ELEMENTE TEORETICE PRIVIND CALCULUL SISTEMULUI DE EVACUARE A APELOR PLUVIALE LA DEPOZITELE DE DEȘEURI [301843]

ELEMENTE TEORETICE PRIVIND CALCULUL SISTEMULUI DE EVACUARE A APELOR PLUVIALE LA DEPOZITELE DE DEȘEURI

Colectarea și evacuarea apelor de pe suprafețele acoperite

Mărimi fizice care intervin în calculul sistemului de evacuaree a apelor pluviale la depozitele de deșeuri

Metode și relatii de determinare a parametrilor de calcul ai sistemului de evacuare a apelor pluviale la depozitele de deșeuri

Factori care afectează sistemul de evacuare a apelor pluviale la depozitele de deșeuri

Concluzii

Colectarea și evacuarea apelor de pe suprafețele acoperite

Sistemele de evacuarea a apelor pluviale de la depozitele de deșeuri se compun din:

Sistem final de acoperire reprezentat de un sistem de impermeabilizare;

Sistem de canalizare a apelor meteorice.

[anonimizat], a unui sistem final de acoperire pentru limitarea infiltrațiilor de apă în deșeuri și către interiorul instalației de colectare a levigatului, [13].

[anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat], [13].

Fig. 3.1. [anonimizat], []

La planificarea și realizarea sistemului de impermeabilizare trebuie respectate cel puțin următoarele cerințe:

[anonimizat],

[anonimizat],

[anonimizat],stratul de recultivare.

[anonimizat], după terminarea funcționării depozitului poate fi evitată continuarea transportului de substanțe dăunătoare.

Printr-o izolare de suprafață după încetarea funcționării se ajunge la o diminuare puternică a apelor de infiltrații de la depozit. În izolarea de suprafață poate fi integrat și un sistem de colectare a gazului de la depozit.

Fig.3.2.. Structură straturi depozit, [32]

[anonimizat] a avea contact cu deșeul.[anonimizat], care să capteze numai apa de suprafață nepoluată scursă de la depozit. Aceasta apa trebuie analizată pentru a [anonimizat] a [anonimizat]-un bazin de retenție. [anonimizat] a apelor reziduale. [anonimizat] o epurare completă.

Închiderea unui depozit ecologic pentru deșeuri periculoase (clasa C) este diferită față de cea a unui depozit din clasa A sau B. Astfel, în figura de mai jos se pot observa următoarele diferențe la straturile de acoperire, [32].

a)

b)

Fig. 3.3. Acoperirea finală a unui depozit ecologic de deșeuri

pentru depozit ecologic normal (clasele A,B), [13]

b.pentru depozit ecologic de deșeuri periculoase (clasa C), conform Directivei 1993/31/CE

Sistemul de impermeabilizare trebuie să asigure etanșeitatea întregului depozit și să ofere:

-controlul fluxurilor de lichide și gaze,

-împiedicarea apariției fluxurilor lichide sau gazoase,

-reducerea caracterului nociv al deșeului,

-garantarea unei durate de funcționare a depozitului mai mare față de perioada de nocivitate puternică a deșeului,

-asigurarea recultivării sitului și reintegrarea peisagistică,

-asigurarea stabilității mecanice, etc, [13]

Pentru îndeplinirea acestor cerințe, stratul natural de etanșare al sistemului de acoperire se completează cu straturi din materiale geosintetice. Este necesară definirea obiectivelor de performanță ale acoperirii depozitului care condiționează alegerea tipului de acoperire:

•acoperirea permeabila,

•acoperirea semipermeabila,

•acoperirea impermeabila,

•acoperirea cu recirculare.

Pentru a atinge aceste performanțe, acoperirea trebuie să indeplinească un anumit număr de funcții, [13].

Fig. 3.4. Schema acoperirii finale, [32]

Iata 2 exemple de straturi de acoperire a platoului (tip mineral) și acoperirea taluzelor (tip sintetic) :

Fig.3.5 Acoperire straturi, [13]

Sunt necesare , atât analiza structurii sistemului de acoperire finală, inclusiv a sistemului de colectare a apelor din precipitații, cât și stabilitatea pantelor laterale.

Așezarea ultimului strat al sistemului de impermeabilizare la suprafață se realizează numai atunci când tasările corpului depozitului sunt într-un stadiu la care nu mai pot determina deteriorarea acestui sistem. Depozitele de deșeuri menajere sunt prevăzute mai întâi cu o acoperire provizorie, din pământ, în perioada în care au loc cele mai mari tasări (3-5 ani).

Din motive tehnice de constructive, înclinarea pantei acoperirii de suprafața și de la baza este limitată, în general la <1:3, corespunzatoare unghiului de înclinare. Există mai multe linii de alunecare și tasare intr-un depozit care trebuie examinate în perspctiva stabilitații pe termen scurt, mediu și lung.

Peste corpul de deșeuri cu suprafața nivelată se aplica un strat de uniformizare solid cu grosimea de minim 0.5 m. Acest strat este realizat în scopul preluării sarcinilor statice și dinamice, care apar la aplicarea straturilor de închidere și după aceea. Stratul de susținere trebuie să aibă la suprafață un modul de elasticitate minim de 4 x 107 Pa. Densitatea determinate prin metoda Protcor trebuie să fie de cel puțin 95 %. Drept material pentru stratul de susținere se poate utiliza molozul, excavările de pământ, cenușă reziduală, deșeurile minerale adecvate sau materialele naturale. Deșeurile minerale nu trebuie să conțină componente de lemn, plastic, hârtie, materie organică, sticlă și fier. Mărimea maximă a granulelor materialului nu trebuie să depășească 0,10 m. Nu se poate utiliza nămol, nisip și materiale coezive. Stratul de susținere trebuie să fie omogen și cu capacitate portantă constantă iar suprafața rezultată trebuie să fie netedă și nivelată. Conținutul de deșeuri periculoase din deșeurile utilizate pentru realizarea stratului de susținere nu poate fi mai mare decât cel din deșeurile admise la depozitare. Se poate renunța la stratul de susținere, dacă stratul de deșeuri nivelat respectă cerințele minime.

Pentru un amestec de deșeuri cu multe componente de plastic și cu puțin moloz pot fi luați în considerare următorii parametri de rezistență (rezistență la forfecare), ale căror valori trebuie stabilite prin proiect, în funcție de compoziția propriu-zisă a deșeului. La deșeurile proaspete: υ = 30o (unghiul de frecare internă), iar coeziunea c = 20 kN/m, în timp ce la deșeurile vechi unghiul de frecare internă este υ = 25o (), iar coeziunea c = 0. Astfel, la respectarea unui unghi de înclinare <18,4°, ruperea pantei deșeurilor este rareori o problemă de stabilitate la crearea pantelor în depozite. Din aceste motive, este întemeiată așezarea deșeurilor alcătuite din reziduuri menajere și deșeuri de producție cu compoziție similară celui menajer, sub un unghi de 18,4° corespunzător unei înclinări de 1:3. La depozitele de deșeuri dirijate, depozitul poate fi acoperit cu sol compactat prin trecerea repetată a ruloului lestat sau a compactorului, fiind foarte importante nivelarea și drenajul pentru devierea precipitațiilor. Sunt importante, de asemenea, învelișul și alte tehnici care necesită costuri reduse pentru combaterea eroziunii, [9].

Sistemul de impermeabilizare este alcătuit din:

1. Geotextilele utilizate ca strat separator se aplică pe stratul de drenaj pentru apa din precipitații, pentru a împiedica pătrunderea componentelor din stratul de recultivare în stratul de drenaj. Geotextilele utilizate sunt din materiale rezistente pe termen lung, cum ar fi polipropilenă (PP) sau polietilenă de înaltă densitate (PEHD), cu masa pe unitatea de suprafață > 600 g/m2. Cu rol de protecție, geotextilele se folosesc pentru protejarea geomembranelor sau a altor materiale contra poansonarii statice sau dinamice.

