei. Modelarea matematică

presupune dezvoltarea unui model potrivit pentru reprezentarea modelului fizic (modelul real),

aceasta conducând la descrierea regimurilor statice și dinamice ale componentelor ce

interacționează.

1.2 Justificarea lucrării

Lucrarea își propune efectuarea de studii asupra albiilor de râu privind realizarea lucrări

hidrotehnice, ce aduc schimbari esențiale în geomorfologia cursului râului.

Albiile râurilor sunt într-un proces dinamic de schimbare a secțiunii prin fenomene de

transport a materialului solid care se amplifică prin lucrări hidrotehnice cum ar fi podurile,

îndiguirile, lucrările de barare prin devieri repetate ale cursului râului.

1.3 Gradul de noutate al temei de cercetare

În ceea ce priveşte gradul de noutate a temei de cercetare menţionez că, deşi problematica

influenței lucrărilor hidrotehnice concentrează o serie întreagă de lucrări de specialitate, modul de

abordare este unul punctual și își propune cuantificarea tehnico – economică a studiilor efectuate

în realitatea curentă.

1.4 Structura tezei

Prezenta teză de doctorat cuprinde zece capitole, fiecare dintre acestea fiind împărţite în mai

multe subcapitole în care sunt tratate probleme şi aspecte importante.

1.5 Stadiul actual pe plan internațional

Preocuparea pe plan internațional este majoră, existând numeroase congrese internaționale,

workshop-uri și publicații care au drept obiectiv studierea efectelor îngustării alibiilor râurilor prin

lucrări hidrotehnice.

1.6 Stadiul actual pe plan național

Pe plan national, în această lucrare este prezentat studiul privind influența lucrărilor

hidrotehnice asupra curgerii și dinamicii albiei, având la bază modele concrete de determinare a

efectelor produse de lucrările hidrotehnice.

CAPITOLUL 2 ELEMENTE MORFOLOGICE ALE ALBIILOR, FORMAREA ȘI

EVOLUȚIA ACESTORA

Morfologice albiei și secțiunea transversală a râului sunt influențate de forma văii.

Secțiunea transversală a văii poate avea două tipuri de profile, profil litera „V și U”.

Întodeauna traseul râului este determinat de linia talvegului, o influență redusă o are axul

albiei minore și malurile înalte. Așadar traseul râului este alcătuit din aliniamente curbe și

contracurbe. Râurile, în funcție de relief (câmpie, deal, munte, împădurire, etc.) au un coeficient

de sinuozitate, care exprimă raportul între lungimea cursului de apă și distanța măsurată în linie

dreaptă între punctele excepționale considerate.

În văile largi, râul este într-o continuă schimbare, datorită eroziunilor care se produc de obicei

la malul concav, rezultând astfel tendința continuă de mărire a secțiunii de scurgere și lărgire a

curbei în acel sector.

Odată cu lărgirea curbei cresc și adâncimile albiei; aceasta însă numai până la o anumită

evoluție a curbei, unde adâncimea stagnează și vitezele apei sunt reduse.


5

Figura 2.1 Evoluția albiei în secțiunii transversală [1]

1,2 si 3 – deplasările succesive ale malului concav (profil m – n. Figura 2.4.)

La regimul de curgere în timpul viituri se produc cele mai multe transformări, atunci când

curgerea apei în albia majoră are direcție normală pe direcția meandrelor. Ca urmare, unele

ramificații ale meandrelor dispar prin înnisiparea produsă de depunerea aluviunilor, în timp ce, în

altă parte apar alte meandre noi, având traseu complet diferit. Având în vedere cele menționate

mai sus, în sectoarele divagante ale râurilor, dispar și apar brațe, iar albia suferă transformări

radicale (Figura 2.7.). [1]

Figura 2.2 Crearea brațelor moarte [1]

1 – braț mort; 2 – ostrov (popină)

CAPITOLUL 3 MIȘCAREA ȘI TRANSPORTUL ALUVIUNILOR

3.1 Mișcarea aluviunilor

Deplasarea aluviunilor se produce în albiile alcătuite din materiale necoezive (nisip, pietriș)

având diferite dimensiuni, unde forțele hidrodinamice acționează pe suprafața particulei

necoezive.

Aceste forțe sunt de două feluri:

- forțe orizontale de antrenare;

- forțe ascensionale.

Forțele ascensionale reprezintă forțele de presiune ce acționează asupra părții inferioare și

respectiv părții superioare a particulei (Figura 3.1.), cele din urmă fiind mai mici din cauza curburii

liniilor de curent.

Forțele orizontale depind de frecarea între particule și rezistențele de formă.

Figura 3.1 Distribuția presiunilor care acționează pe o particulă aluvionară [1]

Forțele hidrodinamice orizontale și verticale sau ascensionale sunt variabile în timp din

cauza fenomenelor de curgere turbulentă.

Forțele care se opun deplasării particulei, sunt cele datorate greutății proprii a particulei în

stare submersată și din frecarea între particulelor învecinate.


6

3.2 Transportul aluviunilor

Pentru redarea unor rezultate cât mai corecte, acesta presupune ca stratul inferior să aibă

viteza zero, iar cel superior viteza (𝑛 − 1)∆𝑣, cu ∆𝑣=𝑣𝑓

𝑛. [1]

Debitul specific solid de fund are valoarea:

𝑔𝑓 = 𝛾𝑎𝑙[0 + ∆𝑣 + 2∆𝑣 + ⋯ + (𝑛 − 1)∆𝑣]𝑑 = 𝛾𝑎𝑙 ∗𝑛(𝑛−1)

2𝑑∆𝑣 (3.1)

CAPITOLUL 4 LUCRĂRI DE REGULARIZARE ALE ALBIILOR RÂURILOR

4.1 Lucrări de regularizare la punctele de confluență

Lucrări de regularizare sunt acele lucrări care acționează concomitent asupra traseului în

plan, asupra secțiunilor de curgere a apei și care conduc la determinarea unei albii stabile cu

curgere cât mai uniformă.

Confluențele nefavorabile se pot îmbunătăți cu lucrări de regularizare, care variază de la caz

la caz (Figura 4.1). Astfel, marirea prea accentuată a secțiunii de curgere, în cazul în care avem un

unghi de incidență foarte ascuțit, se poate corecta prin lucrări de construire a unui epiu de partaj.

Figura 4.1 Amenajarea confluențelor naturale [1]

a – epiu de partaj pentru unghiuri mici; b – depuneri și afuieri la o confluență;

c – consolidarea malului opus; d – diguri și epiuri la o confluență cu albie nestabilă

4.2 Lucrări de regularizare la bifurcații

Împărțirea unui curs de apă în mai multe brațe se datorează, în majoritatea cazurilor,

nestabilității secțiunii albiei. Acest lucru este favorizat de străpungerea unei meandre, dacă sectorul

de râu prezintă în plan un traseu divagant, prezintă sinuozități dezvoltate, ducând în final la

divizarea albiei în două brațe și probabil la apariția unei insule. [1]

Închiderea brațelor trebuie analizată foarte bine din punct de vedere tehnico – economic

deoarece în cele mai multe cazuri trebuiesc urmărite avantajele și urmările pe care le poate avea

asupra curgerii pe sectorul respectiv și asupra întregii regiuni corelate cu alte confluențe.

Prin închiderea unei bifurcații se reduce lungimea malurilor ce trebuie apărate, reabilitate

sau întreținute și se elimină pericolul formării sloiurilor.

Figura 4.2 Inchiderea unui braț secundar [1]

I – dig de dirijare; II - epiuri; III – dig de închidere.


7

4.3 Lucrări de regularizare ale albiilor prin epiuri

Epiurile sunt lucrări de constructii transversale de regularizare ale albiilor, care se

amplasează din mal către talveg în secțiunea albiei, prin crearea artificială a fenomenului de

colmatare care se produce în spatele lor.

Epiurile se folosesc în mod uzual penrtu:

- calibrarea albiei;

- distanțarea bancurilor de material aluvionar;

- protecția malurilor erodate și refacerea;

- dirijarea curentului de apă din zona piciorului malurilor spre talvegul apei;

- activarea sau închiderea unor brațe.

Figura 4.3 Scheme de amenajare a cursurilor de apă folosind epiuri [1]

4.4 Lucrări de regularizare ale albiilor prin diguri longitudinale

Lucrările de îndiguire longitudinală sunt lucrări ce fixează concavitățile, care se utilizează

atunci când linia albiei de regularizare nu coincide cu linia malurilor.

Digurile longitudinale au scopul de: [3]

- apărare a malurilor, de aici și denumirea de diguri longitudinale de apărare a malurilor;

- dirijare a cursului de apă pe un nou traseu proiectat, purtând denumirea de diguri

longitudinale de dirijare a curentului apei;

Digurile longitudinale de dirijare la rândul lor pot fi: [3]

- diguri submersibile;

- diguri fără traverse de consolidare și traverse de colmatare;

- diguri cu traverse de consolidare și traverse de colmatare;

- diguri nesubmersibile (Figura 4.6 c).

a1. sistem submersibil a2. sistem nesubmersibil

digiri longitudinale și transversale

Figura 4.4 Diguri longitudinale de dirijare [3]

Dacă materialul din corpul digului insubmersibil nu oferă etanșeitate, digurile se vor

prevedea cu o impermeabilizare pe taluzul amonte, din geomembrană, saltea bentonitică, ecran

median din palplanse sau pereu din beton, acesta având o grosime mai mare la bază decât la

coronament în funcție de înălțimea digului.


8

4.5 Lucrări de regularizare și apărare la poduri

Lucrările de regularizare în zona podurilor se pot clasifica în 2 feluri:

- Lucrări de regularizare după cum acționează asupra curgerii la apele mici și medii

(lucrări în albia minoră) sau la apele mari ( lucări în albia majoră);

- Lucrări de regularizare după modul de amplasare:

- lucrări de regularizare în albia minoră sau majoră;

- lucrări de dirijare ale curentului în vecinătate a podului.

Pentru lucrările de regularizare se folosesc soluții tehnice uzuale dovedite eficiente de-

alungul timpului: epiurile, pragurile de fund, digurile de dirijare și transversale de închidere,

apărarile de mal, etc.

Rolul lucrărilor de corectare și modelare a albiei privind protecția împotriva eroziunii în

vecinătatea podului sunt: [4]

- protecția fundațiilor podului împotriva afuierii locale;

- stabilizarea malurilor albiei împotriva erodării materialului de la baza acestora, atât în

zonele din amonte cât și aval de pod;

- menținerea unei curgeri ale apei paralele cu direcția pilelor și culeilor podului pentru a

reduce afuierile locale;

- remedierea traversărilor existente care au suferit avarii provocate de eroziuni.

Lungimea totală a sistemului de proiecție trebuie dimensionată corespunzător și poate avea

aceleași valoari pentru ambele sisteme de protecție.

Figura 4.5 Panouri de fund (a) și panouri de suprafață (b) pentru reducerea afuierilor la

pilele podului [1]

4.6 Lucrări de regularizare la prizele de apă

Lucrările de regularizare pentru prizele de apă se realizează pentru: [1]

- dirijarea curentului astfel încât să se obțină o apă cât mai curată și crearea adâncimilor

propice pentru funcționarea instalațiilor de captare a acesteia;

- stabilizarea și apărarea malurilor împotriva eroziunilor din vecinătatea captării;

- stabilizarea albiei pe sectorul de amplasare a prizei de captare, pentru asigurarea

contactului între râu și aceasta;

- protejarea lucrărilor împotriva inundațiilor;

Figura 4.6 Lucrări de construcție pentru îndepărtarea aluviunilor de fund

la o priză în curent liber [1]

1 – canal de derivație; 2 – priză; 3 – mal stabil.


9

4.7 Praguri pentru reținerea sedimentelor

Pragurile de fund pentru reținerea sedimentelor se utilizează acolo unde fundul prezintă

eroziuni mari.

Acestea au atribuția de apărarea împotriva eroziunilor malurilor digurilor, precum și

reducerea vitezei apei în aceea secțiune.

În acest caz se va realiza un profil longitudinal în trepte, unde fiecare treaptă reprezintă un

prag de fund. Distanța dintre pragurile de fund, având o înălțime „h” aleasă, se determină conform

relației: [3]

𝐿 =ℎ

𝑖𝑓−𝑖𝑒 (4.1)

în care:

L – este distanța dintre lucrări (m), h – înțălțimea aleasă a lucrării (m), if – panta fundului

albiei, ie – panta proiectată a albiei.

Pragurile de fund pentru retenția sedimentelor se proiectează pe toată deschiderea albiei

dintr-un mal în altul, având coronamentul mai ridicat spre maluri decât spre talveg, pentru a facilita

scurgerea apelor la niveluri mici și îndepărtarea curentului apei din zona malurilor.

Figura 4.7 Praguri de fund din gabioane

4.8 Criterii de bază în alegerea soluțiilor

Prin lucrările de apărare se percepe orice tip de construcție inginerească care are ca obiectiv

protejarea malurilor și albiei râurilor împotriva acțiunii de erodare sau afuiere a curenților apei,

precum și protejarea căilor de comunicații.

În alegerea soluțiilor optime se va ține seama de o serie de factori: [3]

- de criteriile specifice ale curgerii concretizate prin elementele rezultate din modelarea

sectorului de râu și în final determinarea înălțimii nivelului liber al apei;

- de morfologia albiei naturale pe cursul respectiv;

- de evoluția în timp a erodării sau afuierii albiei și posibilitățiile de diminuare a acestora;

- de necesitatea procurării materialelor de construcție, sau de folosire a materialelor locale,

precum și de posibilitățile de depozitare și organizare a execuției.

4.9 Apărări, consolidări și susțineri de maluri

Eroziunile malurilor, prin frecvenţa şi agresivitatea lor, imprimă râului un traseu neregulat,

contribuind substanţial la mărirea gradului aluvionar și inclusiv la transportul acestuia. Eroziunile

conduc la dezgolirea fundațiilor lucrărilor hidrotehnice și pot provoca alunecarea, surparea

malurilor pe distanțe mari, măresc secțiunea albiile în defavoarea terenurilor neinundate, cu

efectele nefaste asupra tuturor lucrărilor ce se află în zonele de mal. [6]

Lucrăile hidrotehnice capabile pentru înlăturarea acestor fenomene sunt:

Înierbări

Înierbările se utilizează la stabilizarea şi fixarea taluzurilor malurilor, naturale s-au artificiale.

În funcţie de panta taluzului, de forma și dimensiunea acestuia, de materialul din care este

construit, de gradul de instabi1itate al terenului, de natura degradărilor, însămânţarea cu plante sau

ierburi se poate face cu sau fără lucrări prealabile cum ar fi: [6]

Îmbrăcăminţile din fascine

Acestea se pot face fie din fascine simple, fie din fascine lestate cu piatră.

Tipurile și dimensiunile sunt variate, în funcție de utilizarea lor, fascinele utilizate singure

sau în combinaţie cu alte materiale.


10

Figura 4.8 Îmbrăcăminți din fascine [6]

Saltea antierozională tridimensională

Este o saltea de protecție împotriva eroziunilor cu un nucleu din monofilamente sintetice

care formează o structură de labirint.

Acestea sunt folosite pentru protecția pantelor taluzului la lucrările de construcție, la

regularizări de râuri, la oprirea șiroirilor de pe taluzul rampelor de acces la poduri, la amenajări

peisagistice și lucrări de construcții depozite de deșeuri.

Figura 4.9 Pozarea saltelelor antierozionale tridimensionale [7]

Asigurarea stabilității pantelor taluzurilor folosind geocelule Geocelulele sunt sisteme tridimensionale celulare, alcătuite din benzi de material sintetic

perforate și texturate (îmbunătățind apreciabil caracteristicile materialelor de umplere). Aceste

sisteme au funcționalitate multiplă, printre care: creșterea capacității portante a terenurilor unde

portanță acestora este redusă, realizarea protecția taluzelor și control antierozional precum și

protecția apărărilor de maluri etc. Pentru a asigura o colaborare strânsă între materialul de umplere

și geosintetic, materialul este texturat, iar în pereți, pentru un drenaj eficient se asigură golurile,

permițând și dezvoltarea vegetației. [8]

Figura 4.10 Lucrări de montare a geocelulelor [8]


11

Apărări cu prisme din saci de geotextil

Aceaste tipuri de lucrări se realizează dintr-un prismul de reazem alcătuit dintr-un nucleu din saci de

geotextil de min. 600 g/mp, uzual cu dimensiunile în plan de (2,38 x 1,45) m. Aceştia sunt umpluți cu material

local la un grad de umplere de 80%. Peste sacii din geotextil se poate prevedea o manta din anrocamente de

min. (150-500) kg/buc., în grosime de 1,00 - 1,20 m, sau saci cu rezistență la U.V. În spatele prismului se

pozează un material geotextil neţesut cu rolul de a împiedica extragerea materialului fin din mal la fluctuaţiile

de nivel din râu. Prismul rezultat are în general o panta de 1:1,5 spre apă şi de 1:1 spre mal.

Figura 4.11 Apărare de mal cu saci din geotextil

Apărări din anrocamente și peree

Apărări din anrocamente

Anrocamentele sunt alcătuite din bolovani mari sau blocuri de piatră, aşezate neregulat,

facilitându-se astfel o bună protecţie a piciorului taluzului şi a pantelor acestuia în contact direct

cu apa la viituri. Aceste lucrări se utilizează în mod curent acolo unde bolovanii şi piatra se găsesc

din abundenţă, dar și în alte zone prin transportul acestora. [6]

Apărări din peree

Pereele se utilizează pentru protecția și prevenierea spălării taluzurilor de apă.

Acestea pot fi: [6]

- peree uscate, în diverse variante constructive (Figura 4.20)

- peree rostuite, acestea sunt mai costisitoare dar conferă o rezistență mai mare la

acţiunea curenţilor de apă încărcaţi cu aluviuni grosiere şi plutitori.

Figura 4.12 Aparare de mal cu pereu din piatră brută sprijinit pe o grindă din beton ciclopian

Pereele uscate şi pereele rostuite se pot utiliza în combinaţie cu anrocamente şi fascine sau

cu anrocamente și materiale geotextile. În funcție de panta taluzului, de materialul din care este

construit, de viteza apei, se va alege un material de construcţie și protecție pretabil pentru fiecare

caz în parte.

Figura 4.13 Pereu uscat sprijinit pe un prism de anrocamente


12

Apărări din gabioane

Apărările din gabioane se folosesc în toate tipurile de eroziuni ale malurilor doarece se

preteză aproape la orice secțiune de albie și au un cost redus.

Sunt elastice și prezintă rezistențe mari la afuieri. S-a observat că în timp, din cauza

viiturilor cu aluviuni grosiere, sârma poate fi distrusă. Aceste lucrări sunt indicate când viteza

curentului este de maxim 4 m/s.

Figura 4.14 Apărarea taluzurilor cu gabioane

Apărări din beton sau din zidărie de piatră cu mortar

Zidurile sprijin

Apărările folosind zidurile de sprijin se realizează pentru sprijinirea malurilor albiei.

Dimensiunile și formele acestor ziduri pot fi variate. Acestea se pot executa din zidărie de

piatră cu mortar sau din beton. Foarte importantă este adâncimea de fundare, aceasta trebuie să fie

suficient de mare pentru evitarea afuierilor şi tasărilor care pot duce la rotirea zidurilor de sprijin.

La dimensionarea acestor structuri se are în vedere normativul NP 124 (Normativ de

proiectare a lucrărilor de susținere), dar trebuie să se țină seama și de adâncimea de afuiere pe

sectorul ce urmează a se utiliza acest tip de apărare de mal.

a) Zid de sprijin din beton

Figura 4.15 Tipuri de ziduri de sprijin

Apărări de mal din palplanșe

Palplanșele sunt elemnte de construcție prefabricate din lemn, metal, beton armat sau din

materiale sintetice (PVC), de forma unei grinzi cu lungime mare, introduse în pământ prin batere,

vibrare sau presare, astfel încât să formeze pereți continui cu rol de susținere și etanșare. [9]

Aceste tipuri de apărări de mal se folosesc în special la lacuri, în situația cand se impune,

din motive tehnice sau urbanistice, ca malul să rămână vertical.