Fig. 3.6. Geotextil de protective, [11]

Tab. 3.1. Caracteristici și proprietăți mecanice ale unui geotextil de protecție, [11]

Tab. 3.2. Caracteristici de durabilite ale unui geotextil de protecție, [11]

Tab. 3.1. Caracteristici și proprietăți hidraulice ale unui geotextil de protectie, [11]

2. Stratul de drenaj pentru apa din precipitații se realizează cu o grosime minimă de 0,30 m. Coeficientul de permeabilitate trebuie să fie mai mare de 1 x 10-3 m/s, proporția de carbonat de calciu nu poate depăși 10% (masă). Granulele din strat trebuie să aiba marimea cuprinsa intre 4 – 32 mm, dar procentul de granule inferioare și superioare nu trebuie să depaseasca 3%. În materialul de drenaj nu trebuie să fie ontinute lemne, metal, material plastic sau alte component straine. La nivelare, stratul de drenaj trebuie să prezinte o tolereanta de la planeitate de cel mult 2cm/4m. Materialul de drenare trebuie să fie stabil pe taluzuri și să se aplice uniform pe întreaga suprafață a depozitului, [13].

Panta stratului de drenaj trebuie să fie de cel puțin 5%, panta maximă admisa este de 33%. La o pantă mai mare de 10% trebuie să fie prezentată dovada stabilitații stratului în funcție de caracteristicile efective ale materialelor din care este alcătuit. Nu este permisă instalarea de conducte de colectare a gazului în interiorul stratului de drenaj pentru apa din precipitații. Acoperișurile puțurilor de gaz trebuie să fie instalațe deasupra stratului de drenaj. Stratul de drenaj se amenajează până la marginea rigolei perimetrale a sistemului de colectare a apei de la baza depozitului . În cazul depozitelor cu suprafața mare, panta mică și timp lung de scurgere a apei din precipitații, se amenajează conducte de scurgere în stratul de drenaj, pentru ca apa să poata fi evacuată direct în rigola perimetrală.

Panta conductelor de scurgere trebuie să fie > 1,5%, după stingerea tasarilor. Între stratul de recultivare și stratul de drenaj trebuie să nu existe pericolul de sufoziune, astfel încât în stratul de drenaj să nu ajungă granule sau particule foarte fine, care să modifice valoarea permeabilității.

După caz se aplică un geotextil de filtrare pe stratul de drenaj. Alternativ la stratul mineral de drenaj se poate folosi un strat geosintetic de drenaj. Acesta trebuie să fie alcătuit din materiale PEHD și să fie rezistent în timp la presiunea exercitată de stratul de recultivare și de drumurile de acces pe depozit. Geotextilul de filtrare trebuie să fie microbiologic rezistent, conform EN 12225, și corespunzător pentru folosirea în instalații de drenaj.

Pe taluzuri este necesar să se efectueze un calcul de siguranță la stabilitate. În cazul taluzurilor abrupte se folosesc agregate concasate. La utilizarea geosinteticelor de de drenaj trebuie să se faca dovada functionalitatii hidraulice și a rezistentei pe termen lung a materialului, [8].

3. Geotextilele de filtrare se aplică deasupra stratului de drenaj în scopul evitarii colmatării stratului de drenaj cu particule de sol din stratul de recultivare. Geotextilele folosite trebuie să fie confectionate din material rezistente pe timp mai lung, cum ar fi polipropilena sau polietilena, cu masa unitară de minim 400g/m2 (a se vedea caracteristicile mecanice și hidraulice în tab. 3.1, tab. 3.3), [13].

4. Stratul de recultivare este definit ca stratul de acoperire de la etanșarea de suprafață. Acest strat este expus intemperiilor și conține plante dintr-un depozit verde.

Stratul de recultivare se realizează peste stratul de drenaj , trebuie să aibă o grosime (înălțime totală) de minim >= 1,00 m .

Stratul de recultivare constă din: strat de pământ cu caracteristici de reținere a apei (d ≥0,85 m), strat de sol vegetal (d ≥0,15 m) și vegetație și se aplica peste stratul de drenaj în grosime totala de 1 m.

Stratul de recultivare se îmbogățește în stratul superior (cca. 20-30 cm) prin adaos de pământ vegetal sau de compost, bogate în humus și substanțe hrănitoare. Materialul pentru stratul de reținere a apei constă din material ușor coeziv care împiedică uscarea stratului, asigurând astfel umiditatea necesară pentru rădăcinile plantelor (pătrunderea rădăcinilor în stratul de drenaj este astfel împiedicată). Peste stratul de reținere a apei se aplică stratul de sol vegetal, care este plantat complet și uniform cu gazon. Nu se plantează tufișuri și copaci, deoarece rădăcinile acestora pot afecta stratul de drenaj. Alegerea solului pentru stratul de recultivare se face, în primul rând, ținând seama că acesta trebuie să fie reținută pentru dezvoltarea plantelor cultivate, dar fără să băltească.

Apa din precipitații infiltrate trebuie să fie acumulata și redata mediului prin evapo-transpirația plantelor. Astfel, stratul de recultivare trebuie structurat în așa fel încât să permită pătrunderea rădăcinilor prin sol și deci a creșterii plantelor, necesară pentru menținerea unei capacități agricole suficiente care să fie disponibilă pentru plante.

Tipurile de sol adecvate sunt soluri formate din nisipuri argiloase, nisipuri slab lutoase I lut argilos. Un alt criteriu important la alegerea solului pentru stratul de recultivare este stabilitatea la eroziune, (foarte importantă înainte de eroziune). O buna protecție împotriva eroziunii suprafeței argiloase se face prin stabilizarea compostului biologic, și din deșeuri verzi, printr-o ancorare, respectiv armare, în zona superioară a solului (10-15 cm).

Grosimile minime ale straturilor de sol care trebuie create, capabile de penetrare, se orientează în funcție de plantele prevazute sau a utilizării ulterioare: iarbă și buruieni 30 cm, arbuști 50 cm, copaci 150 cm.

Plantarea suprafeței depozitului are în primul rand, funcțiile:

Împiedicarea eroziunii solului;

Captarea și evaporarea apei din precipitații, prin interceptive;

Regolirea spațiului de la radacină, umplut în perioada de precipitații, respectiv a porilor solului, prin transpirație, la suprafața frunzelor.

Acoperirea cu verdeață, respectiv plantarea, trebuie să fie constituită dintr-o comunitate vegetală, formată mai mult din arbuști și ierburi cu radacină aeriană și semiaeriană. Grosimea stratului de recultivare trebuie adaptată adâncimii rădăcinilor.

Nu se plantează tufișuri și copaci, fără prevederea unui strat bariera pentru rădăcini, deoarece radacinile acestora pot să afecteze stratul de drenaj.

În vederea realizării straturilor, circulația pe suprafața depozitului se poate face numai cu utilaje cu transmisie pe lanț și doar pe căile de circulație amenajate în acest scop din moloz sau pietriș. Drumurile utilizate în timpul construcției pot fi utlizate în final drept drumuri de circulatie, dacă în proiect este prevazutv astfel.

Șiroirea pe o acoperire reprezintă apa care este deviate lateral și care nu penetrează în celula.

Infiltrarea este apa care se infiltrează prin partea inferioară a celulei catre apa subterană. Acest termen depinde de: prezența și integritatea unui system de drenaj a levigatului, permeabilitatea barierei geologice, înalțimea levigatului în deșeuri.

Concentrația de apa a deșeurilor este concențratia de apă tipică la stocarea în depozit: w= 25-30% (în masa de apă pe unitatea de deșeu umed), [13]

Fig. 3.7. Strat de închidere pentru depozite de deșeuri nepericuloase, [33]

Sistemul de canalizare a apelor meteorice

Sistemele de canalizare a apelor meteorice se compun din instalații interioare și instalații exterioare cladirii. Instalațiile interioare colectează și evacuează apele meteorice de pe acoperișul clădirii de pe suprafețele neprotejate integrate acesteia (terase,balcoane,curți interioare,etc). Ele includ toate elementele și echipamentele de instalații până la primul cămin de pe rețeaua exterioara de colectare.

Instalațiile exterioare colectează și evacuează apele provenite din precipitații de pe platformele amenajate exterioare cladirii (alei, parcaje, spații verzi,etc). Ele preepureză, valorifică sau îndepartează apele de precipitații colectate, în receptori artificiali sau naturali.