Palplanșele metalice, grație formei lor simetrice, se pot utiliza cu ușurință și permit o fixare

facila a tiranților, chiar si sub nivelul apei.

Palplanșele combinate sunt indicate lucrărilor mari, care necesită moduli de inerție și de

rezistență mari (cheiuri maritime, excavații de dimensiuni foarte mari).

Utilizarea palplanșelor metalice neprotejate în medii corozive nu este indicată. În cazul

utilizării palplanșelor metalice pentru lucrări definitive sunt necesare măsuri de protecție

anticorozivă în funcție de agresivitatea mediului (aplicarea unui strat de grund și a unei vopsele de

protecție anticorozivă).


13

Figura 4.16 Utilizarea palplanșelor metalice la protejarea malurilor sau a digurilor

Palplanșele din beton armat sunt utilizate de regulă pentru lucrări definitive. Utilizarea lor

pentru lucrări temporare nu este indicată deoarece procesul de recuperare este dificil din cauza

greutății proprii mari.

Palplanșele sintetice – PVC (policlorura de vinil) și material compozit (rașini armate cu

fibră de sticlă) au apărut la sfârșitul anilor 70 ca o alternativă la folosirea oțelului.

Se pot pune în operă prin aceleași metode ca și cele metalice (batere, vibrare, presare), dar

manipularea se face mai ușor, având în vedere faptul că au greutatea mult mai mică (de apoximativ

5 ori). Avantajul acestor palplanșe este că nu trebuie tratate împotriva coroziunii, materialul

sintetic din care sunt confecționate având o durată de viață de peste 50 de ani.

Figura 4.17 Utilizarea palplanșelor din PVC la protecția malurilor

Apărări de mal din piloți și dale de beton prefabricate

Aceste tipuri de apărări de mal se folosesc în special la lacuri, în situația când se impune,

din motive tehnice sau urbanistice, ca malul să rămână vertical.

Este un tip de apărare de mal mai des întâlnit decât palplașele metalice sau sintetice

deoarece acestea nu pot fi introduse în terenuri stâncoase, semistâncoase sau necoezive

macrogranulare.

Figura 4.18 Secțiune tip – apărare de mal din piloți executați pe loc și dale de beton


14

CAPITOLUL 5 LUCRĂRI PROVIZORII DE REPROFILARE A MALURILOR

RÂULUI ARGEȘ, ÎN ZONA LOCALITĂȚII CĂTEASCA

Acest studiu de caz a fost analizată, investigat și monitorizat pe parcursul a trei ani, din anul

2013 pana în data curentă a anului 2016.

Amplasamentul este reprezentat de traversarea râului Argeș prin intermediul a trei poduri.

În amonte se află amplasat podul de transport al conductelor petroliere, urmat în aval de

podul rutier vechi (în prezent prăbușit) iar la 50 m în aval de podul rutier vechi se află noul pod

rutier utilizat de drumul 703B.

În zona traversărilor, râul prezintă o meandră în formă de litera „S”. Datorită încorsetării

albiei pe acest sector prin realizarea pilelor podurilor, fenomenele de eroziune s-au accentuat

punând astfel în pericol stabilitatea pilelor podurilor aflate în albia minoră.

Ca o lucrare complementară, pentru a evita accidentele tehnice până la realizarea protecției

definitive (execuției pereți mulați în jurul pilelor podului de transport al conductelor petroliere) au

fost realizate lucrări de reprofilare a malurilor râului Argeș pe o lungime totală de 400 m. Din

punct de vedere al gradului de erodare, pe sectorul Baraj Golești – Baraj Zăvoiul Orbului, au apărut

fenomene accentuate de eroziune a malurilor și a talvegului (10-13 m față de situația din 1977).

În aval de punctul de traversare al conductelor peste râul Argeș, la circa 500 m, din cauza

fenomenelor de eroziune activă, podul rutier vechi ce face legătura între cele două maluri ale râului

s-a prabușit, cu toate că au fost luate măsuri, prin protejarea pilelor cu geocontainere și stabilopozi.

Efortul de antrenare hidrodinamică este mai mare decat efortul critic de antrenare, τ>10τcr, lucru care duce la coborârea patului albiei.

Menționez că, podul vechi nu a fost protejat prin realizarea unor lucrări de apărare împotriva

eroziunilor şi nu avea un prag de fund îngropat în aval care să diminueze eroziunile albiei şi să

oprească modificările formei albiei minore cu efecte asupra stabilităţii pilelor.

Lucrările de reprofilare de mal pun în siguranță traversările din zonă, dar din cauza

fenomenului rapid de eroziune, au caracter temporar. Această reprofilare are rolul de a îndepărta

riscul de prăbușire a malurilor, până la execuția unei consolidări finale a acestui sector.

De asemenea, lucrările proiectate au drept scop mărirea capacității de transport a debitelor

lichide și solide prin mărirea secțiunii de curgere a râului și implicit micșorarea locală a vitezelor.

Acestea sunt lucrări de terasamente și constau din lucrări de excavații pentru calibrarea albiei

minore la o secțiune trapezoidală.

Lucrarile de reprofilare au fost executate în anul 2013, lucrări ce urmau să protejeze temporar

pilele podului de transport al conductelor petroliere, cât și noul pod construit pentru accesul

autovehiculelor, ce face legătura între cele două malui.

În primavara anului 2014, dupa trecerea viiturilor, în urma inspecțiilor vizuale s-a observat

că efectul eroziunii se mărește.

Figura 5.3 Podul nou de traversarea a conductelor - 2014


15

Cu toate că secțiunea de curgere a fost mărită, debitul afluent a fost destul de mare astfel

încat să producă pagube însemnate. Stratificația terenului este și ea favorabilă eroziunilor deoarece

formațiunile sedimentare ale Depresiunii Getice corespund astfel intervalului Paleogen cuaternar,

au un fundament mixt, au grosimi mari – de mii de metri și includ depozite foarte eterogene:

conglomerate, gresii, nisipuri, argile prăfoase nisipoase, etc., materiale ce pot fi usor spălate la

viitură.

Podul rutier vechi este fundat pe piloții aflați sub pilele din albia râului, dar neexistând strat

suport de contact, în primavara care a urmat, tablierul podului ce traversa râul a cedat, prăbușindu-

se în râul Argeș.

Odată cu prăbușirea pilei, tablierului podului a căzut în apă, creând astfel un prag de fund.

Acest prag de fund este benefic pentru partea amonte prin ridicarea nivelului apei și

reducerea curenților ce antrenează materialul aluvionar, protejând pilele noii structuri de traversare

a conductelor de transport petrolier. De asemenea funcționează ca un prag de colmatare, aluviunile

târâte fiind reținute în amonte.

Figura 5.5 Tablierul podului vechi cazut în r. Argeș – 2015 și 2016

La 50 m în aval de vechiul pod rutier vechi, există noul pod rutier care face legătura între

cele două maluri ale râului Argeș.

Pentru această nouă construcție, prăbușirea tablierului podului rutier vechi nu este un ajutor

ci dimpotrivă, produce o zonă de curgere turbulentă.

Conform Figurii 5.6 se pote observa ca deja au apărut fenomene accentuate de eroziune la

noua pila aflate în albia minoră a râului Argeș.

Pila este fundată pe piloți forați, dar aceasta nu este protejată la nivelul apei.

Figura 5.6 Podul nou rutier peste r. Argeș – afectat de eroziuni - 2015

În urma observațiilor vizuale din anul 2016 s-a observat că fenomenul de eroziune la pila

din albia minoră a noului pod rutier este accentuat, lăsând fundația pe piloți pe care sprijină radierul

pilei descoperită cu aproximativ 1,6 m înălțime așa cum se poate observă din figura de mai jos.


16

Tot în acestă secțiune pe malul drept al râului Argeș se poate observa cum râul Argeș încercă

să-și creze secțiunea necesară de scurgere la viitură prin erodarea malului în spatele pilei podului

rutier. Acest fenomen a început din vara anului 2014.

Figura 5.7 Pilele noului pod rutier - 2016

Prin prăbușirea bablierului podului vechi în albia minoră, s-a observat o stagnare a

evoluțiilor eroziunilor malurilor în amonte de podul rutier nou, prin depunerea de aluviuni pe malul

stâng, cu toate că în zonă au fost viituri în anul 2014 și în anul 2015.

Ca urmare a acestor fenomene, se impun lucrări cu un impact redus asupra secțiunii de

scurgere, lucrările de protejare a pilelor cu pereți mulați de mare adâncime sau execuția unui prag

de fund aval de noul pod rutier pentru reducerea eroziunii în dreptul construcțiilor.

CAPITOLUL 6 INFLUENȚA LUCRĂRILOR DE ÎNDIGUIRE ASUPRA

DINAMICII ALBIEI

Digurile sunt elemente din pământ sau materiale locale, definite prin trasee lungi, în raport

cu înalțimea, care alcătuiesc fronturi de apărare a terenurilor din spatele corpului digului, împotriva

inundațiilor.

6.1 Influența lucrărilor de îndiguire asupra curgerii apelor mari

Lucrărilor de îndiguire au efect asupra asupra curgerii apelor pe sectorul de râu amenajate și

constă în mărirea valorii debitului maxim la vârful viituri cu cantitatea ∆𝑄𝑑, față de debitul maxim

aflat în regim natural, reprezentând debitul dezatenuat prin scoaterea de sub inundație a suprafeței

din spatele digurilor din albia majoră a râului.

Un alt efect principal al lucrărilor de îndiguire este reprezentat de efectul de încorsetare a

secțiunii de curgere.

De aici rezultă că nivelul apei într-o secțiune oarecare este influențat atât de lucrările de

îndiguirile din amonte cât și de cele din aval de sectorul studiat.

6.2 Influența traseului digurilor

Pe lângă modificările specificate mai sus, prin ștrangularea secțiunii de curgere și

diminuarea efectului albiei majore la atenuarea viiturilor, lucrările de îndiguire au efecte strâns

legate de dinamica și curegerea în albia râului.

Din spectrul curgerii și din distribuția vitezelor de suprafață și de medie adâncime sa observat

că traseul lucrărilor de îndiguire influențează semnificativ atât spectrul curenților de suprafață cât


17

și distribuția vitezelor în direcția curgerii față de modelul hidraulic unde digurile sunt paralele pe

cele două maluri.

6.3 Influența distanței dig – mal

Alegerea optimă a distanței dig – mal mai prezintă o serie de avantaje dintre care specific:

- Descărcarea debitelor maxime, la regimul de curgere al viiturilor, rezultând

supraînălțări mici față de nivelurile apei din regim de referință;

- Apărarea unei zone a digului față de acțiunea curenților și plutitorilor transportați

din zona albiei minore;

- Asigurarea unor condiții de fundare satisfăcătoare construcției digurilor.

6.4 Amplasarea digurilor după criteriul hidraulic

Din punct de vedere al alegerii traseului, îndeplinirea maximă a tuturor criteriilor nu este

posibilă, deoarece între ele pot exista cerințe contradictorii.

Astfel, la determinarea în plan a traseului digurilor, pe cât este posibil, digul trebuie să

urmărească o linie paralelă cu talvegul, urmărind curbele mari ale râului. Nu se pot fac aliniamente

prea lungi și nici nu se urmăresc în totalitate toate coturile albiei.

În aval de curbe (digurile sunt mai apropiate de malul concav), distanța dig-mal se mărește,

digurile se desitanțează la malul concav (exterior curbei) și încep să se încorseteze (digurile se

apropie) la malul convex. [11]

Figura 6.1 Stabilirea traseului digurilor [11]

B-lăţimea albiei îndiguite; R-raza de curbură a digului

6.5 Amplasarea digurilor după criteriul geotehnic

Traseul digurilor trebuie sa evite pe cât posibil zonele cu teren de fundare nesatisfăcătoare

(turbe, mâluri, mlaştini, terenuri de fudare cu permeabilitate ridicată). În cazul în care nu poate

evita terenul de fundare prezentat mai sus, acest lucru conduce la adoptarea unei soluții tehnice de

fundare a suprastructurii digului pentru tronson respectiv.

6.6 Amplasarea digurilor după criteriul economic

După criteriul economic traseul ce urmează să fie îndiguit trebuie să fie cât mai apropiat de

albia râului pentru ca suprafața de teren scoasă de sub inundații să fie cât mai mare.

Analiza din punct de vedere al criteriului economic pe care trebuie să îl satisfacă amplasarea

unui dig, constă în studierea unui grup de soluții diferite de amplasare ce trebuie să facă referință

la obiectivele de apărat și la construcția propriu – zisă a digului.

Pentru o determinare cât mai corectă a amplasării digului din punct de vedere economic,

trebuie ca suprafața apărată să fie maximă, iar volumul corpului digului cât mai redus.

6.7 Amplasarea digurilor după criteriul obligatoriu al traseului digului

După criteriul obligatoriu, digurile trebuie să satisfacă nevoia de apărare a obiectivelor socio

– economice primejduite de inundații.

Pagubele evitate prin lucrări îndiguire trebuie sa aibă o justificare în raport cu costul

lucrărilor.


18

Astfel ca pe suprafața digului să acționeze un numar redus de forțe, este necesar ca lucrările

de îndiguire să fie combinate cu acumulări laterale (poldăre) pentru regularizarea debitelor, cu

lucrări de regularizare a albiei pentru mărirea secțiunii de transport a apei, cu amenajări ale

scurgerilor de pe versanti.

Atunci când sectorul de râu este îndiguit, nivelul apei crește datorită îngustării secțiunii de

scurgere. Cu cât digurile sunt mai aproiate, cu atât nivelul apei este mai ridicat.

Figura 6.2 Supraînălţarea nivelului apei prin îndiguire [11]

CAPITOLUL 7 STUDIU TEHNICO – ECONOMIC PRIVIND AMENAJAREA

RÂULUI MOLDOVA ÎN COMUNA CORNU LUNCII

7.1 Date generale

Studiul de caz se referă la lucrări proiectate în bazinul hidrografic Siret, atât pe malul drept

cât și stâng al râului Moldova pe sectorul cuprins între localitățile Brăiești și Băisești, comuna

Cornu Luncii, județul Suceava.

În urma viiturilor din ultimii ani s-au produs inundații în localitățile Braiești și Băisești din

comuna Cornu Luncii unde au fost afectate căile de comunicatii care fac legatura între Fălticeni și

Gura Humorului.

La debite peste medii, râul Moldova înghite mari suprafețe de teren agricol prin erodarea

malului stang.

Figura 7.1 Amplasamentul lucrărilor

Debitele maxime folosite în modelarea hidraulică pe râul Moldova la Brăiești (amonte de

confluența cu râul Suha Mare) ținând cont de Strategia Națională de Management al Riscului la

Inundații au fost:

Qmax 1% = 1.350 m3/s, respectiv Qmax 10% = 655 m3/s


19

Astfel pentru râul Moldova în secțiunea prezentată s-au executat următoarele lucrări

proiectate de S.C. AQUAPROIECT S.A.:

1. Reprofilare de albie pe lungimea de 11.790 ml;

2. Lucrări de îndiguire pe lungimea L= 12.000 ml;

3. Consolidări taluz dig udat pe lungimea L= 3.500 ml;

4. Consolidări de maluri;

5. Lucrări de stabilizare a talvegului albiei;

6. Traverse închidere brațe părăsite L=1.600 ml;

7. Subtraversări dig.

7.2 Determinarea modelului digital al terenului

Pentru realizarea modelului digital 3D , au fost preluate puncte din ridicarea topografică

făcută pe amplasamentul lucrărilor, puncte ce au coordonate x,y,z.

Aceste puncte au fost introduse în Global Mapper, de unde s-a obținut modelul digital al

terenului. [15]

Figura 7.2 Modelul digital al amplasamentului studiat

Pentru a putea trece la etapa următoare, aceea de tranzitare a debitelor cu probabilitățile de

depășire de Q1%, Q 10%, în programul de calcul HEC-RAS avem nevoie de cursul principal al

râului în regim neamenajat, deoarece acest sector studiat are o multitudine de brațe care se

activează numai pe perioada apelor mari.

Figura 7.3 Cursul principal al râului în regim neamenajat


20

După parcurgerea tuturor pașilor anteriori s-a trecut la modelarea în HEC – RAS. În acest

program au fost întroduse debitele furnizate de I.N.H.G.A., rugozitațiile Manning ale albiei minore

și majore (0,04 respectiv 0,08), cursul principal al râului și profilele transversale.

Pe lângă lucrările deja executate, s-a studiat și influența lucrărilor de îndiguire asupra

dinamicii albiei în mai multe ipoteze posibile.

7.3 Rezultatele obținute în urma modelării matematice a modelului studiat

Pentru a putea determina cât mai exact influența îndiguirilor asupra dinamicii albiei s-au

analizat 5 (cinci) ipoteze posibile.

Astfel după rularea nivelurilor apei la diferite probabiltăți de depășire de Q1% respectiv Q10%,

s-au obținut valori ale nivelului și variația vitezei apei.

Pentru exemplificarea calculului s-au ales 3 profile transversale:

- Profilul P18 – profil în amonte

- Profilul P10 – profil median

- Profilul P5 – profil în aval

1. Ipoteza nr. 1 – tranzitarea debitelor în regim natural;

2. Ipoteza nr. 2 – tranzitarea debitelor influențate de prezența digurilor conform

proiect, fără recalibrarea albiei minore;

3. Ipoteza nr. 3 – tranzitarea debitelor influențate de prezența digurilor conform

proiect și recalibrarea albiei minore conform proiect;

Figura 7.4 Recalibrare albie

Recalibrarea albiei s-a facut pe talvegul principal al râului, neschimbând în totalitate cursul

natural al râului (coeficientul de rugozitate albie minoră Manning este 0,025). Au fost închise și

brațele secundare pe care curgea râul la viitură. Prin recalibrarea albiei s-a observat creșterea

vitezelor de curgere a râului, astfel s-au propus un numar de 9 praguri de fund pentru oprirea

fenomenului de erodare a talvegului. Aceste 9 praguri o sa fie prezente și în varianta 4 și 5 de

calcul precum și închiderea brațelor secundare.

4. Ipoteza nr. 4 – tranzitarea debitelor influențate de prezența digurilor de pe malul

stâng aflate la o distanță mai aproape cu 60 m față de albia minoră recalibrată;

5. Ipoteza nr. 5 – tranzitarea debitelor influențate de prezența digurilor de pe malul

stâng aflate la o distanță mai aproape cu 60 m față de albia minoră recalibrată și dig

mal drept aflat mai aproape cu 40 m de albia minoră recalibrată;


21

7.4 Evaluarea tehnico – economică a ipotezelor analizate

Din modelarea studiată pe râul Moldova s-a demonstrat faptul că prin încorsetare, nivelul

apei crește în amonte mai mult decât în aval, cresc vitezele și în mod automat apare fenomenul de

eroziune a talvegului.

În profilul P18 și P5 s-a observat că nivelul în regim natural este mai mare decât nivelul în

regim amenajat prin recalibrarea albiei minore și alegerea altui traseu decât cel în mod natural.

În profilul P10, profil ce este influențat de ambele maluri, nivelul apei în regim amenajat

(varianta 3) este mai mare decât în regim neamenajat; dar tendința în celelalte profile este de

micșorare a nivelului apei.

Prin încorsetarea și mai mult a albiei râului (varianta 4 și 5) prin apropierea digurilor, nivelul

apei crește astfel încât pentru a menține garda de siguranță de 50 cm trebuie făcută o supraînalțare

a digului cu cca 30 cm. Din această apropiere a digurilor rezultă o suprafață mai mare de teren

scosă de sub inundații de cca. 107,70 ha.