Alcatuirea sistemele de canalizare a apelor meteorice cuprind (după caz) urmatoarele elemente funcționale:

receptori;

receptori de siguranța/prea-plin;

coloane;

conducte și elemente de evacuare ( burlane,etc)

rigole,sanțuri,casiuri;

cămine/bazine de colectare;

racorduri și canale de transport;separatoare de impurități;

stații de pompare

construcții de descărcare în medii receptoare.

Cerințe de calitate.

Proiectarea și executarea instalațiilor de canalizare a apelor meteorice din clădiri și ansambluri de clădiri se face astfel încât acestea să corespundă calitativ cel puțin nivelurilor minime de performanță, referitoare la cerințele esențiale definite de Legea nr. 10/1995 privind calitatea în construcții, cu modificările ulterioare:

A. rezistență mecanică și stabilitate;

B. securitate la incendiu;

C. igienă , sănătate și mediu;

D. siguranța în exploatare;

Apa provenită din precipitații trebuie să fie colectată și evacuată cât mai repede de pe suprafața impermeabilizata a depozitului, pentru a evita toate efectele negative. Apa din precipitații trebuie să fie readusă în circuitul natural prin intermediul unor instalații de drenaj și colectare a apei, care se proiectează și se construiesc în conformitate cu normele specifice pentru construirea sistemelor de colectare și evacuare a apelor din precipitații. Apa provenita din precipitații poate fi redată circuitului natural în cursuri de apa (pârâuri și râuri), în ape statatoare (lacuri și balti). Apa din precipitații evacuată în apele naturale, indiferent de natura lor, trebuie să fie nepoluată, cu caracteristici similare apelor naturale și trebuie analizată înainte de evacuarea în apele natural.

Apele de suprafață provenite din precipitațiile atmosferice căzute pe ampriza drumului, precum și cele care se scurg pe terasamente de pe terenul inconjurator, pot eroda terasamentele sau se pot infiltra în corpul drumului, reducandu-i astfel capacitatea portanta. Colectarea și evacuarea lor se realizeaza cu:

• șanțuri sau rigole la marginea platformei (numite și șanțuri sau rigole laterale);

• șanțuri de garda;

• șanțuri (canale) de evacuare;

• casiuri.

Șanțurile (rigolele) la marginea platformei

Se execută în pamânt cu secțiune trapezoidală sau triunghiulară, iar în stânca sau sub formă de rigole, cu secțiune triunghiulară, fiind prevazute obligatoriu în porțiunile de drum în debleu în punctele de pasaj, în cazul rambleurilor mici, unde lipsa sanțului periclitează inundarea platformei, precum și acolo unde intre muchia platformei și piciorul taluzului nu s-a realizat o diferență de nivel suficientă.

Racordarea șanțului lateral cu platforma se face în muchie vie, iar cu terenul natural colțul se rotunjeste. În general panta șanțului sau a rigolei la marginea platformei urmarește declivitatea drumului .Atunci cand aceasta depașeste anumite limite se impune ca, pentru a preveni eroziunea, sanțurile, respectiv rigolele, să fie protejate prin brazduire sau pereere (în cazul pantelor de peste 5%).Dacă panta depașește valorile maxime admise pentru șanțuri și rigole protejate prin pereere atunci panta se menține în limite admise și se amenajeaza din loc în loc puncte concentrate de caderi de nivel( cascade, canale de fuga) pentru amortizarea șocului produs de apa în cadere Uneori la drumurile forestiere se folosesc amenajări mai simple numite pante consolidate.

Fig. 3.8. Tip de șanț,

Pentru a împiedica înnamolirea, panta șanțurilor și a rigolelor nu va fi mai mică decat 0,5% în cazul terenului natural și 0,1% în cazul șanțului pavat. Dacă se respectă condiția ca panta drumului să nu scadă sub 2%, atunci pericolul innamolirii nu apare .

Se dimensionează în conformitate cu prevederile STAS 10796/1,2-77, în raport cu debitele apelor meteorice și caracteristicile geometrice ( forma,dimensiuni) ale acestor lucrari.

Debitele de ape meteorice se vor corela și cu alte lucrări hidrotehnice apropiate acestora, care pot influența mărimea debitelor meteorice ( irigații, desecări ) .

Caracteristicile geometrice ale rigolelor se determină în raport cu debitul de ape meteorice și panta longitudinală a acestora.

Apa din șanțurile laterale se evacuează la cel mult fiecare 300 m, în cazul secțiunilor trapezoidale, și la cel mult 150…200 m,în cazul secțiunilor triunghiulare; nu se recomandă trecerea apei cu ajutorul șanțurilor laterale din rambleu în debleu. Dacă pe una din parțile terasamentelor nu există depresiuni sau vai, deci condiții favorabile evacuării apei, atunci se mută apa în partea cealaltă a terasamentelor prin intermediul unui podeț tubular amplasat transversal și prevăzut cu camera de cădere în amonte .Pentru asigurarea unui debit optim, secțiunea podețului tubular trebuie să fie mai mare decat secțiunea șanțului pe care il deservește.

Fig. 3.9. Exemple de rigole de colectare ape de ploaie

Rigole perimetrale

Pentru o evacuare rapidă și fără efecte negative a apei provenite din precipitații din stratul de drenaj și de pe suprafața depozitului se amenajează în jurul întregului depozit o rigolă perimetrală. Profilul și dimensiunile rigolei se calculează în funcție de indicele de ploaie maximă într-un interval de 5 ani. Rigola poate fi amenajată din criblura sau pietriș rezistent la eroziune, sau sub forma unei rigole dalate sau pereate. Trebuie să fie evitate pe termen lung eventualele antrenari ale materialului de construcție a rigolei prin acțiunea apei.

Zona de acțiune a apei de deasupra rigolei trebuie să fie de asemenea rezistentă la eroziune. În acest scop se pot folosi criblura sau dale de piatra fixate în gazon. Pe rigolele perimetrale nu este permisă recultivarea; acestea trebuie să fie permanent în stare de operare.

De asemenea trebuie să fie rezistente la îngheț. Rigolele perimetrale trebuie să fie prevazute cu o izolație la baza. Izolația poate fi alcatuită dintro folie de polietilenă cu grosimea mai mare de 1,0 mm, acoperită cu un strat de criblură sau pietriș rezistent la eroziune. Panta rigolelor perimetrale trebuie să fie de cel putin 1,5%, luând în considerare și tasarea corpului depozitului. Trebuie să se evite pante mai mari de 8%, pentru a nu permite apariția unor forțe de eroziune prea mari. Spațiile prevazute pentru conducte pe sub drumurile de acces pe corpul depozitului se dimensionează luând în considerare cantitațile de apă calculate, și trebuie să fie destul de rezistente pentru a evita antrenarea materialului de construcție prin acțiunea apei. La amenajarea conductelor se realizează calcule statice.

Șanțurile de gardă

Se execută în cazul terenurilor cu panta transversala și servesc pentru interceptarea, colectarea și evacuarea apei de suprafața care se scurge de pe terenul inconjurator spre terasamente și poate provoca degradarea acestora sau supraincarcarea șanțurilor laterale. De regula șanțul de garda se amplaseaza la o distanța de cel putin 5m fata de muchia debleului pamantul rezultat depozitandu-se sub forma unui cavalier (caruia i se da o inclinare de 2% spre șanț), iar în cazul rambleului la o distanta de cel putin 2m fața de piciorul taluzului pamantul rezultat nivelându-se sub forma unei banchete(cu înclinare 2% spre șanț). Apele colectate de șanțurile de garda nu se conduc spre șanțurile laterale ci se evacueaza separat.

Fig. 3.9. Exemple de șanțuri de garda

Șanțurile de evacuare

Servesc în general pentru: șanțurile colectoare și evacuarea ei de la terasamente în lateral, spre depresiuni sau spre poduri și podețe; pentru a evita execuția unor poduri, dacă acest lucru conduce la economii putea stagna,provocând umezirea terasamentelor. Traseul șanțurilor de evacuare se execută, pe cât posibil,în linie dreaptă. Eventualele curbe trebuie să aibă o raza de cel putin 10..12m. Acolo unde pantele sunt prea mari se pot executa cascade sau canale de fugă.

Casiurile

Sunt canale cu profil albiat, pavat, amenajate pentru scurgerea dirijata a apelor meteorice pe taluzuri, în vederea evitarii ravinarii acestora. Ele se executa, de obicei, pentru protejarea taluzurilor de rambleu, cu înalțimi mai mari de 3m, realizând descarcarea rigolelor de acostament care colectează apele ce cad direct pe platforma drumului.