În urmatoarele 3 profile sunt suprapuse toate cele 5 ipoteze de calcul ale influenței digurilor

asupra dinamicii albiei pentru debitul de Q1%.

Figura 7.5 Suprapunere nivele în profilul P18 pentru Q1%,

h1= 415,67 m, h2= 415,67 m, h3= 415,57 m, h4= 415,97 m, h5= 415,94 m.


h1= 402.71 m, h2= 402.71 m, h3= 403.02 m, h4= 403,13 m, h5= 403,13 m.


h1= 394,36 m, h2= 394,96 m, h3= 394,14 m, h4= 394,40 m, h5= 394,43 m.


22

În tabelul de mai jos au fost centralizate rezultatele obținute pentru fiecare ipoteză pe cele

trei profile P18, P10, P5 prezentate pe planul de situație, din toate cele 5 ipoteze studiate.

Tabel 1 Rezultatele obținute pentru vitezele râului Moldova în cele 5 ipoteze de calcul

Q Total

Viteza albie

majora + minora

Viteza in albia

minora

(m3/s) (m/s) (m/s)

Moldova 18 Qmax 1% Varianta 1 1350 1.08 1.98






























RâuNumăr

profil

Probabilitatea

de depășireVariante de calcul

Astfel din punct de vedere economic aceste ipoteze au fost evaluate după cum urmează: În prima ipoteza de calcul s-a facut o tranzitare a debitelor de viitură făra a se prevedea

vreo lucrare pentru oprirea acestui fenomen fapt ce a condus la avarierea gospodariilor și inundarea

unor suprafețe importante de teren agricol. Conform tabelului nr. 5, s-au estimat bagubele produse,

în valoare de 9.393.750,00 Lei adică 2.114.566,45 Euro.

În ipoteza a doua, s-a facut tranzitarea viituri influențate de prezența digurilor conform

proiectului, fapt ce a dus la protejarea localitățiilor, având o valoare a construcțiilor de

11.746.060,42 Lei cu T.V.A. adică 2.644.079,87 Euro cu T.V.A. ( curs valutar BNR la

30.01.2015– 1 Euro= 4,4420 lei).

În ipoteza a treia, s-a facut tranzitarea viituri influențate de prezența digurilor conform

proiectului, și recalibrarea albiei, având o valoare a construcțiilor de 16.472.744,66 Lei cu T.V.A.

adică 3.708.073,26 Euro cu T.V.A. ( curs valutar BNR la 30.01.2015).

În ipoteza a patra, s-a facut tranzitarea viituri influențate de prezența digurilor, dar digul

de pe malul stâng este mai apropare de talvegul albiei recalibrate cu 60 m față de varianta 3, și

recalibrarea albiei. În această variantă nivelul apei a crescut ducând la înălțarea digului cu cca, 20

- 30 cm pe zona aval începând cu profilul 18. Această supraînălțare este necesară pentru a respecta

nivelul de gardă peste debitul de 1% pe malul stâng.

Valoare a construcțiilor de 17.733.596,12 Lei cu T.V.A. adică 3.991.895,40 Euro cu

T.V.A. ( curs valutar BNR la 30.01.2015)

Având în vedere că digul a fost adus mai aproape de râu, în spatele lui suprafața de teren

scoasă de sub inundații a fost de 99,90 ha, suprafață ce poate fi utilizată sub diverse forme.

În ipoteza a cincea, s-a facut tranzitarea viituri influențate de prezența digurilor, unde

digul de pe malul stâng este mai apropare de talvegul albiei recalibrate cu 60 m și digul de pe malul

drept este mai aproape cu 40 m de talvegul albiei recalibrate față de varianta 3, și recalibrarea


23

albiei. În această variantă nivelul apei a crescut ducând la înălțarea digurilor cu cca, 30 - 40 cm pe

zona aval începând cu profilul 18 pe ambele maluri. Influența încorsetării albiei pe malul drept

este destul de mica față de varianta 4, de ordinul a max. 5 cm pe zona aval, datorându-se faptului

că zona este îndiguită pe distanță mică și apa la debitul de viitură poate pătrunde în pădurile de pe

malul drept mult în amonte de dig.

Astfel suprafața scoasă de sub inundații devine 99,90 ha mal stang + 7,80 ha mal drept,

rezultă o suprafață totală apărată față de ceea din proiect de 107,70 ha.

Valoare de investiție a construcțiilor este de 17.921.848,60 Lei cu T.V.A. adică

4.034.271,70 Euro cu T.V.A. ( curs valutar BNR la 30.01.2015).

Tabel 2 Evaluarea lucrărilor

În varianta 4 și 5 cu digurile mai aproape de talvegul recalibrat, se obține o suprafață de

107,70 ha scoasă de sub inundații, care înmulțită cu prețul terenului de 0,5 Euro/mp ar rezulta o

valoare de 538.500,00 EURO.

Cu toate ca variantele 4 și 5 au valoare crescută a investiției față de varianta 3, dar prin

scăderea terenului scos de sub inundații avand o valoare de 538,500,00 Euro, se ajunge la valori

mai scăzute ale investiției decât în varianta nr. 3.

Această suprafață de teren este posibil să nu fie utilizabilă deoarece din statistica din

România dezvoltarea localităților se face pe lungime unui curs de râu sau drumuri și mai puțin pe

lățime iar agricultură pe acel teren nu este realizabilă, deoarece acest teren este reprezentat în mare

parte de nisipuri și pietrișuri, pământuri ce nu sunt proprice agriculturii. Astfel, varianta nr. 3

rămâne varianta viabilă de amenajare a acestui sector de râu.

CAPITOLUL 8 CRITERII DE BAZĂ ÎN DETERMINAREA LUNGIMII

RAMPELOR DE ACCES LA PODURI

8.1 Determinarea drumului în plan

La proiectarea traseului rampelor de acces și a drumului la poduri, trebuie avute în vedere

condițiile naturale, tehnice și economice.

Traseul cel mai scurt de racordare între două puncte impuse, este reprezentat de linia

dreaptă. Numai că, în realitate, aproape în toate cazurile, între cele două puncte ale traseului apar

obstacole naturale sau artificiale ce trebuie ocolite, sau sunt impuse puncte de trecere obligatorii.

Acest lucru se reflectă în traseul final al drumului și a rampei de acces, care datorită

condițiilor face ca acesta să arate ca o linie frântă, aceste puncte de frântură poartă denumirea de

”vârfuri de unghi”. Trecerea de la un aliniament la altul se face prin introducerea curbelor, de

obicei formate din arce de cerc. [16]


24

Tn Tn

a

a/2

c/2 c/2

a

TinTen

Vn

0

B

Un

Bn

Figura 8.1 Determinarea unghiului ”U” [16]

Punctul de tangență la începere curbei se numește tangentă de intrare și se notează cu ”Ti”,

iar cel de sfârșit la curbei se numește tangentă de ieșire și se notează cu ”Te”.

Punctele ”Ti” și ”Te” au aceleași indice ”n” și este reprezentat de numărul curbei.

Lungimea arcului de cerc ”Cn” aflată între punctele ”Tin și Ten” se determină cu formula:

[16]

𝐶𝑛 =𝜋𝑅𝛼

1800 ; (8.5)

Bisectoarea ”Bn”, măsurată pe direcția bisectoarei unghiului ”U” se va stabili din triunghiul

”VnTinO” sau se poate citi grafic din programe de desen tehnic.

𝐵𝑛 = 𝑂𝑉𝑛 − 𝑂𝐵 =𝑅

cos𝛼

2

− 𝑅 [16] (8.6)

Astfel elementele U, T, R, B, C sunt determinate și împreună cu viteza de proiectare,

caracterizează și descriu curba.

8.2 Determinarea drumului în profil longitudinal

Profilul longitudinal reprezintă, o intersecției a unui plan vertical cu suprafața terenului

natural și cu suprafața drumului proiectat. (Figura 8.4).

Fierărui punct de pe traseu îi corespunde în profilul longitudinal o pereche de cote, raportate

față de un sistem de referință de obicei Stereo 70: cota terenului și cota proiectată.

Pentru evitarea sporirii declivității prin compunerea celor două valori, în astfel de cazuri se

recomandă ca declivitatea maximă în curbele cu raza minimă să fie redusă cu 1...3% iar în acest

sens se propune ca pe curba serpentinelor care au raze de 20...30 m declivitatea maximă adimisă

sa fie de 3...4%. Tabel 3 Declivități maxime admise în fucție de viteza de rulare [16]

Viteza de proiectare

(km/h) 100 80 60 50 40 30 25

Declivitatea maximă admisibilă în

aliniament (max %) 5 6 6,5 7 7 7,5 8

Declivitatea excepțională (max %) - - - - 8 8 9

8.3 Stabilirea lungimii podului

Pentru determinarea lungimii podului trebuie să plecăm de la următorul proces iterativ: [4]

- Deschiderile podului trebuie să fie suficient de mari pentru a diminua remuul în amonte

de pod, pentru a putea proteja terenurile și zonele adiacente acestuia;

- Deschiderea trebuie să nu provoace contracții defectuase sau realinieri ale cursului

natural al râului;


25

- Prin transformarea punctuală a albiei, trebuie să nu cauzeze afuieri generale sau locale

în jurul fundațiilor podului și oriunde în lungul cursului râului;

- Deschiderile trebuie sa nu obtureze trecerea plutitorilor;

- Trebuie menținută o gardă de sigurață de la nivelul apei până la intradosul grinzilor

podului, corelată cu importanța căii de legătură facilitată prin construirea podului;

- Proiectul trebuie să fie conform cu legislația în vigoare la data proiectării acestuia.

În funcție de condițiile din amplasament și de nivelul maxim al oglinzii apei, garda de

siguranță este de cca. 0,50...2,50 funcție de clasa de importanță a podului și de categoria de drum

pe care acesta o facilitează. Aceste recomandari sunt în conformitate cu normativul „privind

proiectarea hidraulică a podurilor și podețelor” PD 95-2002. [18]

Lacey a propus pe baze empirice determinarea lungimii inițiale a deschiderilor podului.

𝑊𝑠 = 𝐶 × 𝑄1

2 (8.7)

unde Q este debitul exprimat în ”m3/s”, iar Ws este lățimea oglinzii ape în „m”

corespunzatoare debitului de calcul.

Coeficientul ”C„ are valori cuprinse între 3,3 – 4,8. Limita inferioara este recomandată

pentru albii fixe cu maluri relativ rezistente la eroziuni, iar limita superioară pentru albii mobile.

În cazul obișnuit al curgerii subcritice, în amonte de pod, nivelul apei crește (remuul) din

cauza contracțiilor pilelor podurilor, putând fi determinat cu formula:

𝐿 =2 × ℎ𝐿

𝑆 (8.8)

unde: hL – pierderile de sarcină în secțiunea podului

S – panta longitudinală a albiei

CAPITOLUL 9 STUDIU TEHNICO – ECONOMIC ASUPRA RAMPELOR DE

ACCES LA UN POD CE TRAVERSEAZĂ RÂUL TISA

9.1 Date generale

Bazinul hidrografic Someș - Tisa este situat în partea de nord-vest a României în zona

delimitată prin coordonatele: 450 51’ 17” - 460 27’ 48” latitudine nordica și 290 09’ 22” - 250

06’ 00” longitudine estică având o suprafață totală de 22380 km2 (cca. 9.4 % din suprafața

României). Suprafața totală a bazinului hidrografic Someș - Tisa este de 22380 km2.

Figura 9.1 Poziția bazinului hidrografic Someș-Tisa pe teritoriul Romaniei

Principalele unitați hidrografice sunt: Someș cu cele trei subunități Someșul Mare, Someșul

Mic și Someșul aval confluența Someșului Mare cu Someșul Mic, Crasna și Tisa (Figura 9.3).


26

Figura 9.2 Principalele subbazine hidrografice din spațiul hidrografic Someș - Tisa

Râul Tisa care formeaza granița României cu Ucraina pe o lungime de 61 km are pe

teritoriul României în zona de graniță cu Ucraina, o suprafață de bazin de 4540 km2 și o pantă

medie a bazinului de 20/00. Suprafața totală a bazinelor hidrografice ale cursurilor de apa care se

află pe teritoriul Romaniei și se varsă în râul Tisa pe parcursul celor 61 km de graniță comuna cu

Ucraina însumeaza cca. 3237 km2.

9.2 Modelul matematic utilizat pentru efectuarea calculelor

Calculele hidraulice pe râul Tisa în dreptul localității Sighetu Marmației cât și pe râul

Moldova în dreptul comunei Cornu Luncii, s-au efectuat cu softul HEC-RAS, care reproduce

propagarea undelor de viitură în regim natural şi în regim amenajat, evidenţiind caracteristicile

hidraulice ale albiei şi efectele lucrărilor hidrotehnice studiate.

Modelul de calcul poate determina datele caracteristice ale curgerii a apei în mişcare

nepermanentă şi permanentă, în regim hidraulic uniform sau gradual variat, pentru râuri în regim

hidrologic natural sau amenajat (conform lucrărilor incluse în scheme de amenajare sau proiectate)

cu albii unifilare, dar şi pentru albii dendritice şi inelare. Modelul matematic se bazează pe

integrarea prin diferenţe finite a ecuaţiilor mişcării nepermanente şi permanente.

Cotele suprafeţei libere a apei sunt calculate de la un profil la altul rezolvând ecuaţia (9.1) a

energiei printr-o rutină iterativă numită metoda pasului standard. Ecuaţia energiei este scrisă după

cum urmează:

Figura 9.3 Descriere grafică a ecuație energiei

y2+z2+ y1+z1+ +he (9.1)

unde: y1, y2 - adâncimea apei în secţiunile transversale, z1, z2 – cota radierului în albia minoră,

v1 , v2 - vitezele medii; - 𝛼1, 𝛼2coeficientul lui Coriolis, g - acceleraţia gravitaţională, he - pierderea

de energie;

g2

v2

22

g2

v2

11


27

Pierderea de energie între două secţiuni este compusă din pierderi de sarcină şi pierderi de

contracţie sau expansiune . Relaţia pentru pierderile de energie este:

ℎ𝑒 = 𝐿 ∗ 𝑆𝑓 + 𝑐(𝛼2𝑣2

2

2𝑔−

𝛼1𝑣12

2𝑔) (9.2)

unde L – lungimea sectorului ponderat; Sf – panta între două secţiuni;

c - coeficientul de pierderi prin expansiune sau contracţie;

Lungimea ponderată se calculează cu:

L = (9.3)

unde: Llab, ch, rab = lungimile sectorului de râu în albia majoră stânga, minoră, majoră dreapta

iar Q lab,ch , rab = media aritmetică a debitelor în majoră stânga, minoră, majoră dreapta.

Figura 9.4 Descrierea grafică a modelului folosit

Modul împarte scurgerea din albie folosind cele ”n” valori indicate la secţiunile transversale

ca bază pentru împărţire. Modulul de debit este calculat pentru fiecare subdiviziune cu următoarea

relaţie din ecuaţia lui Manning.

Programul însumează toate modulele de debit pentru a obţine modulul de debit pentru albia

majoră stângă, dreaptă şi pentru albia minoră.

Efectul podurilor asupra nivelurilor corespunzătoare debitelor undelor de viitură importante

se calculează în general în trei zone distincte : una imediat aval de secțiune podului unde are loc o

expansiune a scurgerii, una în secțiunea efectivă a podului respectiv care se poate realiza prin

cateva metode diferite și o zonă în imediata apropiere a podului în partea amonte a acestuia unde

are loc o contracție a scurgerii înainte de intrarea acesteia prin secțiunea libera a respectivei

construcții (Figura 9.6).

Figura 9.5 Schema după care se face calculul influenței podurilor asupra debitelor

maxime ale undelor de viitură

Date de baza topografice utilizate pentru modelul 1D:

profile transversale prin întreaga albie minoră și majoră;

relevee la structurile inginerești (poduri, praguri, etc.);

planuri de situație și/sau DTM;

aerofotograme georeferențiate;

rabchlab

rabrabchlablab

QQQ

QLQLQLch


28

9.3 Determinarea modelului digital al terenului

Modelarea curgerii apei pe râul Tisa în vecinătatea localității Sighetu Marmației, a fost

realizată pe un sector de cca. 40 km începând din amontele localității Sighetu Marmației și

terminând în aval de această localitate.

Amplasarea profilor transversale de calcul, pe sectorul modelat, este prezentată în figura

următoare:

Figura 9.6 Amplasarea profilelor transversale de calcul

La baza întocmirii acestui studiu au stat date topografice întocmite în anul 2014. Datele

topografice necesare, au constat în modelul numeric al terenului completat de ridicări topografice

clasice în teren, în zona albiei.

Distanţa medie între profilele transversale de calcul a fost de cca. 200 m.

Figura 9.7 Model numeric al terenului şi amplasarea profilelor transversale

În vederea întocmirii unei modelari hidraulice cu o precizie a rezultatelor cat mai mare,

aceste măsurători topografice s-au concretizat în principal în 115 profile transversale pe r. Tisa în

zona localității Sighetu Marmației.

Modelul numeric al terenului are dimensiunile necesare modelării cât mai corecte din punct

de vedere hidraulic astfel încat DTM –ul să nu influențeze modelarea hidraulică datorită

condițiilor limitării suprafeței în plan.

9.4 Rezultatele obținute în urma modelării matematice a modelului studiat

Astfel lucrările studiate au fost calculate la un debit maxim cu probabilitatea de depășire

Q1%= 2400 m3/s

Pentru determinarea soluției optime din punct de vedere tehnico – economic de dimensionare

a lungimii rampelor de acces în zone cu terase inundabile și de tranzitare a viituri în condiții optime

de siguranță, au fost studiate 5 (cinci) ipoteze de calcul:

1. Ipoteza nr. 1 – în care este descrisă situația actuală și limita de inundabilitate;

2. Ipoteza nr. 2 – amplasarea unui pod cu 3 (trei) deschideri în secțiunea analizată;

Sighetu Marmației

Ucraina

Romania


29

3. Ipoteza nr. 3 – excavarea sub pod pe malul stâng al r.Tisa;

4. Ipoteza nr. 4 – amplasarea unui pod cu 4 (patru) deschideri;

5. Ipoteza nr. 5 – amplasarea unui pod cu 3 (trei) deschideri și trei descărcătoare laterale

în rampa de acces mal stâng.

Condiţia limită aval a fost o cheie limnimetrică pe care s-a determinat în funcţie de secţiunea

de curgere din primul profil de calcul din aval şi panta talvegului râului Tisa din zona aval. Panta

medie a râului Tisa pe sectorul studiat este de 0,16%. Hidrograful acestei unde de viitură se

definește prin trei elemente cunoscute: durata totală Tt=102 ore, durata de creştere Tc= 21 ore şi

coeficientul de formă cu valoarea de 0,34. De asemenea s-a considerat că unei unde de viitură care

are ca debit de vârf debitul de asigurare Q1%=2400 m3/s îi corespunde un volum de 291 mil. m3.

Condiţia limită amonte a constituit-o hidrograful de debit prezentat în (Figura 9.9).

Figura 9.8 Hidrograful viituri pe r. Tisa

Ipoteza nr. 2 –amplasarea unui pod cu 3 (trei) deschideri în secțiunea analizată

În această ipoteză de calcul s-a propus amplasarea unui pod cu 3 deschideri cu lumina între

pile de 96 m, respectiv 2 deschideri de 67 m. Acesta urmează să facă legatura între cele 2 maluri

(malul Românesc și cel Ucrainian) ale râului Tisa prin intermediul rampelor de acces cu racordarea

acestora la drumurile existente (conform proiect S.C. EXPERT PROIECT 2002 S.R.L.).

Figura 9.9 Vedere în plan și secțiune longitudinală prin pod - ipoteza nr. 2 [20]

Figura 9.10 Profile transversale, râu Tisa – probabilitatea de depăşire de 1%-ipoteza nr. 2


30

Ipoteza nr. 3 – excavarea sub pod pe malul stâng

În această ipoteză, pentru reducerea vitezelor în secțiunea podului se propune excavarea pe

malul stâng al r. Tisa pe o lățime de 70 m și o lungime de 700 m din profilul 109 pană în aval de

profilul 108.