Dimensionarea șanțurilor

În principal, calculele de dimensionare a șanțurilor urmaresc: să asigure scurgerea debitului teoretic cu ajutorul unor șanțuri de dimensiuni minime; viteza de curgere a apei din șanț să fie mai mică decat viteza la care incepe erodarea pamantului respectiv, în caz contrar fiind necesară consolidarea șanțului; viteza de curgere să fie mai mare decat viteza minimă la care incep să se depună particulele de pămant aflate în apă în stare de suspensie, pentru a nu se produce innamolirea șanțului. De asemenea, dimensiunile șanțurilor vor fi în așa fel stabilite incat de la nivelul apei până la muchia șanțului să rămană circa 0,15m, iar fundul șanțului să se afle cu circa 0,100,20 m sub nivelul drenului de acostament.

Fig. 3.10 Tip de șanț

În general, panta fundului șanțului o urmeaza pe cea a drumului. Pe portiunile unde drumul este în palier, trebuie să se asigure fundului șanțului o panta de cel putin 0.25% în teren natural, sau de 0.1% dacă se paveaza fundul (șanțuri pereate). Dacă șanțurile sau rigolele sunt neprotejate, pantele maxime admise sunt în functie de tipul de pamânt:

pentru pamânturi coezive: 2 … 3%

pentru pamânturi necoezive: 2 … 5 % (valoarea creste cu cresterea dimensiunii maxime a particulei).

Decantor

În cazul în care este necesară amenajarea unui decantor înainte de punctul de evacuare sau înainte de bazinul de colectare a apei, dimensiunile și planurile tehnice ale acestui decantor se stabilesc de comun acord cu autoritatea competenta. În primii 5 ani de la realizarea sistemului de impermeabilizare la suprafața și în special după ploi abundente, decantorul trebuie verificat și curațat în mod regulat pentru asigurarea unei funcționari corecte. În imediata vecinatate a decantorului nu trebuie să existe tufișuri sau copaci, pentru a evita acumularea de frunze în instalația de colectare și evacuare a apei.

Evacuarea într-o apă de suprafață

Înaintea proiectării instalațiilor de colectare a apei trebuie verificat dacă apa provenită din precipitații urmeaza a fi evacuată într-o apă de suprafața (lac, pârâu, râu, baltă). Trebuie să se verifice dacă este necesară amenajarea unui decantor și a unui bazin de colectare a apei din precipitații înainte de punctul de evacuare a apei. Toate aceste aspecte trebuie să fie menționate în avizul sau autorizația de gospodarire a apelor emisa de autoritatea competentă. Dacă nu există ape de suprafață în apropiere, apa provenită din precipitații poate fi evacuată în bazine de evaporare.

Evacuarile în apele de suprafață trebuie să fie rezistente pe timp îndelungat la forțele de eroziune. O construcție cu materiale naturale este de preferat față de o construcție din beton.

Cota minima a secțiunii de evacuare trebuie să fie amplasată deasupra nivelului maxim al apei de suprafața, pentru a se evita acumularile de apa în sistemul de colectare a apei pe corpul depozitului.

Bazin de colectare a apei din precipitații

Dacă apa provenită din precipitații nu poate fi evacuată direct într-o apă naturală, deoarece autorizatia de gospodarire a apei stabilește restricții la cantitatea de apă evacuată, trebuie să se planifice și să se amenajeze un decantor și un bazin de colectare a apei din precipitații. Bazinul de colectare se dimensionează pe baza indicelui de ploaie maximă într-un interval de 5 ani; detaliile tehnice de construcție a bazinului se stabilesc de comun acord cu autoritatea competenta. Plantarea de copaci și tufișuri se face începând de la o distantă mai mare de 10 m de bazin, pentru a se evita acumularea de frunze în instalația de colectare și evacuare a apei.

Marginile și fundul bazinului de colectare trebuie să fie consolidate cu piatră cubică sau cu dale de piatră perforată. Instalatii de scurgere în pânza de apă freatică

Dacă nu există nici o apă naturală de suprafață în care să se evacueze apă din precipitații, aceasta poate fi evacuată direct în pânza de apă freatică. În acest caz este obligatoriu ca apa provenită din precipitații să fie evacuată în apa freatică printr-un strat filtrant din nisip și pietriș.

Fundul bazinului de scurgere în apa freatică trebuie să aiba un coeficient de permeabilitate de cel putin 1 x 10-4 m/s. Între apa freatică și bazinul de scurgere nu trebuie să existe nici un strat de sol impermeabil. În bazinul de scurgere în apa freatică nu trebuie să se acumuleze frunze din tufișuri sau copaci. Este interzisă de asemenea inierbarea bazinului. Marginile bazinului de scurgere se fixeaza cu piatră cubică sau cu dale de piatră perforată. Sunt interzise construcțiile din beton cu pereți verticali. Zona de acces a apei în bazinul de scurgere trebuie să fie bine întarită, pentru a se asigura rezistența pe termen Apa din precipitații care ajunge în contact direct cu deșeul poate fi contaminată de acesta. Precipitațiile cad fie direct asupra depozitului fie se scurg din zonele învecinate. Din sectoarele de depozit acoperite definitiv, apa de suprafață poate fi captată fără a avea contact cu deșeul.

Pentru aceasta, depozitul trebuie înconjurat cu un sistem de șanțuri, care să capteze numai apa de suprafață nepoluată scursă de la depozit. Această apa trebuie analizată pentru a depista substanțele toxice, înainte de a fi condusă într-un rezervor și să fie acumulată într-un bazin de retenție. În caz de nevoie, apa de suprafață poluată trebuie transportată în vederea tratării la stația comunală de epurare a apelor reziduale. Având în vedere procedeele utilizate uzual, în aceasta stație nu este posibilă însă o epurare completă. După inchiderea finală a depozitului, apele din precipitații colectate prin sistemul de drenaj de suprafață, precum și cele rezultate din șiroirea pe pantele depozitului-ambele categorii fiind considerate conventional curate- vor fi preluate prin rigolele special prevazute și apoi deversate în emisar.Debitul de ape pluviale se calculeaza conform STAT 1846- 2:2007. 14.

La proiectarea sistemelor de canalizare a apelor de precipitații se impune :

respectarea condițiilor de performanță normate conform SR EN 752-2 , respectiv prevenirea inundațiilor și luarea unor măsuri de asigurare împotriva intrării sub presiune a instalației de evacuare, la ploaia de calcul considerată;

acceptarea, la determinarea frecvenței ploii de calcul a unui grad de risc adecvat în raport cu destinația/funcțiunea clădirilor, conform SR EN 12056-3:2003

Frecvența și durata ploii de calcul- Frecvența ploii de calcul este dată pentru cladiri și suprafețe exterioare în STAS 1846-2:2007 și SR EN 752-2, funcție de importanța obiectivelor respective și consecințele ce le-ar avea pentru cladiri eventualele neprelăari controlate( de către rețeaua de canalizare) a apelor provenite din precipitații.

Marimi fizice care intervin în calculul sistemului de evacuare a apelor pluviale la depozitele de deșeuri

Curgerea lichidelor în medii poroase permeabile este determinată de caracteristicile celor două faze constituente: faza solidă (mediul poros permeabil) și faza fluidă care curge prin interstițiile mediului permeabil.

În functie de tipul de mediu poros permeabil și caracteristicile lui – granulometria, porozitatea și permeabilitatea, ca fluid se prezintă formele de apă întâlnite în medii permeabile și principalele lor caracteristici și proprietăți, [10].

Medii poroase artificiale

În activitățile cotidiene frecvent intervin materialele poroase permeabile în ingineria civilă; în ingineria mecanică; în industria textilă; în ingineria biomedicală și medicamentelor. De fapt în toate domeniile productive se întâlnesc materiale, structuri, medii poroase permeabile (fig. 3.11).

Fig. 3.11. Mediu poros artificial- geotextile, [10]

Proprietățile principale ale mediilor poroase formate din agregate naturale sau artificiale sunt:

granulometria,

porozitatea,

permeabilitatea.