Prin această excavare nu se propune lățirea albiei minore, ci o coborâre a albiei majore între

culeea 1 și pilă 1. Astfel în această zonă, cota terenului a fost coborâtă cu cca. 1,90 m.

Figura 9.11 Secțiune longitudinală prin pod, cu excavare între culeea nr.1 și pila nr. 1

După determinarea nivelului maxim al debitului Q1% s-a determinat grafic limita de

inundabilitate și viteza în secțiunea de curgere în ipoteza nr. 3.

Ipoteza nr. 4 – amplasarea unui pod cu 4 (patru) deschideri

Dotorită necesității de determinare a soluției optime din punct de vedere tehnico –

economic, în cadrul acestei ipoteze de amenajare, suplimentar faţă de lucrările prevăzute în cadrul

ipotezei nr. 2 și 3, se prevede execuția unei noi deschideri pe malul stâng al r. Tisa. Nu se propun

lucrări de excavare sub deschiderile podului.




La fel ca în ipoteza nr. 2 și 3, rampele de acces nu creează o acumulare nepermanentă.

Ipoteza nr. 5 – amplasarea unui pod cu 3 (trei) deschideri și trei descărcătoare laterale în

rampa de acces mal stâng

În această ultimă ipoteză, pentru micșorarea vizezei în secțiunea de scurgere în dreptul

podului, s-a propus executarea a 3 goliri laterale ovoide cu dimensiunile maxime 12,00 x 3,50m.

Aceste goliri laterale sunt amplasate în rampa de acces mal stâng, în albia majoră și vor

funcționa numai în regim de ape mari.


31

Amonte și aval de acestea nu sunt prevăzute lucrări de regularizare, astfel zona aval v-a fi

inundată dar fără afectarea localității limitrofe amplasamentului podului.

Figura 9.13 Profil longitudinal prin pod - ipoteza nr. 5




9.5 Evaluarea tehnico – economică a lucrărilor

Rezultatele calculelor hidraulice corespunzătoare amenajării în dreptul podului și rampelor

de acces au pus în evidenţă influența acestuia față de curgerea apei. Din tabelul centralizator de

mai jos se pot observa pentru fiecare ipoteza în parte, fluctuațile nivelului apei și mai ales al

vitezelor în funcție se soluția constructivă aleasă.

Tabel 4 Comparația valorilor caracteristice ale curgerii în secțiunea de calcul,

corespunzătoare debitului maxim


32

Prin amplasarea podului se crează o zonă de ștrangulare. Analizând tabelul centralizator

de mai sus s-a observat, în comparație cu celelalte ipoteze de calcul, că ipoteza nr. 3 reprezintă

soluția optimă deoarece în aceasta s-au obținut valori ale vitezelor de ordinul cel mai mic astfel

încat în zona podului să se reducă spre minim fenomenul de eroziune în jurul pilelor.

Pentru acest tip de albie și înalțimi de apă, din literatura de specialitate este recomandat ca

viteza apei să nu fie mai mare de 4 m/s.

Din punct de vedere economic variantele studiate se prezintă astfel:

Cetralizarea evaluării cantităților este: (la 25.03.2016 1 Euro= 4, 4639 Lei)

- Ipoteza nr. 1: 0 Lei / 0 Euro

- Ipoteza nr. 2: 67,704,930.09 Lei / 15,167,214.79 Euro




Figura 9.15 Evaluarea cantităților de lucrări

Astfel din punct de vedere tehnico – economic Ipoteza nr . 3 este ipoteza optimă de realizare

constructivă a acestui sector de râu.

CAPITOLUL 10 COMENTARII, CONTRIBUȚII ȘI PERSPECTIVE DE

CERCETARE

10.1 Comentarii sintetice

În prezent modelarea matematică asistată de calculator este folosită la scară largă.

Această metodă este semnificativ mai economică decât medodele analitice sau determinările

pe model la scară redusă.

În prezenta lucrare de cercetare în domeniul ingineriei s-a realizat modelarea matematică și

analiza înfluenței lucrărilor hidrotehnice asupra curgerii și dinamicii albiei.

Lucrarea de doctorat are la bază trei studii de caz:

- Lucrări de reprofilare ale malurilor râului Argeș în zona localității Căteasca,

Jud. Argeș;

- Studiu tehnico – economic privind amenajarea râului Moldova în comuna

Cornu Luncii;

- Studiu tehnico – economic asupra rampelor de acces la un pod ce traversează

râul Tisa.

Secțiunea transversală ca și celelalte elemente morfologice ce formează albia râului sunt

puternic influențate de forma văii.


33

Transportul materialului aluvionar poate produce efecte negative asupra construcțiilor aflate

în albia râului (poduri, diguri, conducte subterane ce traversează albia, etc) prin spălarea

materialului de sub construcție, ducând la pierderea capacității portante a terenului și implicit a

construcției.

În stabilirea studiilor hidraulice și soluțiilor de proiectare pentru construcțiile hidrotehnice,

poduri, rampe de acces, este important să întelegem caracteristicile, fenomenele și comportarea

râului atât în zona strangulată cât și în amonte sau aval.

Necesitatea acestor studii duce la o mai bună cunoaștere a fenomenelor și la dimensionarea

rațională a lucrărilor hidrotehnice aferente.

Astfel în primul raport de cercetare s-au facut observații vizuale pe o perioadă de trei ani ale

amplasamentului ce cuprinde 3 poduri într-o secțiune puternic influențată de forma văii și de

nivelul de curgere al apelor.

În studiul de caz este prezentat amplasamentul podurilor ce traversează râul Argeș în zona

localității Căteasca.

Aici s-au observat că lucrările hidrotehnice din albia și malurile neprotejate pot fi afectate

de regimul de curgere la viitură, prin erodarea acestora. În aceast sector există: podul pentru

traversarea conductelor cu petrol, în aval de acesta podul rutier vechi ce face legătura între cele 2

maluri ale râului Argeș urmat tot în aval de podul rutier nou. Datorită eroziunilor au fost afectate

malurile, ajungând ca fundația de piloți a podului rutier vechi să cedeze, provocând apoi prabușirea

tablierului creându-se astfel involuntar un prag de fund în albie.

Acest prag de fund este benefic pentru partea amonte prin ridicarea nivelului apei în amonte

și reducerea curenților ce antrenează matarialul aluvionar, protejând pilele noii structuri de

traversare a conductelor de transport petrolier. De asemenea funcționează ca un prag de colmatare,

aluviunile târâte fiind reținute în amonte.

Astfel pilele podului pentru traversarea conductelor cu petrol au fost protejate până la

definitivarea lucrărilor finale (execuție pereți mulați) lucrări ce erau propuse înainte de cedarea

podului rutier vechi.

La 50 m în aval de podul rutier vechi, înainte de prăbușire, a fost realizat noul pod rutier.

Prin caderea tablierului în râul Argeș în aval de acest prag de fund creat involuntar, se

produce o zonă de curgere turbulentă, ce antrenează materialul de lângă pila noului pod rutier.

Pila noului pod rutier din albia minora este fundată pe piloti forați, dar nu s-au luat măsuri

de protejate a acesteia la nivelul apei.

În prezent s-a observat agravarea fenomenului de eroziune a pilei într-o perioadă destul de

scurta de cca. 1 an. Acest fenomen a condus la dezgolirea noii fundații pe piloti de sub pila noului

pod rutier pe o înalțime de cca. 1,60 m.

În concluzie, lucrările hidrotehnice trebuiesc protejate atât în adâncime cât și la suprafață

pentru punerea în siguranță a construcțiilor.

În raportul de cercetare nr. 2, prin modelare matematică a sectorului de râu Moldova în zona

localității Cornu Luncii, s-a studiat înfluența lucrărilor hidrotehnice asupra curgerii râului.

Din modelarea studiată pe râul Moldova s-a demonstrat faptul că prin încorsetare, nivelul

apei crește în amonte mai mult decât în aval, cresc vitezele și în mod automat apare fenomenul de

eroziune.

Modelarea a fost făcută pentru cinci ipoteze posibile.

În profilul P18 și P5 s-a observat că nivelul apei în regim natural este mai mare decât nivelul

apei în regim amenajat prin recalibrarea albiei minore și alegerea altui traseu decât cel în mod

natural.

În profilul P10, profil ce este influențat de ambele maluri, nivelul apei în regim amenajat

(varianta 3) este mai mare decât în regim neamenajat; dar tendința în celelalte profile este de

micșorare a nivelului apei.

Prin încorsetarea și mai mult a albiei râului (varianta 4 și 5) prin apropierea digurilor, nivelul

apei crește astfel încât pentru a menține garda de siguranță de 50 cm trebuie făcută o supraînalțare


34

a digului cu cca 30 cm. Din această apropiere a digurilor rezultă o suprafață mai mare de teren

scoasă de sub inundații de cca. 107,70 ha, teren ce poate îndeplini altă folosință.

Astfel din punct de vedere tehnico – economic se poate spune că:

- Prima variantă nu satisface nevoile de punere în siguranță a localităților;

- Lucrările din varianta 2 apără localitățile de inundații dar fiindcă nu sunt închise

brațele adiacente cursului principal, acestea în timp spală piciorul amonte al digului

punându-i în pericol stabilitatea;

- Varianta 3 se consideră din punct de vedere tehnico – economic ca fiind varianta

optimă, deoarece apăra localitățile de furia apei și face posibilă protejarea digurilor

prin închiderea brațelor și recalibrarea albiei, prin îndepărtarea talvegului albiei de

dig;

- Cu toate că valorile de investiție în variantele 4 și 5 sunt ridicate, dar scăzând din

prețul total al investiției valoarea terenului scos de sub inundații, ce poate fi

valorificat ulterior, se ajunge la un cost mai scăzut decât în varianta 3. Totuși,

această suprafață de teren este posibil să nu fie utilizabilă deoarece din statistica din

România dezvoltarea localităților se face pe lungime unui curs de râu sau drumuri

și mai puțin pe lățimea suprafeței localității. Totodată, agricultură pe acel teren nu

este fezabilă, din cauza calității solurilor, reprezentate în mare parte de nisipuri și

pietrișuri, pământuri ce nu sunt proprice agriculturii. În concluzie varianta nr. 3

rămâne varianta optimă de amenajare a acestui sector de râu.

În ultimul raport de cercetare, raportul nr. 3 a fost studiată influența construcției podului și

a rampelor de acces la acesta, asupra curgerii și dinamicii albia râului Tisa.

Calculele hidraulice pe râul Tisa în dreptul localității Sighetu Marmației determinate în

raportul de cercetare nr. 3, s-au efectuat cu softul HEC-RAS, program ce reproduce propagarea

undelor de viitură în regim natural şi în regim amenajat, evidenţiind caracteristicile hidraulice ale

albiei şi efectele lucrărilor hidrotehnice studiate.

Pentru o determinare cât mai corectă s-au analizat un numar de cinci ipoteze posibile.

Pentru întreg sectorul modelat au fost utilizate 115 de profile transversale. Modelarea

matematică a fost făcut în regim de calcul nepermanent folosind hidrograful de viitură descris în

capitolele anterioare cu debitul maxim de Q1%=2400 m3/s.

Rezultatele calculelor hidraulice corespunzătoare ale amenajării podului și rampelor de

acces au pus în evidenţă influența acestora față de curgerea apei.

Prin amplasarea podului se crează astfel o zonă de ștrangulare. Făcând o analiză asupra

determinărilor efectuate, s-a observat, în comparație cu toate ipotezele de calcul studiate, că

ipoteza nr. 3 este varianta optimă deoarece în aceasta s-au obținut valori ale vitezelor de ordinul

cel mai mic astfel încat în zona podului să se reducă spre minimum fenomenul de eroziune în jurul

pilelor.

Pentru acest tip de albie și înalțimi de apă, din literatura de specialitate este recomandat ca

viteza apei să nu fie mai mare de 4 m/s.

Conform limitelor de inundabilitate prezentate s-a observat faptul ca prin amplasarea

podului și crearea rampelor de acces pe acesta, în profilul podului, nu se produce o acumulare

nepermanentă în amonte.

Din ipotezele studiate s-a făcut o evaluare tehnico - economică a acestora, în funcție de

tipul amenajării. Acest lucru a pus în evidență faptul că ipoteza nr. 3 este ipoteza recomandată de

amenajare a acestei zone raportată la criteriul tehnico – economic.

Din concluziile aferente celor trei raporte de cercetare care au stat la baza realizării acestei

teze de doctorat, apare necesitatea rezolvării problemelor de eroziunea a malurilor și a albiei râului,

care lăsate neprotejate pot afecta construcțiile din vecinătatea sectorului studiat, prin erodare la

piciorul acestora.

Concluzionând spunem ca lucrările hidrotehnice în albiile râurilor se continuă în prezent

pe scară internațională, pentru cucerirea de noi teritorii locuibile și cultivabile în luncile și deltele


35

cursurilor de apă, pentru creearea legăturilor de comunicare supraterane și subterane între

comunitățile riverane, pentru regularizarea scurgerilor și atenuarea furiei viiturilor.

Astfel lucrările hidrotehnice trebuie să conviețuiască în relații bune cu scurgerea apei,

„încercând sa nu-și facă simțită prezența în albie” prin lucrări de regularizare, apărare, etc.; bine

alese și analizate din punct de vedere tehnico – economic funcție de fiecare sector studiat.

10.2 Contribuții

Contribuţiile se pot identifica în fiecare studiu de caz şi se bazează în principal pe aspecte

ce ţin de evidențierea unor probleme structurale și hidraulice bazate pe analize şi documentare pe

teren, modelelarea matematică a curgerii și dinamicii albiei, precum și analize tehnico –

economice a soluțiilor propuse de amenajare.

În această teză de doctorat au fost analizate sectoare de râu având la bază date reale din teren,

la nivelul anilor 2013-2015.

Pentru primul studiu de caz s-au facut observații periodice timp de trei ani pe amplasamentul

râului Argeș în zona localității Căteasca, într-o zonă puternic meandrată și încorsetată de

traversarea a trei poduri pe un sector de albie relativ redus, care au provocat eroziuni importante

în albie și s-au propus soluții de combaterea a fenomenului prin lucrări hidrotehnice.

Pentru ce de-al doilea studiu de caz, de pe râul Moldova s-a făcut tranzitarea viituri în cinci

ipoteze posibile cu stabilirea soluției optime din punct de vedere tehnico – economic.

Tranzitare viiturii, s-a făcut cu soft-ul Hec-Ras. Pentru determinarea modelului numeric al

terenului s-a folosit ridicarea topografică a amplasamentului care ulterior a fost introdusă în soft-

ul Global Mapper, obținându-se modelul digital al terenului.

Acest model digital al terenului a stat la baza tranzitării viturii cu softul Hec-Ras.

În cel de-al treilea studiu de caz, s-au analizat mai multe soluții constructive pentru un pod

de pe râul Tisa din dreptul localității Sighetu – Marmației pentru tranzitarea în siguranță a viituri

de calcul.

În acest scop s-a utilizat un model digital al terenului (DTM) completat de încă 115 profile

măsurate pe teren.

Acestă interpolare între DTM și profilele din teren a fost făcută cu soft-ul Global Mapper.

Pentru determinarea cât mai corectă a soluției optime de realizare a podului, s-au analizat un

număr de cinci ipoteze posibile de tranzitare a viituri de calcul utilizând soft-ul Hec – Ras în regim

nepermanent (folosind un hidrograf de viitură) și determinând vitezele apei în secțiunea strangulată

a podului.

Hec-Ras și Global Mapper sunt soft-uri actuale de calcul folosite pentru simularea curgerii

și dinamicii albiei precum și determinarea modelului digital al terenului.

Lucrările hidrotehnice au fost cuantificate din punct de vedere tehnico – economic având la

bază date actuale de prețuri care au permis selectarea celei mai economice soluții.

10.3 Perspective de cercetare

Rezultatele obținute până acum pot fi utilizate pentru dezvoltarea unor direcții viitoare de

cercetare care să aprofundeze perfecționarea modelelor de evaluare a eroziunilor din albii precum

și a înfluenței lucrărilor hidrotehnice asupra curgerii și dinamicii râurilor adaptate la datele

climatice ale zilelor noastre.


36

Bibliografie

[1] I. A. Manoliu, Regularizări de râuri și căi de comunicații pe apă, București: Editura Didactică

și Pedagogică, 1973.

[2] S. U. S. W. Experiment, 2010. [Online].

Available: https://www.allacronyms.com/engineering/abbreviations.

[3] Prof. dr. ing. Cornel Mitoiu, Regularizarea albiilor râurilor, București: Editura 52 BREN,

1999.

[4] T. Telford, Transportation Association of Canada. Guide to bridge hydraulics. Second

Edition, Ltd. London, 2004.

[5] Prof. dr. ing. A. Popovici, Ghid de proiectare privind hidraulica podurilor, București: Editura

CONSPRESS, 2010.

[6] I. C. Francisc Grudnicki, Amenajarea bazinelor hidrografice torențiale prin lucrări specifice,

2007.

[8] S.C. Iridex Group Plastic S.R.L., 2016. [Online].

http://www.iridexplastic.ro/produse/materiale-geosintetice/geocelule.

[11] Corneliu Dan Hâncu, Regularizări de râuri și combaterea inundațiilor, București, 2008.

[13] Ioniță Ichim, Dan Bătucă, Maria Rădoane, Didi Duma, Morfologia și dinamica albiilor de

râuri, București: Editura Tehnică București, 2007.

[14] S.C. AQUAPROIECT S.A, Amenajare râu Moldova pe tronsonul Brăiești-Băisești, comuna

Cornu Luncii, judetul Suceava, București, 2011.

[15] Global Mapper, "Blue Marble Geographics", Help documents

[16] S. Dorobanțu, C. Paucă, Trasee și terasamente, București: Editură Didactică și Pedagogică,

1979.

[19] U. S. Army Corps of Engineers, HEC-RAS River Analysis System, Version 5.0, 2016.

[20]

[21]

[22]

[23]

[26] [27]

[30]

[31]

S.C. EXPERT PROIECT 2002 S.R.L., Arhiva personală „Proiectarea podului ce traversează

r.Tisa în zona localității Sighetu Marmației”, București.

D. Balea, "Studii tehnico - economice asupra amenajării râului Moldova pe tronsonul

Brăiești - Băisești, Jud. Suceava" Revista lunară științifică și tehnică, Hidrotehnica, Vol. 60,

2015.

D. Balea, "Studii tehnico - economice de dimensionare a lungimii rampelor de acces la podul

ce traversează râul Tisa" Revista lunară științifică și tehnică, Hidrotehnica, Vol. 61, 2016.

Lecturer Cătalin Popescu, PhD. Daniel - Gabriel Balea "Merawa dam and micro HPP,

susteinable development in Iraq" II International Scientific Congress - INNOVATION IN

ENGINEERING, 2016. STAS 9268- 73 – Lucrări de regularizare a albiei râurilor. Diguri. Condiţii de execuţie şi de

verificare Popovici A. Introduction in Hydraulic Structures. Educate program (digital format), National

Tehnical University of Athens, Greece, 2008. ENV 1992:1998 Eurocode 2 - Proiectarea structurilor din beton (reguli generale, elemente

prefabricate și structuri, agregate utilizate, fundații). ENV 1997:1999 Eurocode 7 - Elemente geotehnice (reguli generale, teste de laborator,

determinări/studii teren).

Documents

TEZĂ DE DOCTORAT - sd.utcb.rosd.utcb.ro/_upload/content/docs/1144_balea_daniel_-_rezumat_ro.pdf · CAPITOLUL 7 STUDIU TEHNICO – ECONOMIC PRIVIND AMENAJAREA RÂULUI MOLDOVA ÎN