Granulometria mediului permeabil reprezintă componența pe mărime a particulelor solide individuale libere ale sedimentelor naturale. Ea se caracterizează prin curba granulometrică de frecvență cumulată a particulelor pe dimensiuni. Curba granulometrică (de frecvență cumulată) se întocmește pe baza curbei de frecvență simplă (histogramă), care este masa (sau greutatea) cuprinsă între fracțiuni sau procente din total între două fracțiuni granulometrice [172]. Pe baza curbei granulometrice se definesc mărimile: media geometrică pentru Φ;diametrul mediu dm; deviația standard, σΦ; coeficientul de uniformitate; sfericitate, [10].

Porozitatea- diferite corpuri, medii poroase (naturale sau artificiale) au o structură formată din goluri, care sunt limitate de materialele solide.

Fig. 3.12. Definirea porozității, [10] Fig. 3.13. Schematică a mediului poros, [10]

Volumul total al corpului (mediului), Vt este format din volumul golurilor Vg și volumul solidului Vs.

Raportul volumului de goluri la volumul total este porozitatea n:

Golurile comunicante definesc porozitatea efectivă ne.

Când nu există goluri blocate n = ne.

Limitele acestei porozități pentru mediu permeabil din particule sferice echivalente sunt: la asezare cubică, n = 0.4764; iar la asezare romboedrică, n = 0.2956. Pentru filtrație spațiul disponibil pentru miscare este inferior celei corespunzătoare porozității efective, parte din goluri este ocupat cu lichidul reținut sau se miscă sub acțiunea unr forțe de magnitudine superioară forței gravitaționale, [10].

Fig. 3.15 Schema infiltrarii apei în straturi, [10]

Apa reținută de forțe superioare gravitației ocupă volumul Vr (volum de reținere), rămânând pentru circulația lichidului sub acțiunea gravitației Vc (volumul de cedare). Astfel se defineste porozitatea de cedare nc și porozitatea de reținere nr. Importanță practică prezintă în studiul filtrației porozitatea de cedare nc, care se poate determina prin diferite metode de laborator.

Spațiile dintre granulele mediului poros pot varia de la ordinul micronilor (argilă) până la decimetrii (rocă de umplutură, stabilopozi), [10].

Permeabilitatea este o caracteristică intrinsecă a mediilor poroase, dependentă de dimensiunea și forma golurilor interconectate prin care se pot deplasa fluide. Permeabilitatea se cuantifică prin coeficientul de permeabilitate kp având ecuația de definiție:

kp = C × ds (3.1)

în care: ds este diametrul fictiv al particulelor solide care formează mediul permeabil,

C-calibrează ecuația în funcție de unitățile de măsurare utilizate.

Dimensional coeficientul de permeabilitate este o lungime la pătrat (L2) măsurându-se în cm2, m2 sau în darcy (1 darcy = 9.87·10-13 m2).

Granulometria, porozitatea și permeabilitatea unui mediu permeabil pot defini prin relații empirice caracteristici specifice miscării apelor subterane – coeficientul filtrației, gradientul hidraulic, viteza medie reală a filtrației, [10].

Mărimea hidraulică a particulelor materialului permeabil neconsolidat

Mărimea hidraulică w0 este viteza uniformă de cădere a particulei solide considerate într-un lichid teoretic infinit sub acțiunea gravitației la temperatură dată. Viteza de sedimentare este mărimea hidraulică pentru particule care cad în grup. Mărimile influențează condițiile limită de depunere-antrena (mobilizare) a particulelor solide.

Structuri permeabile sunt considerate în diferite analize: rocile colectoare, rocile sedimentare, fundul și malurile apelor curgătoare, suprafețele dens construite (circulația aerului, transport de deșeuri, transport zăpadă, evoluția fenomenelor de inundare), lanurile plantelor de cultură, păduri (schimbul de aer, propagarea focului). În aceste situații se vorbește de medii sau suprafețe permeabile.

În descrierea mișcării fluidelor prin aceste medii permeabile sau peste aceste suprafețe

permeabile există teorii comune – general valabile – și particularizate pentru fiecare caz în parte, [10].

În cazul sistemelor de evacuare a apelor pluviale, pentru determinarea mărimilor ce intervin în alegerea și proietarea sistemului de evacuare a apelor pluviale se pleacă de la utlizarea formei legii lui Darcy:

(3.2)

unde:

– panta hidraulică (gradientul de scurgere);

– aria secțiunii transversale;

k – coefficient de filtrație (coeficientul lui Darcy, care caracterizează mediul poros);

– viteza de filtratie (infiltratie).

Debitul de apă ce intră în geocompozit poate fi determiat cu relația:

= (3.3)

unde:

pentru ăatrunderea perpendiculară a apei și o banda egală cu unitatea;

întinderea conductei de drenaj sau lungimea de pantă măsurată pe orizontală;

permeabilitatea solului suport vegetativ (conductivitatea hidraulică);

S linia de pantă.

Debitul de apă prin geocompozit la baza pantei, pe aceeași lungime de pantă, este:

= (3.4)

Iar debitul de intrare este egal cu debitul de ieșire, pentru un factor de siguranță 1:

(3.5)

Din aceasta egalitate, permeabilitatea necesară a geocompozitului este dată de relația:

(3.6)

Care conduce la permeabilitatea finală

(3.7)

Unde:

factorul minim de siguranță contra alunecarii pentru interfețele sol/ geocompozit sau geocompozit/ geomembrană;

factorul de reducere datorat intruziunilor;

factorul de reducere datorat încărcării pe termen lung;

factorul de reducere datorat colmatării chimice;

factorul de reducere datorat colmatării biologice;

Factorul gobal de exploatare sau siguranță Fsd poate fi determinat cu relația:

(3.8)

Metode și relatii de determinare a parametrilor de calcul ai sistemului de evacuare a apelor pluviale la depozitele de deșeuri

Calculul sistemului de drenaj lateral cu o singură pantă

Metoda gradientului permite determinarea transmisivității de proiectare cand debitul de scurgere este considerat a fi egal cu permeabilitatea solului de acoperire. Metoda gradientului este recomandată a fi folosită pentru proiectarea stratului de drenaj de la suprafața depozitului de deșeuri.

Metoda McEnroe – Giroud permite determinarea transmisivității de proiectare bazata pe ecuațiile McEnroe și Giroud. Metoda McEnroe – Giroud poate fi folosită pentru proiectarea stratului de colectare a levigatului și detectarea scurgerilor din cadrul depozitului de deșeuri, [13].

Metoda gradientului pentru determinarea permitivității stratului

Transmisivitatea geocompozit de drenaj care se amplazează pe o pantă a acoperirii finale trebuie să fie suficient de mare pentru a transporta tot debitul de lichid infiltrat din straturile de sol de deasupra. Dacă geocompozitul de drenaj nu poate transporta toată apa infiltrată (ex. pantă foarte lungă sau sol de acoperire foarte permeabil), atunci se pot executa trepte (șanțuri) de colectare amplasate ca în fig. 3.15, [31].

Fig. 3.15 Dispunerea șanțurilor de colectare pentru evacuarea apei din precipitații, [12]

Cele trei condiții care trebuie îndeplinite pentru conferirea stabilității pantei sunt:

1. Tensiunea de forfecare a tuturor interfețelor este adecvată.

2. Presiunea apei nu creează pori și reduce tensiunea de contact dintre geomembrană și sol. Se poate determina factorul de siguranță al acoperirii unui depozit de deșeuri cu luarea în considerare a forțelor de infiltrație.

3. Presiunea gazului din depozitele de deșeuri de sub stratul de etanșare face ca acesta să fie degajat în atmosferă. Cunoscand presiunea gazelor din depozitul de deșeuri se poate determina transmisivitatea stratului de drenare a gazelor. Prin calculul stabilității gazului în depozit se poate a verifica factorul de siguranță al stratului de acoperire legat de presiunea gazului de sub geomembrană, [13].

Se poate determina transmisivitatea finală de proiectare suficientă pentru a permite trecerea tuturor fluxurilor de intrare pe grosimea geocompozitului astfel încat înalțimea maximă a lichidului să fie mai mica decat grosimea geocompozitului, ceea ce înseamnă că forțele de infiltrație în solul de acoperire sunt neglijabile, [51].

Fig. 3.16 Scurgerea lichidului prin straturile acoperirii, [12]

Proiectarea straturilor laterale de drenaj cu două pante diferite

Straturile laterale de drenaj utilizate în depozitele de deșeuri sunt adesea compuse din doua secțiuni cu două pante diferite. De exemplu, într-un depozit de deșeuri acoperit, există o pantă dreaptă obișnuită de 3-8%, în amonte și o pantă abruptă normală cu înclinarea de 4:1 sau 3:1 în aval. Într-un sistem de etanșare a depozitului de deșeuri, poate exista, cu toate acestea, în amonte o pantă abruptă și în aval este o pantă lină. Georețelele compozite pot fi utilizate atât pentru pante abrupte cât și pentru pante line. Pentru sistemele de etanșare, drenul granular este, de asemenea, folosit la secțiunea din aval. În aceste cazuri, este necesar a se determina adancimea maximă a lichidului deasupra etanșării și transmisivitatea necesară pentru cele două pante, fără un sistem de drenaj intermediar.

Atunci cand un sistem de drenaj intermediar este utilizat pentru a separa cele două straturi de drenaj, se poate utiliza calculul de la paragraful anterior, [13].

1. Utilizarea geocompozitelor de drenaj în ambele secțiuni (amonte și aval)

Materialul de drenaj cu geosintetice (desemnate ca georețea pentru motive de simplificare), este folosit pentru toate pantele abrupte, care este în concordanță cu starea de practică în proiectarea depozitului de deșeuri, [7].

Fig. 3.17 Reprezentarea schematică a depunerii geosinteticelor pe pante, [12]

Strat în întregime din geosintetice de colectare a lichidului, cu secțiune în aval abruptă

Stat de colectare a lichidului în întregime din geosintetice, cu secțiune în amonte abruptă

Adâncimea maximă a lichidului se determină din relația:

În amonte (cu lungimea pantei L1, conductivitatea k1 și înclinarea β1):

(3.9)

În aval (cu lungimea pantei L2, conductivitatea k2 și înclinarea β2):

(3.10)

Transmisivitatea necesară:

(3.11)

(3.12)

Transmisivitatea de proiectare:

(3.13)

(3.14)

unde: k1,k2 – conductivitatea hidraulică a materialului de colectare a lichidului în secțiunile amonte, respectiv aval (m/s); L1, L2 – lungimile straturilor de colectare a lichidului în cele două secțiuni (m); qh – rata de infiltrare a lichidului prin stratul de material (m/s); – unghiurile pantelor în cele două secțiuni analizate; fsg – factor global de siguranță pentru drenaj; fin – coeficientul de reducere datorat intruziunilor; ffl – coeficientul de corecție datorat fluajului; fcc – factor de reducere datorat colmatării (înfundării) chimice; fbc – factor de reducere al colmatării biologice, [13].

2.Utilizarea de dren granular în amonte și geocompozit de drenaj în aval

Adâncimea maximă a lichidului se determină din relația:

În amonte (cu lungimea pantei L1, conductivitatea k1 și înclinarea β1):

b)

Fig. 3.18. Reprezentarea schematic a depunerii geosinteticelor pe pante, [12]

Sectiunea din amonte granulara și sectiunea din aval cu geosintetice

Sectiunea din amonte cu geosintetice și în aval material granular

L1 (3.15)

unde:

(3.16)

(3.17)

În aval (cu lungimea pantei L2, conductivitatea k2 și înclinarea β2):

(3.18)

Transmisivitatea necesară:

(3.19)

(3.20)

Transmisivitatea de proiectare:

(3.21)

(3.22)

3. Utilizarea de geocompozit de drenaj în aval și dren granular în amonte

Adâncimea maximă a lichidului se determină din relația:

În amonte (cu lungimea pantei L1, conductivitatea k1 și înclinarea β1):

(3.23)

În aval (cu lungimea pantei L2, conductivitatea k2 și înclinarea β2):

L2 (3.24)

unde:

(3.25)

(3.26)

Transmisivitatea necesară:

(3.27)

(3.28)

Transmisivitatea de proiectare:

Fig. 3.19. Depunerea de piatră zonei de tranzitie dintre pante, [9]

Fig. 3.20. Exemple de straturi de colectare a lichidului amplasate pe 2 pante diferite, fără evacuare, la legatura dintre cele 2 pante, [9]

Stratul de drenaj în sistemul de acoperire

Stratul de colectare a levigatului

Materialul stratului de colectare lichid poate fi georețea sau un material granular (nisip, pietris) și poate fi diferit pep anta din amonte și pe panta din aval. De obicei, georețeaua este folosită pe pante abrupte, iar orice tip de material permeabil este folosit pe pante care nu sunt abrupte, [13].

Controlul eroziunii pantelor laterale ale unui depozit de deșeuri

Factorul de siguranță la scurgerea apei pe pantă

Pentru a reduce lungimea efectiva a taluzului unui depozit și a reduce pericolul eroziunii solului depus pe pantă există mai multe metode de aplicare. Astfel, se pot prevede șanțuri de scurgere plasate la diverse distanțe pe curbele de nivel ale versantului. Dacă de-a lungul pantei se amplasează o rețea geosintetică pentru combaterea eroziunii, acestea trebuie să reziste tensiunii de forfecare a solului și vitezei de scurgere a apei, [12].

Fig. 3.21.Schema de dispunere pentru controlul eroziunii pe panta laterala a acoperirii finale, [13]

Prin aceasta crește spațiul și se ajustează mai usor tasarea relativa ulterioara în raport cu traditionalele trepte și terase. Dacă pantele generale de construcția șanțului se încadreaza în limitele 1,5:1-2:1, iar canalul de drenaj format are panta de circa 4 % controlul eroziunii este asigurat. Se pot realiza 3-4 șanțuri de colectare și drenare a apei din precipitațiiparalele cu curbele de nivel ale pantei unui depozit. Materialele geosintetice pentru controlul eroziunii oferă avantaje legate atât de cost, cât și de estetica învelisurilor finale ale unui depozit de deșeuri, [13].

Șanțurile prevăzute pe pantele depozitelor de deșeuri se realizează cu o înclinare longitudinală de minim 2 %. Orificiile de scurgere se protejează prin garduri de reținere a aluviunilor. Tuburile de scurgere se ancoreaza în masive din beton, iar retelele pentru controlul eroziunii solului se realizează în conformitate cu recomandările producatorului, [13].

Aplicand ecuatia lui Manning pentru viteza de scurgere a apei se poate scrie:

(3.29)

unde:
v = este viteza medie în secțiunea transversală (secțiunea de trecere), în m/s;

n – coeficientul de rugozitateal lui Manning;

R – raza hidraulică, egală cu secțiunea transversală A, raportată la perimetrul udat P;

s – panta medie a stratului de scurgere;

k – constanta de conversie (k=1, pentru Sistemul Internațional de unități de măsură).

(3.30)

(3.31)

Ecuația tensiunii de forfecare a solului la curgerea apei pe pantă:

(3.32)

(3.33)

unde:

este tensiunea de forfecare utilizată în calcule de proiectare;

greutatea specifică a apei;

d – adancimea ipotetică (admisă) a scurgerii.

Cerința pentru georețeaua așternută în vederea controlului eroziunii, în ceea ce privește viteza lichidului, este dată de relația:

(3.34)

Factorul de siguranță pentru rezistența la tensiunea de forfecare este:

(3.35)

unde:

vmax – viteza maximă admisă stabilită din canalul de testare;

vproiectare – viteza din proiectare calculată din ecuațiile de mai sus;

– tensiunea de forfecare maxim admisibilă determinată din canalul de testare;

– tensiunea de forfecare din proiectare calculată.

Fig. 3.22. Șanțuri de scurgere a apei pe verșanți și la baza pantei, [13]

Pierderea de sol datorată eroziunii taluzurilor înclinate

Controlul eroziunii este o componenta esențială pentru proiectarea învelișurilor finale (acoperirii) ale unui depozit de deșeuri. Acest lucru se datoreaza faptului ca acoperirea finală a unui depozit este de obicei scumpă pentru a fi construită și este foarte scump să se repare atunci cand ea dă greș. Pierderea de sol dintr-un taluz se calculeaza folosind relația universală a pierderii de sol. Selectarea unei rețelegeosintetice pentru controlul eroziunii și limitarea pierderilor de sol se realizeaza prin inducerea unui factor de acoperire adecvat în calculele de proiectare, [55].

Astfel, pierderea anuala de sol, în tone/ha/an se calculeaza cu relația:

(3.36)

unde:

Msol.er – pierderea medie anuală de sol prin eroziunea la suprafață, (tone/ha/an);

Kp – erozivitatea regională, respectiv pierderi de sol pe zone de agresivitate pluvială (tone/ha/an);

Ker – factorul de erodabilitate al solului (N/h); L – lungimea pantei în sensul scurgerii;

Sm – factorul înclinării pantei terenului în sensul scurgerii;

Ka – coeficientul de administrare a învelișului (acoperirii);

Kp – factorul de sprijin asigurat de culturile de pe taluz.

Indicele Kp ține seama de eroziunea datorată ploii, luand în calcul și scurgerile mai însemnate datorate topirii zăpezilor și este specific zonei (regiunii).

Rata solului pierdut prin factorul de erodabilitate al solului k pentru un sol specificat, măsurat pe un teren standard, este definită ca un taluz de 22,1 m lungime cu pantă uniformă de 9% continuă în teren curat arat necultivat, [13].

(3.37)

unde:

hp – înalțimea totală a precipitațiilor în timpul verii, mm.

Raportul pierderii de sol din lungimea pantei la pierderile de sol pentru o pantă standard de lungime 22,1 m în condiții identice L se calculează cu relația:

(3.34)

În care

unde: L este lungimea orizontală a taluzului, iar este panta taluzului.

Raportul pierderilor de sol din verșanț, în raport cu pierderea de sol a unei pante etalon de 9% în condiții identice s, se calculează cu relațiile:

Pentru un gradient < 0.09

(3.35)

Pentru Lh ≤3:

+0,56 (3.36)

Pentru Lh ≤15:

(3.37)

Ka este coeficientul de administrare a învelișului (acoperirii), adică raportul dintre pierderile de sol dintr-o zona cu acoperire (înveliș) specificat și cunoscut și pierderile de sol, dintr-o zonă identică cu țelină neprelucrată continuă, iar k este factorul practic de sprijin, adică raportul dintre pierderea de sol cu o practică de control cum ar fi conturarea, benzi de cultivare sau terasarea și pierderea de sol cu agricultura în randuri drepte de-a lungul pantei (în sus și în jos), [55].

Fig. 3.23. Linii posibile de alunecare și tasare utilizate la estimarea stabilitățiidepozitelor (exemple de măsurări), [55]

1. alunecare internă și externă a taluzului; 2. alunecarea digului de protecție; 3.distanța la poalele pantei; 4.ruperea terenului de fundație; 5.tasare de suprafață și subterană; 6.alunecarea corpului de deșeu; * înclinarea dependentă de sistemul de izolare de suprafață

D) Colectarea apelor din precipitații

Apa din precipitații care ajunge în contact direct cu deșeurile poate să fie contaminată de acestea. Precipitațiile pot să cadă fie direct asupra depozitului, fie să se scurgă din zonele învecinate. Din sectoarele de depozit acoperite definitiv, apa de suprafață poate fi captată fară a avea contact cu deșeul.

De aceea, depozitul trebuie să fie înconjurat cu un sistem de șanțuri, care să capteze numai apa de suprafață nepoluată scursa de la depozit. Această apă trebuie analizată pentru a depista substanțele toxice, înainte de a fi condusă într-un rezervor și să fie acumulată într-un bazin de retenție. În caz de nevoie, apa de suprafață poluată trebuie transportată în vederea tratării la stația comunală de epurare a apelor reziduale. Avand în vedere procedeele utilizate uzual, în această stație nu este posibilă însă o epurare completă.

Pentru izolarea de suprafață este necesar un strat de drenaj pentru apa de suprafață cu o grosime de 25 cm prin utilizarea de pietriș cu o granulație de 16-32 mm. Drenajul trebuie acoperit cu un strat de vegetație, gros de cca. 80 cm.

Pentru izolarea tehnică primară a acoperirii finale, se utilizeaza un strat izolant mineral (argilă) cu grosimea D > ….. = 50 cm și benzi izolante din material plastic (structurate pe suprafața de la baza depozitului) cu D > 1,5 mm.

Pentru drenarea gazului de depozit se prevede un strat de drenaj cu o grosime de 35 cm. Conform SR, trebuie utilizat pietriș (sau piatră spartă) cu granulația de 16-32 mm. Drenajul trebuie fixat de un geotextil, ca strat desparțitor (izolant) de corpul de deșeu.

Colectarea și evacuarea apelor de suprafață din zona marginală se realizează prin proiectarea și executarea de dispozitive de colectare și evacuare a apelor sub formă de rigole sau șanțuri trapezoidale. Forma și dimensiunile dispozitivelor de colectare și evacuare a apelor de suprafață se stabilesc în urma unui calcul de dimensionare, [27].

Fig.3.24 Tipuri de rigole pentru scurgerea apelor de pe verșanți, [13]

Pentru dimensionarea dispozitivelor de colectare și evacuare a apelor de suprafață sunt necesare două categorii de calcule:

calcul hidrologic, în urma căruia rezultă debitul hidrologic;

calcul hidraulic, în urma căruia rezultă debitul hidraulic.

Calculul hidrologic constă în determinarea cantității de apă colectată la suprafața bazinului de recepție aferent fiecărui sistem în corelație cu debitul maxim dat de apa de ploaie. În acest calcul ploile sunt caracterizate prin următorii parametri:

durata t, adică timpul de la începerea pană la încetarea ploii (15 min pentru șes, 10 min pentru deal, 5 min pentru munte);

intensitatea q – grosimea stratului de apă căzută în unitatea de timp pe unitatea de suprafață (l/s/ha);

frecvența ploii f – numărul de repetări ale unei ploi de aceeași durată și cu intensitate mai mare sau cel puțin egală cu cea considerată, într-o anumită perioadă (ex. 1/5 – 1/1);

k – coeficientul ecuației parabolice ce există între q și t, care se stabilește în funcție de zonă (șes, deal, munte).

(3.38)

Suprafața bazinului de recepție aferent rigolei se determină din planul de situatie

Debitul hidrologic are următoarea expresie:

(3.39)

unde:

m – coeficientul de reducere care ține seama de capacitatea de înmagazinare pe șanțuri și canale (m = 0,8 pentru t < 40 minute, m = 0,9 pentru t > 40 minute);

S – suprafața bazinului de recepție (ha); F – coeficientul de scurgere (ex. F = 0,1-0,2 pentru teren impermeabil la șes).

Calculul hidraulic are în vedere determinarea capacității de scurgere a sistemelor de colectare și evacuare a apelor din precipitații care sunt în funcție de forma și mărimea secțiunii transversale, de pantă longitudinală, de rugozitatea fundului și a pereților.

Secțiunea transversală trebuie să fie capabilă să evacueze întreaga cantitate de apă colectată în bazinul de apă aferent:

(3.40)

Debitul hidraulic

Qhc = s x v (3.41)

în care :

s- secțiunea efectiva de scurgere, în mp;

V = viteza medie admisibila în sectiune, în m/s.

(3.42)

(3.42)

unde: C – coeficientul de viteză, în funcție de rugozitate și raza hidraulică R; n – coeficient de rugozitate al secțiunii ( ex. n = 0,16 pentru pereți din beton nesclivisit; n = 0,6 pentru pereți din beton sclivisit; n = 0,46 pentru pereți din zidărie de piatră brună rostuită); i – panta hidraulică a șanțului (ex. i = 1%), [13].

Fig. 3.25. Sistem de acoperire finala și colectarea apelor din precipitații, [13]

Fig. 3.26. Sisteme de acoperire finala și colectarea apelor din precipitații, [56]

Fig. 3.27. Modalitati de evacuare a apelor din precipitații, [13]

Verificarea funcționalității sistemului de drenaj lateral

Într-un depozit de deșeuri, transmisivitatea de proiectare a unui strat de drenaj din materiale geocompozite se poate determina, în general prin două metode:

a.Prima metodă se bazează pe ecuațiile de calcul pentru permitivitatea necesară a unui mediu de drenaj. Procedura este iterativă și se utilizează pentru determinarea transmisivității necesare, astfel încat grosimea lichidului care se acumulează la baza depozitului (sau în imediata vecinătate a geomembranei) să fie egală cu grosimea stratului de colectare a lichidului. Această permeabilitate multiplicată cu grosimea stratului de colectare a lichidului conduce la permeabilitatea necesară pentru geocompozitul utilizat. Permeabilitatea de proiectare a geocompozitului poate fi calculată prin inducerea unui factor global de siguranță în funcționare (care este egal cu produsul dintre un factor de siguranță și mai mulți coeficienți de corecție care țin seama de condițiile reale de funcționare). Ecuațiile de calcul necesită cunoașterea ratei de admisie, permeabilității medii de drenaj (k) și pantei stratului. Aceste elemente sunt folosite pentru calculul grosimii lichidului în stratul de drenaj, [30]

Pot exista trei cazuri de funcționare:

Fig.3.28. Schema de calcul pentru inaltimea lichidului deasupra etansarii, [50]

Cazul 1 în care nivelul lichidului depaseste varful pantei, în care este amplasata conducta de drenaj (R<1/4).

(3.42)

(3.42)

(3.43)

(3.44)

Cazul 2, în care lichidul acumulat se gaseste la acelasi nivel cu partea superioara a pantei (R=1/4);

(3.45)

Fig. 3.29. Distributia lichidului deasupra etansarii acoperirii finale cu drenuri de colectare

Cazul 3, în care inaltimea lichidului acumulat se afla mai jos decat partea de sus a pantei de colectare (R>1/4)

(3.42)

A doua metoda de verificare a functionalitatii unui sitem de drenaj consta în determinarea transmisivitatii de proiectare a geocompozitului de drenaj folosind relatia:

(3.46)

Unde hmax este grosimea lichidului deasupra geocompozitului.

Factori care afecteaza sistemul de evacuare a apelor pluviale la depozitele de deșeuri

Sistemul de evacuare a apelor pluviale poate fi afectat de diferiți factori: eroziune, inundări, influențelor gerului, deteriorărilor de către animale și secte (înrădăcinare).

Trebuie să se asigure posibilitatea de circulație pe depozit și posibilitatea controlului și reparației suprafeței. Autoritatea competentă trebuie să efectueze la finalul fazei de închidere avizarea acestei închideri și apoi să ia în considerare urmatoarele:

a) declarația anuală cu privire la starea depozitului,

b) evaluarea anuală a controalelor,

c) capacitatea de funcționare a sistemelor de etanșare din cadrul depozitului și a instalațiilor de monitorizare,

d) planuri de funcționare și planuri de situație .

Utilizarea ulterioara a amplasamentului se face ținand seama de condițiile și restricțiile specifice impuse de existența depozitului acoperit, în funcție de stabilitatea terenului și de gradul de risc pe care acesta îl poate prezenta pentru mediu și sanatatea umana.

Problemele acoperirii unui depozit controlat:

Eroziuni și sedimentări, prin formarea canalelor de circulație preferențială.

Formarea de urme de roți.

Stagnarea apei (datorită consolidării deasupra bermei).

Infiltrarea apei de irigare

Deplasarea straturilor de acoperire

Eroziuni și sedimentări, prin formarea canalelor de circulație preferențială.

Numim eroziune a solului procesul de desprindere, transport și depunere a particulelor de sol de către factorii de mediu.

Fig. 4.8 Mecanismul de producere a eroziunii prin acțiunea apei

Pe langă procesele gravitaționale, sistemul geomorfologic al versanților este supus acțiunii apelor meteorice. Apa, considerată ca cel mai important , mai activ și mai răspândit dintre agenții exogeni iși începe activitatea sculpturală asupra scoarței chiar în momentul în care cade din atmosferă sub forma de picături.Ajunsă pe sol ea alimentează scurgerea care se face sub diferite forme și o data cu aceasta se amplifică și rolul său morfogenetic. Astfel, procesele geomorfologice de la nivelul versanților care au ca agent apa sunt : pluviodenudarea,eroziunea în suprafață, eroziunea de subsuprafață și eroziunea liniară.

Pentru ințelegerea acestor procese și modul cum acționează este necesar să cunoaștem mișcarea apei în domeniul versanților .Precipitațiile ce cad pe un verșanț fie se scurg în lungul verșanțului, fie se stochează în mici depresiuni sau se infiltrează.

Eroziunea solului se manifestă, după urmările ei, în două feluri:

Eroziunea de suprafață,

Eroziunea în adâncime.

Eroziunea de suprafața se datoreză, în principal, apei și vântului și se manifestă în mod aproximativ uniform și pe suprafețe relativ întinse. Dacă eroziunea și scurgerea apei se concentrează pe anumite direcții (linia de panta a terenului) și pe verticală atunci apare eroziunea în adâncime.

Formele eroziunii contemporane în adâncime sunt:

șiroirile (adancime până la 0,2 m);

rigolele (adancime intre 0,2 ¸ 0,5 m);

ogasele (adancime intre 0,5 ¸ 2 m);

ravenele (adancime peste 2 m).

Acțiunea distructivă a torenților se manifestă prin eroziunea în adâncime, transportul și depunerea materialului. Faza de eroziune provoacă pagube prin distrugerea terenurilor afectate, iar în faza de depunere, prin afectarea unor terenuri agricole, a căilor de comunicație, a localitaților sau a unor construcții hidrotehnice aflate pe râurile care primesc aluviunile erodate și transportate de torenți (cai navigabile, prize de apă, lacuri de acumulare,etc).

Calculul determină factorul de siguranță al unei rețele geosintetice pentru combaterea eroziunii, plasată în terasa (șanțul) unui depozit, necesar pentru ca aceasta să reziste tensiunii de forfecare și vitezei de scurgere. Un șanț de scurgere este plasat pe panta laterală a depozitului pentru a reduce lungimea efectivă a pantei. Aceasta are avantajul de a mări spațiul și de a ușura ajustarea tasării relative ulterioare în raport cu mai tradiționalele trepte și terase. Dacă pantele generate de construcția șanțului se încadrează în limitele 1.5:1 – 2:1, iar canalul de drenaj format reprezintă circa 4%, controlul eroziunii este asigurat. Șanțurile pantei laterale sunt de obicei stabilite să realizeze 3 – 4 drenaje la deplasarea apei pe pantă. Materialele geosintetice pentru controlul eroziunii oferă avantaje legate atât de cost cât și de estetica învelișurilor finale ale unui depozit de deșeuri.

Colmatarea stratului de filtrare ar putea provoca problem e serioase datorita nepermiterii apei să patrunda vertical până la stratul de drenaj, fapt ce poate produce scurgerea apei prin siroire.

Formarea de urme produse de roti pe stratul de recultivare poate conduce la stagnarea apei.

Nealegerea corespunzatoare a parametrilor și marimilor fizice care pot influenta sistemul de evacuare poate fi o situatie ce pune probleme.

CONCLUZII

Acoperirea finală a depozitelor de deșeuri reprezintă una dintre ultimele etape privind proiectarea și închiderea depozitelor de deșeuri, și este o masură și cerință obligatorie pentru încadrarea depozitului de deșeuri în categoria acelor depozite ce îndeplinesc toate condițiile corecte de funcționare.

Nerespectarea cerințelor privind modul proiectarii sistemului de evacuare corespunzatoare a apelor pluviale poate atrage după sine probleme datorita infiltrării apelor pluviale în celulele de depozit.

După cum s-a prezentat anterior, sistemul de impermeabilizare are o importanță desavarsită în etapa de proiectare și monitorizare post- închidere și trebuie să indeplineasca o serie de cerințe impuse prin diferite normative.

Menținerea unor distanțe echilibrate pentru reducerea pericolului eroziunii solului depus pe pantă implică amplasearea unei rețele geosintetice care trebuie să fie rezistentă la tensiuni de forfecare a solului și vitezei de scurgere a apei. Aceste rețele ofera avantaje legate atât de cost cât și de estetica învelișurilor finale ale unui depzit de deșeuri. Selectarea unei rețele geosintetice pentru controlul eroziunii și limitarea pierderilor de sol se realizează prin introducerea unui factor de acoperire adecvat în calulele de proiectare.

Necesitatea respectării dimensiunilor recomandate privind pantele de scurgere ale șanțurilor este o masură importantă care poate conduce la diferite probleme în cazul nerespectarii acestora.